ＩＶ族化合物半導体ナノ結晶コロイドの開発とデバイス応用実証

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15J04138
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 管野 天 神戸大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• キーワード: シリコン / 量子ドット / 発光 / ドーピング / コロイド

研究実績の概要

近年進歩の著しい環境親和型半導体材料であるシリコン量子ドットコロイドについて、単一ドット発光分光測定による基礎物性の解明を行い、その応用展開に向けて多方面から研究を行った。1点目は不純物同時ドープシリコン量子ドットの単一ドット分光測定に世界で初めて成功し、その発光エネルギーと線幅の分布を評価することにより、不純物ドープシリコン量子ドットの発光特性が従来のシリコン量子ドットのものと大きく異なっていることを見出した。特に、低温における発光線幅が従来の量子ドットに比べて非常に大きいことから、発光メカニズムが大きく異なることが考えられる。発光スペクトルから見積もったHuang-Rhys因子は約2から5であり、ダイヤモンド結晶中のNVセンターと同等の値であることから、観測された線幅の広い発光は局在準位にトラップされた励起子からの発光である可能性が高い。
2点目はシリコン量子ドットコロイドの高機能化に向けたアプローチとして、有機分子による表面修飾プロセスの開発を行った。官能基をナノ結晶表面に付与することでバイオ材料との複合体を容易に作製できることから、表面修飾はシリコン量子ドットコロイドの医療分野への応用に向けたファーストステップとして非常に重要である。具体的にはヒドロシリル化反応によりアリルアミンとアクリル酸を修飾することで、水分散性シリコン量子ドットコロイドを作製した。また、表面修飾後の発光特性について詳細に研究し、表面修飾による発光の劣化がほとんど無いプロセス条件を見出した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] New insights into the red luminescent bovine serum albumin conjugated gold nanospecies (2017)
  • 著者名/発表者名: Hui Lin, Kenji Imakita, Minoru Fujii, Chang Sun, Bingdi Chen, Takashi Kanno, Hiroshi Sugimoto
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 691 ページ: 860-865
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.08.300
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The impact of doped silicon quantum dots on human osteoblasts (2016)
  • 著者名/発表者名: Lucie Ostrovska, Antonin Broz, Anna Fucikova, Tereza Belinova, Hiroshi Sugimoto, Takashi Kanno, Minoru Fujii, Jan Valenta, Marie Hubalek Kalbacova
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 6 ページ: 63403-63413
  • DOI: 10.1039/C6RA14430F
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atom probe tomography analysis of boron and/or phosphorus distribution in doped silicon nanocrystals (2016)
  • 著者名/発表者名: Keita Nomoto, Hiroshi Sugimoto, Andrew Breen, Anna Ceguerra, Takashi Kanno, Simon Ringer,Ivan Wurfl,Gavin Conibeer, Minoru Fujii
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 120 ページ: 17845-17852
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b06197
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single-dot spectroscopy of boron and phosphorus codoped silicon quantum dots (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kanno, Hiroshi Sugimoto, Anna Fucikova, Jan Valenta, Minoru Fujii
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 120 ページ: 164307-1-6
  • DOI: 10.1063/1.4965986
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Water-dispersible near-infrared luminescent silicon nanocrystals-immobilization on substrate (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kanno, Shinya Kano, Hiroshi Sugimoto, Yasuhiro Tada, Minoru Fujii
  • 雑誌名: MRS Communications 巻: 6 ページ: 429-436
  • DOI: 10.1557/mrc.2016.51
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 不純物ドープシリコン量子ドットの単一ドット分光 (2017)
  • 著者名/発表者名: 管野 天、杉本 泰、Anna Fucikova, Jan Valenta, 藤井 稔
  • 学会等名: 第６４回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14 – 2017-03-17
• [学会発表] Specific Binding of Codoped Silicon Nanocrystals on Self-Assembled Monolayer (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kano, Takashi Kanno, Yasuhiro Tada, Yasuhiro Higashikawa, Hiroshi Sugimoto, Minoru Fujii
  • 学会等名: International Conference on Self-Assembly in Confined Spaces
  • 発表場所: San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2016-10-25 – 2016-10-27
  • 国際学会
• [学会発表] Organic Functionalization of Near-infrared Luminescent Silicon Nanocrystals (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kanno, Shinya Kano, Hiroshi Sugimoto, Yasuhiro Tada, Kenji Imakita, Minoru Fujii
  • 学会等名: European Materials Research Society, Spring Meeting 2016
  • 発表場所: Lille Grand Palais, Lille, France
  • 年月日: 2016-05-02 – 2016-05-06
  • 国際学会
• [学会発表] Application of fluorescent co-doped silicon nanocrystals in cell biology (2016)
  • 著者名/発表者名: Lucie Ostrovska, Takashi Kanno, Hiroshi Sugimoto, Antonin Broz, Jan Valenta, Anna Fucikova, Minoru Fujii, Marie Hubalek Kalbacova
  • 学会等名: European Materials Research Society, Spring Meeting 2016
  • 発表場所: Lille Grand Palais, Lille, France
  • 年月日: 2016-05-02 – 2016-05-06
  • 国際学会
• [備考] メゾスコピック材料学研究室ホームページ
  • URL: http://www2.kobe-u.ac.jp/~fujii1/