2021-09-08 ｱﾒﾘｶ合衆国・ﾛｽｱﾗﾓｽ国立研究所(LANL)
・ LANL、台湾・中央研究院(Academia Sinica)、アルゴンヌ国立研究所(ANL)、ブルックヘブン国立研究所(BNL)、SLAC 国立加速器研究所およびスタンフォード大学が、金属有機構造体(MOF)の薄膜で安定化したペロブスカイトナノ結晶による発光ダイオード(LED)の優れた性能を実証。
・ MOF とペロブスカイトナノ結晶の組合せという興味深いコンセプトは粉末の形態で実証されているが、今回初めて LED の発光層としての統合に成功。同 LED は、無機 LED を作製する真空プロセスに比べ大幅に安価な溶液コーティング技術で作製する。
・ 同 LED は、紫外線、熱や電界で劣化や光検出・発光効率の低下が起こらず、高輝度の赤、青、緑色（および各色の明暗）を発光する。賦存量が豊富な材料を用いて室温下で作製できるため、将来的に低コストのテレビや家電、ガンマ線撮像デバイスや自己給電型 X 線検出器等の開発が期待できる。
・ ペロブスカイトナノ結晶は、ほぼ全ての可視光スペクトルを網羅する、継続的に調整可能な光学的バンドギャップを提供し、多様な色合い、優れた色純度や高度な光ルミネセンス量子収量を実現する。
・ 過去のナノ結晶 LED 開発の試みでは、ナノ結晶が数十億個の原子から成るバルク相に劣化し、LED としての実用性が損なわれていた。ペロブスカイトのような材料のナノ相は数個～数千個の原子の集まりで構成されるため、挙動にばらつきがある。
・ 新作製技術では、MOF の鉛ノードを金属前駆体として、ハロゲン塩を有機材料として利用し、金網にテニスボールをはめ込むように MOF のマトリクス内にナノ結晶を作製して安定化させる。ハロゲン塩の溶液に含まれる臭化メチルアンモニウムが鉛と反応し、マトリクスの鉛のコア周囲にナノ結晶を形成させ、マトリクスがナノ結晶を分離してそれらの相互作用と劣化を防止する。
・ 本研究における LANL の研究資金は、LANL の Laboratory Directed Research and Development
(LDRD)プログラムおよび DOE 科学局 基礎エネルギー科学部(BES)が提供した。
URL: https://discover.lanl.gov/news/releases/0908-perovskite-leds
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Nature Photonics 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
Bright and stable light-emitting diodes made with perovskite nanocrystals stabilized in metal-organic
frameworks
URL: https://www.nature.com/articles/s41566-021-00857-0
Abstract
Perovskite nanocrystals are exceptional candidates for light-emitting diodes (LEDs). However, they are unstable in the solid film and tend to degrade back to the bulk phase, which undermines their potential for LEDs. Here we demonstrate that perovskite nanocrystals stabilized in metal–organic framework (MOF) thin films make bright and stable LEDs. The perovskite nanocrystals in MOF thin films can maintain the photoluminescence and electroluminescence against continuous ultraviolet irradiation, heat and electrical stress. As revealed by optical and X-ray spectroscopy, the strong emission originates from localized carrier recombination. Bright LEDs made from perovskite-MOF nanocrystals are demonstrated with a maximum external quantum efficiency of over 15% and a high brightness of over 105 cd m−2 after the device reaches stabilization. During LED operation, the nanocrystals can be well preserved, free of ion migration or crystal merging through protection by the MOF matrix, leading to a stable performance over 50 hours.
