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有機層状ペロブスカイトは、有機層(障壁層)と無機層(井戸層)が交互に積層した結晶構造を有する天然の量子井戸物質である。そのため、高高率な発光材料としてEL表示デバイス等への応用が期待されている。本研究ではラングミュア・プロジェット(LB)膜と有機無機層状ペロブスカイトの結晶構造の類似性に着目して、基板上に累積した有機LB膜に無機層をインターカレートすることにより有機無機層状ペロブスカイト膜を得る方法の確立を目的とした。
今年度は、液相及び気相中におけるインターカレーションによる有機無機層状ペロブスカイト膜の成膜を検討した。石英基板上に累積した有機(アルキルアミン)LB膜をハロゲン化鉛水溶液に浸漬し、その過程をX線回折法により調べたところ、有機層間に無機イオンが浸入し、ハロゲン化鉛-アルキルアミン層状ペロブスカイトの形成が確認された。本方法により累積した層状ペロブスカイトの層数と励起子発光強度には比例関係があり、分子レベルでの成膜制御が可能であることを明らかにした。さらに、ヨウ化鉛-アルキルアミン層状ペロブスカイト膜を塩化水素及び硫化水素に曝したところ、気相におけるインターカレーションが起こり、塩化鉛及び硫化鉛を無機層とする有機無機層状ペロブスカイト膜を得ることに初めて成功した。硫化鉛-アルキルアミン膜の光吸収スペクトルを測定したところ、量子サイズ効果による硫化鉛のバンド端吸収波長の短波長シフトが観測された。この実験結果は本方法によってきわめて薄い硫化鉛の膜を有機層間に作り込むことに成功したことを示している。本研究によって液相/気相インターカレーションによる新しいナノ材料作成技術を確立した
本方法の発展として、有機無機複合磁性体の作成を行い、その低次元構造に由来する量子磁性を調査した。その結果、新しい磁場中相転移現象を発見し、それらが量子相転移に起因することを明らかにした。
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