半導体量子ドットアモルファスにおけるミニバンド形成と超高効率光電変換素子への展開

• 研究課題/領域番号: 23360287
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小俣 孝久 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80267640)
• 研究分担者: 喜多 正雄 富山高等専門学校, 機械システム工学科, 准教授 (00413758)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2012年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2011年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: ナノ材料 / 量子ドット / 高効率太陽光発電材料・素子 / 先端機能デバイス

研究概要

本研究では、量子ドット太陽電池に適した材料として、現在研究の主流となっているPbSeよりもマルチエキシトン生成(MEG)の閾値エネルギーが小さい、コロイダルInAs量子ドットの合成を検討した。その結果、毒性が小さく、大気中での取り扱いも容易なトリフェニルアルシンを原料としたコロイダルInAs量子ドットの合成方法を開発に成功した。また、CdSe、PbS、PbSeコロイダル量子ドットを用いて、従来の自己組織化法より大きな量子ドットの個数密度を有するが、その配列には周期性を持たない量子ドットアモルファスナノ構造を作製し、ミニバンドの形成を検討し、PbSeでミニバンド形成を観察することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of colloidal solution of β-LiGaO₂ nanocrystals capped with organic surfactant (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, Y. Maeda, T. Suehiro, M. Kita, T. Omata
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 122 号: 1423 ページ: 195-197
  • DOI: 10.2109/jcersj2.122.195
  • NAID: 130004480240
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase determination of zinc selenide nanocrystals depending on the ligand species of precursor complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Omata, H. Uesugi, M. Kita
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: 394巻 ページ: 81-88
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.02.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultraviolet electroluminescence from colloidal ZnO quantum dots in an all-inorganic multilayer light-emitting device (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Omata, Y. Tani, S. Kobayashi, K. Takahashi, A. Miyanaga, Y. Maeda and S. Otsuka-Yao-Matsuo
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 100巻 号: 6 ページ: 61104-61104
  • DOI: 10.1063/1.3682307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Dot Phosphors and Their Application to Inorganic Electroluminescence Device (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Omata, S. Kobayashi, Y. Tani, S. Otsuka-Yao-Matsuo
  • 雑誌名: This Solid Films 巻: 520巻 号: 10 ページ: 3829-3834
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2011.10.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of LiGaO_2 nanocrystals and their application toward bright UV-emission from ZnO quantum dots (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Omata, A. Tazuke K. Nose, S. Otsuka-Yao-Matsuo
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: 330巻 号: 1 ページ: 9-16
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2011.06.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] 複合カチオン, 複合アニオンカルコゲナイドナノ結晶と光機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 雑誌名: マテリアルインテグレーション 巻: 24巻 ページ: 54-58
  • URL: http://www.tic-mi.com/
• [雑誌論文] 複合カチオン,複合アニオンカルコゲナイドナノ結晶と光機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 雑誌名: マテリアルインテグレーション 巻: 24(10) ページ: 54-58
• [学会発表] Novel synthesis route to colloidal InAs quantum dots (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Uesugi, M. Kita, T. Omata
  • 学会等名: 8th International Conference on Quantum Dots
  • 発表場所: Pisa(イタリア)
  • 年月日: 2014-05-14
• [学会発表] 酸化物・カルコゲナイド系コロイダルナノ結晶の合成と機能開拓 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小俣 孝久
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2014年年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 酸化物・カルコゲナイド系コロイダルナノ結晶の合成と機能開拓 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2014年年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学 日吉キャンパス 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Novel synthesis route to colloidal InAs quantum dots (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Uesugi, M. Kita, T. Omata
  • 学会等名: 8th International Conference on Quantum Dots
  • 発表場所: Pisa, Italy
• [学会発表] Synthesis of highly stoichiometric colloidal CuInS2 QDs (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Omata, K. Kurimoto, M. Kita
  • 学会等名: 8th International Conference on Quantum Dots
  • 発表場所: Pisa, Italy
• [学会発表] コロイダルInAs 量子ドットの新規合成法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上杉秀雄, 小俣孝久, 喜多正雄
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 信州大学(長野県)
  • 年月日: 2013-09-05
• [学会発表] Defects in Semiconductor Nanocrystals (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Omata
  • 学会等名: Petite Workshop; International Workshop on Defects and Diffusion in Materials for Energy Conversion
  • 発表場所: Geisenheim(ドイツ)
  • 年月日: 2013-07-25
• [学会発表] Semiconductor Quantum Dot Phosphors; Challenges to Free From Cadmium Toxicity (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Omata
  • 学会等名: 8th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics (TOEO-8)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Defects in Semiconductor Nanocrystals (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Omata
  • 学会等名: Petite Workshop; International Workshop on Defects and Diffusion in Materials for Energy Conversion
  • 発表場所: Geisenheim, Germany
• [学会発表] 化合物半導体ナノ結晶；合成と素子化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 信州大学 長野キャンパス, 長野
  • 招待講演
• [学会発表] コロイダルInAs量子ドットの新規合成法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上杉秀雄、小俣孝久、喜多正雄
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 信州大学 長野キャンパス, 長野
• [学会発表] Synthesis of Stoichiometric CuInS2 Colloidal Nanocrystals (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Omata, Kota Krimoto
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] コロイダル量子ドット蛍光体での脱カドミウム (2013)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久、栗本広大、喜多正雄
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 基礎討論会
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] コロイダルInAs量子ドットの新規液相合成法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上杉秀雄、小俣孝久、喜多正雄
  • 学会等名: 資源･素材学会 2013年春季大会
  • 発表場所: 千葉工業大学
• [学会発表] Semiconductor Quantum Dot Phosphors; Challenges to Free From Cadmium Toxicity (2013)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 8th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics (第8回透明酸化物とその関連物質に関する国際シンポジウム)
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 招待講演
• [学会発表] 重元素化合物からなる新素材の開発 ; その特長を活かすには (2012)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 資源・素材学会 平成24年度春季大会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 重元素化合物からなる新素材の開発;その特長を活かすには (2012)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 資源・素材学会平成24年度春季大会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] コア/シェル型InAs/GaAs コロイダル量子ドットの作製とその薄膜化によるミニバンド形成, グローバルCOE プログラム「構造・機能先進材料デザイン教育研究拠点」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上 杉秀雄, 小俣孝久
  • 学会等名: 第5回シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] コア/シェル型InAs/GaAsコロイダル量子ドットの作製とその薄膜化によるミニバンド形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上杉秀雄
  • 学会等名: グローバルCOEプログラム「構造・機能先進材料デザイン教育研究拠点」第5回シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] 複合カルコゲナイド半導体ナノ粒子の合成と光学機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2012年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 招待講演
• [学会発表] CuInS2コロイダルナノ結晶の合成と蛍光特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 栗本広大、小俣孝久、喜多正雄
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2012年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 有機溶媒に分散するLiGaO2コロイダルナノ結晶の合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 末廣隆史、小俣孝久、喜多正雄
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2012年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Zinc Oxide Quantum Dot Activated Inorganic Electroluminescent Device (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Omata
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center(アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Phase determination of zinc selenide nanocrystals depending on the ligand species of precursor complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Uesugi
  • 学会等名: International Symposium on Materials Science and Innovation for Sustainable Society---Eco-Materials and Eco-Innovation for Grobal Sustainability---
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] Synthesis of Zinc Oxide Quantum Dots and Their Application to Inorganic UV-EL Device (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Omata
  • 学会等名: 1^<st> Annual World Congress of Nano-S&T
  • 発表場所: Dalian World EXPO Center(中華人民共和国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] (2011)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 資源・素材2011(堺)
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪府)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] ヒ素化合物の溶液合成-非水溶液系- (2011)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 資源・素材2011(堺)
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Synthesis of CulnSe_2/ZnSe and ZnSe/CulnSe_2 Core/Shell Quantum Dots and Their Luminescence Property (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Omata
  • 学会等名: 12^<th> IUMRS International Conference in Asia
  • 発表場所: 台北南港展覧館(台湾)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Fabrication of Quantum Dot Films of ZnO from Colloidal Solution (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Miyanaga
  • 学会等名: 12^<th> IUMRS International Conference in Asia
  • 発表場所: 台北南港展覧館(台湾)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 軽元素酸化物・窒化物でできること, 重元素カルコゲナイド・ニクタイドでなければできないこと (2011)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 日本学術振興会 素材プロセシング第69委員会第2分科会(新素材関連技術) 第65回研究会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2011-07-27
• [学会発表] 軽元素酸化物・窒化物でできること,重元素カルコゲナイド・ニクタイドでなければできないこと (2011)
  • 著者名/発表者名: 小俣孝久
  • 学会等名: 日本学術振興会素材プロセシング第69委員会第2分科会(新素材関連技術)第65回研究会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-27