オストワルド熟成の解明による白色発光ペロブスカイト量子ドットの創成

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19J13375
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 梅本 和輝 山形大学, 大学院理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2021-03-31
• Keywords: ペロブスカイト / 量子ドット / オストワルド熟成

Outline of Annual Research Achievements

オストワルド熟成を用いたペロブスカイト量子ドットの精緻な粒径制御技術を確立し、白色発光デバイスの実現のための基盤技術へと展開することを目的に研究を実施した。
具体的には、再沈法を用いて合成した緑色発光ペロブスカイト量子ドットをエージングすることで、オストワルド熟成を促し、サイズ・形状ともに単分散なペロブスカイト量子ドットを合成した。エージング条件により、ペロブスカイト量子ドットの粒径を数ナノメートルまで微小化し、量子サイズ効果を発現させることで、狭半値幅な青色発光ペロブスカイト量子ドットの合成を達成した。蛍光寿命および発光量子収率測定より、比表面積の増加が発光寿命の短寿命化と発光量子収率の著しい低下をひきおこすことも明らかにした。この様に、量子サイズ効果を用いて、青色発光ペロブスカイト量子ドットを創成した点やサイズに依存した発光挙動を解明した点で特に意義深い成果を得た。
また、これらの知見を合成条件へとフィードバックし、サイズ微小化に伴う発光量子効率の低下を抑制できる高性能青色発光ペロブスカイト量子ドットの合成法の確立と発光デバイス展開も実施した。表面欠陥をパッシベーションすることで、発光効率の高効率化を達成し、極めて高い発光量子収率(99%)を示す青色発光ペロブスカイト量子ドットの合成技術を確立した。さらに、溶液塗布により、ペロブスカイト量子ドットの薄膜形成を行い、発光デバイスの構築にも成功・デバイス特性評価も実施した。以上の様に、本研究課題で着手した詳細な光解析により、ペロブスカイト量子ドットのサイズに依存する本質的な課題を解明した。これを粒子合成へとフィードバックすることで、高効率青色発光ペロブスカイト量子ドットの合成と発光デバイス駆動を実証した。本成果は、白色発光デバイスの基盤技術として重要である。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Simple Production of Highly Luminescent Organometal Halide Perovskite Nanocrystals Using Ultrasound-Assisted Bead Milling (2020)
  • Author(s): Kazuki Umemoto, Hinako Ebe, Ryota Sato, Junya Enomoto, Naoaki Oshita, Taisei Kimura, Tomoko Inose, Takahiro Nakamura, Takayuki Chiba, Satoshi Asakura, Hiroshi Uji-i, and Akito Masuhara
  • Journal Title: ACS sustainable chemistry & engineering Volume: 8 Pages: 16469-16476
  • DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c05171
  • Peer Reviewed