銅(Ⅰ)系ハロゲン化物材料の構造制御、光学特性および光電デバイス応用研究の進展

ZHANG Songting ,  

WU Puyang ,  

ZHU Peichao ,  

HE Shuaiqi ,  

MA Qianhao ,  

LIU Xiaoyun ,  

WU Zhaoxin ,  

YUAN Fang ,  

摘要

銅(Ⅰ)系ハロゲン化物材料は、独特の物理化学的特性、豊富な構造多様性、および優れた光電性能により、近年光電デバイス分野で注目されている新興の無鉛光電材料群である。本稿では、銅(Ⅰ)系ハロゲン化物材料の最新研究動向を体系的にレビューし、結晶構造設計を出発点として、その電子特性、光学特性および制御合成戦略を詳述する。研究により、構造制御(例:Aサイト陽イオンの選択、ハロゲン成分の最適化)を通じて、銅(Ⅰ)系ハロゲン化物材料は鉛系ペロブスカイトの高い蛍光量子収率とスペクトル調整性を受け継ぐだけでなく、材料の安定性と環境適応性を大幅に向上させ、鉛系ペロブスカイト材料の毒性および不安定性問題を効果的に解決することが明らかとなった。一般に、広帯域発光特性は大きなストークスシフト、長い発光寿命および強いエキシトン-フォノン結合特性を示す自己トラップ励起子発光機構に起因すると考えられている。本稿では、単結晶、ナノ結晶、薄膜の合成技術を紹介し、発光ダイオード(LED)、光電検出器、X線シンチレータなどの光電デバイス分野における研究進展をまとめた。例えば、銅(Ⅰ)系ハロゲン化物材料を用いた緑色LEDの外部量子効率は13%を突破し、Cs₃Cu₂I₅薄膜を用いた深紫外光電検出器は17.8 A·W⁻¹の高い応答度を実現し、Cs₃Cu₂I₅シンチレータの光出力は79,279 photons·MeV⁻¹に達した。今後、材料の次元精密制御、デバイス界面工学の最適化、新しい応用シナリオの探索により、銅(Ⅰ)系ハロゲン化物材料は高効率、環境配慮、多機能化に向けた光電デバイスの発展を促進すると期待される。

关键词

銅(Ⅰ)系ハロゲン化物材料;構造制御;自己トラップ励起子発光;光電デバイス;無鉛材料

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