金属ハライドペロブスカイトと融合させた次世代型有機デバイスの動作機構の解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02817
• 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35030:有機機能材料関連
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松島 敏則 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (40521985)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ２次元ペロブスカイト / 発光性有機アミン / LED / エネルギー移動 / キャリア輸送

研究成果の概要

蛍光性有機分子であるベンゾチアジアゾール誘導体(BT)を導入した2次元ペロブスカイトを発光層としたLED中では、注入された電子とホールは、エネルギーギャップが小さなPbBr無機層を通って輸送され、再結合によりPbBr無機層で励起子が形成される。形成されるbright励起子はdark励起子よりも３倍多く、さらに、dark励起子からbright励起子への変換が高効率で生じる。つまり、電流励起によりPbBr層で形成される励起子の全てがBTの発光性一重項励起子へとエネルギー移動するために、本2次元ペロブスカイトLEDの内部量子効率が100%となる。

自由記述の分野

有機エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機EL素子において、通常は非発光性である三重項励起状態を発光に利用するためには、高価なりん光性イリジウム化合物もしくは精密な分子設計が必要な熱活性化遅延蛍光性(TADF)化合物を用いる必要があった。ところが、本研究で見出した、２次元ペロブスカイト構造中に蛍光性有機アミンを導入する方法を用いれば、りん光及びTADF型有機EL素子に匹敵する高い外部量子効率が得られるようになり、従って、将来的にディスプレイ及び照明産業に大きなインパクトを与える。