高効率光電変換素子実現を目指した多元系硫化物ナノ粒子合成とその接合技術の開発

• 研究課題/領域番号: 25420785
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属・資源生産工学
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 葛谷 俊博 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00424945)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ナノ粒子 / 太陽電池 / 色素 / カルコパイライト / 銀ナノ粒子 / 光電変換素子 / 複合ナノ粒子 / コアシェル / 光電変換デバイス / 多元系硫化物

研究成果の概要

新奇な光電変換材料の実現には、サスティナビリティーを有する半導体ナノ粒子の合成とその結晶構造制御、並びに電荷移動に影響を与える異種接合界面の作製・構造制御技術を確立する必要がある。本研究では、チオール化合物の熱分解やカチオン交換法を駆使し金属と半導体が接合されたAg/カルコパイライトナノ粒子の合成を試みた。今回合成したAg/カルコパイライトナノ粒子は酸化物によく吸着し、またAgナノ粒子に起因する電場増強効果も期待できる。さらに、Ag/AgCuS/CuInS2など複雑な構造を持つナノ構造体も合成することが出来た。これらのナノ材料は無機色素として光電変換材料への応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Structural transformation and photoluminescence modificatin of AgInS2 nanoparticles induced by ZnS shell formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Hamanaka、D.Yukitoki、T.Kuzuya
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 号: 9 ページ: 095001-095001
  • DOI: 10.7567/apex.8.095001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of donor-acceptor pair emissions in colloidal AgInS2 quantum dots with high concentrations of defects (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamanaka, Y., Ozawa, K., Kuzuya, T.
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: C118 号: 26 ページ: 14562-14568
  • DOI: 10.1021/jp501429f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Resonant enhancement of third-order nonlinear optical susceptibilities of Cd-free chalcopyrite nanocrystals within quantum confinement regime (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamanaka, Y., Ogawa, T., Tsuzuki, M., Kuzuya, T., Sumiyama, K
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 号: 5 ページ: 53116-53116
  • DOI: 10.1063/1.4817395
  • 査読あり
• [学会発表] Cu2-xSナノ粒子の局在表面プラズモン光学特性Ⅳ (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田 薫、廣瀬達徳、上田晃敬、濱中 泰、葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Sytematic variations in bandgap energy of non-stoichiometric Cu2ZnSnS4 nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Oyaizu, Y. Hamanaka, T. Kuzuya
  • 学会等名: 2015年MRS秋季大会
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2015-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] Cu2-xSナノ粒子の局在表面プラズモン光学特性Ⅲ (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田薫、廣瀬達徳、濱中 泰、葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] AgInS2ナノ粒子の発光特性：ZnSシェル形成の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺健斗、行時大地、濱中 泰、葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 非化学量論比組成CZTSナノ粒子の合成とバンドギャップ制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小柳津航、川瀬正成、濱中泰、葛谷俊博
  • 学会等名: ２０１５年応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] プラズモン特性を示すAg-CuInS2複合ナノ粒子の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑田貴彦、濱中 泰、葛谷俊博
  • 学会等名: ２０１５年応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ＴｉＯ２に吸着したカルコパイライト半導体量子ドットの光励起電子移動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本顕至、濱中泰、桑田貴彦、葛谷俊博
  • 学会等名: ２０１５年応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ZnSシェルを付与したAgInS2ナノ粒子の単一粒子観察と発光特性の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 行時大地、濱中 泰、葛谷俊博
  • 学会等名: ナノ学会第１３回大会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール
  • 年月日: 2015-05-11
• [学会発表] 液相法によるAg-CuInS2複合ナノ粒子の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑田貴彦、濱中 泰、葛谷俊博
  • 学会等名: ナノ学会第１３回大会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール
  • 年月日: 2015-05-11
• [学会発表] CuInS2ナノ粒子の発光特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅見祐至，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] CuxSナノ粒子の局在表面プラズモン光学特性II (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬達徳，山田薫，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 （東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] カルコパイライト系ナノ粒子の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 葛谷 俊博
  • 学会等名: 分子・物質合成プラットフォーム平成２６年度シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学 （愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-06
• [学会発表] AgInS2量子ドットを担持した酸化チタン薄膜の電子移動特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本顕至，桑田貴彦，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学 （北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] CuxSナノ粒子の局在表面プラズモン光学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬達徳，山田薫，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 （愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] CuxIn1-xS2ナノ粒子の発光特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅見祐至，行時大地，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 （愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Photoluminescence Enhancement in AgInS2 Nanocrystals with High Concentrations of Donor-Acceptor Type Defects (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hamanaka, K. Ozawa, T. Kuzuya
  • 学会等名: 第17回凝縮系のルミネッセンスと光学分光に関する国際会議
  • 発表場所: University of Wrocｌaw, Wrocｌaw, Poland
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [学会発表] コロイド合成法で作製したCu2ZnSnS4ナノ粒子の光学特性III (2014)
  • 著者名/発表者名: 川瀬正成，小柳津航，秦健，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス （神奈川県，平塚市）
• [学会発表] コロイド合成法で作製したCu2ZnSnS4ナノ粒子の光学特性II (2013)
  • 著者名/発表者名: 川瀬正成，小柳津航，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学 常三島キャンパス （徳島県，徳島市）
• [学会発表] Ag組成を制御したAgInS2ナノ粒子の合成と発光特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 行時大地，小澤耕平，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 2013年 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学 田辺キャンパス （京都府，京田辺市）
• [学会発表] Cu組成を減少させたCu2ZnSnS4ナノ粒子の合成と光学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小柳津航，川瀬正成，濱中泰，葛谷俊博
  • 学会等名: 2013年 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学 田辺キャンパス （京都府，京田辺市）