高効率エネルギー変換のための光アシストゾル・ゲル法による高品質量子ドットの創製

通过光辅助溶胶-凝胶方法创建高质量量子点以实现高效能量转换

基本信息

批准号：
12J08225
负责人：
劉洋
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
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-12J08225/
关键词：
ドレストフォトン酸化亜鉛ゾル・ゲル法量子ドット

项目摘要

本研究では高品質なZnO QDを作製するために、ドレストフォトンフォノン(DPP)援用法を提案・開発したのでここで報告する。従来のZnO QDを作製する手法としてゾル・ゲル法が挙げられるが、ゾル・ゲル法によって作製されたZnO QDには寸法ばらつきが多く存在することが知られている。これによりQDの品質が下がり、QDによって構成されるデバイスの効率低下に繋がる。この問題を改善するために、本研究ではゾル・ゲル法に対してDPP援用過程を取り入れてZnO QDを作製した。DPP援用過程はZnO QD周囲で発生するドレストフォトンによって引き起こされる多段階遷移の化学反応過程である。これによって中心寸法より小さいZnO QDの成長が優先的に促進する効果を持つ。具体的な手順として、ZnO QDに671nmの光を照射しながら成長させた。その結果以下の(i)(ii)に示す知見を得ることができた。(i)技術的な知見本手法によりZnO QDのばらつきを改善する手法を確立することに成功し、寸法ばらつきを8%以上改善することに成功した。また照射光のパワーを上げることによって成長促進効果が強くなることも見出し、今後更なる寸法ばらつきの改善が見込まれる。(ii)学術的な知見として以下の2点が挙げられる。(1)通常のゾル・ゲル法においては従来の熱力学的なプロセスによって決定される化学反応であるため、ZnO QDの寸法分布はlog-normal型であることが知られている。これに対して本手法においてはドレストフォトンフォノンを導入することによってlog-nomal分布に従わない、中心寸法より小さいQDの数が少ない分布になることを確認した。これにより熱力学に従わない化学反応過程を見出すことに成功した。(2)本研究によってZnO原子の堆積数を直接的に観測することによって、ドレストフォトンフォノン援用過程の定量的に評価することに成功した。これによってドレストフォトンフォノン援用過程のメカニズムの解明と実証に繋げることに成功した。

在这项研究中，我们提出并开发了一种使用修饰光子声子 (DPP) 来制造高质量 ZnO 量子点的方法，我们在此进行报告。制备ZnO QD的传统方法是溶胶-凝胶法，但已知通过溶胶-凝胶法制备的ZnO QD具有许多尺寸变化。这会降低量子点的质量并导致用量子点构建的器件的效率降低。为了改善这个问题，在本研究中，我们采用溶胶-凝胶法的DPP辅助工艺来制造ZnO量子点。 DPP 辅助过程是由 ZnO QD 周围产生的修饰光子触发的多步过渡化学反应过程。这具有优先促进小于中心尺寸的ZnO QD的生长的效果。作为具体程序，ZnO QD 在用 671 nm 光照射的同时生长。结果，我们获得了以下(i)和(ii)所示的结果。 (i)技术成果利用该方法，我们成功地建立了改善ZnO QD的偏差的方法，并成功地将尺寸偏差改善了8%以上。我们还发现，增加照射光的功率会增强生长促进效果，并且预计未来尺寸变化会进一步改善。 (ii) 以下两点可以作为学术发现提及。 (1) 在通常的溶胶-凝胶方法中，ZnO量子点的尺寸分布是对数正态分布，因为化学反应是由传统的热力学过程决定的。另一方面，在该方法中，通过引入修饰光子和声子，我们确认分布不遵循对数正态分布，并且小于中心尺寸的量子点数量很少。结果，他们成功地发现了一种不遵循热力学的化学反应过程。 (2)在本研究中，我们通过直接观察沉积的ZnO原子的数量成功地定量评估了修饰的光子-声子辅助过程。通过这一点，我们成功地阐明和演示了修饰光子-声子辅助过程的机制。