2016 Fiscal Year Annual Research Report
２次元無機有機ペロブスカイト材料によるハイブリッド特有の光学応答
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16H03890
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
江馬 一弘 上智大学, 理工学部, 教授 (40194021)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江良 正直 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30191927)
高田 徳幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能化学研究部門光材料化学グループ, 研究員 (70357359)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ハイブリッド材料 / ポラリトン / 励起子 / ペロブスカイト / 発光デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無機と有機が複合したペロブスカイト材料の２次元構造を利用して，ハイブリッド特有の光学応答を顕著に出現させ，デバイス応用への基礎を築くことが本研究の目的である．
申請者らが長年研究してきたこの材料系に関する光物性の蓄積を生かし，室温での発光効率の増大，マイクロキャビティによるポラリトンレーザー，ハイブリッド励起子による非線形効果の増大，などを目指す．これらはすべて，「材料組み合わせの豊富さ」や「無機と有機の結合」などのハイブリッドの特徴を出すことで達成させる．具体的なデバイスの完成まで実施するのではなく，ハイブリッドの特徴が強く現れた光学応答を実現させ，この材料系が本来持つ能力を十分に引き出すことを目的とする．これにより，注目されている太陽電池応用だけでなく，発光デバイス・非線形デバイスなどへの応用の道を切り開く．
2016年度は，この材料系の2次元の特徴と明確にするために，多重量子井戸構造でのポラリトン特性の解明に取り組んだ．多重量子井戸ポラリトンとバルクポラリトンとの繋がりを完全に解明することは，この研究のBasicな部分として重要である．Langmuir-Blod
gett 法（LB法）により井戸層数を制御した試料を作製し，井戸層数の増加による励起子の分裂を確認したが，残念ながら明瞭なポラリトン構造は得られなかった．2017年度もこの研究は続けていく予定である．
ポラリトンレーザーに関しては，研究分担者の高田により，マイクロキャビティの基礎構造は完成しており，室温において，真空ラビ分裂の大きさが146 meV という無機半導体では得られない巨大な値が得られている．2016年度はこのラビ分裂を再現させることを試みたが，十分なキャビティ構造が完成しなかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「研究実績の概要」で記入したように，2016年度には，多重量子井戸ポラリトンの解明もマイクロキャビティによるポラリトン結合の確認も，目的達成までは行かなかった．現在はLB膜作製の精度を高めていることと，キャビティ構造作製方法を改良しているため，今年度にはこの第一段階を突破する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
マイクロキャビティ作製に関して，2016年度の後半において新たな蒸着装置も整備されたため，引き続き，安定性に優れたマイクロキャビティの実現を目指す．また，この素子では，ポラリトン形成とエネルギー供給機能が分離されており，フレキシブルな素子デザインが可能であることを示唆している．このように，ハイブリッドの特徴を生かして様々な有機材料を組み合わせながら，マイクロキャビティとポラリトンの強結合の実現を目指していく．
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[Presentation] Estimation of the exciton binding energy in CH3NH3PbBr3 Single Crystal2016
Author(s)
Yosuke Udagawa, Yuki Kiyota, Hideyuki Kunugita, Yuko Takeoka, Yuiga Nakamura, Junro Sano, Tomonori Matsushita, Takashi, Kondo, and Kazuhiro Ema
Organizer
XXV International Materials Research Congress (IMRC)
Place of Presentation
Cancun, Mexico
Year and Date
2016-08-14 – 2016-08-19
Int'l Joint Research
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