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バイオテンプレート極限加工による配置制御3次元量子ドットの作製とデバイス応用

使用生物模板极限处理和设备应用制造具有放置控制的三维量子点

基本信息

批准号：
12J09926
负责人：
五十嵐誠
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J09926/
关键词：
量子ドット超格子太陽電池レーザー

项目摘要

本研究の最終目的は、高効率量子ドットレーザー及び量子ドット太陽電池を実現する事である。研究の遂行は(1)配置制御された2次元・3次元ナノディスクアレイ構造の作製、(2)配置制御ナノディスクアレイ構造の特性解析、(3)デバイスの作製・評価の3段階に分けて行う予定であった。(1)構造制御技術として、以前より利用してきたフェリチン(φ12nm、内部にφ7nm鉄コア含有)に加えてリステリアDps(φ9nm、内部にφ4.5nm鉄コア含有)をバイオテンプレートとしてりようし多重量子井戸構造をエッチング加工し、直径6.4nm、ディスク中心間隔8.7nm、ディスク間隔2nmの3次元Siナノディスクを高密度(単層で1.4×1012cm^<-1>)に作製することに成功した。また、化合物半導体においてもバイオテンプレート極限加工および分子線エピタキシー法を用いて間隔制御配置法、低欠陥エッチング加工、表面パシベーション技術、埋め込み再成長技術を確立し、高密度・サイズ制御可能なGaAsナノディスクの作製に成功した。(2)紫外・可視・近赤外光分光法を用いてSiナノディスクの構造と光吸収特性との関係性を評価した。その結果ナノディスクでは厚さと直径の両方で量子閉じ込め効果が働いていることが明らかになり、これによりバンドギャップを1.3～2.3eVの範囲で制御可能となった。また、3次元超格子構造においてミニバンドと光学・電気物性との関係性を評価したところ、平面方向のミニバンドは光吸収に大きく関与し、縦方向ミニバンドは導電性に寄与していることが実験的に示された。(3)(1)(2)の結果をもとに、Siナノディスク構造を用いて太陽電池を作製し特性評価を行ったところ、ミリアンペアオーダーの電流を取り出すことに成功した。以上の結果は制御性の高い量子ドット3次元超格子においてミニバンド等の量子効果と物性との関係を示したものであり、学問上および量子ドットの実用に向けて極めて有益な成果である。

The ultimate goal of this study is to achieve high efficiency quantum cell and solar cell. This paper studies (1) the construction of 2-D and 3-D structures,(2) the characteristic analysis of 2-D and 3-D structures,(3) the construction and evaluation of 3-D structures. (1)Structural control technology and past use (φ12nm, φ7nm iron content inside), the addition of different temperature Dps(φ9nm, φ 4.5 nm iron content inside), the processing of multiple quantum well structure, diameter 6.4 nm, center spacing 8.7 nm, center spacing 2 nm, and three-dimensional Si with high density (single layer 1.4× 1012 cm ^<-1>) were successfully carried out. In the field of compound semiconductors, the application of space control method, low deficit processing, surface control technology, buried semiconductor regrowth technology has been successfully established, and the production of high-density semiconductor has been successfully carried out. (2)Evaluation of the relationship between structure and optical absorption characteristics of ultraviolet, visible and near-infrared spectroscopy As a result, the thickness of the film is 1.3 ~ 2.3eV, and the range of the film is 1.3~2.3eV. The relationship between optical and electrical properties of three-dimensional hyperlattice structure and light absorption in plane direction is evaluated. (3) The results of (1) and (2) are as follows: 1. The structure of the solar cell is used to evaluate the characteristics of the solar cell. 2. The current of the solar cell is selected successfully. The above results show the relationship between quantum properties and physical properties of quantum materials, which are controlled by high-level quantum materials and three-dimensional superlattices.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Picosecond carrier dynamics induced by coupling of wavefunctions in a Si-nanodisk array fabricated by neutral beam etching using bio-nano-templates.

picsecond载体动力学是通过使用生物纳米 - 图的中性束蚀刻制造的Si-nanodisk阵列中波形耦合引起的。

DOI：
10.1186/1556-276x-7-587
发表时间：
2012-10-24
期刊：
Nanoscale research letters
影响因子：
0
作者：
Kiba T;Mizushima Y;Igarashi M;Samukawa S;Murayama A
通讯作者：
Murayama A

Surface/interface-related optical properties in Si nanodisks fabricated by neutral-beam etching using bio-templates.

使用生物模板通过中性束蚀刻制造的硅纳米盘中与表面/界面相关的光学特性。

DOI：
10.1016/j.jcrysgro.2012.12.081
发表时间：
2013
期刊：
Journal of Crystal Growth
影响因子：
1.8
作者：
Takayuki Kiba;Kenta Suzaki;Hao Li;Makoto Igarashi;Seiji Samukawa;Akihiro Murayama
通讯作者：
Akihiro Murayama

Plasmonic enhancements of photoluminescence in hybrid Si nanostructures with Au fabricated by fully top-down lithography.