CIS量子ドットは、銅、インジウム、硫黄の三元素から成り立つ粒子で、毒性が低いことや光吸収係数が高いといった特徴を持つ。また、量子サイズ効果により、光吸収域や発光波長を変化させることが出来るため発光材料や太陽電池に応用されている。本研究室では、光物性のメカニズムを解明する目的で、下図2のような有機配位子を用いたコロイド溶液も研究対象としている。表面欠陥を低減するために表面修飾を施した
CIS量子ドットを用いて、CIS量子ドット表面と光吸収・発光の関係について物性研究を行っている。

現在、有機配位子にドデカンチオールを、表面修飾に硫化亜鉛を用いたCIS量子ドットを作製している。これらの粒径や、表面保護膜の厚みの違いによる光吸収・発光の変化を観測している(図3：粒径を変化させた量子ドットの吸収・発光スペクトル)。主な観測方法は、過渡吸収法を用いて量子ドット内のホットキャリアの遷移や光励起キャリア緩和時間を解析している。
これにより、表面修飾や粒径に対応する量子ドット内の励起キャリアの振る舞いを解明することができる。

(1)光吸収係数が大きい

(2)量子ドットのサイズによって光吸収スペクトルが変化する

(3)多重励起子生成の可能性

MEGの模式図を図5に示す。
バルク半導体においてはエネルギー準位が連続的なバンド構造となっているのに対し、
量子ドットにおいては量子閉じ込め効果によってエネルギー準位が離散化されている。
量子ドット内においては電子や正孔だけでなく、フォノンのエネルギーも離散化されている。

まず、エネルギーギャップよりも大きなエネルギーを持つ光が入射する（図①）。電子が光のエネルギーによって伝導帯中の高い励起準位に励起され(図 ②)、そこからLUMOに緩和する際(図 ③)、そのエネルギーがフォノンを励起するのに必要なエネルギー(またはその整数倍)と一致しなければそのエネルギーは保存される。そのため、緩和に伴って放出されるエネルギーで、もう一対の励起子を生成する(図 ④)ことが期待される。

バルクPbS(Eg = 0.4 eV)など、バルクのバンドギャップの小さな半導体の量子ドット内では、太陽光スペクトルの持つエネルギーでMEGは十分に起こり得る。MEGは溶液内のコロイド量子ドットで多く確認されているが、
太陽電池セル内で確認された例は未だ少ない。
そこで、固体型量子ドット太陽電池内においてもMEGを発生させるため、
MEG発現の物理的基礎を研究している。