准教授
安田 敬
固体物理
研究紹介
酸化物半導体のエレクトロニクス応用
酸化物半導体には酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)などがあり、”古くて新しい素材” とよく言われるように、早くから絶縁体、誘電体として使われてきました。最近ではこれらをワイドギャップ半導体と見て、電子デバイス、特に光デバイス応用をめざした研究がさかんになってきました。具体的には、TiO2は、色素を用いた太陽電池(色素増感太陽電池)の実用化に向けて世界的に研究され、光触媒（「汚れない外壁」など ）としては既に実用化されています。また、ZnOは、太陽電池の他に透明導電膜や発光デバイス (青色～紫外)への応用が期待されています。
これら酸化物の薄膜の作製は、ナノ粉体やゾルを “塗って成膜” することが可能なためコスト面でも大変優れていますし、他の無機物や有機物との複合化による特性の制御ができますので、その応用範囲はさらに広がっていきそうです。
こんな有望な酸化物ですが、当研究室では、色素増感太陽電池(Dye-sensitized solar cell: DSC)を中心に研究を行っています。下図のように、色素に光が当ったとき高いエネルギーの電子が得られますが、この電子は、光合成では化学反応に使われるのに対し、DSCではそのまま取り出せるよう工夫されていて、「光合成に学んだ太陽電池」と言えます。
具体的には、色素から電子を受け取る役割を担い、DSCの重要な構成要素であるTiO2電極について、
- 成膜方法の開発
- 結晶性とナノ構造の設計・制御・評価
- 光学的及び電気的特性の設計・制御・評価
を行っています。日々作る太陽電池の光電変換効率を上げる、という分かりやすく刺激的な目標とともに、太陽電池にとらわれない、新しい機能性の探索もめざしています。
