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2017 年度 実績報告書

半導体ナノ微粒子複合系のホットキャリア・マルチキャリア移動と荷電励起子の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03773
研究機関関西学院大学

研究代表者

玉井 尚登  関西学院大学, 理工学部, 教授 (60163664)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード半導体ナノ微粒子 / 荷電励起子 / ホットキャリア / マルチキャリア / 過渡吸収分光
研究実績の概要

1.CdSeナノプレート(NPLs)に2 nm程度の白金ナノ微粒子を接合すると共に,接合数制御したNPLs-Pt系を用い,フェムト秒状態選択励起過渡吸収分光を行った。その結果,CdSe NPLsのheavy-holeバンドより長波長を励起しても,hevy-holeバンドのブリーチとCdSe NPLsから白金への電子移動に伴うサブピコ秒のブリーチ回復が観測された。また,NPLsを高密度励起しマルチキャリアを生成させても白金ナノ微粒子への素早い電子移動が観測され,NPLs-Pt系では容易にマルチキャリア移動が起こることを見出した。
2.立方体形状の無機型ペロブスカイトCsPbX3 (X = Cl, Br, I) ナノ微粒子への白金ナノ粒子接合を試みた。白金前駆体として塩化白金酸を用いると,Br系ではハロゲン交換が容易に起こりCl系が生成した。また濃度制御により,Cl系とBr系の中間の吸収を持つ種々のペロブスカイトを合成出来る事がわかった。一方Cl系を用いた場合は,ナノ微粒子の角に白金ナノ粒子が接合していると期待される電顕像が観測され吸収・発光の僅かなシフトが起こったが,発光量子収率は逆に十倍以上増加した。
3. CdSe NPLsの光化学電子ドーピングによる吸収・発光スペクトル変化が構造変化によるものではなく,荷電粒子による電場効果であることを実験的に明確にする為に,CdSe NPLsをポリマー薄膜中に分散させ,吸収,発光および発光寿命の電場効果の実験を行った。その結果,QDsなどよりも低い電場で電場効果が現れること,hevy-holeとlight-holeバンドの中間に新しいバンドを考慮すると電場吸収スペクトルを説明できること,双極子モーメントより分極率変化が大きく効いていること,発光は第一励起子吸収状態から起こっているのではない事等が明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rod-shaped Zn-Ag-In-Te Nanocrystals with Wavelength-Tunable Band-Edge Photoluminescence in the Near-IR Region2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, Kouta Sugiura, Yujiro Ishigami, Takahisa Yamamoto, Susumu Kuwabata, Tomoki Okuhata, Naoto Tamai and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem.

      巻: 6 ページ: 2034-2042

    • DOI

      10.1039/C7TC05624A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unravelling the Ultrafast Exciton Relaxation and Hidden Energy State In CH3NH3PbBr3 Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Katayama, Harunobu Suenaga, Tomoki Okuhata, Sadahiro Masuo and Naoto Tamai
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 122 ページ: 5209-5214

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b01051

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quasi-Type II Carrier Distribution in CdSe/CdS Core/Shell Quantum Dots with Type I Band Alignment2018

    • 著者名/発表者名
      Li Wang, Kouhei Nonaka, Tomoki Okuhata, Tetsuro Katayama, and Naoto Tamai
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 122 ページ: -

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b11684

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the Charge Transfer Efficiency of Organic Thin-Film Photovoltaic Devices Fabricated Using Photoprecursor Approach2017

    • 著者名/発表者名
      Shinya Tajima, Yoshiki Kuroshima, Tetsuro Katayama, Naoto Tamai, Kazuki Sada, and Kenji Hirai
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 14 ページ: 2444-2449

    • DOI

      10.1002/ejic.201700289

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiphoton Emission Enhancement from a Single Colloidal Quantum Dot Using SiO2-Coated Silver Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Naiki Hiroyuki、Uedao Toshihisa、Wang Li、Tamai Naoto、Masuo Sadahiro
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 ページ: 728~737

    • DOI

      10.1021/acsomega.6b00520

    • 査読あり
  • [学会発表] 半導体ナノ粒子の多励起子素過程と高速分光2018

    • 著者名/発表者名
      玉井尚登
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第38回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] フェムト秒顕微過渡吸収測定法を用いた有機-無機ペロブスカイト結晶における非線形発光機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      片山 哲郎・末永 晴信・玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第98回春期年会
  • [学会発表] CdTe 量子ドット-フラーレンハイブリッド系のキャリア移動ダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      郡捷太・木下賢・上本健太・奥畑智貴・片山哲郎・玉井尚登
    • 学会等名
      日本化学会第98回春期年会
  • [学会発表] CsPbX3 ナノ結晶-白金ナノ粒子接合系のキャリア移動ダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      助吉拓哉・奥畑智貴・片山哲郎・玉井尚登
    • 学会等名
      日本化学会第98回春期年会
  • [学会発表] Exciton dynamics of semiconductor nanocrystals and multi-color optical switching of exciton luminescence2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Tamai
    • 学会等名
      28th International Conference on Photochemistry (ICP2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier Transfer and Energy Transfer Dynamics in Semiconductor Nanocrystals2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Tamai
    • 学会等名
      The 13th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience-2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CdSe/CdS コア/シェル型量子ドットの多励起子相互作用とホット電子緩和過程2017

    • 著者名/発表者名
      野中康平・奥畑智貴・片山哲郎・王莉・玉井尚登
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
  • [学会発表] 空間位相変調器を導入した広視野フェムト秒顕微過渡吸収 測定手法の開発とぺロブスカイト系への応用2017

    • 著者名/発表者名
      片山哲郎, 末永晴信, 奥畑智貴, 玉井尚登
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 量子閉じ込めの異なったぺロブスカイト型ナノ粒子系の合成とその励起子ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      末永晴信,助吉拓哉,奥畑智貴,片山哲郎,玉井尚登
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 全無機型ペロブスカイト-貴金属ナノ粒子接合系のキャリア移動ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      助吉拓哉,奥畑智貴,片山哲郎,玉井尚登
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 半導体ナノ粒子-メチルビオローゲン系における ホット電子移動ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      奥畑智貴,野中康平,片山哲郎,王莉,玉井尚登
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] Biexcitonic spectral shift and quasi-type II carrier distribution in type I CdSe/CdS core/shell QDs2017

    • 著者名/発表者名
      Li Wang, Kouhei Nonaka, Tomoki Okuhata, Naoto Tamai
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [備考]

    • URL

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

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公開日: 2018-12-17  

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