酸化物半導体・金属界面におけるキャリアダイナミクスの実時間観察

• 研究課題/領域番号: 25870193
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学; 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山本 達 東京大学, 物性研究所, 助教 (50554705)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 時間分解 / 光電子分光 / 放射光 / キャリアダイナミクス / 酸化物半導体 / 光触媒 / 時間分解光電子分光

研究成果の概要

本研究は光触媒のモデル系である酸化物・金属界面における光励起キャリアのダイナミクスを、時間分解軟X線光電子分光法の元素選択性を活かしサイト選択的に観測することを目的とした。具体的には半導体を光励起した際におきる表面光起電力効果の緩和過程を内殻準位の光電子スペクトルを用いてリアルタイムで観測し、酸化物表面における光励起キャリア緩和時間を調べた。ZnO(0001)清浄表面では光励起キャリアの寿命が数十ナノ秒であるのに対し、Pt蒸着ZnO(0001)表面では１ナノ秒以下に短縮される事が分かった。光励起キャリアの短寿命化は、Pt蒸着により光励起キャリアの再結合中心が増加したためと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Capturing transiently charged states at the C60/TiO2(110) interface by time-resolved soft X-ray photoelectron spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Ozawa, Susumu Yamamoto, Ryu Yukawa, Kazuma Akikubo, Masato Emori, Hiroshi Sakama, Iwao Matsuda
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 31 ページ: 98-103
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2016.01.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] 時間分解軟X線光電子分光法： 半導体表面における光励起キャリアの実時間観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本達、松田巌
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 37 号: 1 ページ: 9-13
  • DOI: 10.1380/jsssj.37.9
  • NAID: 130005121621
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic effective mass approximation model to calculate multiple subband structures at wide-gap semiconductor surfaces: Application to accumulation layers of SrTiO3 and ZnO (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Yukawa, K. Ozawa, S. Yamamoto, R.-Y. Liu, I. Matsuda
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 641 ページ: 224-230
  • DOI: 10.1016/j.susc.2015.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron-hole recombination on ZnO(0001) single-crystal surface studied by time-resolved soft X-ray photoelectron spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Yukawa, S. Yamamoto, K. Ozawa, M. Emori, M. Ogawa, Sh. Yamamoto, K. Fujikawa, R. Hobara, S. Kitagawa, H. Daimon, H. Sakama, I. Matsuda,
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 105 号: 15 ページ: 151602-151602
  • DOI: 10.1063/1.4897934
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 時間分解軟X線光電子分光法による表面キャリアダイナミクス研究の進展 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本達、松田巌、
  • 雑誌名: 日本放射光学会誌「放射光」 巻: 27 ページ: 241-252
  • NAID: 40020228946
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化物半導体・金属界面における光励起キャリアのリアルタイム観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本達, 竹内圭織, 松田巌
  • 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（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] VUV・軟X線光源を用いた表面キャリア・分子ダイナミクス研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本達
  • 学会等名: 東大放射光アウトステーションH27年度播磨研究報告会
  • 発表場所: 姫路市市民会館（兵庫県姫路市）
  • 年月日: 2016-02-10
• [学会発表] Probing carriers and molecules on oxide surfaces by X-ray (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto
  • 学会等名: 11th SOLEIL users' meeting
  • 発表場所: Paris (France)
  • 年月日: 2016-01-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 半導体表面における光励起キャリアのリアルタイム観測：時間分解軟X線光電子分光法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本達
  • 学会等名: 物性研・物構研連携研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] 時間分解放射光光電子分光 ～光触媒、太陽電池のエネルギー変換を担うキャリアをリアルタイムで追跡！～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本達
  • 学会等名: 日本表面科学会関東支部 第1回関東支部セミナー
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] 時間分解軟Ｘ線光電子分光法による表面キャリアダイナミクス研究の現状と今後の展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本達
  • 学会等名: ISSP workshop「SPring-8 BL07LSUの現状と新たな光源に向けた取り組み」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] 時間分解軟Ｘ線光電子分光法による表面キャリアダイナミクスの研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本達
  • 学会等名: 兵庫県立大学大学院物質理学研究科多重極限物質科学研究センター研究発表会
  • 発表場所: 兵庫県立大学（兵庫県赤穂郡）
  • 年月日: 2014-12-25
  • 招待講演
• [学会発表] Carrier dynamics on oxide surfaces studied by time-resolved soft x-ray photoelectron spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, R. Yukawa, M. Emori, K. Ozawa, M. Ogawa, K. Fujikawa, Sh. Yamamoto, R. Hobara, S. Kitagawa, H. Daimon, I. Matsuda,
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Surface Science (ISSS-7)
  • 発表場所: くにびきメッセ(島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-04
• [学会発表] Tracking photo-excited carriers on semiconductor surfaces by x-ray (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto
  • 学会等名: MPI-P Bonn group seminar
  • 発表場所: Mainz (Germany)
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] Relaxation processes of photo-excited carriers on the atomically-controlled semiconductor surfaces studied by time-resolved soft x-ray photoelectron spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, M. Ogawa, K. Fujikawa, R. Hobara, R. Yukawa, Sh. Yamamoto, S. Kitagawa, D. Pierucci, M.G. Silly, C.-H. Lin, R.-Y. Liu, H. Daimon, F. Sirotti, S.-J. Tang, I. Matsuda,
  • 学会等名: 30th European Conference on Surface Science (ECOSS-30)
  • 発表場所: Antalya (Turkey)
  • 年月日: 2014-09-02
• [学会発表] 時間分解光電子分光法による半導体表面キャリアダイナミクス研究の現状と展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本達
  • 学会等名: 東京大学放射光アウトステーション報告会「SPring-8 BL07LSUの現状と第II期への展望」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県）
• [学会発表] Carrier dynamics on oxide surfaces studied by time-resolved soft x-ray photoelectron spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, R. Yukawa, M. Emori, K. Ozawa, M. Ogawa, K. Fujikawa, Sh. Yamamoto, R. Hobara, I. Matsuda
  • 学会等名: American Vacuum Society 60th International Symposium
  • 発表場所: Long Beach, California, US
• [学会発表] 時間分解軟X線光電子分光法でみる半導体表面キャリアダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本達
  • 学会等名: 放射光学会第５回若手研究会「パルス特性を用いた次世代材料研究の最前線」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県）
• [備考] 山本達研究用ホームページ
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/labs/sor/s-yamamoto/
• [備考] 山本達研究用ホームページ
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/labs/sor/s-yamamoto/index-j.html