遅延・二色発光を示す異性体臭化インジウム単結晶を開発~将来の発光デバイスやディスプレイへの応用に期待~

2026-02-19 北海道大学,熊本大学

北海道大学熊本大学の共同研究グループは、遅延発光と二色発光を示す有機‐無機ハイブリッド型の臭化インジウム単結晶を開発した。同一組成ながら異なる結晶構造を持つ“異性体”関係の結晶が、緑色と黄色の異なる発光を示すことを解明。時間分解測定により、緑色は速い励起子再結合、黄色は自己束縛型励起子による遅延発光に由来することを明らかにした。原子レベルの構造制御で発光色と持続時間を同時制御できることを示し、次世代発光デバイスやディスプレイ材料への応用が期待される。成果は『Materials Horizons』に掲載された。

遅延・二色発光を示す異性体臭化インジウム単結晶を開発~将来の発光デバイスやディスプレイへの応用に期待~
緑色及び黄色発光を示し、異性体のような関係を持つ有機-無機ハイブリッド型臭化インジウム結晶((C10H22N2)4In4Br20)の模式図

<関連情報>

遅延発光及び二色発光を示す異性体の有機-無機臭化インジウム単結晶 Isomeric organic–inorganic indium bromide single crystals with delayed and dual colour emission

Haichao Zhou,Kiyonori Takahashi,Takuya Okamoto,Jianguo Pan and  Vasudevanpillai Biju
Materials Horizons  Published:29 Jan 2026
DOI:https://doi.org/10.1039/D5MH02322J

Abstract

Hybrid metal halides attract significant attention in materials science, chemistry, and photonics due to their attractive structural, electronic, and optical properties. However, zero-dimensional (0D) hybrid indium halides are still in their infancy. We report the first isomeric 0D indium halide single crystals showing green and delayed yellow emissions. Single-crystal X-ray structures reveal that these emissions originate from crystals with the molecular formula (C10H22N2)4In4Br20, consisting of organic ligands, InBr6 octahedra, and InBr4 tetrahedra. While both crystals carry eight corner-sharing and two face-sharing InBr6 octahedra, the four face-sharing InBr4 tetrahedra in the green-emitting isomer and two inner InBr4 tetrahedra in the yellow-emitting isomer mark the crystal isomerism, leading to distinct optical properties. The green-emitting crystals exhibit short excitonic lifetimes, whereas the radiative recombination in the yellow-emitting crystals is delayed by several hundred nanoseconds and redshifted, indicating a self-trapped exciton behaviour with a large Huang–Rhys factor and high activation energy. The structural and optical properties of the isomeric single crystals offer insights into the importance of developing 0D metal halides with multi-colour and delayed emission for sensors, LEDs, and displays.

0501セラミックス及び無機化学製品
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