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2020 年度 実績報告書

高性能青色EL素子のための高発光性ペロブスカイト材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K23631
研究機関京都大学

研究代表者

中村 智也  京都大学, 化学研究所, 助教 (90850371)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2021-03-31
キーワードペロブスカイト / 発光材料 / ナノ粒子 / 固体反応
研究実績の概要

初年度は、ペロブスカイトナノ粒子の一般的な合成法として報告されているホットインジェクション法を用いて、緑色発光性CsPbBr3ナノ粒子の合成に取り組んだ。しかし、高温で溶液を混合し5秒後に急冷する本手法では、再現性の低さやスケールアップが困難であるという問題点が見えてきた。そこで、2年目は、溶液法に替わる合成手法として、再現性よく材料のスクリーニングが行え、スケールアップも容易な、ボールミルを用いた固体反応に着目し、本手法を用いたペロブスカイト半導体の開発に取り組んだ。

ボールミルを用いた固体反応により、3次元ペロブスカイト構造をもつCsPbBr3および、0次元ペロブスカイトと呼ばれるCs4PbBr6の合成に取り組んだ。原料であるCsBrとPbBr2を1:1の割合で容器に加え、ボールミルを用いて混合したところ、3次元CsPbBr3が選択的に得られた。一方、CsBrとPbBr2を4:1の割合で反応させたところ、0次元Cs4PbBr6が選択的に得られた。これらの結果は、CsBrとPbBr2を4:1の割合で溶かした溶液を用いてスピンコートにより作製した薄膜ではCsPbBr3とCs4PbBr6の混合物が得られたこととは対照的であり、前駆体材料の量比に合わせて選択的に生成物が得られるというボールミル法の特徴を示す結果である。ボールミル法によって得られたCs4PbBr6粉末は、519 nmに蛍光量子収率17%の固体発光を示した。さらに、合成したCsPbBr3粉末にアルキル配位子を加えてボールミル反応を行うことで、10 nm程度の大きさのCsPbBr3ナノ粒子が合成できることも見出した。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Enhancing the Hot-Phonon Bottleneck Effect in a Metal Halide Perovskite by Terahertz Phonon Excitation2021

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi Fumiya、Hirori Hideki、Yumoto Go、Shimazaki Ai、Nakamura Tomoya、Wakamiya Atsushi、Kanemitsu Yoshihiko
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: 77401

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.077401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sn(IV)-free tin perovskite films realized by in situ Sn(0) nanoparticle treatment of the precursor solution2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomoya、Yakumaru Shinya、Truong Minh Anh、Kim Kyusun、Liu Jiewei、Hu Shuaifeng、Otsuka Kento、Hashimoto Ruito、Murdey Richard、Sasamori Takahiro、Kim Hyung Do、Ohkita Hideo、Handa Taketo、Kanemitsu Yoshihiko、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 3008

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16726-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hole-Transporting Polymers Containing Partially Oxygen-Bridged Triphenylamine Units and Their Application for Perovskite Solar Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Ruito、Anh Truong Minh、Gopal Anesh、Imanah Rafieh Alwani、Nakamura Tomoya、Murdey Richard、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 33 ページ: 505~516

    • DOI

      10.2494/photopolymer.33.505

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Additive-free, Cost-Effective Hole-Transporting Materials for Perovskite Solar Cells Based on Vinyl Triarylamines2020

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Hidetaka、Okada Iku、Tanabe Taro、Nakamura Tomoya、Murdey Richard、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 ページ: 32994~33003

    • DOI

      10.1021/acsami.0c06055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Materials Chemistry Approach for Efficient Lead-Free Tin Halide Perovskite Solar Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomoya、Handa Taketo、Murdey Richard、Kanemitsu Yoshihiko、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 2 ページ: 3794~3804

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c00859

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高純度化材料を用いたBrを含むスズ系ペロブスカイト半導体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      大塚 健斗・Shuaifeng Hu・金子 竜二・半田 岳人・Minh Anh Truong・Richard Murdey・中村 智也・金光 義彦・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] Sn(IV)スカベンジャー法を用いた高純度スズ系ペロブスカイト半導体膜の作製2021

    • 著者名/発表者名
      中村 智也・Minh Anh Truong・Shuaifeng Hu・大塚 健斗・橋本 塁人・Richard Murdey・笹森 貴裕・Hyung Do Kim・大北 英生・半田 岳人・金光 義彦・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] ペロブスカイト太陽電池の効率的な安定性評価2021

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey・松重 優子・石倉 靖久・Minh Anh Truong・中村 智也・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 高純度前駆体材料を用いたスズ系ペロブスカイト太陽電池の開発2021

    • 著者名/発表者名
      中村 智也, Minh Anh Truong,Shuaifeng Hu,大塚 健斗,橋本 塁人,Richard Murdey,笹森 貴裕,Hyung Do Kim,大北 英生,半田 岳人,金光 義彦,若宮 淳志
    • 学会等名
      「統合物質創製化学研究推進機構」オンライン国内シンポジウム
  • [学会発表] Improved Performance of Mixed Lead-Tin Perovskite Solar Cells by Surface Treatment with a Flavor Enhancer2021

    • 著者名/発表者名
      Shuaifeng Hu, Kento Otsuka, Minh Anh Truong, Taketo Handa, Tiancheng Tan, Richard Murdey, Tomoya Nakamura, Yoshihiko Kanemitsu, and Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] ボールミル法による発光性金属ハライドペロブスカイト材料の開発2021

    • 著者名/発表者名
      木下 純・嶋崎 愛・金子 竜二・中村 智也・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 酸素架橋型トリアリールアミン骨格における電子受容性置換基の光物性に及ぼす効果2021

    • 著者名/発表者名
      橋本 塁人・チョン ミンアン・中村 智也・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] BAr2で架橋したアザフルベン二量体の合成と物性2021

    • 著者名/発表者名
      タン テンセイ,中野 修一,Shuaifeng Hu, Minh Anh Truong, Richard Murdey, 中村 智也,若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] ベンゼン環に酸素架橋トリアリールアミン骨格を複数導入したπ共役分子の開発2021

    • 著者名/発表者名
      中野 修一・中村 智也・マ-ディ- リチャ-ド・チョン ミンアン・若宮 淳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 高品質ハライドペロブスカイト材料の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中村 智也, 若宮 淳志
    • 学会等名
      東工大元素戦略拠点(TIES) テクニカルシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 高純度前駆体材料を用いた高性能スズ系ペロブスカイト太陽電池の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中村 智也, Minh Anh Truong,Shuaifeng Hu,大塚 健斗,Richard Murdey,半田 岳人,金光 義彦,若宮 淳志
    • 学会等名
      次世代の太陽光発電システムシンポジウム
  • [学会発表] Accerated Lifetime Testing of Mixed Composition Perovskite Solar Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey, Yasuhisa Ishikura, Yuko Matsushige, Minh Anh Truong, Tomoya Nakamura, and Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      PVSEC-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Tin-based Perovskite Solar Cells using Precursor Materials Purified by Sn(0) Nanoparticle Treatment2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakamura, Minh Anh Truong, Shuaifeng Hu, Kento Otsuka, Richard Murdey, Taketo Handa, Yoshihiko Kanemitsu, and Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      PVSEC-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 8π電子系ジヒドロピラジン誘導体を還元剤として用いた高性能スズ系ペロブスカイト太陽電池の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中村 智也, Minh Anh Truong,Shuaifeng Hu,大塚 健斗,Richard Murdey,半田 岳人,金光 義彦,若宮 淳志
    • 学会等名
      基礎有機化学会 若手オンラインシンポジウム(第0回)
  • [学会発表] 還元処理による高純度前駆体材料を用いたスズ系ペロブスカイト太陽電池の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中村 智也, Minh Anh Truong,Shuaifeng Hu,大塚 健斗,Richard Murdey,半田 岳人,金光 義彦,若宮 淳志
    • 学会等名
      MRM Forum 2020
  • [学会発表] BAr2で架橋したアザフルベンダイマー誘導体の合成と物性2020

    • 著者名/発表者名
      タン テンセイ,中野 修一,チョン ミンアン,中村 智也,マーディー リチャード,若宮 淳志
    • 学会等名
      第47回有機典型元素化学討論会
  • [学会発表] ドナー・アクセプター性を有する酸素架橋トリアリールアミン誘導体の合成と物性2020

    • 著者名/発表者名
      橋本 塁人,チョン ミンアン,中村 智也,若宮 淳志
    • 学会等名
      第47回有機典型元素化学討論会
  • [産業財産権] 高純度化スズ含有ペロブスカイト半導体材料2021

    • 発明者名
      若宮 淳志,中村 智也
    • 権利者名
      若宮 淳志,中村 智也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2021/009134
    • 外国
  • [産業財産権] 近赤外吸収材料2020

    • 発明者名
      若宮 淳志,中村 智也,安田 茂雄,井上 朋之
    • 権利者名
      若宮 淳志,中村 智也,安田 茂雄,井上 朋之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-194469

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公開日: 2021-12-27  

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