| 研究課題/領域番号 |
21J15353
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 (2022)
横浜国立大学 (2021) |
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研究代表者 |
ベ 星旻 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 第一原理計算 / 低次元ペロブスカイト / 励起子自己捕獲 / 励起子フォノンサイドバンド / 白色発光ダイオード / 自己捕獲励起子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
発光ダイオードは白熱電球と比べて発光効率が非常に高いことから高効率の光源に広く使われている。従来の白色LEDは単色LEDに蛍光体を組み合わせたものであり、蛍光体の光吸収と再放出に伴う熱放出がエネルギー損失の大きな原因となっている。白色発光は低次元ペロブスカイトにおいて広く観測されおり、その原因として励起子の自己捕獲が提案されているものの、未だ実験・理論共に現象に関する詳細に関する情報が乏しいのが現状である。本研究は低次元ペロブスカイトにおける励起子の自己捕獲を明らかにし、高効率の白色LEDの設計のための実践的な指針を与える。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、低次元ペロブスカイト物質群における励起子自己捕獲現象による白色発光の機構を探究し、次世代の発光材料の設計のための指針を与えることが目的である。研究遂行においては捕獲励起子状態の計算に向けた密度汎関数法の手法拡張や、実際の物質にスペクトルおける発光スペクトルの計算をこころみた。研究遂行の結果、２つの側面において目標が達成できた。
1)一般化勾配近似の枠組みで非局在的な自己相互作用補正を第一励起状態に適用することで、実用的な捕獲励起子状態の計算を可能にした。特に、空間的に局在したホールや電子の状態を近似的汎関数で計算するための効率的な自己相互作用を実装することで、重い計算コストを必要とする混成汎関数法よりも効果的な捕獲励起子の探索を可能にした。
2)０次元と２次元構造を併せ持つCs3Bi2I9における励起子自己捕獲に伴うエネルギー表面を明らかにし、実験で観測される発光スペクトルの原因が解明できた。
計算の結果、捕獲励起子は単一キャリアの自己捕獲よりも多彩な準安定状態を持つことが分かり、状況によっては最安定状態よりも準安定状態がより活発に発光に関わることを明らかにした。この結果は、捕獲状態の準安定状態の探索が特に発光材料の設計においては重要であることを示唆する。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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