局在表面プラズモン共鳴励起による量子ドット光電変換素子の光応答広帯域化

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14309
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: Li Xiaowei 北海道大学, 理学研究院, 助教 (90794496)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 局在プラズモン / 半導体量子ドット / 金属ナノ構造 / 強結合 / 光電気化学制御 / 表面増強ラマン散乱

研究成果の概要

局在表面プラズモン共鳴(LSPR)による半導体量子ドットを利用して、プラズモン光電変換デバイスの利用波長域広帯域化と起電力の向上を同時に達成した。PbS量子ドットがLSPRの増強により、励起電子―正孔が有効分離し、光電気化学反応の微小量な産物を表面増強ラマン散乱スペクトルを取得し、化学反応のメカニズムを明らかにした。半導体量子構造とプラズモンが強く相互作用する強結合系の建築を検討し、吸光帯域の拡大する高効率的な光電変換素子構築に向けた新たな設計指針を明らかとした。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

持続可能な太陽光を電気または化学エネルギーに効率的に変換する光電気化学デバイスの開発は、エネルギー問題を解決するために重要である。光エネルギーを有効に利用するため、量子閉じ込めを示す半導体量子構造と局在表面プラズモン共鳴（LSPR）を示す貴金属ナノ構造の組み合わせを利用し、広範な光応答領域における有効に光電変換することの出来る機能性物質系の創出が重要な意義を有する。