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III-V 窒化物光電デバイスの開発
SANG [email protected] | https://samurai.nims.go.jp/profiles/sang_liwen?locale=ja
Keywords: 窒化物半導体、界面制御、光電デバイス、パワーデバイス
エネルギー・環境分野、情報通信分野における高効率光電変換、デバイスの需要拡大。
III-V窒化物半導体は、紫外から遠赤外まで広い波長帯域の光電変換が可能である。
窒化物半導体は大きな直接遷移型バンドギャップ、Siより１桁大きな絶縁破壊電界、高移動度な
との優れた物性を待つ。
・ Liwen Sang, et al. Journal of Applied Physics, 123, 161423 (2018) ・ Liwen Sang, et al. Applied Physics Letters, 111, 122102 (2017)・ Bing Ren, Liwen Sang*, Applied Physics Express, 10, 051001, (2017)
中間バンドによる超広い波長帯域光電変換太陽電池、
発光デバイス
低電力パワースイッチ
Pチャネル、低電力消費のパワー集積回路
新たな界面制御による長波長側の光電変換を提案、実現
縦型パワーダイオードの開発、信頼性の研究
分極ドーピング原理に基づき、 pチャネル電界効果トランジスタの開発
長波長側光電量子効率の増強
パワースイッチ耐圧の増強、デバイスの信頼性
Pチャネル移動度と 濃度の増強
加圧・有機金属気相成長法(MOCVD)による高品質窒化物薄膜GaN, AlN, AlGaN, InGaN及びそのヘテロ構造のエピタキシャル成長
200 300 400 500 600 700 800
10-2
10-1
100
101
102
Exte
rnal
qua
ntum
effic
ienc
y (%
)
Wavelength (nm)
Reference cell using In0.11Ga0.89N single layer SLs solar cell
多層InGaN量子井戸・ドット構造による複数の中間バンドを
制御し、その構造の間で電子的結合による中間バンドを形成することで210‐750 nmの広い波長帯域での光電変換を世界で初めて成功した。
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
I DS (m
A/m
m)
VDS(V)
VGS=-5-10VStep=1VT=300K
0 2 4 6 8 10-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Dra
in c
urre
nt d
ensit
y (m
A/m
m)
Drain voltage (V)
VGS=-15-3V
InGaN/GaNヘテロ構造における高濃度二次元正孔ガスを実現し、低抵抗p型伝導性を持つ電界効果トランジス
タを初めて実証した。これは将来的に低電力消費の集積回路の実現が期待される。
超低オン抵抗、超低ターンオン電圧を持つ縦型ショットキーバリアダイオードを実現した。
国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 独立研究者
Chemical sensing and detectionKeywords: Porphyrins, supramolecular chemistry, molecular sensors
Jan LabutaInternational Center for Materials Nanoarchitectonics / Independent [email protected] | https://samurai.nims.go.jp/profiles/labuta_jan
Porphyrin molecules exhibit response to whole range of stimuli (temperature, pH, solvent composition, etc.)
Porphyrins are potential candidates for various sensing applications
V. Březina, S. Ishihara, J. Lang, L. Hanyková, K. Ariga, J. P. Hill, J. Labuta, ChemistryOpen, 7, 323 (2018) J. Labuta, Z. Futera, S. Ishihara, H. Kouřilová, Y. Tateyama, et al., J. Am. Chem. Soc., 136, 2112 (2014) J. Labuta, S. Ishihara, T. Šikorský, Z. Futera, A. Shundo, L. Hanyková , et al., Nat. Commun., 4, 2188 (2013) S. Ishihara, J. Labuta, T. Šikorský, J. V. Burda, N. Okamoto, H. Abe, et al., Chem. Commun., 48, 3933 (2012)
Synthesis of new dye chromophores for sensing NMR, UV-vis and electric detection methods Sensing of chirality, pH, selective detection of
anions, detection of trace water impurities in organic solvents, naked-eye discrimination of methanol from ethanol, etc.
Fast and reliable methods for effective sensing based on supramolecular chemistry concepts
Ten granted patents or patent applications
ibuprofen
2-phenoxypropionic acid methyl ester
camphor
1H NMR spectra of achiral porphyrin with various ee of ibuprofen
Linear calibration curve
mixing
Chiral analyte(ibuprofen) 1:1 host-guest
complex
Chirality transfer
+Symmetric achiral
porphyrin derivative
-H of Bz2OxP
Bz2OxP
COONa
NaOOC
OxP-COONa
Synthesis of novel porphyrin derivatives with specific sensing properties Sensing in organic solvents as well as in aqueous media Acquire high sensitivity, selectivity and low cost
< 1037370370033000
[H2O] (ppm)
Titration of H2O into tetrahydrofuran containing OxP-COONa
【NMR detection of chirality (enantiomeric excess)】【UV-vis detection of trace water impurities in organic solvents】
Abs.
/ a.u.
[H2O] in Tetrahydrofuran / ppm
Abs. at 507 nm
Abs. at 600 nm
ppm level sensitivity
Hydrated500 ppm < [H2O]
Anhydrous[H2O] < 50 ppm
Normal50 < [H2O] < 500 ppm
H2O
dry
0 200 400 600 800 1000 12000.1
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
Wavelength / nm
0.6
0.4
0.2
0400 600 800
Abs.
/ a.u.
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国際ナノアーキテクトニクス
