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2021 Fiscal Year Annual Research Report

配位子交換を用いた全塗布型超高性能ペロブスカイト量子ドットLEDの開発

Research Project

Project/Area Number 19J21788
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

江部 日南子  山形大学, 有機材料システム研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Keywordsペロブスカイト / 量子ドット / 発光デバイス / 表面修飾処理 / エネルギー移動
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、QD間エネルギー移動および表面修飾処理により高効率・長寿命ペロブスカイト量子ドット(QD)-LEDを開発した。
まず、非放射失活の速度 (~数十ns) を大きく上回る、QD間エネルギー移動 (~数ps)を用いることで、赤色ペロブスカイトQD-LEDの高性能化に成功した。本研究では、粒径制御によりそれぞれのバンドギャップを調整し、ドナー・アクセプター混合膜における光物性および電子物性への影響を検討した。ドナー・アクセプター混合膜において、非放射失活の抑制により、優れた発光量子収率を達成した。また、励起スペクトルよりドナーからアクセプターQDへエネルギー移動が生じていることを確認した。さらに、ドナー・アクセプター混合膜を用いて作製したLEDにおいて、外部量子効率の向上に成功し、ドナー・アクセプターQD間エネルギー移動が発光量子収率およびデバイス性能の向上に有用であることを明らかにした。
次に、QDの粒径制御およびグアニジウムカチオン置換による表面修飾処理により優れた相安定性を有するCsPbI3 QDの合成とQD-LEDの高性能化を試みた。赤色発光を示すCsPbI3 QD は、比較的小さい有効イオン半径を有するCsにより、室温に置いて歪みを持つ不安定な相構造を形成し、相転移による発光特性の低下が課題であった。本研究では、QDの小粒径化により表面張力が増大し、室温下で立方晶CsPbI3 QDを得ることに成功した。また、グアニジウムカチオン置換により表面欠陥を補填し、発光特性の向上だけでなく、大気安定性が改善することを明らかにした。さらに、得られたCsPbI3 QDを発光層に用いた LED において、外部量子効率およびデバイス耐久寿命の向上に成功した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Energy Transfer between Size-Controlled CsPbI<sub>3</sub> Quantum Dots for Light-Emitting Diode Application2022

    • Author(s)
      Ebe Hinako、Wang Ya-Kun、Shinotsuka Narumi、Cheng Yu-Hong、Uwano Mizuho、Suzuki Rikuo、Dong Yitong、Ma Dongxin、Lee Seungjin、Chiba Takayuki、Sargent Edward H.、Kido Junji
    • Journal Title

      ACS Applied Materials &amp; Interfaces

      Volume: ー Pages: ー

    • DOI

      10.1021/acsami.2c03971

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gel permeation chromatography process for highly oriented Cs3Cu2I5 nanocrystal film2022

    • Author(s)
      Cheng Yu-Hong、Suzuki Rikuo、Shinotsuka Narumi、Ebe Hinako、Oshita Naoaki、Yamakado Ryohei、Chiba Takayuki、Masuhara Akito、Kido Junji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: ー

    • DOI

      10.1038/s41598-022-08760-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-Step Crystallization for Low-Oxidation Tin-Based Perovskite Light-Emitting Diodes2022

    • Author(s)
      Cheng Yu-Hong、Moriyama Reine、Ebe Hinako、Mizuguchi Kei、Yamakado Ryohei、Nishitsuji Shotaro、Chiba Takayuki、Kido Junji
    • Journal Title

      ACS Applied Materials &amp; Interfaces

      Volume: ー Pages: ー

    • DOI

      10.1021/acsami.1c22130

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Post-Synthetic Surface Treatment of Perovskite Nanocrystals for Highly Efficient Light-Emitting Diodes2021

    • Author(s)
      Cheng Yu-Hong, Ebe Hinako, Chiba Takayuki、Kido Junji
    • Journal Title

      Journal of the Imaging Society of Japan

      Volume: 60 Pages: 606-614

    • DOI

      10.11370/isj.60.606

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] All‐Inorganic Quantum‐Dot LEDs Based on a Phase‐Stabilized α‐CsPbI <sub>3</sub> Perovskite2021

    • Author(s)
      Y‐K. Wang, F. Yuan, Y. Dong, J‐Y. Li, A. Johnston, B. Chen, M. I. Saidaminov, C. Zhou, X. Zheng, Y. Hou, K. Bertens, H. Ebe, D. Ma Dongxin、Deng Zhengtao、Yuan Shuai、R. Chen, K. L. Sagar, J. Liu, J. Fan, P. Li, X. Li, Y. Gao, M-K. Fung, Z-H. Lu, O. M. Bakr, L-S. Liao, E. H. Sargent
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Pages: 16164~16170

    • DOI

      10.1002/anie.202104812

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Donor-Acceptor QD 間のエネルギー移動を用いた高性能ペロブスカイト QD-LED の開発2021

    • Author(s)
      江部日南子,上野瑞穂,篠塚奈瑠美,鄭宇宏,鈴木陸央,千葉貴之,城戸淳二
    • Organizer
      第82回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [Presentation] Highly and Stable Perovskite Quantum Dots Light Emitting Device by Energy Transfer from Donor QD to Acceptor QD2021

    • Author(s)
      H. Ebe, T. Chiba, and J. Kido
    • Organizer
      The Material Research Meeting 2021 (MRM2021)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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