2021 Fiscal Year Research-status Report
ペロブスカイト量子ドットの架橋型高次構造による励起状態制御とLEDの高性能化
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20K05639
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
千葉 貴之 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 助教 (20751811)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト / 量子ドット / LED / 界面制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ペロブスカイトナノ結晶 (CsPbX3, X=Cl, Br, I) は、高い発光量子収率とシャープな発光スペクトルを示す直接遷移型半導体材料である。粒子サイズやハロゲン組成により可視光から近赤外領域の発光と吸収を制御することができる。しかしながら、有毒性元素である鉛の置換技術や発光デバイスのさらなる高性能化が求められている。本年度は、鉛以外の環境調和型元素であるスズや銅を利用した非鉛型ペロブスカイト化合物の開発を実施した。また、ペロブスカイトナノ結晶のエネルギー移動を活用することで、発光量子収率やデバイス性能の向上を試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1. 二段階合成手法を利用したスズ系の層状非鉛ペロブスカイトの開発とLED応用：前駆体溶液を貧溶媒に滴下する再結晶過程を経由する層状ペロブスカイの二段階合成手法を新たに開発し、スズ系ペロブスカイトにおけるスズの酸化 (Sn2+ → Sn4+) を効果的に抑制し、LED応用に成功した (ACS Appl. Mater. Interfaces. In press)。
2. 銅元素を利用した非鉛ペロブスカイトナノ結晶の開発：優れた発光量子収率や高い結晶安定性を有するCs3Cu2I5を合成し、極性溶媒フリーで精製可能なGPCにより不純物成分を除去することで、薄膜形成が可能であることを明らかにした。また、ポリメタクリル酸メチルとの混合膜により、優れた耐水・耐熱性を示した (Scientific Reports 2022, 12, 4620)。
3. ペロブスカイトナノ結晶間のエネルギー移動とLED応用：粒径サイズの精密制御によりエネルギー準位の異なるペロブスカイトナノ結晶を合成し、ナノ結晶間でのエネルギー移動により非放射失活過程の抑制と発光量子収率の向上を明らかにした。また、ペロブスカイト量子ドットLEDにおいても高性能化を達成した (ACS Appl. Mater. Interfaces. In press)。
以上のことから、現在までの研究進捗状況は順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、ペロブスカイト量子ドット間の積層構造による厚膜化と発光デバイスへの応用を進める。また、ペロブスカイト量子ドット間のエネルギー移動を検証し、ペロブスカイト量子ドットLEDを開発する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により、物品納品が遅延したため。
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