光学材料：鉛フリーハロゲン化物二重ペロブスカイトによる温白色光の高効率安定発光

照明は、世界の電力消費量の5分の1を占める。照明用には高効率で安定に白色発光する単一材料が理想的であるが、可視スペクトル全域をカバーする光子の放出は、単一材料では実現が困難である。金属ハロゲン化物ペロブスカイトの発光特性は非常に優れているが、このタイプの最高性能の材料は鉛を含む上、安定性が十分でない。今回我々は、励起状態におけるAgCl₆八面体のヤーン・テラーひずみに起因する自己束縛励起子によって高効率の安定した温白色発光を示す、鉛フリー二重ペロブスカイトを報告する。我々は、Cs₂AgInCl₆にナトリウムカチオンを加えて合金化することで、自己束縛励起子の波動関数のパリティーを操作して暗遷移（反転対称性に誘起されるパリティー禁制遷移）を破り、半導体の電子次元性を低下させた。これによって、純粋なCs₂AgInCl₆と比較して、フォトルミネッセンス効率が3桁高くなった。ビスマスを0.04％ドープして最適に合金化したCs₂(Ag_0.60Na_0.40)InCl₆は、86 ± 5％の量子効率で温白色発光するとともに、1000時間にわたって機能した。我々は、今回の結果によって、次世代の照明技術やディスプレイ技術に向けた単一発光体による白色蛍りん光発光材料や白色発光ダイオードに関する研究が促進されると予想する。

目次へ戻る