| 研究課題/領域番号 |
20K15363
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 東京大学 (2022)
東京工業大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
永井 隆之 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任研究員 (30851018)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 発光半導体 / スピネル型構造 / グリーンギャップ / 第一原理計算 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では可視光域で波長制御可能な新規発光半導体群の探索を目的として、スピネル型カルコゲナイドに着目した。第一原理計算による電子構造解析の結果、特定の電子配置をもつカチオンが占有されたスピネル型カルコゲナイドは全て直接許容型バンドギャップをもつことを見出した。この結果に基づき、実際にスピネル型カルコゲナイドの一つである(Zn,Mg)Sc2S4の多結晶試料を合成し光学特性を測定した結果、直接許容型バンドギャップに由来する強い吸収と発光を観測することに成功した。さらに、ZnとMgの比を変えることで、色純度の劣化を伴わず発光波長を変調できることを見出した。
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| 自由記述の分野 |
無機化学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ディスプレイやレーザーなど光学デバイスの発展に伴い、高効率かつ高精細な発光特性を示す半導体材料の需要が急速に高まっており、既存材料の高性能化に加えて、従来物質の延長線上にない新しい物質群の開拓も重要な課題である。スピネル型カルコゲナイドは既存材料であるⅢ-Ⅴ族半導体やペロブスカイト型化合物とは異なる結晶構造に由来したユニークな軌道混成によって発光半導体に有利な電子状態が実現しており、発光半導体探索における新しい指針になり得ると期待される。さらにスピネル型構造は豊富な元素選択性を有することから、組成の最適化によって本物質系からさらなる高機能半導体が創出される可能性がある。
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