課題番号 ：S-20-MS-1073
利用形態 ：機器センター施設利用
利用課題名（日本語） ：
ヘテロ構造半導体ナノ結晶における界面構造が及ぼすキャリアダイナミクスの調査
Program Title (English) ：Effect of Interface Structures on the Carrier Dynamics in Semiconductor Nanocrystal Heterostructures
利用者名（日本語） ：五十嵐比菜, 江口大地, 尾野豪輝, 加古稜人, 片岡大征, 北島弘貴, 久保直輝, 長澤春佳, 中務加奈子, 山内光陽, 山口優里奈
Username (English) ：H. Igarashi, D. Eguchi, G. Ono, R. Kako, T. Kataoka, H. Kitajima, N. Kubo, H. Nagasawa, K. Nakatsukasa, M. Yamauchi, Y. Yamaguchi
所属名（日本語） ：関西学院大学
Affiliation (English) ：Kwansei Gakuin University

１．概要（Summary ）
　ヘテロ構造半導体ナノ結晶 (HNCs) とは、コアとなる半導体ナノ結晶から異種半導体がエピタキシャル成長したナノ結晶のことである。このナノ結晶では、半導体間のバンド構造により、光励起後に生じる励起子が空間的に局在するType I構造、電子と正孔が空間的に分離するType II構造があり、前者はLED、後者は太陽電池への応用が期待されている。これまで、異種半導体界面でのポテンシャル障壁は、HNCsの励起子の振る舞いに影響を与えることが報告されている。このポテンシャル障壁は、異種半導体間のバンド構造に起因する。しかし、界面での欠陥がどのような影響を与えるかは未解明なままである。本研究では、Type I構造であるCdSe/ZnSコアシェル量子ドット (QDs)とType II構造のCdSe/CdTe コアクラウンナノプレートレット (NPLs) を合成し、そのキャリアダイナミクスと界面構造の関係を理解することが目的である。
２．実験（Experimental）
　合成したHNSsの界面構造の観察は電界放出型透過電子顕微鏡 (JEM-2100F、分子科学研究所機器センター) により行った。
３．結果と考察（Results and Discussion）
　シェルの厚みが異なる3種類のCdSe/ZnS QDsを観察した結果、粒径は3.1±0.5、4.0±0.6、4.5±0.6 nmとコアのCdSe QDsの粒径2.6±0.4 nmと比べてシェルが厚くなることが分かり、シェルの厚みはそれぞれ0.8、2.3、3.1原子層であることが分かった。フェムト秒過渡吸収分光測定より、シェルの厚みが厚くなるほどオージェ再結合の時定数が遅くなっており、TEM観察の結果と良い一致を示している。
　高分解能で界面構造の確認を行ったところ、明確な原子像を観察することができなかった。これはサンプルに残存している有機物に由来すると考えており、前処理での洗浄や、プラズマクリーニングを行い、余分な有機物を除去することを検討している。
４．その他・特記事項（Others）
なし
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) N. Tamai, D. Eguchi, T. Kosuke, S. Kori, T. Okuhata, 11th International Conference on Quantum Dots, 2020年12月9日 (Submission ID: 423)
(2) H. Nagasawa, N. Tamai, D. Eguchi, 日本化学会第101春季年会, 2021年3月19日 (P03-1am-05)
(3) H. Kitajima, Y. Yamaguchi, A. Fujitaka, D. Eguchi, N. Tamai, 日本化学会第101春季年会, 2021年3月19日 (P03-1am-08)
(4) D. Eguchi, N. Tamai, 日本化学会第101春季年会, 2021年3月21日 (A03-3am-04)
(5) Y. Taga, K. Tsuji, D. Eguchi, N. Tamai, 日本化学会第101春季年会, 2021年3月22日 (A03-4am-11)
(6) R. Kako, 日本化学会第101春季年会, 2021年3月22日 (A03-4am-14)
(7) G. Ono, N. Tamai, D. Eguchi, 日本化学会第101春季年会, 2021年3月22日 (A03-4pm-10)
６．関連特許（Patent）
なし