可视光を利用して巨大な电圧を発生する强诱电体デバイスを开発 1000ボルトを超える巨大电圧の発生に向けて
可视光下で巨大电圧を発生する强诱电体の分极界面
分极界面がない场合（补）では、マイナス5ボルトが観测されたのに対し、分极界面の导入（产）によって、プラス23ボルトの高电圧が得られました。强诱电体の自発分极（肠）が创る分极界面（诲）が、结晶内部の8000倍もの光电変换机能をもつことを明らかにしました。
© 2015 野口 祐二
东京大学大学院工学系研究科の野口祐二准教授、井上亮太郎特任研究员（研究当时）、宫山胜教授らの研究グループは、可视光を利用して23ボルトの高电圧を発生するデバイスを开発することに成功しました。本成果は太阳光をエネルギー源とするクリーンなエネルギーの创出に贡献することが期待されます。
半导体を用いて光を电気に変换する光电変换デバイスは、太阳电池として利用されています。しかし、现状の半导体デバイスで発生できる电圧は、最高で数ボルト程度にとどまっています。近年、强诱电体薄膜において、高电圧の発生が可能であることが报告され、强诱电体を用いた光电変换デバイスの研究开発が活発に行われてきました。しかし、その発电原理は未解明で、デバイスの设计指针も不明であるなど、様々な课题を抱えていました。
今回研究グループは、强诱电体であるチタン酸バリウムの単结晶を用いた実証実験を行い、ドメインの境界である厚さ数ナノメートルの分极界面が、可视光を高电圧に変换する机能を持つことを証明しました。加えて、この分极界面の构造を制御することにより、原理的には1000ボルトを超える巨大な电圧が得られる可能性があることを明らかにしました。
「本成果は、酸化亜铅や窒化ガリウムなど、他の分极性材料へも応用できる可能性があります」と野口准教授は话します。「従来の半导体太阳电池と融合することができれば、现在の発电効率の向上も见込めると考えています」と続けます。
今后、太阳光を利用して高电圧を発生する光电変换デバイス研究の推进に拍车がかかることが期待されます。
论文情报
, "Giant photovoltaic effect of ferroelectric domain walls in perovskite single crystals", Scientific Reports Online Edition: 2015/10/07 (Japan time), doi:10.1038/srep14741.
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