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KAIST、半導体量子ナノロッドの成長原理を解明

ディスプレイの偏光素材に使われる量子ロッドの応用に寄与の見込み


韓国研究財団(チョ・ムジェ理事長)はKAISTのイ・ドチャン教授とKISTのペ・ワンギ博士研究チームがディスプレイの偏光素材として注目されている半導体量子ナノロッド(以下、量子ロッド)の成長原理を解明し成長速度を制御することに成功したと12月21日に発表した。

量子ロッドとは直径方向に数ナノメートル、長軸方向に数十ナノメートルの大きさをもつ半導体ナノロッド粒子。これまで量子ロッドの成長原理はベールに包まれていた。量子ロッドの構造や形は光学的·電気的特性につながる。

研究チームはナノロッドの表面に形成された有機リガンド層でのモノマー透過度の差が各面の成長速度に直接的な影響を与える事実を解明した。有機リガンドはナノ粒子の表面を安定化させるために投入される界面活性剤の分子。界面活性剤の頭が粒子の表面と結合することで表面にリガンド膜を形成する。モノマーは結晶の成長のために供給される基本単位の材料。

研究チームはまた、上記の研究成果を利用しコア・シェル量子ロッドで両側方向の成長速度を制御してシェル内部のコアの位置が量子ロッドの代表的な特性である光学偏光の偏光度を決定するという事実を解明した。コア・シェル量子ロッドは球形の粒子をコアに使用してその上にロッド形の皮で取り巻くようにした構造。偏光度は放出された光の電磁気波動がどのぐらい偏光されたかを示す。

研究チームは代表的な半導体物質である硫化カドミウム(CdS)ナノロッドの成長を追跡した。まず長軸に二つの異なる直径をもつナノロッド構造を開発した。二つの部分を区分して両端の成長速度を数値化し成長速度を決定する要因を研究した。観察の結果、高いリガンド密度をもつ太いロッドの端の表面にはモノマーの接近が難しく成長速度が遅いことが分かった。一方、細い部分は有機リガンドの密度が非常に低くモノマーの供給を妨げないのでリガンドの長さにかかわらず常に速く成長した。

研究にあたったイ・ドチャン教授は「本研究は偏光素材として注目されている量子ロッドの応用に役立つだろう。成長原理が分からなくて困難だった量子ロッド構造の微細な設計や特性強化の研究に弾みがつくはず」と述べた。研究成果は『ACS Nano』に12月13日付で掲載された。





[2017-12-22]

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