| 研究課題/領域番号 |
21H01910
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
|---|
研究代表者 |
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)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
|
|---|
| キーワード | ナノ結晶 / 半導体量子ドット / 蛍光体 / ペロブスカイト結晶 / オプトエレクトロニクス / 発光ダイオード / フォトディテクター / 配位子工学 / 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 / 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 / 量子ドット / ナノ粒子 / フォトルミネッセンス / 有機無機ハイブリッド / ペロブスカイト / 外部量子収率 / 近赤外発光 / コロイダル粒子 / ルミネッセンス |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、次世代環境対応型発光デバイスのニューモデルとなりうる「量子ドット(QD)を活性層に具備する発光素子」創製を目的とする。応募者は、1-5nmの極狭サイズ領域においてQDの粒子径を±1.5Åレベルで制御可能な独自の湿式合成技術を基軸に、コア／シェル界面制御技術を融合することで「発光特性に優れた環境毒性のないQD」を合成する。さらに当該QDを活性層に具備する発光ダイオードを作製する。本研究を実践することで、従来の「重金属ありきのQD開発研究」に漂う閉塞感を打破し、環境QDを研究対象の軸に据えた新しい学術基盤を開拓する。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では、RoHs指令に準拠する半導体の量子ドット(QD)を活性層に具備する発光ダイオード(QLED)を創製することを目的とした。可視蛍光体として、Si、InP、Cs2Ag1-xNaxInX6、短波赤外蛍光体としてInSb、Si及びCsSnX3のQDsを合成対象とした。Si系では、QLEDの活性層における粒子間距離を狭小化しELの外部量子収率12%を達成した。InP系ではコヒーレントコア/シェル化できることをIII-V族系半導体で初めて見出し、PLQY>70%とPL-FWHM<35nmの両立を実現した。このように構造と発光の相関を解明することによってQLEDに最適な発光層の構築に成功した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我が国の成長戦略「グリーン社会の実現」に貢献する次世代空間映像技術を材料面で支える光源が求められている。2023年ノーベル化学賞を受賞したコロイダルQDに特徴的な狭帯化された発光スペクトルはデバイスの活性層に最適である。しかしQDの構成元素であるCd、Pb、HgがRoHSやJIGに準拠しない。このような閉塞感を打破するために、本研究課題では、従来発光層として検討されてこなかったSiをはじめ、III-V族化合物半導体、非鉛系ペロブスカイト等の半導体結晶をQD化する合成方法を開発、発光の学理探求を通じて蛍光量子収率の増強に成功、環境QDを研究対象の軸に据えた新しい学術基盤開拓へ向け第一歩となった。
|
