ナノ結晶GaN/CsPbBr3-xClxヘテロ接合のキャリア輸送特性の解明

阐明纳米晶 GaN/CsPbBr3-xClx 异质结的载流子传输特性

基本信息

批准号：
22K04195
负责人：
宮島晋介
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04195/
关键词：
光無線給電ペロブスカイト材料 GaN

项目摘要

2022年度は当初計画に従い、ナノ結晶GaN膜の物性制御手法の確立とCsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立を目指して検討を行った。ナノ結晶GaN膜については、スパッタ法による製膜条件が膜特性に与える影響を詳細に検討し、ガラス基板が耐えうる基板温度の範囲で良好な電気的特性（キャリア濃度 8×10^19 cm-3, 0.8 cm2/V/s）を有するナノ結晶GaN膜の形成が可能なことを明らかにした。また、CsPbBr3を光吸収層に用いた受光器の電子輸送層（ETL）にこのナノ結晶GaN膜を適用したところ、450 nmの青色光に対する変換効率の推定値は約29%となった。この値はリファレンスであるTiO2をETLに用いたデバイスの場合（約30%）とほぼ同等であり、デバイスに適用可能なナノ結晶GaN膜の形成ができていることを示している。CsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立については、メカノケミカル法により合成したパウダーを用いたCsPbBr3-xClx膜の蒸着とCsPbBr3膜へのTbCl3ドーピングおよび水分吸着の影響の検討を行った。PbCl2とCsBrを混合破砕したパウダーを用いた蒸着により、バンドギャップ2.7 eV程度のCsPbBr3-xClx膜の形成が可能であることが明らかとなった。しかし、膜の電気的特性（キャリア拡散長）は比較的小さい値にとどまっており（最大で約150 nm）、より詳細な条件検討が必要であることが明らかとなった。CsPbBr3膜へのTbCl3ドーピングおよび水分吸着の影響の検討においては、適度な水分吸着およびTbCl3ドーピングがCsPbBr3膜のキャリア拡散長を増大させることを見出した。次年度以降、これらの処理をCsPbBr3-xClx膜に適用することにより、良質なCsPbBr3-xClx膜の形成が可能になると考えられる。

在2022财年，我们根据初始计划进行了一项研究，目的是建立一种控制纳米晶体胶片的物理特性的方法，并建立了CSPBBR3-XCLX膜的膜形成条件。关于纳米晶体胶片，详细检查了膜形成条件的影响，并详细检查了膜形成的影响，并且发现可以形成具有良好电气浓度的纳米晶体胶片（8×10^19 cm-3，0.8 cm-3，0.8 cm-3，0.8 cm2/v/v/s）在sidstrate温度下的玻璃层。此外，当使用CSPBBR3作为光吸收层将这种纳米晶GAN膜应用于接收器的电子传输层（ETL）时，蓝光在450 nm处的估计转换效率约为29％。该值大致与使用ETL的参考TIO2（约30％）的设备的值大致相同，表明已经形成了适用于该设备的纳米晶体胶片。关于CSPBBR3-XCLX膜的膜形成条件的建立，我们使用机械化学方法合成的粉末研究了CSPBBR3-XCLX膜的蒸发，以及TBCL3掺杂和水分吸附对CSPBBR3膜的影响。据揭示，使用与PBCL2和CSBR混合的粉末蒸发使得可以形成具有约2.7 eV的带隙的CSPBBR3-XCLX膜。但是，膜的电性能（载体扩散长度）保持相对较小（大约150 nm），并且已经发现必须检查更详细的条件。在检查TBCL3掺杂和水分吸附对CSPBBR3膜的影响时，发现中等水分吸附和TBCL3掺杂增加了CSPBBR3膜的载体扩散长度。人们认为，通过从明年开始将这些处理应用于CSPBBR3-XCLX膜，可以形成高质量的CSPBBR3-XCLX膜。