鉛フリーペロブスカイトで巨大光電流 －強誘電性を活用する環境調和型光電変換材料の実現に道－

鉛フリーペロブスカイトで巨大光電流－強誘電性を活用する環境調和型光電変換材料の実現に道－

2026年6月23日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科物理学専攻　教授　中村优男

【概要】

理化学研究所（理研）创発物性科学研究センター强相関界面研究グループの叁木孝马研修生（研究当时、现东京大学大学院工学系研究科大学院生）、中村优男上级研究员（研究当时、现客员研究员、东北大学大学院理学研究科教授）、川﨑雅司グループディレクター（东京大学大学院工学系研究科教授）、创発光物性研究グループの小川直毅グループディレクター、强相関物性研究グループの十仓好纪グループディレクター（东京大学卓越教授／东京大学国际高等研究所东京カレッジ）、最先端研究プラットフォーム连携（罢搁滨笔）事业本部强相関材料环境デバイス研究チームの冈本敏チームディレクター（住友化学株式会社コーポレート研究业务部研究企画统括）らの共同研究グループは、强诱电性^[1]を示す铅フリーハライドペロブスカイト^[2]の薄膜において、可视光域での巨大な光电流応答を観测しました。
本研究成果は、环境调和性の高い、次世代の光电変换材料の开発を加速するものと期待されます。
　今回、共同研究グループは、强诱电性を示すハライドペロブスカイト颁蝉骋别滨3の高品质な薄膜の作製に成功しました。さらに、この薄膜において、电子波动関数の量子几何学効果^[3]に由来する「シフト电流^[4]」が、既报物质を1桁以上上回る巨大な光电流応答を示すことを明らかにしました。
　本研究は、科学雑誌『Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）』オンライン版（6月22日付）に掲載されました。

强诱电性ハライドペロブスカイト薄膜への可视光照射による光电流発生の概念図

【补足説明】

[1] 強誘電性
外部电场がゼロでも有限の分极を持ち、かつ分极方向を电场で反転することができる性质。そのような性质を持つ物质を强诱电体と呼ぶ。

[2] ペロブスカイト
チタン酸カルシウム（颁补罢颈翱₃）に代表される结晶构造の総称。础叠齿₃の化学式で表される特定の结晶构造全般を「ペロブスカイト构造」と呼ぶ。础?叠?齿は异なる原子（イオン）で、特に齿がハロゲン化アニオンであるものを、ハライドペロブスカイトと呼ぶ。

[3] 量子幾何学効果
电子の波动関数は运动量空间の中で「形」や「ねじれ」を持っている。量子几何学とは、その形やねじれを几何学的に记述する枠组みである。电子が曲がった运动量空间の効果を感じることで特异な物性现象が発现することを、量子几何学効果と呼ぶ。

[4] シフト電流
空间反転対称性（摆5闭参照）の破れた物质を光で励起した际に、电子波动関数の量子几何学位相が変化することで生じる电流。电场下で生じる一般的なオーミック电流とは异なり、散乱の影响を受けにくい特性や、电流を运ぶ自由キャリア（物质中を自由に动き回り、电気を运ぶ役割を果たす电子や正孔のこと）を必要としないという特性を持つ。

[5] 空間反転対称性
各点の座標（x, y, z）を（-x, -y, -z）に変換する操作を空間反転操作と呼ぶ。空間反転操作の前後で構造が一致しない場合、空間反転対称性が破れているという。

【论文情报】

タイトル：Record-high Glass coefficient in the shift current response of a ferroelectric halide perovskite
著者： Koma Miki, Masao Nakamura, Asahi Yamada, Gurvan Bosser, Kiyohiro Adachi, Daisuke Hashizume, Naoki Ogawa, Satoshi Okamoto, Yoshinori Tokura, Masashi Kawasaki
掲載誌：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）
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