フォトニック結晶で形成された電極系の光励起キャリアダイナミックスと光電変換特性

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18510096
• 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: 豊田 太郎 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (40217576)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: ナノ材料創製 / 半導体量子ドット

研究概要

我々の開発した新手法を適用しTiO_2フォトニック結晶光電極の作製を行い、周期構造と壁厚を制御することが可能となった。CdSe量子ドットの吸着時間と光電変換特性との関係について検討を行った。その結果、光電変換特性が最大値を示す最適時間が判明した。ここで光電変換効率の計測には、試料面積と光照射面積との検討、さらに対極の検討(材質と構造)を行い、再現生良く3%を超える値を得ることが可能となった。過渡応答特性評価から、最適な電子と正孔の緩和時間で光電変換効率が向上することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Photo- acoustic spectra of Au quantum dots adsorbed on nanostructured TiO2 electrodes together with the photo- electrochemical current character- istics (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Toyoda, T.Tsugawa, and Q.Shen
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics Vol.105 ページ: 034314-1 034314-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between crystal growth and photosensitization of nanostruc- tured TiO_2 electrodes using supporting Ti substrates by self-assembled CdSe quantum dots (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda, J. Kobayashi, and Q. Shen
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.516 ページ: 2426-2431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of ZnS coating on the 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: Journal of Applied Physics Vol.103 ページ: 084304-1-08430405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charqacterization of elec-tron transfer from CdSe quantum dots to nanostructured TiO_2 electrode using a near-field heterodyne transient grating technique (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: 5927-5930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical absorption, photosensitization, and ultrafast carrier dynamic investigations of CdSe quantum dots grafted onto nano- structured SnO_2 electrodes 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: Chemical Physics Letters Vol.442 ページ: 89-96
  • 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: Applid Physics Letters Vol.91 ページ: 023116-1-023116-3
  • 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 spectreoscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda, T. Uehata, R.Suganuma, S. Tamura ,A .Sato, K. Yamamoto, Q. Shen, and N. Kobayashi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.48 ページ: 4616-4621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical absorption and ultrafast carrier dynamics character-ization of CdSe quantum dots deposited on different morphologies of nano- structured TiO_2 films (2007)
  • 著者名/発表者名: L.J. Diguna, Q. Shen, A. Sato, K. Katayama, and T. Toyoda
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering C Vol.27 ページ: 1514-1520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoacoustic and photo- electrochemical 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: Japanese Journal of Applied Physics Vol.45 ページ: 5563-5568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoelectrochemical and ultrafast carrier dynamic investigations of TiO_2 electrodes composed of nanotube and nano- wires 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: Japanese Journal of Applied Physics Vol.45 ページ: 5569-5574
  • 査読あり
• [学会発表] 量子ドット分光増感と光電変換特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田太郎、沈青
  • 学会等名: 日本化学会第89回春季年会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Photoacoustic and ultra- fast carrier dynamic properties of CdSe quantum dot-sensitized solar cells using inverse opal TiO_2 electrodes (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda
  • 学会等名: 24^<th> Regional Conference on Solid State Science and Technoligy
  • 発表場所: Port Dickson, Malaysia
  • 年月日: 2008-11-30
• [学会発表] 陽極化成法により作製したTiO_2ナノチューブ電極の光音響スペクトルと光電気化学特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田村聡、山田灯、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、菅沼利人、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] 半導体量子ドットの光励起キャリアと光電変換特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 豊田太郎、沈青
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] CdSe量子ドットを吸着したTiO_2逆オパール構造の反射スペクトル (2008)
  • 著者名/発表者名: 鮎沢康正、リナ・デイグナ、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] CdSe量子ドットを吸着したルチル/アナターゼ型ナノ構造TiO_2電極の光電変換特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田征央、沈青、堺英樹、豊田太郎
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Efficient CdSe QD-sensitizded TiO_2 inverse opal solar cells (2008)
  • 著者名/発表者名: L.J. Diguna, Q. Shen, J. Kobayashi ,and T. Toyoda
  • 学会等名: 17^<th> International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] Characterization of electron transfer from CdeSe quantum dots to nanostructured TiO_2 electrodes using a near-field heterodyne transient grating technique (2008)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, K. Katayama, T. Sawada, and T. Toyoda
  • 学会等名: 17^<th> Inter- national Conference on Photo-chemical Conversion and Storage of Solar Energy
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] Crystal growth of CdSe quantum dots adsorbed on nanoparticles,inverse opal,and nanotube TiO_2 photoelectrodes characterized by photoacoustic spec- troscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda, N. Kobayashi, and Q. Shen
  • 学会等名: 17^<th> International Confer- ence on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] Photoacoustic spectra and ultrafast carrier dynamics of nanostructured TiO_2 electrodes adsorbed with CdS quantum dots (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Toyoda, A. Sato, K. Katayama, T. Sawada, and Q. Shen
  • 学会等名: 17^<th> International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2008-07-28
• [学会発表] ZnSコーテイングしたCdSe量子ドット増感型太陽電池の光電変換特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田敬樹、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2008-03-30
• [学会発表] Ti板上に形成したナノ構造TiO_2電極のCdSe量子ドット吸着による分光増感特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 任智弘、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 量子ドット増感型TiO2ナノチューブ電極の特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田村聡、山本佳奈、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] ルチル型とアナターゼ型が混合したナノ構造TiO_2電極の過渡光電流特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田征央、沈青、豊田太郎
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] Effect of surface modifycation on the 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: 17^<th> International Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2007-12-04
• [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. Uehata, L. J. Diguna, and Q. Shen
  • 学会等名: 17^<th> International Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] Characterization of carrier dy- namics in semiconductor nanomate- rials using near-field heterodyne transient grating technique (2007)
  • 著者名/発表者名: Q. Shen, K. Katayama,T. Sawada, and T. Toyoda
  • 学会等名: 20^<th> International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2007-11-06
• [学会発表] 半導体量子ドットの分光増感特性と過渡応答評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 豊田太郎、沈青
  • 学会等名: 日本化学会第1回東支部大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] 各種表面形態の異なるナノ構造TiO_2電極に吸着したCdSe量子ドットの分光増感と過渡応答特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 豊田太郎、沈青
  • 学会等名: 第56回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-09-21
• [図書] 電子材料ハンドブック (2006)
  • 著者名/発表者名: 豊田太郎(編集・共著)
  • 総ページ数: 989
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://www.pc.uec.ac.jp/