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2015 年度 実績報告書

次世代太陽電池への提案:量子井戸島による光アップコンバージョンと効率向上

研究課題

研究課題/領域番号 25289362
研究機関豊田工業大学

研究代表者

神谷 格  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10374018)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードエネルギー変換 / MBE / 半導体物性 / 量子構造 / 結晶成長
研究実績の概要

本課題開始までに AlGaAs に埋め込まれた InAs 量子井戸島(QWI)構造により赤外光の可視光へのアップコンバージョンが可能である事を見出し、本課題においては、その効率向上を目指し、アップコンバージョン機構の詳細な解明と QWI 構造の形状(大きさ、密度、間隔、等)の依存性の解明を目指した。
H27年度、QWI を用いた新規構造の設計、分子線エピタキシー(MBE)成長、並びに光計測を行なった。 この結果、局在準位を導入すると、アップコンバージョン効率が向上する事を見出した。 更に、同じ構造でも結晶成長の条件に依存して、アップコンバージョン効率が変わる事も観察された。 具体的には、InAs/GaAs 量子井戸構造を作製する時、一般にはGaAs 障壁層を InAs と同じ温度で成長するが、これをより高温で成長する事で効率向上が図られた。 これは欠陥・不純物の低減等によるものと推察されるが、今後詳しい検討が必要である。
また、H26年度に MBE で作製される QWI 構造の厚さ(これまでの検討より 2 or 3原子層である必要がある)の評価が容易で無いという課題に直面し、これを解決するため、原子間力顕微鏡(AFM)を改良したケルビンプローブ顕微鏡(KFM)を導入し、InAs 表面構造の検討を始め、AlGaAs 上の InAs はポテンシャルの不均一性が生じる事を見出したが、この原因の検討を行った。 その結果、この表面仕事関数の不均一性は歪由来と推察されるとの結論を得た。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Femtosecond upconverted photocurrent spectroscopy of InAs quantum nanostructures2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Yamada, David M. Tex, Itaru Kamiya, Yoshihiko Kanemitsu
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 107 ページ: 013905

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4926569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct observation of strain in InAs quantum dots and cap layer during molecular beam epitaxial growth using in situ X-ray diffraction2015

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Shimomura, Hidetoshi Suzuki, Takuo Sasaki, Masamitu Takahasi, Yoshio Ohshita, and Itaru Kamiya
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 118 ページ: 185305

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4935456

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 表面In(Ga)As量子ドット仕事関数の歪依存性2016

    • 著者名/発表者名
      小林知弘、高林紘、下村憲一、Yuwei Zhang、山田郁彦、神谷格
    • 学会等名
      2016年春季第63回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Up-converted photoluminescence in InAs QD-based structures with confined state2016

    • 著者名/発表者名
      Yuwei Zhang and Itaru Kamiya
    • 学会等名
      2016年春季第63回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Epitaxial Growth of InAs-based Quantum Structures on GaAs2015

    • 著者名/発表者名
      Itaru Kamiya
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Crystal Growth
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-12-13 – 2015-12-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 21.nm-scale Workfunction Measurements on the Interface between Si and Surface Layers on the Crystalline Si Solar Cell using Kelvin Probe Force Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Yamada, Takefumi Kamioka, Kyotaro Nakamura, Yoshio Ohshita, Itaru Kamiya
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology (EMN) Meeting on Vacuum Electronics
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      2015-11-21 – 2015-11-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strain Control of InAs Quantum Dots on GaAs(001) by Molecular Beam Epitaxy2015

    • 著者名/発表者名
      K. Shimomura, I. Kamiya
    • 学会等名
      31st North American Molecular Beam Epitaxy Conference
    • 発表場所
      Riviera Maya, Mexico
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 20.Growth of InAs-based Quantum Structures and their Electronic Properties Controlled by Strain2015

    • 著者名/発表者名
      Itaru Kamiya
    • 学会等名
      SemiconNano 2015
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-10
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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