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2016 年度 実施状況報告書

スペックルパターン位相差顕微鏡を用いた3次元光誘起電子顕微測定法

研究課題

研究課題/領域番号 15K05549
研究機関中央大学

研究代表者

片山 建二  中央大学, 理工学部, 教授 (00313007)

研究分担者 桑原 彰太  東邦大学, 理学部, 講師 (10612658)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード増感型太陽電池 / 位相差顕微鏡
研究実績の概要

増感型太陽電池は、3次元ネットワーク構造を有する電極と溶液との界面を通した電荷移動によって、制御されている。光励起された電子を効率よく取り出すためには、電子のロス(増感剤や電解質との再結合)を抑える必要がある。我々は、再掲都合ダイナミクス(電子寿命)を、光励起電子による屈折率変化を通して明らかにしてきた。しかし、電子寿命は平均値であるため、このような不均一な電極では、どのような箇所で再結合が起きているか明らかにする必要がある。そこで屈折率変化を通して3次元構造を測定することのできるスペックルパターン位相差顕微鏡を改良して、光励起電子の画像を測定できる顕微鏡を開発し、さらに寿命の情報も得られるようにして、どのような構造で、どの再結合が支配的になっているかを調べることのできる3次元解析法を開発し、電極構造の最適化をすることを目的としている。
昨年度につづき、まず2次元の情報取得をすることを目的に、位相差顕微鏡を改良した。強度変調したLED光を導入して、その光励起によって生成したキャリヤによる屈折率画像の測定を行えるようにした。LED光の変調周波数を変えながら測定することで、寿命の異なるキャリヤの画像を得ることができるようにした。10-100000Hzの範囲の測定を可能にした。光応答性液晶では、100-1000Hzにかけて特徴的な画像を得られることを確認した。今後、光電極に応用するためにはさらに1桁の感度向上が必要であり、LED光の照射パターンを利用することで、感度向上を目指す。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

光誘起顕微鏡の開発については、ほぼ完成した。今後3次元測定可能な装置に改良していく必要がある。

今後の研究の推進方策

光電極の測定のためにはさらに、1桁の感度向上が必要であることが判明した。そのために、光の照射パターンを利用して、感度向上を目指す。それに成功したら、実際の電極デバイスの測定を行い、局所でのキャリヤの振る舞いを明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

装置購入金額を抑え、来年度必要な消耗品の購入に充てる。

次年度使用額の使用計画

新年度、必要な消耗品に用いる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件)

  • [国際共同研究] Boston Collage(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Boston Collage
  • [雑誌論文] Investigation of photo-excited carrier dynamics in hematite and the effect of surface modifications by advanced transient grating technique2017

    • 著者名/発表者名
      Woon Yong Sohn, Shota Kuwahara, James Throne, Dunwei Wang, and Kenji Katayama
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 ページ: 1031-1035

    • DOI

      DOI: 10.1021/acsomega.7b00021

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct measurement of the propagation of the phase-transition region of liquid crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sato, and Kenji Katayama
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 44801

    • DOI

      DOI: 10.1038/srep44801

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ligand-dependent exciton dynamics and photovoltaic properties of PbS quantum dot heterojunction solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Jin Chang, Yuhei Ogomi, Chao Ding, Yao Hong Zhang, Taro Toyoda, Shuzi Hayase, Kenji Katayama and Qing Shen
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 19 ページ: 6358-6367

    • DOI

      DOI:10.1039/c6cp06561a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Specific Interaction between Dyes and Ions In Dye-sensitized Solar Cells Observed with Temporal Spectral Shift of Dyes2017

    • 著者名/発表者名
      R. Hosokawa, S. Kuwahara and K. Katayama
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 334 ページ: 107-112

    • DOI

      DOI:10.1016/j.jphotochem.2016.11.004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Air Stable PbSe Colloidal Quantum Dot Heterojunction Solar Cells:Ligand-Dependent Exciton Dissociation, Recombination,Photovoltaic Property, and Stability2016

    • 著者名/発表者名
      Yahong Zhang, Chao Ding, Guohua Wu, Naoki Nakazawa, Jin Chang, Yuhei Ogomi, Taro Toyoda, Shuzi Hayase, Kenji Katayama and Qing Shen
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 120 ページ: 28509-28518

    • DOI

      DOI:10.1021/acs.jpcc.6b10920

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinction of electron pathways at titanium oxide / liquid interfaces in photocatalytic processes and co-catalyst effect2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kuwahara and K. Katayama
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 18 ページ: 25271-25276

    • DOI

      10.1039/c6cp04016k

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり

URL: 

公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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