Preparation of novel phosphor device using multi-layer films of organic-inorganic composites

本研究課題の新規蓄光デバイスは、配列化した半導体ナノ粒子層とインターカレーションイオンを収納できるナノ空間を作る有機分子との複合体で構成される。自己組織化によってナノ構造を有する半導体材料を物理気相蒸着法および湿式化学合成法を用いて作製し、サイズ制御と構造解析を行った。物理気相蒸着法として、分子線エピタキシー法を用いてSi基板表面上にGaAsナノ粒子を蒸着させた。得られたナノ粒子薄膜に対して、高分解能透過型電子顕微鏡による観察を行った。成長時間を変えてナノ粒子の形状異方性を調べたところ、格子ひずみが加わる方向と、基板と平行な面における形状異方性との間に、強い相関があることを明らかにした。また、湿式化学合成法として、界面活性剤水溶液中での化学合成により様々な形状を有するZnOナノ結晶を合成した。作製条件が形状変化に与える影響について重要な知見を得た。得られた試料の蓄光性を評価したが、蓄光性が非常に低いことが分かった。これは、試料中に多くの格子欠陥が存在するため、光励起キャリアの寿命が短いことが原因だと考えられる。一方、放射状に伸びた形状のZnO結晶については、放射状ロッドの隙間にナノ空間を有するため、水溶液中で優れた光触媒特性を発揮することが分かった。

本研究課題の新規蓄光デバイスは、配列化した半導体ナノ粒子層とインターカレーションイオンを収納できるナノ空間を作る有機分子との複合体で構成される。自己組織化によってナノ構造を有する半導体材料を物理気相蒸着法および湿式化学合成法を用いて作製し、サイズ制御と構造解析を行った。物理気相蒸着法として、分子線エピタキシー法を用いてSi基板表面上にGaAsナノ粒子を蒸着させた。得られたナノ粒子薄膜に対して、高分解能透過型電子顕微鏡による観察を行った。成長時間を変えてナノ粒子の形状異方性を調べたところ、格子ひずみが加わる方向と、基板と平行な面における形状異方性との間に、強い相関があることを明らかにした。また、湿式化学合成法として、界面活性剤水溶液中での化学合成により様々な形状を有するZnOナノ結晶を合成した。作製条件が形状変化に与える影響について重要な知見を得た。得られた試料の蓄光性を評価したが、蓄光性が非常に低いことが分かった。これは、試料中に多くの格子欠陥が存在するため、光励起キャリアの寿命が短いことが原因だと考えられる。一方、放射状に伸びた形状のZnO結晶については、放射状ロッドの隙間にナノ空間を有するため、水溶液中で優れた光触媒特性を発揮することが分かった。