多色光応答光電変換デバイス創出へ向けた半導体/金属電極の高機能化

提高半导体/金属电极的功能，用于创建多色光响应光电转换器件

• 批准号: 15H05988
• 负责人: 南本 大穂
• 金额: $ 0.92万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-08-28 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15H05988/
• 关键词: プラズモン誘起電荷移動; 局在光電場; Auナノ構造体; 酸化チタン

多色光応答光電変換デバイス創出を志向し、導電性高分子の電解重合反応を用いたプラズモニック光電変換電極における反応メカニズムの解明を目的として研究を行った。酸化チタン表面にAuナノ構造体を修飾すると、Au近傍に誘起される局在プラズモン誘起により、本来酸化チタンが光応答を示さない波長領域で光電変換能が付与される。この系では、光照射に伴うプラズモン誘起により電子/正孔対が形成し、生成した電子が酸化チタンの伝導帯へと注入され、Au表面では正孔による酸化反応が進行することで光応答が発現すると考えられている。しかしながら、未だ電荷移動反応の詳細は明らかとなっておらず、半導体/金属電極の高機能化に向けては更なるブレイクスルーが求められている。本研究では、プラズモン誘起酸化反応により進行する導電性高分子であるポリピロールの酸化重合反応過程を詳細に観察することで、多色光応答光電変換デバイス創出へ向けた基礎的知見を得ることを目指した。トップダウン手法を用いて作製した種々のAuナノ構造体への近赤外光照射により重合析出したポリピロールを、走査型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等の種々の分析手法を用いて評価した。その結果、Au構造近傍に誘起されるプラズモン増強電場におけるポリピロールの選択的析出を確認し、Au構造と半導体界面付近の空間的活性サイトの特定に成功した。それと同時に、半導体/金属電極の電気化学電極電位を変調することで、電極表面上で誘起されるプラズモン誘起酸化反応において、半導体と金属界面に正孔が捕捉されることである種の反応活性準位が形成していることを実験的に明らかにした。本成果により得られた事実は、多色光子応答に基づく光エネルギー変換を可能とする系を構築するための基礎的知見であると言える。

The multicolor light response system shows that the ambition and the electrolysis of electropolymers overlap with each other. The purpose of the study is to realize the purpose of the research. The acidified surface is sensitive to Au, and the Au is close to the temperature. The original acidizing temperature shows that the wavelength field of the acidified material can be paid to the temperature. In the system of microwave and light irradiation, it is necessary to cause the formation of photoelectrons

项目成果

色素励起子―プラズモン強結合状態の電気化学in-situ表面増強ラマン散乱評価

染料激子-等离子体强耦合态的电化学原位表面增强拉曼散射评估

• 发表时间: 2016
• 作者: 加藤郁也;脇坂優美;南本大穂;村越 敬
• 通讯作者: 村越 敬

Fabrication of 3D Micro/Nano-Polymer and Metal Structures in Room-Temperature Ionic Liquid by Electron Beam Irradiation

电子束辐照在室温离子液体中制备 3D 微/纳米聚合物和金属结构

• 发表时间: 2015
• 作者: H. Minamimoto;H. Irie;T. Uematsu;T. Tsuda;A. Imanishi;S. Seki;S. Kuwabata
• 通讯作者: S. Kuwabata

電気化学制御下における色素励起子―プラズモン強結合系のin-situラマン分光評価

电化学控制下强耦合染料激子-等离子体系统的原位拉曼光谱评估

• 发表时间: 2016
• 作者: 加藤郁也;脇坂優美;南本大穂;村越 敬
• 通讯作者: 村越 敬

局在プラズモン電場による室温分子トラッピング

局域等离子体电场的室温分子捕获

• 发表时间: 2015
• 作者: 脇坂優美;南本大穂;村越 敬
• 通讯作者: 村越 敬

Auナノ粒子積層構造による酸化チタン電極の可視光電変換能制御

利用Au纳米颗粒堆叠结构控制氧化钛电极的可见光光电转换能力

• 发表时间: 2016
• 作者: 安田健介;戸田貴大;X. Li;南本大穂;保田 諭;村越 敬
• 通讯作者: 村越 敬