研究課題
半導体量子ドット(QD)を増感型太陽電池に応用する際、理論的には従来の色素増感太陽電池を凌駕する可能性が示唆されている。しかし前者の変換効率は後者のそれに及ばないのが現状である。従来増感型太陽電池の基板には増感剤の吸着面積を増大させるため、酸化物のナノ粒子集合基板が適用されている。しかしこのような基板は、欠陥分布・吸着サイト・空気暴露等の不明な点が多く、QDの電子構造等に関する基礎的理解を妨げる。そのためQDの基礎的理解には、十分に物性が評価されている単結晶面の適用が望まれる。本研究では、面方位の異なるアナターゼ型TiO2単結晶基板((001),(102))を適用し、従来のCdSe QDｓを対象として、(1)QD吸着とモルフォロジーの評価、(2)吸着したCdSe QDｓの光吸収と結晶成長評価、(3)吸着したCdSe QDｓのイオン化エネルギー評価を行った。(1)からは、CdSe QDｓのモロフォロジーは基板結晶面に依存することが示された。(2)からは、吸着回数に伴う(001)面上での膜成長速度は、(102)面上でのそれより２倍程大きいことが判明し、基板面方位による結晶成長の異方性が示された。一方、粒径サイズの成長は膜成長とは異なり、(102)面上でのサイズ成長速度は(001)面のそれよりも1.5倍大きいことが判明した。さらに光吸収端下の指数関数的光吸収評価から、(102)面上では吸着回数の増加に伴い欠陥を含む格子不整合が減少することを見出した。(3)から、CdSe QｓDの基底状態は吸着回数の増加に伴いいずれも正に分極するが、(102)面上では(001)面上に比べより深い準位に存在することが判明し、CdSe QDｓの電子構造は基板面により大きな違いがあることが判明した。また(001)面上のCdSe QDｓの状態密度は(102)面上のそれよりも1.7倍大きいことが示された。
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The Journal of Physical Chemistry C
巻: 122 ページ: 印刷中
10.1021/acs/jpcc.7b12675
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The Journal of Physical Chemistry Letters
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