テラヘルツ電磁波による新規太陽電池材料内の光励起キャリアの超高速挙動の解明

使用太赫兹电磁波阐明新型太阳能电池材料中光激发载流子的超快行为

• 批准号: 20J13954
• 负责人: 宮川 敬太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13954/
• 关键词: テラヘルツ時間領域分光法; 太陽電池材料; キャリア応答

テラヘルツ時間領域分光法を用いて、太陽電池材料およびそのデバイス構造におけるキャリア伝導の評価を実施した。まず、磁気光学カー効果の実験においては、GaAs太陽電池に加えてp型およびn型にドープされたエピタキシャル薄膜の測定も実施した。さらに、本手法の精度を確かめるため、サイクロトロンシフトを考慮したDrudeモデルよりキャリア伝導の数値計算も実施した。その結果、p型エピタキシャル薄膜の磁気光学信号はmradと非常に小さい一方で、デバイス構造にするとテラヘルツ電磁波の電場分布がp層で最大となり、磁気光学信号を増大させることを明らかにした。また、数値計算との比較から、従来は困難であったp層のキャリア伝導の評価において、本手法が優れていることを見出した。さらに、太陽電池材料として注目を集めている鉛ペロブスカイト結晶のテラヘルツ領域における時間分解分光を実施した。特に、キャリアとしての電子の特性を評価するため、電子と格子の結合状態であるポーラロンの振舞い方に焦点を当て調査した。その結果、鉛ペロブスカイトの構成分子あるいは原子による応答の違いと共通点を見出し、特徴的なキャリア応答を理解するための処方箋を与えた。これは、鉛以外の元素を含むペロブスカイト系や、さらに構成原子の数を増やしたものが精力的に研究されている中、一つの方向性を与える結果である。

使用Terahertz时域光谱法对太阳能电池材料及其装置结构的载体传导进行评估。首先，还测量了除GAAS太阳能电池外，还测量了用P型和N型掺杂的外延薄膜除了GAAS太阳能电池外。此外，为了验证该方法的准确性，还考虑了Cyclotron Shifts，还使用Drude模型进行了载体传导的数值计算。结果，据透露，尽管使用设备结构时，p型外延薄膜的磁光信号非常小，但在P层中，Terahertz电磁波的电场分布在P层中最大化，从而增加了磁磁信号。此外，从与数值计算的比较中，可以发现该方法在评估P层中的载体传导方面表现出色，这是以前很难的。此外，在Terahertz地区进行了钙钛矿晶体的时间分辨光谱，引起了太阳能电池材料的注意。特别是，为了评估电子作为载体的特性，我们专注于极性的行为，这些行为是电子和晶格的键合状态。结果，我们发现，由于组成分子或铅钙钛矿的原子的响应差异之间的相似之处，并提供了一种处方以了解独特的载体响应。这是钙钛矿系统开发的结果，该系统含有铅以外的其他元素，以及积极研究的成分原子数量的增加。

项目成果

Enhanced Magneto-Optical Kerr Effect of GaAs-Based P-N Junctions in the Terahertz Range

太赫兹范围内 GaAs 基 P-N 结的增强磁光克尔效应

• DOI: 10.1007/s10762-021-00779-6
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
• 作者: Miyagawa Keita;Nagai Masaya;Ashida Masaaki;Kim Changsu;Akiyama Hidefumi
• 通讯作者: Akiyama Hidefumi

円偏光THzパルスを用いたGaAsエピ膜の磁気光学Kerr分光

使用圆偏振太赫兹脉冲的 GaAs 外延薄膜的磁光克尔光谱

• 发表时间: 2020
• 作者: 宮川 敬太;永井 正也;芦田 昌明;金 昌秀;秋山 英文
• 通讯作者: 秋山 英文