基礎から研究の最新動向まで一日速習！

シリコン量子ドットの基本・概要・特徴

―各分野への応用と将来展望―

【提携セミナー】

主催：株式会社情報機構

量子ドットを用いた大型TVやタブレットは、世界中で販売され始めています。一方、流通品は主にインジウム系量子ドットで、また研究で主力の量子ドットはペロブスカイト系量子ドット（カドミウムや鉛を含む）となっています。従って、汎用的な材料で、毒性がなく、重金属フリーのサステナブルな発光体が世界中で模索されています。

シリコンは重金属ではなく、原料は砂・石です。シリコンは太陽電池，スマートフォン，車の電子部品をはじめ，現代社会の根幹を支える半導体です。一方、シリコンは発光体としての性質はあまり優れてなく、実用化には至っておりません。その理由は、シリコンの発光は近赤外線領域で，また発光効率は0.01％程と低く、発光材料には向いておりませんでした。しかし，ナノサイズ（量子ドット）になると，発光の量子収率は近年90％まで上昇するようになってきています。更に，量子閉じ込め効果と表面効果により，発光波長は可視光全般（400-800 nm）までに及びます。

本セミナーでは，シリコンの量子ドットについて紹介します。はじめに，量子ドットとLEDの基礎ついて説明します。

次にバルクシリコン，ナノシリコンの構造と光物性について説明します。最後に，最先端のシリコン量子ドットの合成・構造・物性，そしてそれらを用いたLEDの製造法・構造・特性について説明します。

また，それらの耐久性についても紹介します。

◆受講後、習得できること

• 量子ドットの基礎知識
• 量子ドットLEDの基礎知識
• シリコン量子ドットの合成・構造・機能
• シリコン量子ドットLEDの製造法・構造・特性
  以上，重金属フリーとなる量子ドットとそのLEDについて，最新の知識が得られます。

■研究動向

三原色発光するシリコン量子ドットフィルム―太陽光、高温、高湿への高い耐久性は表面構造が鍵―
https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/74286
世界初 もみ殻からLEDを開発！～オレンジ色に発光するシリコン量子ドットLED～
https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/69100

◆受講対象者

本テーマにご関心のある化学、材料、素材、電気・電子、通信、医療機器のメーカーの研究・開発、
ならびに新規分野を開拓・発掘される業務のご担当者など。

◆必要な予備知識など

特にございません。豊富な画像を用いて、初学者からもわかるような講義ができるように、努めたいと考えています。

担当講師

広島大学　自然科学研究支援開発センター
研究開発部門（物質科学部）　副センター長
大学院先進理工系科学研究科（化学プログラム）　教授　博士（理学） 　齋藤 健一 先生

セミナープログラム（予定）

1. 背景　―量子ドット・LED・溶液プロセスまでー

1.1　エネルギーに関する現状と課題
1.2　量子ドットの構造と性質
1.3　P型半導体とN型半導体
1.4　PN接合
1.5　LEDについて
1.6　溶液プロセスについて

2. バルクシリコン

2.1　シリコンの製造法
2.2　シリコンの構造
2.3　シリコンのバンド構造
2.4　バンド構造の見方
2.5　バンドギャップの生成
2.6　電子と正孔
2.7　フェルミ準位
2.8　有効質量
2.9　真性半導体と化合物半導体
2.10 バンド間遷移（直接遷移と間接遷移）

3. ナノシリコン

3.1　ナノシリコンの歴史
3.2　シリコン量子ドットの歴史
3.3　ナノシリコンの構造と光物性
3.4　量子サイズ効果
3.5　有効質量近似
3.6　表面効果
3.7　表面リガンドの影響
3.8　SバンドとFバンド

4. シリコン量子ドットの合成・構造・物性

4.1　トップダウン法とボトムアップ法
4.2　電気化学的手法
4.3　ボールミル法
4.4　レーザーアブレーション法
4.5　プラズマ合成法
4.6　液相還元法
4.7　焼結法
4.8　化学エッチング法
4.9　青色発光するシリコン量子ドット
4.10 緑色発光するシリコン量子ドット
4.11 赤色発光するシリコン量子ドット
4.12 シリコン量子ドットの耐久性
4.13 その他：各手法で得られたシリコン量子ドットの構造と物性

5. シリコン量子ドットLEDの製造・構造・特性

5.1　アノードとカソード
5.2　フォトルミネッセンス(PL)とエレクトロルミネッセンス(EL)
5.3　順構造と逆構造
5.4　LEDの製膜法
5.5　正孔輸送層と電子輸送層
5.6　電流電圧特性
5.7　外部量子効率
5.8　表面構造とLEDの効率
5.9　その他のデバイス1（ソーラーウインドウ）
5.10 その他のデバイス２（量子ドットフィルム）
5.11 その他のデバイス（センサー，バイオマーカーなど）

6. まとめと展望

公開セミナーの次回開催予定

開催日

未定

開催場所

未定

受講料

未定

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備考

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●当日、可能な範囲で質疑応答も対応致します。
（全ての質問にお答えできない可能性もございますので、予めご容赦ください。）
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