LED：高効率ペロブスカイトLEDのための放射再結合の加速

フラットパネルディスプレイ用や固体照明用の薄膜発光ダイオード（LED）のさらなる高効率化と高輝度化が増々要求されていることで、三次元（3D）ペロブスカイトの研究が推進されている。こうした材料は、高い電荷移動度と低い量子効率ドループを示すため、高効率で高輝度のLEDを達成するための有望な候補となっている。LEDの効率を向上させるには、放射再結合を促す一方で非放射再結合を最小限に抑えることが不可欠である。3Dペロブスカイト膜の欠陥密度を低減させるさまざまな不動態化戦略が用いられ、単結晶の欠陥密度に近いレベルに近づいている。しかし、放射（二分子）再結合が遅く、3Dペロブスカイトのフォトルミネッセンス量子効率（PLQE）が80％未満に制限された結果、LEDデバイスの外部量子効率（EQE）は25％を下回っている。今回我々は、高効率3Dペロブスカイトの形成を可能にする二重添加剤結晶化法を提示し、96％という並外れたPLQEを達成したことを報告する。この手法は、高い励起子結合エネルギーで知られる正方晶FAPbI₃ペロブスカイトの形成を促し、これが放射再結合を効果的に加速させる。結果として、32.0％という記録的なピークEQEを示すペロブスカイトLEDが達成された。この効率は、100 mA cm⁻²という大電流密度でも、30.0％以上に維持された。今回の研究結果は、高効率で高輝度のペロブスカイトLEDの開発を進めるための有用な知見をもたらす。

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