総合知研究支援プログラム（J-PEAKS）

ハロゲン化金属ペロブスカイトは、そのユニークな光・電子物性により、次世代の光電変換材料として注目を集める新規半導体材料です。
ペロブスカイトを用いた太陽電池や発光デバイスは高効率で安価に作製でき、しかもフレキシブル（＝曲げられる）な性質まで兼ね備えています。基礎物理の観点からも興味深い物質で、従来半導体にはない様々な特性がペロブスカイトの優れた機能性の起源となっています。さらに、我が国、特に千葉県はペロブスカイトの主要構成原子であるヨウ素の豊富な資源を有しており、ペロブスカイト技術の発展には大きな期待が寄せられています。

我々は、ペロブスカイトのもつユニークな性質の一つであるアップコンバージョン過程に注目して研究を進めています。
アップコンバージョンとは、低エネルギーの光や電子状態がより高エネルギーの状態に変換されることです。これは特定の物質でいくつかの条件が満たされたときに起きる現象です。ペロブスカイトはアップコンバージョン過程による高エネルギーの発光が生じやすいという特徴を持っています。
アップコンバージョン過程を理解し、自在に制御できれば、太陽電池や発光デバイスの効率を飛躍的に向上させられるだけでなく、光学冷却デバイスや熱発電といった画期的なデバイスも開発できると期待されます。

本研究では、ペロブスカイトと異種材料のヘテロ界面を利用し、高効率なアップコンバージョンを実現することを目指しています。先端的なレーザー分光によってアップコンバージョンの背後にある物理過程を明らかにし、これを用いた光電変換過程のポテンシャルと限界を明確に示します。また、基礎学理の構築によって得られた知見を活かして、実際のデバイス作製につなげます。光科学を軸として有機エレクトロニクスや半導体物理学との融合を図り、理学および工学の分野を背景に持つ研究者たちが協働することで、総合知の活用によるブレークスルーを目指します。

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