オプトエレクトロニクス：外部量子効率が20％を超えるペロブスカイト発光ダイオード
Nature 562, 7726 doi: 10.1038/s41586-018-0575-3
金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料は、溶液処理で作製できる新しい種類の半導体であり、オプトエレクトロニクスデバイスに使用できる大きな可能性がある。例えば、金属ハロゲン化物ペロブスカイトを用いた発光ダイオード（LED）は、簡便な溶液処理法によって安価に作製できる可能性があるため、フラットパネルディスプレイや固体照明に応用でき、高いフォトルミネッセンス量子収率で色調節性と狭い発光線幅を実現できると思われる。しかし、これまで報告されたペロブスカイトLEDの中で最も高い外部量子効率は、緑色発光LEDで約14％、赤色発光LED で約12％であり、有機LEDや無機量子ドットLEDの性能と比較してまだ大きく劣っている。今回我々は、量子効率が20％の大台を超える可視発光ペロブスカイトLEDについて報告する。この成果は、デバイスにおける組成分布を操作する新しい戦略から生まれたものであり、この方法によって高いルミネッセンスとバランスの取れた電荷注入が同時に可能になっている。具体的には、我々は、あらかじめ合成したCsPbBr3ペロブスカイトを、MABr（MAはCH3NH3）添加剤と溶媒中で混ぜ合わせた。これらの物質は溶解度が異なるため結晶化が逐次的に起こり、CsPbBr3/MABr擬似コア/シェル型構造が形成される。MABrシェルは、通常ならCsPbBr3に存在する非放射性欠陥を不動態化するため、フォトルミネッセンス量子効率が向上する一方で、MABrキャッピング層によってバランスの取れた電荷注入が可能になる。結果として得られた20.3％という外部量子効率は、照明やディスプレイにおけるペロブスカイトLEDの実用化への大きな一歩である。
