電子デバイス：超高輝度で高効率の安定したペロブスカイト発光ダイオード

金属ハロゲン化物ペロブスカイトは、狭帯域発光を伴うその優れた発光特性によって、次世代発光材料として大いに注目されている。しかし、ペロブスカイト発光ダイオード（PeLED）は、材料の種類（多結晶またはナノ結晶）にかかわらず、それぞれの種類のペロブスカイト材料で電荷輸送と電荷閉じ込めの間の特性トレードオフに関連する本質的な制約の影響を受けるため、高輝度、高効率、長寿命を同時に実現できていない。今回我々は、別の合成過程を用いることなく、ベンジルホスホン酸（BPA）添加剤と三次元（3D）多結晶ペロブスカイト膜の簡単なin situ反応によって得られた、約10 nmサイズのコア・シェル型ペロブスカイトナノ結晶から作製された、超高輝度で高効率の安定したPeLEDを報告する。この反応時に、大きな3D結晶がナノ結晶に分割されBPAがナノ結晶を包むことで、強いキャリア閉じ込めが実現される。BPAシェルは、共有結合を形成して配位不足の鉛原子を不動態化するため、3Dペロブスカイトの優れた電荷輸送特性を維持しながらトラップ密度を大幅に低下させる。我々は、最高輝度が約47万 cd m⁻²、最高外部量子効率が28.9％（40素子の平均 = 25.2 ± 1.6％）、最高電流効率が151 cd A⁻¹、1000 cd m⁻²での半減寿命が520 h（100 cd m⁻²では3万h以上と見積もられる）という、高効率かつ高輝度の安定したPeLEDを実証する。今回の成果は、将来のディスプレイ産業でPeLEDを商業化できる可能性を浮き彫りにしている。

目次へ戻る