| Project/Area Number |
20F40051
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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| Host Researcher |
田部 勢津久 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (20222119)
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| Foreign Research Fellow |
ZHENG RUILIN 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2020-11-13 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥200,000 (Direct Cost: ¥200,000)
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| Keywords | ペロブスカイト / 結晶化ガラス / 蛍光 / 量子ドット / ハロゲン化物 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，ペロブスカイト構造のCsPbX3組成（Xはハロゲン）の蛍光体が，高い量子効率とその発光線幅の狭さからカラーディスプレイバックライト用蛍光体として注目を集めている．しかし耐熱性や化学的耐久性では酸化物材料に比べ劣るのが現状である．ダイオードからの発熱で蛍光体温度が200℃近くにまで上がると，蛍光体量子効率の温度消光，効率低下が問題となる．本研究では高熱伝導率酸化物ガラス中に複数のペロブスカイト蛍光体結晶を分散させることにより，複合材部分の放熱性を向上させ，発光デバイスの温度安定性と化学的耐久性を高める事を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本国政府の入国制限のため，当初予定の2020年4月開始はできなかったが，11月下旬に無事来日着任，14日間のホテル待機の後，12月初旬より，共同研究を開始することができた．2020年度の研究実績の概要は以下の通りである．
1. ガラスマトリックス中のネットワーク形成剤と網目修飾剤の種類、割合、含有量を調整することで、高濃度のハロゲン化物量子ドット前駆体を有する一連のガラス組成の設計とガラス試料作製に成功した。熱処理条件とフッ化物含有量の精密な制御を組み合わせることで、ガラス母材中でのハロゲン化物ペロブスカイトナノ結晶の制御された成長を実現した。
2.熱処理中のガラス母材の光学バンドギャップと熱流の変化をモニターすることで、ガラス母材中のハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットのin-situ成長メカニズムを予想外に発見した。また、ガラス母材中のハロゲン化物量子ドットの構造と位置の動的変化を、それぞれ温度依存および圧力依存のフォトルミネッセンス分光法によって初めて明らかにした。これらの成果は、現在、論文としてまとめている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
世界的パンデミックによる，日本国政府の入国制限のため，当初予定の2020年4月開始はできなかったが，Zheng研究員は，11月下旬に無事来日着任，14日間のホテル待機の後，12月初旬より，共同研究を開始することができた．進捗状況は以下の通りである．
これまでの研究計画に基づき、理論解析、数値シミュレーション、実験的検証を総合的に用いて、良好な光学特性と熱特性を有するハロゲン化物ペロブスカイト量子ドット含有ガラス蛍光体の性能に関する革新的な研究を行う．中でも、高濃度のハロゲン化物前駆体を用いたガラスマトリクスの調製と、アモルファス材料中でのハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットのin-situ成長メカニズムの解明は、本プロジェクトの研究基盤であり、最も重要な部分である。我々は、ハロゲン化物前駆体が10mol%以上であっても、化学的および熱的安定性に優れた適切なガラスマトリックスを得ました。一方、ガラスマトリックス中でのハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットの新しいin-situ成長メカニズムの解明にも成功した。
研究開始予定の当初の遅れを解消するに足る，研究進捗が認められ，おおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
1. ガラスマトリックス中のハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットの発光メカニズムとその影響因子の研究。アモルファス材料中のハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットの表面および構造欠陥、相転移温度、温度依存性および圧力依存性の光学特性は、ガラスネットワーク構造の影響により、コロイド状のハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットのそれとは全く異なる。ガラスマトリックスの特性とハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットとの関係を系統的に研究することは、アモルファスマトリックス中での発光量子効率が低いという問題を解決する上で大きな意義がある。
2. アモルファス材料中のハロゲン化物ペロブスカイト量子ドットのin-situ成長メカニズム、発光メカニズムおよび影響因子の結果に基づいて、異なるアプリケーションのための異なるハロゲン化物ペロブスカイト量子ドット含有ガラスの組成設計および試料作製を行う。これらの化合物の温度依存性フォトルミネッセンス/寿命/透過率、圧力依存性フォトルミネッセンス/結晶構造、粒子形態などの包括的な特性を、温度依存性透過/PLスペクトル、ラマンスペクトル、XRD、SEM、TEM、DSC、EDS測定などを用いて評価する。
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