表面形態を制御したナノ構造半導体のガスセンサーの特性評価と応用に関する研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18510095
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 沈 青 電気通信大学, 電気通信学部, 助教 (50282926)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: ナノ材料評価 / ナノ構造半導体 / 表面形態 / 熱拡散率 / ガスセンサー

研究概要

本研究では、(1)周期的なナノ構造を有するポーラスシリコン、(2)ナノ構造を有する酸化物半導体(TiO_2)薄膜を対象として、その熱伝導率を非接触的で測定できる方法(透過型光音響法と改良型過渡回折格子法)を確立した。ナノ構造の表面形態の違いや表面に吸着した分子や半導体量子ドットおよび金属ナノ粒子により熱拡散率が顕著に変化することを見出した。従来のガス吸着による電気抵抗変化の測定法の代わりに、ガス分子吸着による熱拡散率の変化を利用するガスセンシングへの応用に関する基礎研究を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Electric Characteristics of Li_2O- Doped TiO_2 Nanocrystalline Film and its Application to Dye-Sensitized Solar Cels (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nada, T. Gonda, Q. Shen, H. Shimada, T. Toyoda, and N. Kobayashi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys Vol.48 ページ: 0255505-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoacoustic Spectra of Au Quantum Dots Adsorbed on Nanaostructured TiO_2 Electrodes together with the Photoelectrochem-ical Current Characteristics (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda, S. Tsugawa, and Q. Shen
  • 雑誌名: J. Appl. Phys Vol.105 ページ: 034314-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz Reflection Response Measurement Using a Phonon Polariton Wave (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Inoue, K. Katayama, Q. Shen, T. Toyoda, and K. A. Nelson
  • 雑誌名: J. Appl. Phys Vol.105 ページ: 054902-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of ZnS Coating on the Photovoltaic Properties of CdSe Quantum Dot Sensitized Solar Cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, J. Kobayashi, L. J. Diguna, and T.Toyoda
  • 雑誌名: J. Appl. Phys Vol.103 ページ: 084304-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Electron Transferfrom CdSe Quantum Dots to Nanostructured TiO2 Electrode Using a Near Field Heterodyne Transient Grating (2008)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, K. Katayama, T. Sawada, and T. Toyoda
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.516 ページ: 5927
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and detection of Tunable Phonon Polaritons Using a Single Transmission Grating (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Katayama, H. Inoue, H. Sugiya, Q. Shen, T. Toyoda, and K. Nelson
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett Vol.92 ページ: 031906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phonon Polariton Generation and Detection Using Near Field Heterodyne Transient Grating Method (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Katayama, Q. Shen, T. Toyoda, and K. Nelson
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett Vol.90 ページ: 171117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Absorption and Ultrafast Carrier Dynamics Characterization of CdSe Quantum Dots Deposited on Different Morphologies of Nanostructured TiO_2 Films (2007)
  • 著者名/発表者名: L.J. Diguna, Q. Shen. A. Sato, K. Katayama, T. Sawada, and T. Toyoda
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng C Vol.27 ページ: 1514-1520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Growth of CdSe Quantum Dots Adsorbed on Nano-particle, Inverse Opal, and Nanotube TiO_2 Photoelectrodes Characterized by Photoacoustic Spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda, T. Uehara, R. Suganuma, S. Tamura, A. Sato, K. Yamamoto, Q. Shen, and N. Kobayashi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys Vol.46 ページ: 4616-4621
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Efficiency of CdSe Quantum Dot Sensitized TiO_2 Inverse Opal Solar Cells (2007)
  • 著者名/発表者名: L.J. Diguna, Q. Shen, J. Kobayashi, and T.Toyoda
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett Vol.91 ページ: 023116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Absorption, Photosensitization, and Ultrafast Carrier Dynamic Investigations of CdSe Quantum Dots Grafted onto Nanostructured SnO_2 Electrode and Fluorine Doped Tin Oxide(FTO)Glass (2007)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, M. Yanai, K. Katayama, T. Sawada,and T. Toyoda
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett Vol.442 ページ: 89-96
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Influence of Chemical Post Etching and UV Irradiation on the Optical Absorption and Thermal Diffusivity of Porous Silicon Studied by Photoacoustic Technique (2006)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, M. Inoguchi, T. Toyoda
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.499 ページ: 161-167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoacoustic and Photoelectrochemical Characterization of CdSe Sensitized TiO2 Electrodes Composed of Nanotubes and Nanowires (2006)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, T. Sato, M. Hashimoto, C.C.Chen, T. Toyoda
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.499 ページ: 299-305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoexcited Hole Dynamics of TiO_2 Nanocrystalline Films characterized using a Lens Free Heterodyne Detection Transient Grating Technique (2006)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, K. Katayama, T. Sawada, M.Yamaguchi, Y. Kumagai, and T. Toyoda
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 419 ページ: 464-468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical absorption, photoelectrochemical, and ultrafast carrierdynamic investigations of TiO_2 electrodes composed of nanotubes and nanowires sensitized with CdSe quantum dots (2006)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, K. Katayama, T. Sawada, M.Yamaguchi and T. Toyoda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys Vol.45 ページ: 5569-5574
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoacoustic and photoelectrochemical characterization of inverse opal TiO_2 sensitized with CdSe quantum dots (2006)
  • 著者名/発表者名: L.J. Diguna, M. Murakami, A. Sato, Y. Kumagai, T. Ishihara, N. Kobayashi, Q. Shen and T. Toyoda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys Vol.45 ページ: 5563-5568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier Dynamics in Porous Silicon Studied with a Near-Field Heterodyne Transient Grating Method (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Yamaguchi, K. Katayama, Q. Shen, T. Toyoda and T. Sawada
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett Vol.427 ページ: 192-196
  • 査読あり
• [学会発表] 光音響分光法によるCdSe量子ドットを吸着したナノ結晶Siの熱拡散率評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小鹿倉淳、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第29回超音波エレクトロニクスシンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2008-11-11
• [学会発表] 光音響分光法によるCdSe量子ドットを吸着したナノ結晶Siの熱拡散率評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小鹿倉淳、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第29回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-08
• [学会発表] ナノ構造TiO_2電極に吸着したAu量子ドットの光音響スペクトルと過渡応答評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 沈青、片山健二、澤田嗣郎、豊田太郎
  • 学会等名: 第29回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-08
• [学会発表] CdSe量子ドットを吸着したTiO_2逆オパール電極の光音響スペクトルと反射特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: Lina J. Diguna, 鮎沢康正、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第29回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-08
• [学会発表] 光音響分光法によるCdSe量子ドットを吸着したポーラスシリコンの熱物性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小鹿倉淳、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 超音波学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-04-25
• [学会発表] Effects of surface modification on photovoltaic properties of CdSe quantum dot-sensitized TiO_2 inverse opal solar cells (2007)
  • 著者名/発表者名: L. J. Diguna, Q. Shen, J. Kobayashi and T.Toyoda
  • 学会等名: Abstracts of the International PVSEC-17
  • 発表場所: Fukuoka(136-137)
  • 年月日: 2007-12-03
• [学会発表] Dependence of the photovoltaic properties of CdSe quantum dot-sensitized solar cells on the thickness of TiO_2 electrodes (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda, T. Uehada, L. J. Diguna and Q. Shen
  • 学会等名: Abstracts of the International PVSEC-17
  • 発表場所: Fukuoka(1181-1182)
  • 年月日: 2007-12-03
• [学会発表] Characterization of carrier dynamics in semiconductor nanomaterials using near-field heterodyne transient grating method (2007)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, K. Katayama, T. Sawada and T. Toyoda
  • 学会等名: Abstracts of the 2007 Internatinal Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kyoto, invited
  • 年月日: 2007-11-05
• [学会発表] 光音響分光法を用いたポーラスシリコンの熱物性評価-その2- (2007)
  • 著者名/発表者名: 加藤侑志、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会講演予稿集
  • 発表場所: 東京(1522)
  • 年月日: 2007-03-27
• [学会発表] CdSe量子ドット増感したナノ構造TiO_2電極における光電変換効率の評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 沈青、小林純也、Lina J Diguna、豊田太郎
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会講演予稿集
  • 発表場所: 東京(690)
  • 年月日: 2007-03-27
• [学会発表] ZnSを保護膜としたCdS量子ドット増感型太陽電池の光電変換特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤彰、小林純也、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会講演予稿集
  • 発表場所: 東京(690)
  • 年月日: 2007-03-27