| 研究領域 | 特異構造の結晶科学：完全性と不完全性の協奏で拓く新機能エレクトロニクス |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04552
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 桐蔭横浜大学 |
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研究代表者 |
石井 あゆみ 桐蔭横浜大学, 工学研究科, 特任講師 (70406833)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 界面 / 特異構造 / 希土類錯体 / 光電変換 / 光蓄電 / 有機ー無機ハイブリッド / 希土類 / 有機‐無機界面 / ナノ結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、有機および無機結晶からなる特異界面構造の創出と光電気化学的機能の創出を目指し、錯形成を介した無機結晶界面への有機分子の導入手法と光電子デバイスへの応用を提案する。
基本構造として、ナノ構造を有する無機半導体結晶の表面に希土類イオンと有機化合物からなる錯体を分子レベルで配列・固定させ、特異界面構造を形成する。本系では、有機-無機界面に形成した錯体により光電変換を促すとともに、界面でトラップされやすい電荷を希土類イオンのレドックス特性を利用し蓄積することで、“光により生成した電気エネルギーを界面で蓄える”機能を促す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、有機－無機結晶界面における特異構造の制御と新しい光電気化学的機能の創出である。特に錯形成を介した無機結晶界面への有機分子の導入手法と有機-無機界面を利用した希土類の電子状態の制御に焦点をしぼり、新しい光電気化学素子への展開を目指している。具体的には、有機および無機結晶のヘテロ接合界面で生じるトラップによる電荷移動の障害を積極的に利用し、その特異界面に希土類錯体の光誘起レドックス特性を組み込むことで、新しい光電気化学素子として“光により生成した電気エネルギーを界面で蓄える”機能の発現が期待される。一素子内で光発電と蓄電の両機能を実現できれば、光エネルギーの革新的かつ有効な利用方法を確立することができる。
本年度は、昨年度に作成した光電流増幅型受光素子の構造最適化と界面における蓄電機能の評価を行った。例えば、表面電位測定（KFM）から、金属錯体層と酸化チタン層の界面にキャリア（ホール）捕集されていることを実証し、ホール捕集（電位上昇）が生じやすい箇所が存在することを明らかにした。この界面の制御により、100μs以下の高速応答性を持つ増幅型受光素子の開発に成功した。さらに、薄膜表面に電荷蓄積層（Euイオン）を一様に偏析させることにも成功し、応答速度を14μsまで高速化させることができた。また、この特異界面における電荷蓄積を利用し、酸化チタン多孔膜表面に固定化した金属錯体の密度と膜厚を制御することで、蓄電機能を誘発できることも明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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