電子分極効果を活用した積層薄膜型超伝導体の創製

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K18210
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 安達 千波矢 九州大学, 工学研究院, 教授 (30283245)
• 研究分担者: 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) ; 合志 憲一 九州大学, 工学研究院, 助教 (50462875) ; 中野谷 一 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90633412)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• キーワード: 有機超伝導体 / 有機CT / 電子分極 / ペロブスカイト構造 / 有機・無機ハイブリッド / Little/Ginzburg

研究実績の概要

本研究では、Little/Ginzburgのモデルを基礎に、近年、有機光エレクトロニクス研究分野で培われてきた新規な有機系CT材料や薄膜中で特異的に大きな分極（GSP: Giant Spontaneous Polarization）を示す分子系材料、さらには、近年、太陽電池等で大きな注目を集めている有機無機ハイブリッドペロブスカイト化合物を利用し、積層薄膜型室温有機超伝導の実現を目指している。具体的には、それらの構造中に、電子分極誘電層/導電層/電子分極誘電層を導入し、薄膜導電層中の伝導電子と誘電層内の分極性分子との間で電子分極効果を発現することでクーパー対の形成を目指している。本研究では、これらの電子分極機構を構築できる系として有機・無機2次元ペロブスカイト系に着目し、電子分極性の大きいNDIを組み込んだ2次元ペロブスカイト構造を構築した（Adv. Opt. Mat.）。本系においては、タイプII型のヘテロ構造を構成することを明らかにした。理論計算及び実験結果から、有機配位子と無機層の間で電荷移動が生じることを時間分解発光スペクトルの解析及び光電変換特性から明らかにし、両層間における電荷移動の存在を明らかにした。今後、様々な有機層の検討により、電子分極の可能性を追究していく。一方で、薄膜金属を有機層で積層したGinzburgのモデルにおいても、Mg合金を用いることで5nmの均一な超薄膜金属層を有機薄膜上に形成できることを確立した。今後、両素子において、低温物性の検討を進め、有機配位子及び有機層の電子分極効果を確認していく予定である。

研究成果

• [国際共同研究] ソルボンヌ大学/CNRS（フランス国立科学研究センター）(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: ソルボンヌ大学/CNRS（フランス国立科学研究センター）
• [雑誌論文] Artificial p-n-like Junction Based on Pure 2D Organic-Inorganic Halide Perovskite Structure Having Naphthalene Diimide Acceptor Moieties (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhao Feng, Xuelong Liu, Kentaro Imaoka, Tomohiro Ishii, Ganbaatar Tumen-Ulzii, Xun Tang, George F. Harrington, Benoit Heinrich, Jean-Charles Ribierre, Lise-Marie Chamoreau, Lydia Sosa Vargas, David Kreher, Kenichi Goushi, Toshinori Matsushima, Guijiang Zhou, Fabrice Mathevet,
  • 雑誌名: Advanced Optical Materials 巻: Volume 11, issue 10 ページ: n/a - n/a
  • DOI: 10.1002/adom.202202734
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Intramolecular triplet-triplet annihilation up-conversion in organic light-emitting diodes (2022)
  • 著者名/発表者名: 合志 憲一
  • 学会等名: ICONO13 / ICOPE2022
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of charge transport properties in a Dion－Jacobson-type 2D organic-inorganic perovskite (2022)
  • 著者名/発表者名: Xuelong Liu、安達千波矢
  • 学会等名: The 83rd JSAP Autumn Meeting 2022
  • 国際学会