ペロブスカイト発光ダイオードで近赤外円偏光を発生:外部から磁力を加えながら電圧印加
近畿大学と大阪公立大学は、ペロブスカイト量子ドットを発光層に用いた発光ダイオードを作製し、これに外部から磁力を加えて、「近赤外円偏光」を発生させることに成功した。加える磁力の方向を変えれば、近赤外円偏光の回転方向を制御できることも明らかにした。
近畿大学理工学部応用化学科の今井喜胤教授と大阪公立大学大学院工学研究科の八木繁幸教授らによる研究グループは2024年6月、ペロブスカイト量子ドットを発光層に用いた発光ダイオードを作製し、これに外部から磁力を加えて、「近赤外円偏光」を発生させることに成功したと発表した。加える磁力の方向を変えれば、近赤外円偏光の回転方向を制御できることも明らかにした。
ペロブスカイト量子ドットを発光層に用いた発光デバイスからの近赤外電界発光[クリックで拡大] 出所:近畿大学他
偏向とは、特定の方向に振動する光のこと。その中でも電場および磁場の振動がらせん状に回転しているものは「円偏光」と呼ばれる。円偏光は3D表示用有機ELディスプレイなどに採用されている。近赤外光は波長領域が700n〜1400nmで、センサーや光通信といった用途で用いられている。
肉眼では見えない「近赤外光の性質」と「光の偏光特性」を組み合わせれば、より高精度で高感度のセキュリティデバイスやセンサーを実現できる。ただ、近赤外円偏光を発生させても、現行手法だと十分な輝度が得られず実用化が難しかったという。
研究グループはこれまで、アキラル(光学不活性)な分子を用い、円偏光を発生させる方法を開発してきた。アキラルなペロブスカイト量子ドットを用いた円偏光の発生にも成功している。
そこで今回、ペロブスカイト量子ドットを用いた発光デバイスから、高輝度の近赤外円偏光を発生させるための研究に取り組んだ。実験では、アキラルなペロブスカイト量子ドットを発光層に用いた発光ダイオードに対し、外部から磁力を加えながら電圧を印加した。これにより、近赤外円偏光を発生させることに成功した。
また、磁力の方向を変えたところ、光の回転方向を反転させることができた。これにより、「右回転近赤外円偏光」と「左回転近赤外円偏光」の両方を選択的に取り出すことが可能となった。
- ペロブスカイト量子ドットからマルチカラー発光
近畿大学は、半導体材料の「ペロブスカイト量子ドット」に対し、外部から磁力を加えることで「円偏光」を発生させ、その組成を変えるだけで「マルチカラー円偏光」を発生させることに成功した。加える磁力の方向を変えれば、全ての色について円偏光の回転方向を制御できることも明らかにした。
- 近畿大、光情報伝送のエネルギー効率を2倍に
近畿大学は、デジタルコヒーレント光通信用受信器に搭載する「2ステージ復号アーキテクチャ受信回路」を開発した。実証実験により、従来方式と比較しエネルギー効率が2倍になることを確認した。
- TADF分子を用いた円偏光有機発光ダイオード開発
近畿大学と大阪公立大学は、TADF(熱活性型遅延蛍光)分子を用いて、第3世代といわれる「円偏光有機発光ダイオード」を開発した。作製したダイオードに外部から磁力を加え、緑色の円偏光を発生させることにも成功した。加える磁力の方向によって、円偏光の回転方向を制御できることが分かった。
- 光照射による固体からの電子取り出し精度は1nm以下
東京大学物性研究所の研究チームは、大きさが約1nmのフラーレン1分子に電子を通過させ、同時に光照射を行うことでフラーレンから放出される電子の位置を、1nm以下の精度で制御することに成功した。電子が1分子を通過するメカニズムについても、近畿大学との共同研究により理論的に解明した。
- ダイヤモンドと絶縁膜の界面にできる欠陥を低減
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- 双極子の荷電π電子系を積層した集合体を形成
立命館大学は、京都大学や慶應義塾大学、近畿大学、愛媛大学、JSRと共同で、双極子を有するπ電子系カチオンを同種電荷種間で積層し、集合化形態に起因する物性の変調や、半導体特性の発現が可能であることを解明した。
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