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2022 年度 実施状況報告書

自己組織性有機無機量子井戸を用いたキャビティポラリトンデバイス

研究課題

研究課題/領域番号 18K04927
研究機関佐賀大学

研究代表者

江良 正直  佐賀大学, 理工学部, 准教授 (30191927)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
キーワードハロゲン化鉛系ペロブスカイト / キャビティポラリトン / ハイブリッド励起子 / 有機・無機量子井戸 / Langmuir-Blodgett法 / レーザー / 発光デバイス / 光非線形材料
研究実績の概要

ラングミュア―ブロージェット法を用いた高品質ハロゲン化鉛系層状ペロブスカイトの新しい作製法としてスクイーズドアウト法及び気水界面移行法の二つの手法を確立した。アルミミラー及び誘電体ミラー上で高品質ペロブスカイト薄膜の作製に成功している。現在、産総研高田博士との共同研究により、これらの素子のキャビティポラリトン特性を評価し、デバイス応用への実証実験を進めている。
また、新しいポラリトンデバイス材料として、ハイブリッド励起子系構築するためアントラセン発色団を導入したハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト薄膜の作製法として分子ロゴ法を提案し実証した。ハイブリッド励起子の実現のためには、有機層のフレンケル励起子及び無機層のワニエ励起子の遷移モーメントが平衡である必要があるが、アントラセン発色団はかさ高いため、つうじょうの手法では、アントラセン発色団を導入したハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト薄膜の作製は困難であった。ここでは、かさ高い発色団を導入するため適切な分子長を有するアルキルアミンを適当な比率で混合することにより、有機層及び無機層の励起子の遷移モーメントが平行になるようアントラセン発色団を導入することに成功した。この系において、高効率のエネルギー移動が観測され弱結合ハイブリッド励起子が形成されていることを確認した。今後は、強結合ハイブリッド励起子の形成を実現し、新しいポラリトンデバイスの実証を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ラングミュア―ブロジェット法によるハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト量子井戸薄膜の作製法は確立されており、キャビティポラリトンデバイスの作製にも成功している。後は、その実証実験を残すのみである。
新しいポラリトンデバイスとしてハイブリッド励起子系の提案を行った。プロトタイプの素子に関しては作製に成功しており、弱結合ハイブリッド励起子の形成を確認できている。後は、強結合ハイブリッド励起子の実証を行い、新しい光電子物性の実証を行うことが残された課題である。

今後の研究の推進方策

キャビテイポラリトンデバイスに関しては、デバイスの評価実験を残すのみである。これは産総研高田博士と共同で行う。
また、ハイブリッド励起子系においては、有機層に導入するπ共役系発色団について検討を行い強結合ハイブリッド励起子形成の実証を行い、その光電子物性を評価、新しいポラリトンデバイスとしての応用の可能性を示す。

次年度使用額が生じた理由

コロナのため研究進行に関し若干の遅れが生じたため。
当初の予定通りに使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Lead bromide-based layered perovskite quantum-well films having aromatic chromophores in organic layer2023

    • 著者名/発表者名
      Masanao Era
    • 雑誌名

      the IEICE Transactions

      巻: 106 ページ: 12-15

    • 査読あり
  • [学会発表] Emissive lliquid crystals based on fluorene-mesogenic skeleton for blue phase photonic crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Masanao Era, Yuuki Okazaki, and HIrotsugu Kikuchi
    • 学会等名
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉛系層状ペロブスカイト構造の形成と形態に及ぼす水相濃度の影響2022

    • 著者名/発表者名
      蓮井悟朗、塚本枝里、酒井拓海、江良正直、成田貴行、大石裕司
    • 学会等名
      第73回コロイド及び界面化学討論会
  • [学会発表] 有機・無機層状ペロブスカイト形態形成への水相溶存種濃度の影響2022

    • 著者名/発表者名
      蓮井悟朗、酒井拓海、江良正直、成田貴行、大石裕司
    • 学会等名
      第59回化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] 累積過程で形成される表面平滑な鉛層状ペロブスカイト膜2022

    • 著者名/発表者名
      蓮井悟朗、久保明美、江良正直、成田貴行、大石裕司
    • 学会等名
      2022年度日本ン真空学会九州支部学術講演会
  • [学会発表] Lead bromide-based layered perovskite quantum-well films having polycyclic aromatic chromophores in the organic layer2022

    • 著者名/発表者名
      Masanao Era, Yumiko Kawaji, Masato Doi, Kazuki Ookubo, and Koji Yamamoto
    • 学会等名
      12 th International Symposium on Organic Molecular Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Carrier mobility of perylene derivatives and photovoltaic efficiency of p-n junction type solar cells using the perylene derivatives and Cu phthalocyanine2022

    • 著者名/発表者名
      Masanao Era and Shusei Kanae
    • 学会等名
      12 th International Symposium on Organic Molecular Electronics
  • [産業財産権] ハロゲン化鉛系ペロブスカイト及びその用途2022

    • 発明者名
      江良正直
    • 権利者名
      佐賀大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-040288

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公開日: 2023-12-25  

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