２次元単層物質ヘテロ接合による光吸収層の第一原理計算による検討

基于二维单层材料异质结光吸收层的第一性原理计算研究

• 批准号: 14F04792
• 负责人: 大場 史康
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology (2015-2016)Kyoto University (2014)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04792/
• 关键词: 第一原理計算; 半導体; 太陽電池

第一原理計算により2次元層状物質等の新しい光吸収層代替材料を効率的に設計・探索することを目指して、3つのサブテーマに関して研究を行った。サブテーマ1「2次元材料の電子・光学特性の理論予測」に関する主要な成果として、2次元構造を有するSnカルコゲナイドの電子・光学物性、相安定性並びに点欠陥形成挙動とキャリア生成機構の解明が挙げられる。(Chemistry of Materials 2016, Physical Review Letters 2016, Physical Review Applied 2017他)サブテーマ2「進化的アルゴリズムによる新物質の結晶構造探索」の成果として、11種類の新規3元系亜鉛窒化物半導体の予測が挙げられる。そのうち、直接遷移型のバンド構造、小さい電子・ホール有効質量等、半導体として有望な特性を有することが理論予測され、かつ構成元素に希少元素を含まないCaZn2N2について、予測された赤色発光等の電子・光学特性を実験を担当した共同研究者が実証することに成功している。(Nature Communications 2016)サブテーマ3「薄膜太陽電池のための積層構造の設計とヘテロ界面の特性の予測」に関する主な成果として、SnSと金属電極界面の計算から、SnSを光吸収層に用いた薄膜太陽電池の効率向上のための電極材料を提案した。(Journal of Materials Chemistry A, 印刷中)

The first principle calculation is to design and explore the efficiency of new optical absorption layer replacement materials such as two-dimensional layered materials, etc. The main results related to "Theoretical Prediction of Electronic and Optical Properties of Two-dimensional Materials" include the electronic and optical properties of two-dimensional structures, phase stability, and the analysis of the mechanism for the formation of dynamic structures. (Chemistry of Materials 2016, Physical Review Letters 2016, Physical Review Applied 2017) Results of 2 "Evolution of the Crystal Structure of New Materials" and 11 new types of 3-element lead compound semiconductors. The co-investigators successfully demonstrated the theoretical prediction and prediction of electronic and optical properties of direct transfer type, structure, small electron, mass, semiconductor, and rare element, including CaZn2N2, red luminescence. (Nature Communications 2016)"Design of multilayer structure of thin film solar cells and prediction of interface characteristics" related to the main results of calculation of SnS and metal electrode interface, SnS for light absorption layer and electrode materials for thin film solar cells with high efficiency. (Journal of Materials Chemistry A, in print)

项目成果

University of Liverpool/University of Bath/Imperial College London(英国)

利物浦大学/巴斯大学/伦敦帝国学院（英国）

University of Bath(英国)

巴斯大学（英国）

Computational analysis of layered materials in electronic devices

电子设备中层状材料的计算分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Lee A. Burton;Thomas J. Whittles;David Hesp;Wojciech M. Linhart;Jonathan M. Skelton;Bo Hou;Richard F. Webster;Graeme O'Dowd;Christian Reece;David Cherns;David J. Fermin;Tim D. Veal;Vin R. Dhanak;and Aron Walsh;Lee A Burton and Fumiyasu Oba;Lee A Burton and Fumiyasu Oba;Lee A Burton and Fumiyasu Oba
• 通讯作者: Lee A Burton and Fumiyasu Oba

Computational Prediction and Analysis of Layered Materials for 2D devices

二维器件层状材料的计算预测和分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Lee A. Burton;Thomas J. Whittles;David Hesp;Wojciech M. Linhart;Jonathan M. Skelton;Bo Hou;Richard F. Webster;Graeme O'Dowd;Christian Reece;David Cherns;David J. Fermin;Tim D. Veal;Vin R. Dhanak;and Aron Walsh;Lee A Burton and Fumiyasu Oba;Lee A Burton and Fumiyasu Oba;Lee A Burton and Fumiyasu Oba;Lee A Burton and Fumiyasu Oba;L. A. Burton and F. Oba
• 通讯作者: L. A. Burton and F. Oba

Anharmonicity in the High-Temperature Cmcm Phase of SnSe: Soft Modes and Three-Phonon Interactions

• DOI: 10.1103/physrevlett.117.075502
• 发表时间: 2016-08-10
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Skelton, Jonathan M.;Burton, Lee A.;Tanaka, Isao
• 通讯作者: Tanaka, Isao