2019年 | プレスリリース?研究成果
キラルな层状ペロブスカイト型半导体で光起电力を発现 电位差界面を使わない光起电力材料开発に指针
【発表のポイント】
- 高効率の太阳电池材料として脚光を浴びる「有机?无机ハイブリッドペロブスカイト型半导体*1」の类縁体に新しい性质を持たせた材料设计に成功
- キラル分子*2を组み込むことで、光起电力を発生させるために必要だった电位差界面を必要としない光起电力効果の発生に成功
- 本手法はバルク光起电力材料の开発に新たな道筋をつけるものと期待
【概要】
国立大学法人东北大学金属材料研究所の谷口耕治准教授、宫坂等教授らは、有机?无机ハイブリッド层状ペロブスカイト型半导体にキラル分子を组み込むことで、光起电力の起源となる电位差界面（辫-苍接合*3のような异なる物质同士が接する界面）を必要としない光起电力効果*4（バルク光起电力効果*5を発生させることに成功しました。
有机?无机ハイブリッドペロブスカイト型半导体は、近年、高効率の太阳电池材料として脚光を浴びている材料ですが、光起电力を発生させるには、他の物质と贴りあわせて、电位差を生成する界面（电位差界面）を作る必要がありました。研究グループは、有机?无机ハイブリッド型半导体の构成要素の有机分子にキラリティ*6を持たせることで、バルク光起电力効果の発生に必要な环境（反転心*7を持たない状态）を意図的に作り出すことに成功しました。今回开発した半导体では、组み込んだ分子のキラリティに依存して光起电力の符号が変わるといった、これまでのバルク光起电力材料にはない性质も観测されています。
これまでバルク光起电力効果が研究されてきた无机化合物では、反転心を持たない半导体を新たに设计することは困难なことから、本研究の「有机?无机ハイブリッド化合物にキラル分子を导入する」という手法は、バルク光起电力材料の开発に新たな道筋をつけるものと期待されます。
本研究成果は、米国化学誌「Journal of the American Chemical Society」のオンライン版に9月7日付で掲載されました。
図１．キラルな有机?无机ハイブリッド层状ペロブスカイト型半导体におけるバルク光起电力効果発生の概念図。キラルな関係にある半导体に光を照射すると、界面无しの物质単体で光起电力が発生し、电场を印加しない状态でも电流（ゼロバイアス光电流）が流れるのが観测される。
【専门用语解説】
※1 有機?無機ハイブリッドペロブスカイト型半導体： 有機物と無機物から成るペロブスカイト型構造をとる半導体のこと。結晶構造は、二価金属を中心としてハロゲン原子が構成する八面体骨格が頂点共有して二次元的に広がった無機層で特徴付けられ、無機層の層数が異なる様々な類縁体（層状ペロブスカイト型構造）が知られている。有機?無機ハイブリッド層状ペロブスカイト型構造では、無機層と有機アミン分子からなる有機層が交互に積層した結晶構造となっている。A、Bを有機分子、Mを金属、Xをハロゲン元素とすると、化学式は(A)n(B)n-1MnX3n+1で表される。M = PbのAPbX3の化合物が一般に有机?无机ハイブリッドペロブスカイト型半导体と呼ばれ、高効率太阳电池材料として、近年、大きな関心を集めている。
※2 キラル： 図形や物体が、その鏡像と重ね合わすことが出来ない性質をもつこと。右手と左手の関係があること。
※3 p-n接合： p型（電子の少ない）半導体とn型（電子の多い）半導体が一つの結晶内でつながった部分のこと。
※4 光起電力効果： 物質に光を照射することで電圧が発生する現象のこと。
※5 バルク光起電力： 物質そのものが持つ空間反転対称性の破れにより発生する光起電力のこと。
※6 キラリティ： 図形や物体が、その鏡像と重ね合わすことが出来ない性質のこと。掌性。
※7 反転心： 空間座標（x, y, z）を（?x, ?y, ?z）に変換する際の原点のこと。
问い合わせ先
◆研究内容に関して
东北大学金属材料研究所 错体化学物性部门 准教授
谷口 耕治 （タニグチ コウジ）
罢贰尝：022-215-2032
贰尘补颈濒：迟补苍颈驳耻肠丑颈*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
东北大学金属材料研究所 错体化学物性部门 教授
宫坂 等 （ミヤサカ ヒトシ）
罢贰尝：022-215-2030
贰尘补颈濒：尘颈测补蝉补办补*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
◆报道に関して
东北大学金属材料研究所 情报企画室広报班
冨松（横山） 美沙
罢贰尝：022-215-2144 贵础齿:022-215-2482
贰尘补颈濒：辫谤辞-补诲尘*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）