研究シーズ名
無機・有機ハイブリッド材料の光学特性
分  野 新規材料・光物性
キーワード ハイブリッド・量子井戸
研究者名 江馬 一弘
Ema Kazuhiro
職  名 教授
所  属 理工学部
機能創造理工学科
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概    要
 Si, GaAs, GaNなどに代表される無機半導体は高度な結晶作成技術とナノ加工技術が確立されており、様々な分野に応用が広がっています。また、高分子などに代表される有機材料は、その成膜方法の容易さ、フレキシビリティなどから、今後大きな発展が期待されています。有機材料は無機材料に比べて、電子が移動しにくいという欠点があり、無機半導体を凌駕するようなレベルにはならないと思われがちです。しかし、有機材料は無機材料に比べて光の吸収が強い場合が多いのです。そこで、私たちは無機材料と有機材料の良いところを組み合わせた「無機・有機ハイブリッド材料」の研究を行っています。具体的には図に示すような無機半導体を有機物質で挟んだ量子井戸構造の研究を中心に行っています。この物質系は、最近では太陽電池材料として非常に効率が良いことが判明しており、世界的にも爆発的に研究が進んでいます。

応用例
安価で高効率な太陽電池材料、巨大な非線形光学効果を有する材料(光信号のシリアル・パラレル変換の応用例は関連論文3)、発光デバイス、エネルギー移動材料(関連論文2)、シンチレーターなど様々な応用が期待されています。
今後の発展性
現在では、無機半導体として鉛化合物を用いています。しかし、もっと環境に優しい材料系に変えていく必要があります。無機と有機のハイブリッドの特徴を維持したまま、様々な材料系への発展が期待されています。
研究設備
光源:モード同期チタンサファイアレーザー、再生増幅器、パラメトリック発振器、パラメトリック増幅器、ファイバーレーザーなど
測定装置:光マルチチャンネルアナライザ、ストリークカメラなど
共同研究・外部機関との連携への期待
様々な無機材料系へ発展させていくための連携を期待しています。また、有機は無機材料に比べて、弱い(劣化しやすい)という欠点があります。ハイブリッドの特徴を維持しつつ、堅固な材料にしていく技術に関する連携も期待しています。
関連特許・論文等
1. H. Takagi, et al; “Influence of the image charge effect on excitonic energy structure in organic-inorganic multiple quantum well crystals”, Phys. Rev. B 87, 125421(2013).
2. K. Ema, et al; “Nearly perfect triplet-triplet energy transfer from Wannier excitons to Naphthalene in organic-inorganic hybrid quantum-well materials”, Phys. Rev. Lett. 100, 257401(2008).
3. J. Ishi, et al; “Time-to-space conversion of Tbits/s optical pulses using a self-organized quantum-well material”, Appl. Phys. Lett., 77, 3487-3489(2000).

お問合せ先
上智大学学術情報局研究推進センター
TEL:03-3238-3173 E-mail:g_rant@cl.sophia.ac.jp