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2011 年度 実績報告書

半導体量子ドットの複数励起子の生成初期過程と緩和ダイナミクスに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 10J10028
研究機関関西学院大学

研究代表者

小林 洋一  関西学院大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

キーワード半導体ナノ粒子 / 複数励起子 / 量子ドット / ハイブリッドナノ粒子 / ヘテロナノ結晶 / 二次元コヒーレント電子分光 / 励起子カップリング / 二励起子
研究概要

今年度研究成果を項目に分けて記す。
1.バンド端付近の電子状態に共鳴する励起波長を用いた過渡吸収測定により、半導体ナノ粒子におけるバンド内遷移過程を明らかにし、また1S1S,1S1P二励起子結合エネルギーに関する知見を得た。バンド内遷移過程の解明はキャリア増幅などに競合する過程の解明につながるだけでなく、高エネルギー励起電子の制御と活用につながり、高効率太陽電池作成に向けた基盤知識となる。
2.Au/PbSハイブリッドコアシェルナノ結晶を用いて過渡吸収スペクトル測定の励起波長、励起光強度依存性の解析とFDTD計算から、金属-半導体ナノハイブリッド系における消失スペクトルの帰属や、コヒーレント振動モードの解明、電子-格子カップリング定数の算:出を行なった。この研究は金属-半導体ナノ接合界面を理解するひとつのモデルとなるとともに、励起子-プラズモンカップリング過程を明らかにする上での重要な基礎的な知見となる。
3。CdTe/CdSe超格子ナノワイヤーにおけるキャリアダイナミクスを過渡吸収スペクトル測定により明らかにした。CdTe/CdSeヘテロナノ粒子はこれまでにいくつかの報告があったが、今回我々が用いた超格子ナノワイヤーでは、規則的な一次元構造により電荷分離状態がより高効率で生成していることを過渡吸収測定により明らかにした。
4.新規非線形分光である二次元コヒーレント電子分光を習得し、CdTe/CdSeコアシェルナノ結晶におけるCdTe励起子とCdSe励起子の励起子カップリング過程の解明を試みた。二次元コヒーレント電子分光は不均一幅の影響を除外し、さらにカップリング、電子移動、エネルギー移動などの電子状態間の相互作用を二次元マップのクロスピークとしてフェムト秒オーダーで明確に明らかにできる。この手法はこれまでの手法では解析が困難であった複雑なナノ構造体や弱い相互作用の解析を可能とし、物質間のエネルギー、電荷伝達過程の解明において明確且つ有用な知見を得ることができる。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dual Transient Bleaching of Au/PbS Hybrid Core/Shell Nanoparticles2012

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 3(9) ページ: 1111-1116

    • DOI

      10.1021/jz300248p

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半導体量子ドットにおけるオージェ再結合の界面効果と温度効果2012

    • 著者名/発表者名
      小林洋一
    • 雑誌名

      表面

      巻: (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] External Electric Field Effects on State Energy and Photoexcitation Dynamics of Water-Soluble CdTe Nanoparticles2011

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Kobayashi, Ruriko Ohshima
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 115 ページ: 15274-15281

    • DOI

      10.1021/jp204660m

    • 査読あり
  • [学会発表] Auger Recombination and Multiexciton States of II-VI Semiconductor Quantum Dots2012

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Kobayashi
    • 学会等名
      7th International Conference on Quantum Dots (QD 2012)
    • 発表場所
      New Mexico, USA(発表確定)
    • 年月日
      2012-05-17
  • [学会発表] CdTe量子ドットの状態選択励起による過渡吸収分光とバンド内緩和過程のサイズ依存性2012

    • 著者名/発表者名
      森西裕太
    • 学会等名
      日本化学会第92回春季年会
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-25
  • [学会発表] CdS半導体ナノ結晶における励起子間相互作用の界面構造依存性2011

    • 著者名/発表者名
      小林洋一
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] CdTe/CdSコアシェル半導体ナノ結晶の合成と励起子ダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      松本祐亮
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] CdTe量子ドットにおける超高速励起子緩和過程の研究2011

    • 著者名/発表者名
      森西裕太
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2011-09-20
  • [学会発表] CdTe半導体ナノ結晶の励起子生成過程と励起子間相互作用2011

    • 著者名/発表者名
      小林洋一
    • 学会等名
      2011年光化学討論会
    • 発表場所
      宮崎市河畔コンベンションエリア(宮崎県)
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] Effect of Surface Defects on Size-Dependent Auger Recombination in CdS Quantum Dots2011

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Kobayashi
    • 学会等名
      XXV International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2011-08-09
  • [備考]

    • URL

      http://sci-tech.ksc.kwansei.ac.jp/~tamai/index.html

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公開日: 2013-06-26  

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