【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.10】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23MS1012
利用課題名 / Title
InP系コアシェル型ナノ結晶の界面双極子が及ぼす励起子素過程の調査
利用した実施機関 / Support Institute
自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
半導体量子ドット, InP, 界面双極子
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
江口 大地
所属名 / Affiliation
関西学院大学理工学部
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
Lee Junseo,三澤宏介,山下大樹,山本萌愛,山村拓摩
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
伊木志成子,平野佳穂
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
コアシェル量子ドット (QDs) において、界面双極子の大きさが及ぼす励起子素過程への影響は未解明な点が残されている。そこで、InP系QDsに界面双極子の大きさを制御しながら、ZnSeシェルをエピタキシャル成長させ、界面双極子の大きさが及ぼす励起子素過程への影響を明らかにする。
実験 / Experimental
本研究は, 当研究室にてInP系QDsの合成と、その励起子素過程の解析を行い、分子科学研究所機器センターが所有している電界放出形透過電子顕微鏡 (JEOL JEM-2100F, 200 kV) にて得られたQDsの形状や粒径の観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
既報を参考に, 界面双極子の大きさが異なるInP系コアシェルQDsの合成に成功した [1]。定常光の吸収及び発光スペクトルの結果, InP表面がInの割合が多い (界面双極子の方向: コア側からシェル側) QDsとPの割合が比較的多い (界面双極子の方向: シェル側からコア側) QDsでは, 後者の方がシェルを形成したときに励起子吸収のシフトが大きいことが明らかとなった。これは, シェルであるZnSeと界面ポテンシャルの差が小さく、コアに閉じ込められた電子や正孔の波動関数がシェル側により染み出したためであると考えている。フェムト秒過渡吸収分光測定の結果も同様であり, 励起子間の相互作用であるオージェ再結合過程も後者の方が抑制できたことが明らかとなった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献[1] Jeong, B.G., Chang,
J.H., Hahm, D. et al. Interface polarization in heterovalent
core–shell nanocrystals. Nat. Mater. 21, 246–252
(2022).
謝辞
TEM観察では分子科学研究所機器センターの伊木志成子様と平野佳穂様に大変お世話になりました。御礼申し上げます。
受賞等
光化学討論会優秀学生発表賞, 稲田一輝, 関西学院大学理工学研究科博士前期課程2年, 令和5年9月7日, 受賞理由は、InP系コアシェル量子ドットの界面ポテンシャルが及ぼす励起子素過程の影響に関する口頭発表である, 国内学会
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
-
Kazuki Inada, Effect of Interfacial Potential on Elementary Exciton Processes in InP-based Core/shell Quantum Dots, , , (2023).
DOI: 10.26434/chemrxiv-2023-1d3lx
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Elementary Exciton Processes of InP-based Core/Shell Quantum Dots Under Ultrahigh Pressure”, The 31st International Conference on Photochemistry, 令和5年7月23-28日. Moe Yamamoto, Masakazu Moriyama, Daichi Eguchi, Masahiro Irie, Naoto Tamai, “Luminescence switching of CdSe QDs by diarylethene derivative and the analysis based on stochastic model”, The 31st International Conference on Photochemistry, 令和5年7月23-28日.
- Lee Junseo, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Synthesis and Elementary Exciton Dynamics of ZnSe-based Nanoplatelets”, The 31st International Conference on Photochemistry, 令和5年7月23-28日.
- Taiki Yamashita, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Pressure-dependent elementary exciton processes of CdSe QDs assemblies”, The 31st International Conference on Photochemistry, 令和5年7月23-28日.
- Ayari Yamada, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Elementary exciton dynamics of copper-doped InP and CdSe Quantum dots”, The 31st International Conference on Photochemistry, 令和5年7月23-28日.
- Kazuki Inada, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Interfacial Potential Dependence on Elementary Exciton Processes of InP-based Quantum Dots”, 2023年光化学討論会, 令和5年9月5-7日.
- Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “The Effect of Pressure on Elementary Exciton Processes of InP-based Core/Shell Quantum Dots”, 2023年光化学討論会, 令和5年9月5-7日.
- Ren Takeuchi, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Pressure Dependence of Coherent Acoustic Phonon Vibration in Gold Nanocrystals”, 2023年光化学討論会, 令和5年9月5-7日.
- Makoto Kotake, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Pressure Effect and Elementary Exciton Processes of CdTe Quantum Dots”, 2023年光化学討論会, 令和5年9月5-7日.
- Takuma Yamamura, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Driving Force-Dependent Hot Electron Transfer in Hybrid Systems of CdTe Quantum Dots and Acceptor Molecules”, 2023年光化学討論会, 令和5年9月5-7日.
- 山田 彩莉，江口 大地，玉井 尚登, “銅イオンをドープしたInP及びCdSe量子ドットの励起子素過程”, 第17回分子科学討論会, 2023年9月12-15日.
- 山本 萌愛，江口 大地，玉井 尚登, “ジアリールエテン誘導体-CdSe量子ドット複合体の発光制御と確立論的モデルの解析”, 第17回分子科学討論会, 2023年9月12-15日.
- 山下 大樹，江口 大地，玉井 尚登, “CdSe量子ドット集合体における光物性の圧力依存性”, 第17回分子科学討論会, 2023年9月12-15日.
- 澤口 建太、稲田 一輝、江口 大地、鎌田 賢司、玉井 尚登, “量子ドットを用いた固体系での可視光から紫外光への三重項-三重項消滅光フォトンアップコンバージョン”, 日本化学会第104春季年会, 令和6年3月18－21日 三澤 宏介、江口 大地、玉井 尚登, “CdSe系コアシェル量子ドットにおける励起子素過程の圧力依存性”, 日本化学会第104春季年会, 令和6年3月18－21日.
- 森山 虎太朗、稲田 一輝、江口 大地、玉井 尚登, “InP系コアシェル量子ドットの界面ポテンシャル形状と電子移動ダイナミクスの研究”, 日本化学会第104春季年会, 令和6年3月18－21日. 山本 萌愛1、江口 大地1、玉井 尚登, “半導体量子ドットを用いたジアリールエテン誘導体のAuger再結合支援による光異性化反応”, 日本化学会第104春季年会, 令和6年3月18－21日.
- Daichi Eguchi, Tomoko Kagayama, Katsuya Shimizu, Naoto Tamai, “The Effect of Pressure on Elementary Exciton Processes of InP-based Core/Shell Quantum Dots, 12 th International Conference on Quantum Dots, 令和6年3月18－21日. Lee Junseo, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Synthesis and Elementary Exciton Dynamics of ZnSe-based Nanoplatelets”, 12 th International Conference on Quantum Dots, 令和6年3月18－21日.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件