Development of heavy-metal-free quantum dot light emitting diodes with tunable emission properties in a broad wavelength range

开发在宽波长范围内具有可调发射特性的无重金属量子点发光二极管

• 批准号: 21H01910
• 负责人: 白幡 直人
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01910/
• 关键词: 発光ダイオード; 量子ドット; ナノ粒子; エレクトロルミネッセンス; フォトルミネッセンス; 有機無機ハイブリッド; ペロブスカイト結晶; ペロブスカイト; 外部量子収率; 近赤外発光; 蛍光体; コロイダル粒子; ルミネッセンス

本研究課題では、蛍光半導体量子ドット(QD)における問題「毒性と性能」のトレードオフを解決し、当該ドットを活性層とする波長可変発光ダイオード(LED)を創製することを目標とする。この目標を達成するために、本年度は、QDの粒子径を±1.5Åレベルで制御可能な独自の湿式合成技術を基軸にコア／シェル界面制御技術を融合し、発光特性に優れ、環境毒性のないQDを合成することに取り組んだ。IV族半導体ではシリコン(Si)に着目した。蛍光量子収率(PLQY)の高いSiQDのみを分画する精製法を開発したことで、PLQY>50%かつ1000nm帯で効率良く発光するSiQDを合成、このQDを活性層に使用し、近赤外LEDの作製に成功した(ACS Appl. Nano Mater. 2021, 4, 11651)。次に、錫系ペロブスカイトではCsSnB(1-x)I(x)の結晶成長を制御する手法を開発し、赤-近赤外波長域で効率良く発光させる(PLQY>10%)ことに成功した(Nanoscale 2021, 13, 16726)。III-V族ではInPをコア結晶粒子に、ZnSをシェル結晶に用いて、シェル膜厚を制御するとコヒーレントコアシェル構造が形成され、コアとシェルの格子定数が等しくなる現象が起こることをInP系で初めて見いだし、70%-PLQYの深緑色蛍光体の開発に発展した(特願2021-142116、論文投稿中)。また、この研究の過程でGaとInを合金化したInGaP系では85%-PLQYを達成した。

该研究项目的目标是解决荧光半导体量子点（QD）的毒性和性能之间的权衡，并使用这些点作为有源层创建波长可调的发光二极管（LED）。为了实现这一目标，今年我们将基于我们独特的湿法合成技术整合核/壳界面控制技术，使QD粒径控制在±1.5 Å水平。我们致力于合成不存在的QD。对于 IV 族半导体，我们重点关注硅 (Si)。通过开发仅分级具有高荧光量子产率 (PLQY) 的 SiQD 的纯化方法，我们合成了 PLQY>50% 并在 1000 nm 波段有效发光的 SiQD 成功创建了外部 LED (ACS Appl. Nano Mater. 2021)。 、 4、 11651）。接下来，对于锡基钙钛矿，我们开发了一种控制CsSnB(1-x)I(x)晶体生长的方法，并成功地在红色-近红外波长区域（PLQY>10%）有效发光。 （纳米尺度 2021, 13, 16726）。 III-V族中，当以InP为核晶粒，以ZnS为壳晶，控制壳膜厚度时，形成共格的核壳结构，出现晶格常数一致的现象这是首次发现核和壳的相等，并导致了 70%-PLQY 深绿色荧光粉的开发（专利申请 2021-142116，目前正在提交论文）。此外，在本研究过程中，我们利用与 Ga 和 In 合金化的 InGaP 实现了 85%-PLQY。

项目成果

Metal-free scintillators excite X-ray community

无金属闪烁体让 X 射线界兴奋不已

• DOI: 10.1038/s41566-020-00751-1
• 发表时间: 2021-01-11
• 期刊: Nature Photonics
• 影响因子: 35
• 作者: Jia;N. Shirahata;Hong
• 通讯作者: Hong

鉛フリーハライドダブルペロブスカイトナノ結晶の合成と光学特性

无铅卤化物双钙钛矿纳米晶的合成及光学性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Xiaoyu Huang; 白幡直人
• 通讯作者: 白幡直人

Non‐Rare‐Earth UVC Persistent Phosphors Enabled by Bismuth Doping

通过铋掺杂实现非稀土 UVC 持久荧光粉

• DOI: 10.1002/adom.202002065
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 9
• 作者: Liu Qi;Feng Zhao‐Yang;Li Hong;Zhao Qing;Shirahata Naoto;Kuroiwa Yoshihiro;Moriyoshi Chikako;Duan Chang‐Kui;Sun Hong‐Tao
• 通讯作者: Sun Hong‐Tao

量子ドットおよびその製造方法、緑色の蛍光体、可視化染料並びに顔料

量子点及其制备方法、绿色荧光粉、可视化染料和颜料

• 发表时间: 2021

Phosphatidylcholine-mediated regulation of growth kinetics for colloidal synthesis of cesium tin halide nanocrystals

磷脂酰胆碱介导的铯锡卤化物纳米晶体胶体合成生长动力学的调节

• DOI: 10.1039/d1nr04618g
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 6.7
• 作者: Wang Lu;Chen Jia;Zhang Bin;Liu Qi;Zhou Yang;Shu Jie;Wang Zuoshan;Shirahata Naoto;Song Bo;Mohammed Omar F.;Bakr Osman M.;Sun Hong
• 通讯作者: Sun Hong