2020 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of New Non-Toxic Metal Halides for Optoelectronic Applications
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19K15655
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金 正煥 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 助教 (90780586)
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2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 毒性元素フリー青色発光体 / ペロブスカイトLED |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ペロブスカイト型ハロゲン化物は優れた光物性や低コストの溶液法が用いられるなど、様々な利点を持つことから大きく注目されている。
本研究で、申請者は毒性元素フリー青色発光体のCs5Cu3I6Cl2を新たに見出しており、非常に高い発光量子効率(90%以上)を報告した（Adv. Mater. 32(2020)2002945）。また、このような高い発光効率が低次元的電子構造に起因することを明らかにした。しかしながら、極めて局在性の高い低次元的電子構造は電子と正孔の有効質量が必然的に大きくなってしまうため電荷輸送特性が重要になるEL素子には適さないといった結論に至った。
このような結果から申請者は発光特性と電荷輸送特性のトレードオフ関係の克服の重要性に着目した。更なる基礎研究からは従来の３次元ペロブスカイト(CsPbX3)のEL特性は隣接する層とのエネルギーレベルアライメントに極めて重要であることを見出した。これはCsPbX3の持つ励起子束縛エネルギーが小さいためであると考えられる。一方、このような発見から申請者は隣接する電荷輸送層を用いて３次元ペロブスカイト層の中に励起子を閉じ込めることに成功、また、超高輝度低電圧駆動ペロブスカイトELを実証した。（Appl. Phys. Rev. 6 (2019) 031402）
作製された緑色発光素子は、2.9Vの低電圧で、10,000 cd/m2の輝度と33 lm/wの電力効率を示し、最高輝度は500,000 cd/m2を記録した。さらに、赤色及び青色発光素子にも展開した結果、赤色の方は、20,000 cd/m2、青色の場合は、150 cd/m2の最高輝度を記録した。。
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