層状ペロブスカイト化合物の自己組織性を用いた有機/無機超格子の創成

本研究では、層状ペロブスカイト化合物の自己組織性を利用し、有機層により電子状態を制御した多様な有機/無機超格子作製法を確立し、さらにその超格子を基本単位としその空間的配列を制御した三次元超構造を構築することを目的としている。本年度の第一の成果として、三次元超構造を構築する上で必要不可欠な超格子作製法として共蒸着法を見出した。ヨウ化有機アミンRNH_3Iとヨウ化鉛PbI_2を、真空度10^<-6>torrにおいてRNH_3I: pNX_2=2:1の共蒸着速度比で共蒸着することにより薄膜を作製した。この薄膜において、層状ペロブスカイトの超格子構造に起因した鋭い励起子吸収が観測され、超格子構造の形成が確認された。またX線回折の実験より、超格子構造が膜面に平行に高配向していることも確認された。第二の成果として、層状ペロブスカイト化合物を発光層とし、有機の電子輸送材料と積層した有機/無機ヘテロ構造EL素子において、外部変換効率にして2.8%の高効率の発光が得られることを明らかにした。この素子のエネルギーダイヤグラムの検討から、有機電子輸送材料と積層することにより、キャリヤが有効に層状ペロブスカイト化合物の発光層に閉じこめられており、このことが高効率発光の要因であることが示唆された。この結果は、無機半導体発光層と有機電荷輸送材料との組み合わせる方法が新しい発光素子構築のアプローチとして有望であることを示している。

本研究では、層状ペロブスカイト化合物の自己組織性を利用し、有機層により電子状態を制御した多様な有機/無機超格子作製法を確立し、さらにその超格子を基本単位としその空間的配列を制御した三次元超構造を構築することを目的としている。本年度の第一の成果として、三次元超構造を構築する上で必要不可欠な超格子作製法として共蒸着法を見出した。ヨウ化有機アミンRNH_3Iとヨウ化鉛PbI_2を、真空度10^<-6>torrにおいてRNH_3I: pNX_2=2:1の共蒸着速度比で共蒸着することにより薄膜を作製した。この薄膜において、層状ペロブスカイトの超格子構造に起因した鋭い励起子吸収が観測され、超格子構造の形成が確認された。またX線回折の実験より、超格子構造が膜面に平行に高配向していることも確認された。第二の成果として、層状ペロブスカイト化合物を発光層とし、有機の電子輸送材料と積層した有機/無機ヘテロ構造EL素子において、外部変換効率にして2.8%の高効率の発光が得られることを明らかにした。この素子のエネルギーダイヤグラムの検討から、有機電子輸送材料と積層することにより、キャリヤが有効に層状ペロブスカイト化合物の発光層に閉じこめられており、このことが高効率発光の要因であることが示唆された。この結果は、無機半導体発光層と有機電荷輸送材料との組み合わせる方法が新しい発光素子構築のアプローチとして有望であることを示している。