高透明太陽電池｜TMD活用高透明太陽電池開発
独自に開発したショットキー型TMD太陽電池の電極を透明化することで、高透明な太陽電池の開発に成功しました。透明電極としてITOを用いて、さらにITOとTMD間のショットキー障壁を精密に制御することで、1cm角基板から420pWの明確は太陽光発電を実現しました。さらにこの太陽電池の可視光平均透過率を測定した結果79%であることが判明し、極めて透明度の高い太陽電池を実現しました。本技術は、現在発電が0Wの窓ガラスや車のフロントガラスなどでもエネルギーを取り出せるようになることから、本格的な社会実装に向け研究を展開しています。
Scientific Reports, Vol. 12, No. 11315, pp. 1-8, 2022.7.4.
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20220712_03web_tmd.pdf
高透明太陽電池｜TMD活用ショットキー型太陽電池開発
TMDの原子レベルに薄い半導体という特長を最大限活用して、透明な太陽電池開発に取り組んでいます。まずは大面積化が容易であるショットキー型太陽電池に着目して、TMDショットキー太陽電池の実証を行いました。TMD両端の電極種を最適化して、高ショットキー障壁を持つ電荷分離側と低ショットキー障壁を持つ電流捕集型に機能を分離してデバイス設計することで、数層以下のTMD太陽電池全体で最高の発電効率(0.7%)を達成しました。
Scientific Reports, Vol. 7, No. 11967, pp. 1-10, 2017.9.20.
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20170919_02web.pdf
量子デバイス｜グラフェンナノリボン量子ドットデバイスの集積化合成
我々の手法で合成したグラフェンナノリボンの長さを極限まで短くすることで、グラフェンナノリボン量子ドットとして振る舞うことを実証しました。東北大学の大塚先生等との共同研究の成果です。量子ドットにおける規定準位と励起準位が明確に分裂した状態が比較的高温まで観測できることを実証したことで、我々の集積化可能なグラフェン量子ドットデバイスが、良好な量子ドットとして機能することを実証した重要な成果です。今後本格的な量子集積デバイス応用に繋げていく予定です。
Communications Materials, Vol. 3, No. 103, pp. 1-7, 2022.12.22.
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20230106_01web_graphene.pdf
人工知能と材料合成の融合｜カーボンナノチューブ合成触媒の高効率探索
カーボンナノチューブのカイラリティ制御には触媒ナノ粒子の設計が重要なカギとなると考えています。本研究では、機械学習を活用してカイラリティ制御につながる未知の触媒探索を目指しています。
TMD｜TMD活用高透明太陽電池開発
独自に開発したショットキー型TMD太陽電池の電極を透明化することで、高透明な太陽電池の開発に成功しました。透明電極としてITOを用いて、さらにITOとTMD間のショットキー障壁を精密に制御することで、1cm角基板から420pWの明確は太陽光発電を実現しました。さらにこの太陽電池の可視光平均透過率を測定した結果79%であることが判明し、極めて透明度の高い太陽電池を実現しました。本技術は、現在発電が0Wの窓ガラスや車のフロントガラスなどでもエネルギーを取り出せるようになることから、本格的な社会実装に向け研究を展開しています。
Scientific Reports, Vol. 12, No. 11315, pp. 1-8, 2022.7.4.
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20220712_03web_tmd.pdf
TMD｜TMD活用ショットキー型太陽電池開発
TMDの原子レベルに薄い半導体という特長を最大限活用して、透明な太陽電池開発に取り組んでいます。まずは大面積化が容易であるショットキー型太陽電池に着目して、TMDショットキー太陽電池の実証を行いました。TMD両端の電極種を最適化して、高ショットキー障壁を持つ電荷分離側と低ショットキー障壁を持つ電流捕集型に機能を分離してデバイス設計することで、数層以下のTMD太陽電池全体で最高の発電効率(0.7%)を達成しました。
Scientific Reports, Vol. 7, No. 11967, pp. 1-10, 2017.9.20.
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20170919_02web.pdf
TMD｜ヤヌスTMDの創成
通常上面と下面のカルコゲン原子が同じ原子から構成されるTMDに対して、上下面が異なるカルコゲン原子から構成されるTMDをヤヌスTMDを呼びます。合成が難しい材料のため、実験研究があまり進展していないのが現状ですが、我々のグループでも高品質なヤヌスTMDの創製が可能となりました。現在はヤヌスTMDの反応素過程解明に向けた研究と高品質化、さらにデバイス応用等に取り組んでいます。最近ではヤヌスTMDを活用した共同研究に取り組んでおり、TMDナノチューブをヤヌス化したヤヌスTMDナノチューブやヤヌスTMDが巻きもの構造であるヤヌスTMDナノスクロールなど新しい構造物質の創成を実現しています。この他にも多くの共同研究を展開して、今後の発展が期待できるテーマです。
https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/achievements/press/2023/20231006_001683.html
TMD｜その場観測合成により明らかになったTMDの非古典的核発生機構
独自に開発したその場観測CVD法を活用することで、TMDの核発生が２段階で進行する非古典的核発生であることを初めて明らかにしました。このようなTMD結晶成長を結晶学的に理解する基礎研究は、今後のデバイス性能向上において必ず問題となる欠陥制御等の高品質化に向け重要な位置づけになると考えます。
Scientific Reports, Vol. 11, No. 22285, pp. 1-9, 2021.11.15.
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20211115_02web_tmd.pdf
TMD｜TMDの“その場観測合成”手法の開発
原子厚みの２次元結晶であるTMD合成過程を光学的に直接観測することに世界で初めて成功しました。これにより、液滴前駆体が750umもの長距離に渡り拡散することを明らかとしました。TMDの合成機構詳細解明につながる重要な成果です。
Scientific Reports, Vol. 9, No. 12958, pp. 1-7, 2019.9.10.
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20190909_03web_handotai.pdf
TMD｜TMD中の励起子拡散挙動解明
TMD中の励起子が数umに渡り長距離拡散可能であることを実験的に証明しました。また本研究により中性励起子とトリオンにおいて拡散過程が明確に異なる可能性が示唆されました。
ACS Nano, Vol. 10, No. 10, pp. 9687-9694, 2016.9.24.
TMD｜TMD中の局在励起子の直接観測
欠陥を導入したTMD中に鋭い発光スペクトルが現れることを見出し、これらが欠陥に補足された局在励起子由来であることを実証しました。 ACS Nano,Vol. 8, No. 12, pp. 12777-12785, 2014.12.3.
