2016 Fiscal Year Annual Research Report
ハロゲン化金属ペロブスカイト半導体を用いた発光デバイスの研究
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15H03573
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
近藤 高志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (60205557)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト半導体 / ハロゲン化鉛 / 真空蒸着 / ヘテロ積層 / 太陽電池 / 発光素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き，ヘテロ構造の作製を目指して真空蒸着によるCH3NH3PbI3/CH3NH3PbBr3ヘテロ積層膜の作製実験をおこない，自発的混晶化について詳細に調べた。積層の順序や基板の導電性の違いによって，自発的混晶化が完全に進行しない場合もあることが明らかとなった。今後は混晶化を抑制してヘテロ構造を作成できる条件を見出していきたい。
また，光照射化での混晶の相分離という新しい現象について研究した。10 W/cm2程度の弱いレーザ光の照射によってCH3NH3Pb(I1-xBrx)3混晶が2相に分離することを確認した。この相分離は可逆的であり，光照射下での相分離，暗所での混晶化はいずれも数分～数巡分のタイムスケールで起こる。また分離した2相の組成はx = 0.3, 0.7程度であるが，光強度の上昇とともに組成の差が大きくなること，温度上昇とともに組成差が小さくなることを新たに見出した。これは，光励起キャリアが何らかのメカニズムで関与した一種のスピノーダル分解なのではないかと考えている。
CH3NH3PbBr3単結晶基板上のCH3NH3PbI3ヘテロ積層膜の作製にも取り組んだ。2元蒸着によってCH3NH3Pb(I1-xBrx)3薄膜が基板表面に形成され，基板と同じ方位を保ったエピタキシャルな状態になっていることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
自発的混晶化と光誘起相分離という特異な現象を見出し，そのメカニズム回目に着手した。これはいずれもヘテロ構造作製への重要なステップである。また，ペロブスカイト半導体単結晶基板上のヘテロエピタキシャル薄膜形成の成功は，世界初の画期的な成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
自発的混晶化と光誘起相分離のメカニズムを解明し，その抑制法を見出したい。また，ヘテロエピタキシャル成長の条件最適化をおこない，高品質ヘテロ積層構造の実現を目指す。ダブルヘテロ構造を実際に作製し，量子効果の発現を確認するところまで研究を進めたいと考えている。
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