金属酸化物の複合化における半導体界面物性の解明と高効率光電変換デバイス応用

阐明金属氧化物复合材料中的半导体界面特性及其在高效光电转换器件中的应用

基本信息

批准号：
12J11240
负责人：
酒井誠弥
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Toin University of Yokohama
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 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

[研究目的]増感型太陽電池内における複合型金属酸化物(酸化亜鉛, 酸化チタン, 酸化マグネシウム)の半導体物性を解明する。[研究意義および重要性]本研究は、酸化亜鉛(ZnO)や酸化チタン(TiO_2)、酸化マグネシウム(MgO)を簡易な化学処理によって複合化し、その半導体特性を評価するものである。さらに、ハライド化鉛ペロブスカイト化合物で増感させた複合型金属酸化物半導体材料は、発光デバイスや透明導電性材料、太陽電池などに応用されている。半導体材料は、複合化させることで更にデバイス性能を向上できるものが多数あり、本研究のように半導体の複合化および特性評価をすることはデバイス応用の際には特に重要であり、半導体物性を解明することで他種の酸化物半導体への化学処理技術の応用も考えられる。その結果、より高出力なLEDやレーザー、低コスト透明導電性材料などへの技術応用が期待できる。[研究内容および成果]酸化亜鉛および酸化チタン複合半導体の半導体物性ZnOに対してTiCl_4処理をすることでTiO2被覆ZnO半導体を作製した。この複合化半導体の特性として、電解質溶液中に含まれる電子受容体への逆方向電子移動を抑制していることが明らかとなった。また、半導体中の電子伝導帯の下端準位もTio2で被覆することでZnO単体と比較し、より高いエネルギー位置へとシフトしていることも示唆された。この二つの特性を同時に有することは非常にまれであり、優れた半導体材料であることが証明された。酸化マグネシウムの効果ZnO/TiO_2に絶縁体である金属酸化物MgOを被覆させ半導体特性を変化させた。これを色素増感太陽電池に応用し田結果、出力電圧値の向上に成功した。また、TiO_2にMgOを被覆させ形態変化を伴う界面構造の改善も発見することができた。このTiO_2/MgOは他の太陽電池やデバイスの電荷再結合抑制層として応用できる可能性がある。

[研究目的]阐明复合金属氧化物（氧化锌，氧化钛，氧化镁，氧化镁）的半导体特性。 [信号和重要性]这项研究涉及将氧化锌（ZnO），氧化钛（TIO_2）和氧化镁（MGO）结合起来，以评估其半导体特性。此外，用卤化物钙钛矿化合物敏感的复合金属氧化物半导体材料已应用于发光装置，透明的导电材料，太阳能电池等。有许多半导体材料可以通过组合设备的性能来进一步改善设备的性能，并且在应用设备时尤其重要，并且通过阐明半导体的性能，可以将化学处理技术应用于其他类型的氧化物半导体。结果，可以预期将技术应用用于更高的输出LED，激光器和低成本透明导电材料。 [研究内容和结果]通过对TICL_4处理的半导体特性ZnO和氧化钛合金复合材料半导体的ZnO进行ZnO的ZnO ZnO进行制造。已经揭示了该复合半导体的特征是抑制了电解质溶液中包含的电子受体的反向电子转移。还提出，半导体中电子传导带的下端还涂有TIO2，与单独的ZnO相比，TiO2转移到更高的能量位置。同时拥有这两个特性非常罕见，并且被证明是一种出色的半导体材料。用绝缘剂金属氧化物MGO涂覆氧化镁ZnO/TiO_2的效果，以改变半导体特性。这应用于染料敏化的太阳能电池，因此，输出电压成功改善。此外，我们发现TIO_2涂有MGO涂层，并改善了界面结构，并伴随着形态的变化。该TIO_2/MGO可以用作抑制其他太阳能电池和设备的电荷重组层。