Synthesis and Characterization of Novel Organic-Inorganic Hybrid Perovskites Focusing on Pseudohalide Anion

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α-FAPbI3(FA=CH(NH2)2)はバンドギャップエネルギーが1.55 eVと小さく、ペロブスカイト太陽電池の高効率化を志向した材料研究において大きな注目を集めている。しかし、α相は室温で準安定であり、バンドギャップの大きなδ相への経時相転移が応用上の問題となっている。これまでに我々は、α-FAPbI3のアニオンを擬ハロゲンの一つであるチオシアン酸イオン(SCN-)に一部置換した化合物の合成に取り組んできた。最近別の研究グループから、α-FAPbI3薄膜に対してSCN-を含む蒸気で気相処理を施すことで、α相が安定化し太陽光発電効率が向上することが報告された。α相の安定化に向けSCN-が注目を集める一方で、SCN-置換FAPbI3は未だ同定されておらず、詳細な安定化メカニズムは未解明であった。本年度は、SCN-置換FAPbI3の単結晶を用いたX線構造解析に成功し、その詳細な結晶構造を決定することができた。また放射光を用いた温度変化XRD測定の結果から、発見された新規物質が準安定相を安定化させる効果があることを明らかにした。結晶構造解析と温度変化X線回折の結果から、SCN-置換FAPbI3がもたらす安定化効果のメカニズムを解明する手掛かりとなる重要な知見を得ることができた。加えて、異なる量の擬ハロゲン添加により他の新規化合物の合成にも成功した。周囲の水分環境を駆動力とした室温における構造相転移を見出し、粉末・単結晶試料を用いて転移挙動の観察を行った。単結晶を用いた結晶構造解析にも取り組んでおり、擬ハロゲンを用いた結晶構造の制御に向けて大きく前進することができた。また、高圧環境を活用した合成実験により新しい有機-無機ハイブリッドペロブスカイトを発見した。新規高圧相の結晶構造が明らかになってきており、高圧環境を活用したハイブリッドペロブスカイト開発の第一歩を踏み出した。