結晶格子の歪みを制御したペロブスカイト量子ドットの晶析条件とフロー合成法の確立

可控晶格畸变钙钛矿量子点结晶条件及流动合成方法的建立

• 批准号: 22KJ0327
• 负责人: 佐藤 亮太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0327/
• 关键词: ペロブスカイト量子ドット; Aサイト; 格子歪み; バンドギャップ; 発光波長; 発光量子収率

次世代LED光源として有望なAPbX3型ペロブスカイト量子ドット（PeQDs）の発光特性の最大化を目的とした。具体的には、Aサイトを複数の元素で構成したAサイト混合型PeQDs（AxA'1-xPbX3型PeQDs）により、そのバンド構造を精緻に制御し、これまで未踏であった「精緻な発光波長制御」と「発光量子収率（PLQY）の最大化」を達成した。AxA'1-xPbX3型PeQDsの作製には、簡便な環境下で目的物を晶析できるバッチ式の配位子支援再沈殿法を採用した。ここでは、AおよびA'サイトとして、イオン半径差の小さい「ホルムアミジニウム(FA)：2.56Å」と「メチルアンモニウム（MA）：2.13Å」を選定し、そのモル比率（FA：MA）を制御したFAxMA'1-xPbBr3を作製した。また、本研究では、色安定性の高い緑色発光を示すBrをXサイトとして使用した。構造解析の結果から、FAxMA'1-xPbBr3のA:A'のモル比率を制御することで、結晶に格子歪みが生じていることを明らかにした。また、光学特性評価の結果から、バンドギャップの微増加とそれに伴う発光波長の青色偏移を確認し、特に、その発光波長を1 nmオーダーで精緻に制御できることを明らかにした。以上より、イオン半径の近いAサイト2種を用いるだけで、結晶の格子歪みを誘発し、発光波長を精緻に制御できることを立証した。次に、蛍光寿命とPLQYを測定したところ、結晶の格子歪みが生じているにも関わらず、Aサイトの導入前後で寿命成分およびPLQYに変化が見られなかった。これは、AサイトがPeQDsの発光特性を決定しているサイトではないことから、PLQY低下の原因であるトラップ準位がバンド構造内に形成されなかったためである。結果として、全ての系において、分散液状態で90%、薄膜状態で80%を超える高いPLQYを達成した。

目的是最大程度地提高APBX3型钙钛矿量子点（PEQD）的发射特性，这些点可以作为下一代LED光源。具体而言，由多个元素组成的A位置混合型PEQD（AXA'1-XPBX3 PEQD）精确地控制了频带结构，从而实现了先前未探索的“良好发射波长控制”和“最大化发光量子量产量（PLQY）。”为了制造AXA'1-XPBX3型PEQD，采用了批处理配体辅助的重新沉淀方法，这允许在简单的环境下将靶物质结晶。在这里，“ formamidinium（FA）：2.56Å”和“甲基铵（MA）：2.13Å”，选择了离子半径差异很小，并以受控的摩尔比（FA：MA）制备FAXMA'1-XPBBR3。在这项研究中，将表现出高色稳定的绿色发射的BR用作X位点。结构分析的结果表明，晶格应变是通过控制a：a'in faxma'1-xpbbr3的摩尔比。此外，光学特征评估的结果证实了带隙的略有增加和与之相关的发射波长的蓝移，很明显，发射波长可以在1 nm的阶面得到精确控制。从上面可以证明，仅使用两个近离子半径的位点可以诱导晶体的晶格失真并精确控制发射波长。接下来，当测量荧光寿命和PLQY时，尽管晶体发生了晶格失真，但在引入A位点之前和之后，寿命成分和PLQY在终生组件中未发现变化。这是因为A位点不是确定PEQD的发射特性的位点，因此在频带结构中未形成PLQY下降的陷阱水平，这是PLQY下降的原因。结果，在所有系统中，在分散状态下，在薄膜状态下的高PLQY为90％，超过80％。

项目成果

High luminescent perovskite quantum dot based on band engineering for light emitting diode

基于能带工程的高发光钙钛矿量子点用于发光二极管

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryota Sato;Satoshi Asakura;Takayuki Chiba;Akito Masuhara
• 通讯作者: Akito Masuhara

ペロブスカイト量子ドット複合体、ペロブスカイト量子ドット複合体の製造方法、インク、及び、ペロブスカイト量子ドット膜の製造方法

钙钛矿量子点复合材料、钙钛矿量子点复合材料的制造方法、墨水以及钙钛矿量子点薄膜的制造方法

• 发表时间: 2022

ペロブスカイト量子ドット複合体、インク、樹脂インク、ペロブスカイト量子ドット積層膜の製造方法、及び、ペロブスカイト量子ドット積層膜

钙钛矿量子点复合材料、油墨、树脂油墨、钙钛矿量子点层压体的制造方法以及钙钛矿量子点层压体。

• 发表时间: 2022

Precise control the emission wavelength of perovskite quantum dot for light emitting device on Rec. 2020

Rec. 发光器件用钙钛矿量子点的发射波长的精确控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryota Sato;Satoshi Asakura;Takayuki Chiba;Akito Masuhara
• 通讯作者: Akito Masuhara

A facile reprecipitation method of Quantum-confined CsPbBr3 perovskite quantum dots for narrow-band deep-blue emission

一种用于窄带深蓝色发射的量子限制 CsPbBr3 钙钛矿量子点的简易再沉淀方法

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac6c19
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Naoaki Oshita;Kazuki Umemoto;Ryota Sato;Taisei Kimura;Takayuki Chiba;Satoshi Asakura;Hiroshi Uji-i*;and Akito Masuhara*
• 通讯作者: and Akito Masuhara*