2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of heavy-metal-free quantum dot light emitting diodes with tunable emission properties in a broad wavelength range
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21H01910
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
白幡 直人 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (80421428)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | シリコン量子ドット / III-V族半導体量子ドット / ダブルペロブスカイト半導体 / ハロゲン化錫ペロブスカイト半導体 / 発光ダイオード / エレクトロルミネッセンス / フォトダイオード / リガンド交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、コロイダル蛍光半導体量子ドット(QD)における問題「毒性と性能」のトレードオフを解決し、当該ドットを活性層とする波長可変発光ダイオード(LED)を創製することを目標とする。この目標を達成するために、本年度は、①Si-QLEDにおいて、ポストアニーリングプロセスを利用する条件下で、キャリア輸送層の種類と活性層の膜厚を変化させながら、エレクトロルミネッセンス(EL)特性の増大を試みた。EQE増強は実験誤差範囲であった。ここで低EL強度の理由を議論するために、活性層におけるキャリア移動度を実験的に計測したところ、Cd-QLEDなどに比べて三桁以上低かった。EL強度向上に向けては、不純物ドーピング及びQD表面におけるリガンド交換技術を開発することが必要であると結論付けた。②InSbはキャリア移動度が高いのでデバイス素子への利用が期待されている。しかしながらInSbのQD合成技術は未発達であった。我々は、臭化物をIn及びSbの出発原料にしたホットインジェクション法によりInSbQDを合成できる手法を開発した。QD精製プロセスを非酸素雰囲気で行うことで酸化を抑制できたがPL特性は低値であった。参考実験としてInSb活性層のキャリア移動度を高めるリガンド交換法を開発するために、フォトダイオードを作製しキャリアの移動度を実験的に調べた。移動度は、QD表面を単原子キャッピング処理し、さらに電気的中性にすることで最高値を得た。③PLQYの高いCsSnI3 QDを得るために、ホットインジェクション合成法に関わる前駆体化学の解明に焦点を当てた。NMR含む包括的な分析を通じて、スズとヨウ化物前駆体の反応中に中間生成物として高分子アルカン酸ヨウ化物を生成させることがPLQY、サイズ、形態、均一性といったNCの構造的、光学的特性を制御するために重要であることが実証された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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