Photo-excitation process of single semiconductor nano-particle

单个半导体纳米粒子的光激发过程

• 批准号: 21K04810
• 负责人: 齊藤 結花
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Gakushuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04810/
• 关键词: 半導体ナノ粒子; 酸化亜鉛; フォトルミネッセンス; 紫外分光; 励起子; 単一ナノ粒子; 自由励起子; 光電子変換; エキシトン

半導体ナノ粒子の中でもワイドギャップ半導体材料は、発光素子や高効率な太陽電池への応用も期待されている。量子ドット以上の大きさのナノ粒子には個体差があるため、試料の集団平均を測定するかわりに"単一ナノ粒子"を観測することで、よりシャープで的確な物性測定ができる。単一ナノ粒子の電子状態はこれまでにも研究されているが、その知見は主に可視域の分光に限られている。本研究では走査プローブ顕微鏡加え、これまで当研究室で開発してきた紫外散乱分光およびフォトルミネッセンス分光の技術を駆使して、個々の半導体ナノ粒子の形状および電子状態の個性を明らかにすることを目的としている。フォトルミネッセンスは冷却すると格子振動の影響が抑えられ、スペクトルの感度が向上することがわかっている。本年度は室温から77kまで冷却することのできる試料セルを導入して、低温測定を実施した。酸化亜鉛（ZnO）単一ナノ粒子および単一凝集体について、個々のナノ粒子の紫外フォトルミネッセンススペクトルを取得した。ZnOナノ粒子の発光は、エキシトン由来の発光と欠陥構造に由来する発光が観測された。室温測定に比べて低温測定では、粒子の発光スペクトルの違いはより顕著に現れた。とくに束縛励起子、自由励起子及びドナーアクセプター遷移の強度比はいくつかのパターンに分類されることが分かった。これは個々のナノ粒子を構成する結晶面、また欠陥分布の違いに由来すると考えられる。

Semiconductor ナ ノ particle の で も ワ イ ド ギ ャ ッ プ は semiconductor material, high 発 light element child や unseen rate な solar cell へ の 応 with も expect さ れ て い る. Quantum ド ッ ト above の big き さ の ナ ノ particle に は individual difference が あ る た め, try の set 団 determination of average を す る か わ り に "単 ナ ノ particles" を 観 measuring す る こ と で, よ り シ ャ ー プ で な physical properties determination indeed が で き る. 単 a ナ ノ particle の electronic state は こ れ ま で に も research さ れ て い る が, そ の knowledge は に Lord horizon の spectral に limit ら れ て い る. This study で は walkthrough プ ロ ー ブ 顕 micromirror え, こ れ ま で when open laboratory で 発 し て き た scattered uv spectral お よ び フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス の spectroscopic technology を 駆 make し て, a 々 の semiconductor ナ ノ particle shape の お よ び electronic state の personality を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス は cooling す る と の lattice vibration influence が え suppression ら れ, ス ペ ク ト ル の sensitivity が upward す る こ と が わ か っ て い る. This year は room-temperature か ら 77 k ま で す cooling る こ と の で き る sample セ ル を import し て, low temperature measuring を be applied し た. Acidification 亜 lead (ZnO) 単 ナ ノ particle お よ び 単 a clot collective に つ い て, a 々 の ナ ノ particle の ultraviolet フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス ス ペ ク ト ル を obtain し た. The ZnOナノ particle has <s:1> luminescence, エキシト, the origin of エキシト luminescence と, the structure of 陥, the origin of する luminescence が観, and the measurement of された. Room temperature measurement に than べ て low temperature measurement で は, particle の 発 light ス ペ ク ト ル の violations い は よ り 顕 the に now れ た. と く に bound excitation screwdriver, free excitation screwdriver and び ド ナ ー ア ク セ プ タ ー migration の strength than は い く つ か の パ タ ー ン に classification さ れ る こ と が points か っ た. こ れ は a 々 の ナ を ノ particles す る crystal surface, ま た owe 陥 distribution の violations い に origin す る と exam え ら れ る.

项目成果

Application of z-polarization microscopy

z偏光显微镜的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Saito;T. Kondo
• 通讯作者: T. Kondo

シングルパルスSERS分光分析

单脉冲SERS光谱

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Asakawa;T. Oku;M. Kido;A. Suzuki;R. Okumura;M. Okita;S. Fukunishi;T. Tachikawa;and T. Hasegawa;齊藤結花
• 通讯作者: 齊藤結花

単一ZnOナノ粒子のフォトルミネッセンス測定

单个 ZnO 纳米颗粒的光致发光测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 外谷駿介;近藤崇博; 齊藤結花
• 通讯作者: 齊藤結花

3D-DBSCANによるクリスタルバイオレット水溶液のSERSスペクトルのゆらぎ解析

使用 3D-DBSCAN 分析结晶紫水溶液的 SERS 光谱波动

• 发表时间: 2022
• 作者: 内山 高汰;近藤 崇博;齊藤 結花
• 通讯作者: 齊藤 結花

密度ベースクラスタリングによる表面増強ラマン分光のスペクトル処理

基于密度的聚类对表面增强拉曼光谱进行光谱处理

• 发表时间: 2022
• 作者: 近藤 崇博;内山 高汰;齊藤 結花
• 通讯作者: 齊藤 結花