新規な蛍光ナノコンポジット薄膜の合成と評価

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本研究は、酸化亜鉛ナノ粒子とCs2[Mo6I8(OCOC2F5)6] (CMIF)クラスター化合物との会合体を、太陽電池の効率を向上させる透明な発光太陽集光器の開発に適用することを目的としている。これまでに、ランダム形状を有する粒径3～6 nmのZnO粒子をゾルゲル法で作製し、そのコロイド溶液から厚さ100～200 nmの堆積層をITOガラス基板上にスピンコーティング法で作製して、さらにその上にCMIFクラスターを電気泳動堆積 (EPD) 法またはスピンコーティング法で積層させた。これらの多層薄膜は、SEM、蛍光および透過光測定により評価した。断面SEM観察から、クラスター層は、堆積条件により、300 -1000 nmの膜厚であった。蛍光測定の結果、作製した膜は、ZnOの発光を示す540 nm付近およびモリブデンクラスターの発光を示す650 nm付近の両方に、発光を示した。しかし、CMIF層の厚さはZnOの発光強度に直接影響を与え、CMIF層が厚いとZnOの強度が低下した。但し、UV-vis測定から、この多層膜がITOと同様な良好な光透過特性を示すことがわかった。量子収率(QY)測定から、クラスター層がEPD法により堆積された場合、QY値はわずかに高いことが見出されたが、これは層の厚さに起因するものと思われた。ZnOの発光信号をさらに増加させるには、膜表面の形態と粗さを変えて、光トラッピングによる電力効率改善が有効と考えられた。そこでPDMSスタンプを用いたナノインプリント法をにより、クラスター/ PMMAフィルム表面に凹凸パターンを印刷した。現在までに、150℃熱処理後の表面で、500 nmのピッチの逆ピラミッドパターンが規則正しく印刷されていることを確認した。今後、最適なパターンの決定とQYの関係について調査する必要がある。