格子整合系コア-シェルペロブスカイト量子ドットの創製

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22K14488
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 梅本 和輝 山形大学, 工学部, プロジェクト研究員 (30937123)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ペロブスカイト / 量子ドット / 再沈法

Outline of Annual Research Achievements

ハロゲン化鉛ペロブスカイト量子ドットは、高い発光量子収率と高純度な発光色を両立できることから、次世代の光エレクトロニクスを支える発光体として大きな注目を集めている。しかしながら、その表面に結合する有機配位子の脱離による光学特性の劣化が喫緊の課題となっている。そこで、本研究では、ペロブスカイト量子ドット表面に対し、格子整合するシェル層を形成させた「格子整合系コア-シェルペロブスカイト量子ドット」を創製することを目的に研究を実施した。
上記背景の元、申請者は、室温・大気下で晶析可能な再沈法（微粒子化対象化合物を良溶媒に溶かし、その前駆体溶液を貧溶媒に一気に拡散させ溶解度差を利用して微粒子を得る晶析法）を用いて、「格子整合系コア-シェルペロブスカイト量子ドット」の合成を試みた。特に、コアとシェル原料間の「結晶格子の整合性」と「溶解度差」に着目し研究を進める中で、コアとシェル原料の溶解度に差をもたせた場合（溶解度: コア＜シェル）、溶解度の低いコア原料から優先的に結晶核が発生することを見出した。その結果、室温・大気下且つ１バッチでの簡便な合成で、サイズ・形状ともに単分散なコア-シェルペロブスカイト量子ドットの合成に成功した。さらに、表面欠陥による発光の失活が特に顕著である極微小粒径（3.5ナノメートル）にもかかわらず、発光量子収率100%を示しており、コア-シェル界面の格子整合を示唆する重要な結果を得た。