課題番号 ：S-16-MS-1021
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：硫化物半導体ナノ粒子の光物性
Program Title (English) ：Photophysical properties of sulfide semiconductor nanoparticles
利用者名（日本語） ：濱中　泰，山田　薫，渡辺健斗，山谷優太，Chen Shijia
Username (English) ：Y. Hamanaka, K. Yamada, K. Watanabe, Y. Yamatani, S. Chen
所属名（日本語） ：名古屋工業大学
Affiliation (English) ：Nagoya Institute of Technology

１．概要（Summary ）
硫化銅やカルコパイライト系半導体のナノ粒子は、カドミウムや鉛などの有害な元素を使った半導体ナノ粒子の代替材料として注目を集めている。本研究では硫化銅ナノ粒子の示す近赤外領域の局在表面プラズモンにおける三次光学非線形性を調査した。また、AgInS2/ZnSコアシェル型ナノ粒子の発光特性およびAgInS2のInをGaで置換したAgInxGa1-xS2ナノ粒子の発光特性を調査した。
２．実験（Experimental）
硫化銅ナノ粒子、AgInS2/ZnSコアシェル型ナノ粒子、AgInxGa1-xS2ナノ粒子は液相法により合成した。光物性の評価には以下の装置を使用した。
ピコ秒レーザー Spectra-Physics, Quatronics Millenia-Tsunami, Titan-TOPAS　⇒　三次非線形感受率の測定
可視紫外分光光度計 Hitachi U-3500　⇒　試料の濃度調整
蛍光分光光度計Horiba SPEX Fluorolog3-21　⇒　発光スペクトルと発光励起スペクトルの測定
３．結果と考察（Results and Discussion）
① 図１に硫化銅ナノ粒子（球形、直径4.5 nm）と金ナノ粒子（球形、直径5 nm）の三次非線形感受率の虚部の値を、同じナノ粒子濃度に補正して示す。いずれの場合も、三次非線形感受率は局在プラズモンに共鳴して増大し、最大値（値は負）は同程度であった。これより硫化銅ナノ粒子の三次非線形感受率は金ナノ粒子と同程度であり、近赤外光領域に対応する非線形光学材料として期待できることがわかった。
② 様々な反応温度でZnSシェルを成長させたAgInS2/ZnSコアシェル型ナノ粒子の発光量子効率を測定し、最適な成長温度を調査した。390 Kの場合に、最も発光量子効率が高いナノ粒子を得ることができた。
③ AgInxGa1-xS2ナノ粒子（x = 0～1）の発光スペクトルは、InをGaで置換するとともに約1.3 eVから約1.6 eVまで変化した。組成変化に伴いバンドギャップが広がるためと考えられる。

４．その他・特記事項（Others）
本研究は科学研究費補助金（基盤研究（Ｃ））の助成を受け実施しました。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1)Y. Hamanaka, T. Hirose, K. Yamada, and T. Kuzuya, Opt. Mater. Exp. 6, (2016). p. p. 3838-3848.
(2)Y. Hamanaka, W. Oyaizu, M. Kawase, and T. Kuzuya, J. Nanopart. Res. 19, 9 (2017). p. p. 1-11.
(3) 廣瀬達徳，山田　薫，濱中　泰，葛谷俊博，ナノ学会第１４回大会，平成28年6月14日
(4) 山田薫，廣瀬達徳，濱中　泰，葛谷俊博，日本物理学会2016年秋季大会，平成28年9月17日
(5) 山谷優太，濱中　泰，第６４回応用物理学会春季学術講演会，平成29年3月16日
(6) 渡辺健斗，Chen Shijia，濱中　泰，葛谷俊博，日本物理学会第７２回年次大会，平成29年3月19日

６．関連特許（Patent）
なし