WO2017221834A1 - 組成物 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D17/00—Rubidium, caesium or francium compounds
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G21/00—Compounds of lead
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
Definitions
- the present invention relates to a composition.
- the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-126046 filed in Japan on June 24, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
- Non-patent Document 1 when the divalent metal ion is Pb (II), a strong light emission phenomenon at room temperature has been observed in the range from the ultraviolet region to the red spectral region (Non-patent Document 1).
- the emission wavelength can be adjusted depending on the type of halide ion (Non-patent Document 2).
- the embodiments of the present invention include the following [1] to [6].
- [1] The value of the molar ratio [M / (M + B)] obtained by dividing A, B, X, and M as constituent components and dividing the molar quantity of M by the total molar quantity of M and B is 0.7 or less.
- A is a cesium ion, an organic ammonium ion, or an amidinium ion located at each vertex of a hexahedron centered on B in the perovskite crystal structure.
- B is a lead ion.
- X represents a component located at each apex of the octahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and includes chloride ion, bromide ion, fluoride ion, iodide ion and thiocyanate ion.
- composition containing a compound having a perovskite crystal structure with a high quantum yield can be provided.
- the present invention is a composition in which a compound having a perovskite crystal structure described later is dispersed in a medium.
- the composition in which the compound having a perovskite crystal structure is dispersed in a medium includes a dispersion composition in which a compound having a perovskite crystal structure to be described later is dispersed in a liquid, and a perovskite crystal structure to be described later.
- a resin composition in which the compound is dispersed in the resin may have other components other than the compound which has the perovskite type crystal structure mentioned later.
- Examples of the other components include a compound having an amorphous structure having some impurities and A, B, X, and / or M as constituent components.
- Impurities include, for example, halides containing A, B and / or M, oxides and composite oxides of B and / or M, and other compounds containing A, B, X and / or M. Can be mentioned.
- the compound having a perovskite crystal structure contained in the composition according to the present invention has A, B, X, and M as constituent components, and a molar ratio obtained by dividing the molar quantity of M by the total molar quantity of M and B [M / (M + B)] is a compound having a perovskite crystal structure with a value of 0.7 or less.
- A is a cesium ion, an organic ammonium ion, or an amidinium ion located at each vertex of a hexahedron centering on B in the perovskite crystal structure.
- B is a lead ion.
- M is a cation of a divalent or trivalent metal element having an ionic radius in hexacoordinate of 0.9 to 1.5 ⁇ , and at least a part of M is a B cation in the perovskite crystal structure.
- X represents a component located at each vertex of an octahedron centered on B in the perovskite crystal structure, and is selected from the group consisting of chloride ion, bromide ion, fluoride ion, iodide ion, and thiocyanate ion.
- the compound having a perovskite-type crystal structure containing A, B, X and M as constituent components is not particularly limited, and may be a compound having any of a three-dimensional structure, a two-dimensional structure, and a pseudo two-dimensional structure. Good.
- the perovskite crystal structure is represented by AB (1-a) M a X (3 + ⁇ ) .
- the perovskite crystal structure is represented by A 2 B (1-a) M a X (4 + ⁇ ) .
- a represents a molar ratio [M / (M + B)] obtained by dividing the molar quantity of M by the total molar quantity of M and B.
- ⁇ is a number that can be appropriately changed according to the charge balance of B and M, and is 0 or more and 0.7 or less.
- A is a monovalent cation
- B is a divalent cation (Pb ion)
- M is a cation of a divalent or trivalent metal element
- X is a monovalent anion
- the compound Can be selected such that is neutral (charge is 0).
- the basic structure of a compound having a perovskite crystal structure is a three-dimensional structure or a two-dimensional structure.
- the composition formula is represented by A′B′X ′ 3 .
- a ′ represents an organic cation or an inorganic cation
- B ′ represents a metal cation
- X ′ represents a halide ion or a thiocyanate ion.
- a ′, B ′, and X ′ represent the same meaning as described above.
- the above three-dimensional structure has a three-dimensional network of vertex sharing octahedrons represented by B′X ′ 6 with B ′ as the center and the vertex as X ′.
- the octahedron represented by B′X ′ 6 having B ′ as the center and the vertex as X ′ shares the X ′ of the four vertices on the same plane.
- B ′ is a metal cation capable of taking the octahedral coordination of X ′.
- a ′ is located at each vertex of a hexahedron centered on B ′.
- the perovskite structure can be confirmed by an X-ray diffraction pattern.
- a peak derived from (hkl) (100) is confirmed at the position of °.
- an organic cation or an inorganic cation which is an A ′ component, is cesium ion, organic ammonium ion, or amidinium ion (A component), and B 'The cation of the metal element as the component is a lead ion (B component), and a part of the plural A component and / or B component has an ionic radius in the 6-coordinate of 0.9 to 1.5 cm It has been found that the quantum yield can be improved by substituting with a cation (M component) of a certain divalent or trivalent metal element to form a composition.
- the compound contained in the composition of the present invention is preferably a compound having a perovskite crystal structure represented by the following general formula (1).
- A represents a cesium ion, an organic ammonium ion, Alternatively, it is an amidinium ion, and M is a cation of a divalent or trivalent metal element whose ionic radius in hexacoordinate is 0.9 to 1.5.
- X is one or more anions selected from the group consisting of chloride ions, bromide ions, fluoride ions, iodide ions, and thiocyanate ions.
- a is larger than 0 and 0.7 or less, and ⁇ is 0 or more and 0.7 or less.
- the basic structural form of a perovskite is an ABX 3 structure, which has a three-dimensional network of vertex sharing BX 6 octahedrons.
- the B component of the ABX 3 structure is a metal cation that can take octahedral coordination of the X anion.
- the B component in the ABX 3 structure is a metal cation that can take octahedral coordination of the X anion.
- the A cation is located at each vertex of the hexahedron centered on the B atom, and is generally an organic cation or an inorganic cation.
- the X component of the ABX 3 structure is usually a halide ion.
- the compound having a perovskite crystal structure represented by the general formula (1) contains lead, M, and X as main components as the A and B components.
- M means an atom that substitutes a part of the lead ion that is a metal cation.
- M replaces the position where the B component (lead ion) exists in the basic structure, replaces the position where the A component exists, or exists in the lattice gap of the skeleton constituting the basic structure. May be. However, it is preferable that at least a part of M substitutes a part of B in the perovskite crystal structure.
- the compound having a perovskite crystal structure having A, B, X, and M as constituent components in the present invention will be described.
- A is a cesium ion, an organic ammonium ion, or an amidinium ion.
- the perovskite crystal structure is generally AB. (1-a) It has a three-dimensional structure represented by M a X 3 .
- Examples of the organic ammonium ion represented by A include an organic ammonium ion represented by the following general formula (A1).
- R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group which may have an amino group as a substituent, or a cyclo which may have an amino group as a substituent. Represents an alkyl group. However, not all of R 1 to R 4 are hydrogen atoms.
- the alkyl group represented by R 1 to R 4 may be linear or branched, and may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 1 to R 4 is usually 1 to 20, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
- the cycloalkyl group represented by R 1 to R 4 may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group represented by R 1 to R 4 is usually 3 to 30, preferably 3 to 11, and more preferably 3 to 8.
- the group represented by R 1 to R 4 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
- a compound having a structure can be obtained.
- the alkyl group or cycloalkyl group has 4 or more carbon atoms, a compound having a two-dimensional and / or quasi-two-dimensional (quasi-2D) perovskite crystal structure in part or in whole can be obtained.
- the total number of carbon atoms contained in the alkyl group represented by R 1 to R 4 is preferably 1 to 4 , and the total number of carbon atoms contained in the cycloalkyl group represented by R 1 to R 4 is 3-4 are preferred. More preferably, R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 2 to R 4 are hydrogen atoms.
- A is CH 3 NH 3 + (also referred to as methylammonium ion), C 2 H 5 NH 3 + (also referred to as ethylammonium ion), or C 3 H 7 NH 3 + (also referred to as propylammonium ion). It is preferably CH 3 NH 3 + or C 2 H 5 NH 3 + , and more preferably CH 3 NH 3 + .
- R 5 to R 8 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group which may have an amino group as a substituent, or a cyclo which may have an amino group as a substituent. Represents an alkyl group.
- the alkyl group represented by R 5 to R 8 may be linear or branched, and may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 5 to R 8 is usually 1 to 20, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
- the cycloalkyl group represented by R 5 to R 8 may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the cycloalkyl group represented by R 5 to R 8 is usually 3 to 30, preferably 3 to 11, and more preferably 3 to 8.
- the group represented by R 5 to R 8 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
- a compound having a crystal structure can be obtained.
- the alkyl group or cycloalkyl group has 4 or more carbon atoms, a compound having a two-dimensional and / or quasi-two-dimensional (quasi-2D) perovskite crystal structure in part or in whole can be obtained.
- the total number of carbon atoms contained in the alkyl group represented by R 5 to R 8 is preferably 1 to 4, and the total number of carbon atoms contained in the cycloalkyl group represented by R 5 to R 8 The number is preferably 3-4. More preferably, R 5 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 to R 8 are hydrogen atoms.
- [M] M means a component that substitutes a part of the A component and / or the B component, and in the basic structure of the compound having the perovskite crystal structure described above, even if it exists in the lattice gap of the skeleton constituting the basic structure Good.
- M is a cation of a divalent or trivalent metal element having an ionic radius in hexacoordinate of 0.9 to 1.5.
- the ion radius in the hexacoordination is preferably 0.95 to 1.4 and more preferably 0.95 to 1.3.
- M may be, for example, a barium ion (ionic radius in six coordination; 1.351.3), a calcium ion (6 Ion radius in coordination: 1.00 ⁇ ), cerium ion (ion radius in six coordination; 1.01 ⁇ ), dysprosium ion (ion radius in six coordination; 1.07 ⁇ ), lanthanum ion (ion radius in six coordination) 1.03 ⁇ ), samarium ion (ion radius in 6 coordination; 1.19 ⁇ ), strontium ion (ion radius in 6 coordination; 1.18 ⁇ ), ytterbium ion (ion radius in 6 coordination; 1.02 ⁇ ) And cations of metal elements such as In the present invention, the literature value of Shannon's ion radius can be used as the value of “ion radius” (reference paper: RD Shannon, Acta Crystallogr., Sect. A, 32
- [A] a represents [M / (B + M)], which is a molar ratio obtained by dividing the molar quantity of M by the total molar quantity of M and B.
- a is greater than 0 and 0.7 or less.
- a is preferably 0.01 or more and 0.7 or less, and 0.02 or more and 0.5 or less. More preferably, it is 0.03 or more and 0.3 or less, and particularly preferably 0.04 or more and 0.2 or less.
- X is one or more anions selected from the group consisting of chloride ions, bromide ions, fluoride ions, iodide ions, and thiocyanate ions. Of these, chloride ions and bromide ions are preferably used. When X contains chloride ions or bromide ions, the content of chloride ions or bromide ions with respect to the total molar quantity of X is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol%, and more preferably 70 to 100 mol% is more preferable, and 80 to 100 mol% is particularly preferable.
- the content of chloride ions or bromide ions is preferably 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, more preferably 70 mol, based on the total molar quantity of X. % Or more is more preferable, and 80 mol% or more is particularly preferable. Especially, it is preferable that X contains a bromide ion.
- the content ratio of the halide ions can be appropriately selected depending on the emission wavelength.
- a compound having a perovskite crystal structure which is included in the composition according to the present invention, and has a three-dimensional perovskite crystal structure represented by AB (1-a) M a X (3 + ⁇ )
- CH 3 NH 3 Pb (1-a) Ce a Br (3 + ⁇ ) (0 ⁇ a ⁇ 0.7, 0 ⁇ ⁇ 0.7
- a compound having a perovskite type crystal structure contained in the composition according to the present invention which has a two-dimensional perovskite type crystal structure represented by A 2 B (1-a) M a X (4 + ⁇ )
- Specific examples of the compound include (C 4 H 9 NH 3 ) 2 Pb (1-a) Ca a Br 4 (0 ⁇ a ⁇ 0.7), (C 4 H 9 NH 3 ) 2 Pb (1-a ) Ce a Br (4 + ⁇ ) (0 ⁇ a ⁇ 0.7, 0 ⁇ ⁇ 0.7), (C 4 H 9 NH 3 ) 2 Pb (1-a) Co a Br 4 (0 ⁇ a ⁇ 0) .7), (C 4 H 9 NH 3 ) 2 Pb (1-a) Sr a Br 4 (0 ⁇ a ⁇ 0.7), (C 7 H 15 NH 3 ) 2 Pb (1-a) Zn a Br 4 (0 ⁇ a ⁇ 0.7 ), (C 7 H 15 NH 3) 2 Pb (1-
- the compound having a perovskite type crystal structure contained in the composition according to the present invention is a phosphor that emits fluorescence in the visible light wavelength region, and when X is a bromide ion, it is usually 480 nm or more, preferably 500 nm or more, more preferably Emits fluorescence having a peak in the wavelength range of 520 nm or more, usually 700 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the peak of fluorescence emitted is usually 480 to 700 nm, preferably 500 to 600 nm, and preferably 520 to 580 nm. It is more preferable that When X is an iodide ion, it is usually a fluorescence having a peak in a wavelength range of 520 nm or more, preferably 530 nm or more, more preferably 540 nm or more, and usually 800 nm or less, preferably 750 nm or less, more preferably 730 nm or less. It is something that emits.
- the peak of fluorescence emitted is usually 520 to 800 nm, preferably 530 to 750 nm, preferably 540 to More preferably, it is 730 nm.
- the above upper limit value and lower limit value can be arbitrarily combined.
- the peak of fluorescence emitted is usually 300 to 600 nm, preferably 310 to 580 nm, preferably 330 to More preferably, it is 550 nm.
- the dispersion composition according to the present invention is a composition in which the medium in the above composition is a liquid, and the compound having the above perovskite crystal structure is dispersed in the liquid.
- a quantum yield can be improved by making the compound which has the above-mentioned perovskite crystal structure into a dispersion composition.
- liquid refers to a substance that takes a liquid state at 1 atm and 25 ° C.
- dispensersed in a liquid means a state in which particles are suspended or suspended in a liquid.
- the dispersion composition may contain the above-described compound having a perovskite crystal structure and other components other than the liquid.
- the component include a compound having an amorphous structure containing impurities, A, B, X, and / or M, and a capping ligand.
- the impurities include halides containing A, B and M, oxides and composite oxides of B and M, and other compounds containing A, B, X and M.
- the other components are preferably 10% by mass or less based on the total mass of the dispersion composition.
- the liquid (except for the resin) contained in the dispersion composition is not particularly limited as long as it can disperse the compound having the perovskite crystal structure.
- the liquid contained in the dispersion composition (excluding the resin) is preferably one that is difficult to dissolve the compound having the perovskite crystal structure.
- liquid (excluding the resin) contained in the dispersion composition examples include esters such as methyl formate, ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, and pentyl acetate; ⁇ -Butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, acetone, dimethyl ketone, diisobutyl ketone, ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone; diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diisopropyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, 1 , 4-dioxane, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxolane, ethers such as tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, anisole, phenetole; methanol, ethanol, 1-
- esters such as methyl formate, ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, pentyl acetate; ⁇ -butyrolactone, acetone, dimethyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl Ketones such as cyclohexanone; diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diisopropyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxolane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, anisole, phenetole, etc.
- Organic solvents having a nitrile group such as ether, acetonitrile, isobutyronitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile;
- Organic solvents having carbonate groups such as lencarbonate and propylene carbonate;
- organic solvents having halogenated hydrocarbon groups such as methylene chloride, dichloromethane and chloroform; n-pentane, cyclohexane, n-hexane, benzene, toluene, xylene, etc.
- An organic solvent having a hydrocarbon group is preferable because it is considered that a compound having a low polarity and a perovskite crystal structure is difficult to dissolve, and an organic solvent having a halogenated hydrocarbon group such as methylene chloride, dichloromethane, chloroform, etc .; n- More preferred are hydrocarbon organic solvents such as pentane, cyclohexane, n-hexane, benzene, toluene and xylene.
- the dispersion composition according to the present invention may contain a capping ligand.
- a capping ligand is a compound that is adsorbed on the surface of a particle (compound having a perovskite crystal structure) and stably dispersed in a dispersion solvent. Examples thereof include an ammonium salt represented by the formula (A3) and a compound having a carboxy group represented by (A4).
- the dispersion composition according to the present invention may contain any one of an ammonium salt represented by the general formula (A3) and a compound having a carboxy group represented by the general formula (A4), and both of them. May be included.
- the dispersion composition may contain an ammonium salt represented by the general formula (A3).
- R 9 to R 12 may each independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have an amino group as a substituent, or one amino group as a substituent. It represents an unsaturated hydrocarbon group or a cycloalkyl group optionally having an amino group as a substituent.
- the alkyl group represented by R 9 to R 12 may be linear or branched, and may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 9 to R 12 is usually 1 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the unsaturated hydrocarbon group represented by R 9 to R 12 may be linear or branched, and may have one amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the unsaturated hydrocarbon group represented by R 9 to R 12 is usually 2 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the cycloalkyl group represented by R 9 to R 12 may have an amino group as a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group represented by R 9 to R 12 is usually 3 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 11.
- R 9 to R 12 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an unsaturated hydrocarbon group.
- unsaturated hydrocarbon group an alkenyl group is preferable.
- the ammonium salt represented by the general formula (A3) may be adsorbed on the surface of the compound having the perovskite crystal structure and may be dispersed in a solvent.
- the counter anion of the ammonium salt is not particularly limited, and examples thereof include Br ⁇ , Cl ⁇ , I ⁇ and F ⁇ halide ions.
- an n-octylamine salt and an oleylamine salt are preferable.
- the dispersion composition may contain a compound having a carboxy group represented by (A4).
- R 13 is an alkyl group that may have one carboxy group as a substituent, an unsaturated hydrocarbon group that may have one carboxy group as a substituent, or a substituent.
- the cycloalkyl group which may have one carboxy group as a group is represented.
- the alkyl group represented by R 13 may be linear or branched, and may have one carboxy group as a substituent.
- the number of carbon atoms in the alkyl group represented by R 13 is usually 1 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the unsaturated hydrocarbon group represented by R 13 may be linear or branched, and may have one carboxy group as a substituent.
- the number of carbon atoms of the unsaturated hydrocarbon group represented by R 13 is usually 2 to 20, preferably 5 to 20, and more preferably 8 to 20.
- the cycloalkyl group represented by R 13 may have one carboxy group as a substituent.
- the number of carbon atoms in the cycloalkyl group represented by R 13 is usually 3 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 11.
- R 13 is preferably an alkyl group or an unsaturated hydrocarbon group.
- unsaturated hydrocarbon group an alkenyl group is preferable.
- the compound having a carboxy group represented by (A4) may be adsorbed on the surface of the compound having the perovskite crystal structure and may be dispersed in a solvent.
- oleic acid is preferable.
- the content of the compound having the perovskite type crystal structure described above contained in the dispersion composition is not particularly limited. However, it is difficult to aggregate the compound having the perovskite type crystal structure, and concentration quenching is prevented. From the viewpoint, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and more preferably 1% by mass with respect to the total mass of the dispersion composition. It is preferable to set it as ppm or more, and it is more preferable to set it as 10 mass ppm or more. As another aspect of the present invention, the content of the compound having the perovskite crystal structure contained in the dispersion composition is 1 mass ppm or more and 50 mass% or less with respect to the total mass of the dispersion composition.
- the content of the compound having a perovskite crystal structure with respect to the total mass of the dispersion composition is, for example, inductively coupled plasma mass spectrometer (hereinafter also referred to as ICP-MS), inductively coupled plasma emission. It can be measured by analyzing elements constituting the perovskite crystal structure by spectroscopic analysis (hereinafter also referred to as ICP-AES), ion chromatograph, etc., and elements constituting the perovskite crystal structure It can also measure by measuring a part of and calculating from the molar ratio.
- ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometer
- ICP-AES spectroscopic analysis
- ion chromatograph ion chromatograph
- the average particle size of the compound having the perovskite crystal structure dispersed in the dispersion composition is not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently maintaining the crystal structure, the average particle size is 1 nm. Preferably, it is 2 nm or more, more preferably 3 nm or more, and the average particle size is 10 ⁇ m or less from the viewpoint of making it difficult to precipitate a compound having a perovskite crystal structure. Is preferably 1 ⁇ m or less, and more preferably 500 nm or less.
- the average particle size of the compound having a perovskite crystal structure dispersed in the dispersion composition is preferably 1 nm to 10 ⁇ m, and more preferably 2 nm to 1 ⁇ m. More preferably, it is 3 nm to 500 nm.
- the average particle size of the compound having a perovskite crystal structure dispersed in the dispersion composition is, for example, a transmission electron microscope (hereinafter also referred to as TEM), a scanning electron microscope (hereinafter referred to as a scanning electron microscope). , Also referred to as SEM). Specifically, by observing the particle size of 20 compounds having the perovskite crystal structure dispersed in the dispersion composition by TEM or SEM, and calculating the average value thereof. The average particle diameter can be determined.
- the particle size distribution of the compound having the perovskite crystal structure contained in the dispersion composition is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining the crystal structure sufficiently, the median diameter D50 is 3 nm or more. Is preferably 4 nm or more, more preferably 5 nm or more, and preferably 5 ⁇ m or less, and 500 nm or less from the viewpoint of making it difficult to precipitate a compound having a perovskite crystal structure. It is more preferable that the thickness is 100 nm or less.
- the median diameter D50 is preferably 3 nm to 5 ⁇ m, more preferably 4 nm to 500 nm. Preferably, it is 5 nm to 100 nm.
- the particle size distribution of the compound having the perovskite crystal structure dispersed in the dispersion composition can be measured by, for example, TEM or SEM. Specifically, the particle diameters of 20 compounds having the perovskite crystal structure dispersed in the dispersion composition were observed by TEM or SEM, and from the distribution, the D50 of the median diameter was determined. Can be requested.
- the value of the molar ratio [M / (M + B)] obtained by dividing the above-mentioned molar quantity of M by the total molar quantity of M and B is ICP-MS (ELAN DRCII, Perkin Elmer). Can be used.
- the compound having a perovskite crystal structure in the dispersion composition can be measured after being dissolved using a solvent such as N, N-dimethylformamide.
- the value of the molar ratio [M / (M + B)] can be a value calculated according to the following formula (T).
- Mmol is the number of moles of M measured by ICP-MS
- Pbmol is the number of moles of Pb measured by ICP-MS.
- the quantum yield of the dispersion composition according to the present invention is measured using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (manufactured by Hamamatsu Photonics, trade name: C9920-02, measurement conditions: excitation light 450 nm, room temperature, in air). Can do.
- the quantum yield of the dispersion composition should be measured by adjusting the compound having a perovskite crystal structure to a concentration of 100 to 2000 ppm ( ⁇ g / g) with respect to the total mass of the dispersion composition. Can do.
- One aspect of the present invention is the composition of the present invention containing an organic ammonium ion as the component A, and the quantum yield measured by the above method is 75% or more.
- the quantum yield is preferably 75 to 100%, more preferably 80 to 100%.
- Another aspect of the present invention is the composition of the present invention containing cesium ions as the component A, wherein the quantum yield measured by the above method is 40% or more.
- the quantum yield is preferably 40 to 100%, and more preferably 40 to 80%.
- the resin composition according to the present invention is a composition in which the medium in the above composition is a resin, and the compound having the above perovskite crystal structure is dispersed in the resin.
- a quantum yield can be improved by making the compound which has the above-mentioned perovskite type crystal structure into a resin composition.
- resin means an organic polymer compound.
- dispersed in a resin means a state in which particles are suspended or suspended in a resin. Examples of the average particle diameter of the particles include 1 nm to 1000 nm.
- the resin composition may have other components other than the compound having the perovskite crystal structure and the resin.
- the component examples include a compound having an amorphous structure containing impurities, A, B, X, and / or M, and a capping ligand.
- Impurities include halides containing A, B and / or M, oxides and composite oxides of B and / or M, and other compounds containing A, B, X and / or M. It is done.
- the other components are preferably 10% by mass or less based on the total mass of the dispersion composition.
- the form of the resin composition according to the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the application.
- a resin composition in which a compound having a perovskite crystal structure is dispersed may be formed into a film shape or may be formed into a plate shape.
- the resin in which the compound having a perovskite crystal structure is dispersed is not particularly limited, but has the perovskite crystal structure at the temperature for producing the resin composition. Those having low solubility in the compound are preferred.
- the resin include polystyrene and methacrylic resin.
- the resin composition according to the present invention may contain a capping ligand.
- a capping ligand is a compound that is adsorbed on the surface of a particle (compound having a perovskite crystal structure) and stably dispersed in a dispersion medium. Examples thereof include an ammonium salt represented by the formula (A3) and a compound having a carboxy group represented by (A4).
- the resin composition according to the present invention may contain either one of an ammonium salt and a compound having carboxyl, or may contain both.
- the ammonium salt represented by the general formula (A3) that can be contained in the resin composition according to the present invention is preferably an ammonium salt composed of n-octylamine or an ammonium salt composed of oleylamine.
- the ammonium salt represented by (A3) may be adsorbed on the surface of the compound having a perovskite crystal structure, or may be dispersed in the resin.
- the ammonium salt counter anion is not particularly limited, but examples thereof include Br ⁇ , Cl ⁇ , I ⁇ and F ⁇ halide ions.
- the compound having a carboxy group represented by the general formula (A4) that can be contained in the resin composition according to the present invention oleic acid is preferable.
- the compound having a carboxy group represented by the general formula (A4) may be adsorbed on the surface of the compound having a perovskite crystal structure, or may be dispersed in the resin.
- the amount of the compound having a perovskite crystal structure contained in the resin composition is not particularly limited, but from the viewpoint of making the compound having a perovskite crystal structure less likely to aggregate and preventing concentration quenching, It is preferably 50% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more from the viewpoint of obtaining a sufficient quantum yield. Preferably, it is more preferably 10 ppm by mass or more.
- the content of the compound having a perovskite crystal structure contained in the resin composition is 1 ppm by mass to 50% by mass with respect to the total mass of the resin composition. It is preferable that the content be 10 mass ppm or more and 10 mass% or less.
- the content of the compound having a perovskite crystal structure relative to the total mass of the resin composition can be measured by, for example, ICP-MS.
- the average particle size of the compound having a perovskite crystal structure dispersed in the resin composition is not particularly limited, but has a perovskite crystal structure dispersed in the dispersion composition. This is the same as the average particle size of the compound.
- the particle size distribution of the compound having the perovskite type crystal structure contained in the resin composition is not particularly limited, but the particle size distribution of the compound having the perovskite type crystal structure dispersed in the dispersion composition. It is the same.
- the value of the molar ratio [M / (M + B)] obtained by dividing the above-mentioned molar quantity of M by the total molar quantity of M and B is the same as that of the dispersion composition. It can be measured using ICP-MS (ELAN DRCII, manufactured by PerkinElmer).
- the quantum yield of the resin composition according to the present invention is the same as that of the dispersion liquid composition described above.
- Absolute PL quantum yield measurement apparatus manufactured by Hamamatsu Photonics, trade name C9920-02, measurement conditions: excitation light 450 nm, room temperature, It can be measured using (under the atmosphere).
- the dispersion composition according to the present invention can be produced by a method described below with reference to known literature (Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696, ACSano, 2015, 9, 4533-4542, etc.).
- a method for producing a dispersion composition according to the present invention a compound containing B and X, a compound containing M and X, and a compound containing A or a compound containing A and X are dissolved in a solvent.
- a step of obtaining a solution and a step of mixing the obtained solution and a solvent whose solubility in the compound having a perovskite crystal structure is lower than the solvent used in the step of obtaining the solution (dispersion composition) 1st Embodiment of the manufacturing method of a thing) is mentioned.
- a step of obtaining a solution by adding a compound containing B and X, a compound containing M and X, and a compound containing A or a compound containing A and X to a high temperature solvent to obtain a solution; And a step of cooling the solution (second embodiment of the method for producing a dispersion composition).
- a production method including a step of mixing a solvent having a solubility in a compound having a type crystal structure with a solvent lower than the solvent used in the step of obtaining a solution will be described.
- solubility means the solubility in the temperature which performs the process to mix.
- the production method preferably includes a step of adding a capping ligand from the viewpoint of stably dispersing a compound having a perovskite crystal structure.
- the capping ligand is preferably added before the mixing step, and the capping ligand is added to a solution in which A, B, X and M are dissolved, and the solubility to the compound having a perovskite crystal structure is increased.
- the solvent used in the step of obtaining the solution is added to a solvent lower than the solvent used in the step of obtaining the solution, or the solution in which A, B, X and M are dissolved, and the compound having a perovskite crystal structure. May be added to both lower solvents.
- the manufacturing method preferably includes a step of removing coarse particles by a method such as centrifugation or filtration after the mixing step.
- the size of the coarse particles removed by the removing step is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and further preferably 500 nm or more.
- the step of mixing the above-mentioned solution with a solvent whose solubility in the compound having a perovskite crystal structure is lower than the solvent used in the step of obtaining the solution includes (a) compounding the solution with a perovskite crystal structure
- the step may be a step of dripping in a solvent having a lower solubility in the solvent than the solvent used in the step of obtaining the solution, and (b) the solvent used in the step of obtaining the solution in the solution having a perovskite crystal structure.
- it may be a step of dropping a lower solvent, (a) is preferred from the viewpoint of enhancing dispersibility. When dropping, it is preferable to stir from the viewpoint of improving dispersibility.
- the kind of compound and the amount thereof may be adjusted so that a and ⁇ have desired values.
- the two solvents having different solubilities with respect to the compound having a perovskite crystal structure used in the production method are not particularly limited, and examples thereof include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-methyl-2-butanol, methoxypropanol, diacetone alcohol, cyclohexanol, 2-fluoroethanol, 2,2,2-trifluoroethanol, 2,2, Alcohols such as 3,3-tetrafluoro-1-propanol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, triethylene glycol Glycol ethers such as coal dimethyl ether; organic solvents having an amide group such as N, N-dimethylformamide, acetamide, N, N-dimethylacetamide
- the solvent used in the step of obtaining a solution included in the production method is preferably a solvent having high solubility in a compound having a perovskite crystal structure.
- methanol is used.
- Ethanol 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-methyl-2-butanol, methoxypropanol, diacetone alcohol, cyclohexanol, 2-fluoroethanol Alcohols such as 2,2,2-trifluoroethanol, 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol Over monoethyl ether acetate, glycol ethers such as triethylene glycol dimethyl ether; and dimethyl sulfoxide; N, N- dimethylformamide, acetamide, N, organic solvents having an amide group such as N- dimethylacetamide.
- the solvent used in the mixing step included in the production method is preferably a solvent having low solubility in the compound having a perovskite type crystal structure.
- Esters such as mate, ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, pentyl acetate; ⁇ -butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, acetone, dimethyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, Ketones such as cyclohexanone and methylcyclohexanone; diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diisopropyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxane Ether
- the difference in solubility is preferably 100 ⁇ g / solvent 100 g to 90 g / solvent 100 g, more preferably 1 mg / solvent 100 g to 90 g / solvent 100 g. From the viewpoint of setting the difference in solubility to 100 ⁇ g / solvent 100 g to 90 g / solvent 100 g), for example, when the step of mixing at room temperature (10 ° C.
- the solvent used in the step of obtaining the solution is N, N—
- An organic solvent having an amide group such as dimethylacetamide or dimethyl sulfoxide
- the solvent used in the mixing step is an organic solvent having a halogenated hydrocarbon group such as methylene chloride, dichloromethane or chloroform; n-pentane, cyclohexane, n-
- An organic solvent having a hydrocarbon group such as hexane, benzene, toluene or xylene is preferred.
- the compound having the perovskite crystal structure according to the present invention can be precipitated by precipitating the compound having the perovskite crystal structure according to the present invention by the difference in solubility due to the temperature difference.
- the production method preferably includes a step of adding a capping ligand from the viewpoint of stably dispersing a compound having a perovskite crystal structure.
- the manufacturing method preferably includes a step of removing coarse particles by a technique such as centrifugation or filtration after the cooling step.
- the size of the coarse particles removed by the removal step is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, and further preferably 500 nm or more.
- the high temperature solvent may be a solvent having a temperature at which the compound containing B and X, the compound containing M and X, and the compound containing A or the compound containing A and X are dissolved.
- the solvent is preferably 60 to 600 ° C., more preferably 80 to 400 ° C.
- the cooling temperature is preferably ⁇ 20 to 50 ° C., more preferably ⁇ 10 to 30 ° C.
- the cooling rate is preferably from 0.1 to 1500 ° C./min, and more preferably from 10 to 150 ° C./min.
- the solvent used in the production method is not particularly limited as long as it can dissolve a compound containing B and X, a compound containing M and X, and a compound containing A or a compound containing A component and X.
- the liquids contained in the dispersion composition described above are the same.
- Examples of a method for extracting a compound having a perovskite crystal structure from a dispersion containing a compound having a perovskite crystal structure include a method of recovering only the compound having a perovskite crystal structure by solid-liquid separation.
- Examples of the solid-liquid separation method include a method such as filtration and a method utilizing evaporation of a solvent.
- ⁇ Method for producing resin composition> For example, as a method for producing the resin composition according to the present invention, the above-described compound having the perovskite crystal structure or the dispersion composition according to the present invention and a solution in which a resin is dissolved in a solvent are mixed. And a step of removing the solvent. Moreover, the manufacturing method including the step of mixing the compound having the above-described perovskite crystal structure or the dispersion composition according to the present invention and a monomer, and the step of polymerizing the monomer to obtain a resin composition may be mentioned. .
- a resin composition comprising a step of mixing the compound having the above perovskite crystal structure or the dispersion composition according to the present invention with a solution in which a resin is dissolved in a solvent, and a step of removing the solvent.
- the manufacturing method of a thing is demonstrated.
- the dispersion composition according to the present invention may be added dropwise to a solution in which a resin is dissolved in a solvent, and (b) a compound in which the resin is dissolved in a solvent is added to the compound having the above perovskite crystal structure, or the present Although it may be dripped at the dispersion liquid composition which concerns on invention, it is preferable that it is (a) from a viewpoint of improving a dispersibility.
- the temperature is not particularly limited, but from the viewpoint of mixing uniformly. , Preferably in the range of 0 to 100 ° C, more preferably in the range of 10 to 80 ° C.
- the solvent for dissolving the above-described resin is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving the resin, but a solvent that is difficult to dissolve the compound having the above-described perovskite crystal structure is preferable.
- Examples of the solvent in which the above-described resin is dissolved include those similar to the liquid (excluding the resin) contained in the dispersion composition.
- esters such as methyl formate, ethyl formate, propyl formate, pentyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, pentyl acetate; ⁇ -butyrolactone, acetone, dimethyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, Ketones such as methylcyclohexanone; diethyl ether, methyl tert-butyl ether, diisopropyl ether, dimethoxymethane, dimethoxyethane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 4-methyldioxolane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, anisole, phenetole, etc.
- An organic solvent having a nitrile group such as ether, acetonitrile, isobutyronitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile; Carbonate organic solvents such as tylene carbonate and propylene carbonate; organic solvents having halogenated hydrocarbon groups such as methylene chloride, dichloromethane and chloroform; hydrocarbons such as n-pentane, cyclohexane, n-hexane, benzene, toluene and xylene
- An organic solvent having a group is preferable because it has low polarity and it is difficult to dissolve a compound having a perovskite crystal structure, and an organic solvent having a halogenated hydrocarbon group such as methylene chloride, dichloromethane, or chloroform; n-pentane, An organic solvent having a hydrocarbon group such as cyclohexane, n-hexane, benzene, toluen
- the step of mixing the compound having the perovskite crystal structure or the dispersion composition according to the present invention with the monomer comprises (a) the compound having the perovskite crystal structure or the dispersion composition according to the present invention.
- the monomer may be added dropwise to the monomer, or (b) the monomer may be added to the compound having the perovskite crystal structure or the dispersion composition according to the present invention. Preferably there is.
- stirring is preferable from the viewpoint of improving dispersibility.
- the temperature is not particularly limited, but from the viewpoint of uniform mixing, the temperature is 0 to 100 ° C. The range is preferable, and the range of 10 to 80 ° C. is more preferable.
- Examples of the monomer used in the production method include styrene and methyl methacrylate.
- a known polymerization reaction such as radical polymerization can be appropriately used.
- a polymerization reaction is performed by adding a radical polymerization initiator to the above-described compound having the perovskite crystal structure or the mixture of the dispersion composition according to the present invention and a monomer to generate radicals.
- the polymerization reaction proceeds by generating radicals.
- the radical polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include a photo radical polymerization initiator. Examples of the photo radical polymerization initiator include bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphineoxide.
- Examples of the use of the composition containing the compound having a perovskite crystal structure according to the present invention include wavelength conversion materials for EL displays and liquid crystal displays. Specifically, (1) the perovskite type according to the present invention is used. A composition containing a compound having a crystal structure is dispersed in a resin, sealed in a glass tube or the like, and blue light-emitting diode as a light source and a light guide along the end face (side face) of the light guide plate. Dispersed in a resin or the like, including a backlight (on-edge type backlight) that converts blue light into green light or red light, and (2) a compound having a perovskite crystal structure according to the present invention.
- the film was molded into a sheet shape and sealed by sandwiching it between two barrier films, placed on the light guide plate, and placed on the end face (side surface) of the light guide plate
- Backlight for converting blue light emitted from the color light emitting diode to the sheet through the light guide plate into green light or red light (surface mount type backlight)
- Compound having perovskite crystal structure according to the present invention A backlight (on-chip type backlight) that converts the emitted blue light into green light or red light, dispersed in a resin or the like and installed in the vicinity of the light emitting portion of the blue light emitting diode, and
- composition containing a compound having a perovskite crystal structure according to the present invention examples include wavelength conversion materials for laser diodes, and specifically include the compound having a perovskite crystal structure of the present invention.
- latter stage of the blue light emitting diode which is a light source, converts blue light into green light and red light, and emits white light is mentioned.
- the composition containing a compound having a perovskite crystal structure according to the present invention can be used as a material for a light emitting layer of an LED, for example.
- an LED including a compound having a perovskite crystal structure according to the present invention for example, a composition including a compound having a perovskite crystal structure according to the present invention and conductive particles such as ZnS are mixed to form a film.
- the n-type transport layer is laminated on one side, and the other side is laminated on the p-type transport layer. By passing an electric current, the holes of the p-type semiconductor and the electrons of the n-type semiconductor are bonded to each other.
- a method of emitting light by canceling electric charge in a compound having a perovskite crystal structure can be mentioned.
- composition containing the compound having a perovskite crystal structure according to the present invention can be used as an electron transporting material contained in the active layer of a solar cell.
- the configuration of the solar cell is not particularly limited, and includes, for example, a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate, a titanium oxide dense layer, a porous aluminum oxide layer, and a compound having a perovskite crystal structure according to the present invention.
- FTO fluorine-doped tin oxide
- An active layer produced from the composition a hole transport layer such as 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N′-di-p-methoxyphenylamine) -9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD); And the solar cell which has a silver (Ag) electrode in this order is mentioned.
- the titanium oxide dense layer has an electron transport function, an effect of suppressing FTO roughness, and a function of suppressing reverse electron transfer.
- the porous aluminum oxide layer has a function of improving light absorption efficiency.
- the active layer generated from the composition containing the compound having a perovskite crystal structure according to the present invention plays a role of charge separation and electron transport.
- Example 2 Lead bromide (PbBr 2) a 0.38 mmol, calcium bromide (CaBr 2) 0.02mmol, except that as the dispersion composition comprising a compound having a perovskite-type crystal structure in the same manner as in Example 1 Obtained.
- Example 3 Lead bromide (PbBr 2) a 0.36 mmol, calcium bromide (CaBr 2) 0.04mmol, except that as the dispersion composition comprising a compound having a perovskite-type crystal structure in the same manner as in Example 1 Obtained.
- Example 5 A dispersion composition containing a compound having a perovskite-type crystal structure in the same manner as in Example 4 except that lead bromide (PbBr 2 ) is 0.38 mmol and cerium bromide (CeBr 3 ) is 0.02 mmol. Obtained.
- a glass substrate having a size of 2.5 cm ⁇ 2.5 cm was prepared. This glass substrate was treated with ozone UV.
- Lead bromide (PbBr 2 ) was dissolved in a solvent of N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as “DMF”) at 70 ° C. to prepare a lead bromide solution having a concentration of 0.1M.
- calcium bromide (CaBr 2 ) was dissolved in a DMF solvent at 70 ° C. to prepare a calcium bromide solution having a concentration of 0.1M.
- methylammonium bromide (CH 3 NH 3 Br) was dissolved in DMF solvent at 70 ° C.
- a methylammonium bromide solution having a concentration of 0.1M having a concentration of 0.1M.
- the above lead bromide solution and calcium bromide solution were mixed so that the molar ratio of (Ca) / (Ca + Pb) was 0.1 to prepare a solution.
- the solution was applied to the glass substrate by spin coating at a rotation speed of 1000 rpm, and dried at 100 ° C. for 10 minutes in the air to obtain a coating film of a compound having a perovskite crystal structure.
- a glass substrate having a size of 2.5 cm ⁇ 2.5 cm was prepared. This glass substrate was treated with ozone UV.
- Lead bromide (PbBr 2 ) was dissolved in a DMF solvent at 70 ° C. to prepare a lead bromide solution having a concentration of 0.1M.
- methylammonium bromide (CH 3 NH 3 Br) was dissolved in a DMF solvent to prepare a methylammonium bromide solution having a concentration of 0.1M.
- the solution was applied to the glass substrate by spin coating at a rotation speed of 1000 rpm and dried at 100 ° C. for 10 minutes to obtain a coating film of a compound having a perovskite crystal structure.
- X-ray diffraction pattern was measured with an X-ray diffraction measurement device (XRD, Cu K ⁇ ray, X'pert PRO MPD, manufactured by Spectris)
- XRD X-ray diffraction measurement device
- Quantum yield measurement The quantum yield of the dispersion compositions containing the compounds having the perovskite crystal structure obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was measured using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (trade name C9920-02, manufactured by Hamamatsu Photonics, Measurement conditions: excitation light 450 nm, room temperature, under air). The quantum yield was determined by setting the concentration of the compound having a perovskite crystal structure to 1000 ppm ( ⁇ g / g) with respect to the total mass of the dispersion composition. A method for measuring the concentration of a compound having a perovskite crystal structure will be described.
- Quantum yield measurement The quantum yield of the thin film of the compound having a perovskite crystal structure obtained in Comparative Examples 2 to 3 was measured using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (trade name C9920-02, manufactured by Hamamatsu Photonics, measurement conditions: excitation light 450 nm, room temperature. , Under the atmosphere).
- the thin film of the compound having a perovskite crystal structure obtained in Comparative Examples 2 to 3 was cut into a size of 1 cm ⁇ 1 cm together with the glass substrate, and the quantum yield was measured.
- Table 1 shows the composition and quantum yield of the dispersion compositions containing the compounds having the perovskite crystal structure of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3.
- [M / (M + Pb)] represents a molar ratio obtained by dividing the molar quantity of M measured by ICP-MS by the total molar quantity of M and B (lead ions).
- the dispersion compositions of Examples 1 to 5 to which the present invention is applied are the dispersion composition of Comparative Example 1 to which the present invention is not applied and the compounds having the perovskite crystal structure of Comparative Examples 2 to 3 It was confirmed that the film had an excellent quantum yield as compared with the thin film.
- Example 6 10 mL of DMF was added to cesium bromide (CsBr) and mixed so that the concentration of cesium was 2700 ppm ( ⁇ g / g).
- 4 mL of the solution was added to the toluene while stirring 20 mL of toluene with a magnetic stirrer. After stirring for 1 hour, the precipitate was separated by centrifugation at 10000 rpm for 10 minutes to obtain a dispersion composition containing a compound having a supernatant perovskite crystal structure.
- Quantum yield measurement The quantum yield of the dispersion composition containing the compound having the perovskite crystal structure obtained in Example 6 and Comparative Example 4 was measured using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (trade name C9920-02, manufactured by Hamamatsu Photonics, measurement conditions). : Excitation light 450 nm, room temperature, in the air). The quantum yield was measured by adjusting the concentration of the compound having a perovskite-type crystal structure to 900 ppm ( ⁇ g / g) with respect to the total mass of the dispersion composition.
- the concentration of the compound having a perovskite crystal structure is such that N, N-dimethylformamide is added to a dispersion containing a compound having a perovskite crystal structure and a solvent, respectively. Then, the compound having a perovskite crystal structure was dissolved in ICP-MS (ELAN DRCII, manufactured by Perkin Elmer) and an ion chromatograph.
- ICP-MS ELAN DRCII, manufactured by Perkin Elmer
- Table 2 below describes the composition and quantum yield of the dispersion composition containing the compounds having the perovskite crystal structure of Example 6 and Comparative Example 4.
- [M / (M + Pb)] represents a molar ratio obtained by dividing the molar quantity of M by the total molar quantity of M and B (lead ions).
- the dispersion composition of Example 6 to which the present invention is applied has an excellent quantum yield as compared with the dispersion composition of Comparative Example 4 to which the present invention is not applied. It could be confirmed.
- the resin composition according to the present invention can be obtained by removing the liquid after mixing the dispersion composition according to the present invention described in Examples 1 to 6 and the resin, and the resin composition is placed in a glass tube or the like. After being sealed, a backlight that can convert blue light of the blue light-emitting diode into green light or red light is manufactured by placing the light-emitting diode between the blue light-emitting diode that is a light source and the light guide plate.
- the resin composition according to the present invention can be obtained by mixing the dispersion composition described in Examples 1 to 6 and the resin, and then removing the liquid to form a sheet, which is formed with two barrier films. By placing the film sealed between the light guide plates on the light guide plate, the blue light emitted from the blue light emitting diode placed on the end surface (side surface) of the light guide plate through the light guide plate to the sheet is converted into green light or red light. Manufacturing a backlight that can be converted into
- the resin composition according to the present invention can be obtained by mixing the dispersion composition according to the present invention described in Examples 1 to 6 and the resin, and then removing the solvent, in the vicinity of the light emitting portion of the blue light emitting diode.
- the backlight which can convert the blue light irradiated by installing into green light or red light is manufactured.
- the wavelength conversion material can be obtained by mixing the dispersion composition according to the present invention described in Examples 1 to 6 and the resist and then removing the solvent.
- a backlight capable of converting the blue light of the light source into green light or red light by placing the obtained wavelength conversion material between the blue light emitting diode as the light source and the light guide plate or after the OLED as the light source. To manufacture.
- a titanium oxide dense layer is laminated on the surface of a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate, a porous aluminum oxide layer is laminated thereon, and a dispersion composition described in Examples 1 to 6 thereon
- a perovskite layer is stacked using 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N′-di-p-methoxyphenylamine) -9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD), etc.
- a hole transport layer is laminated, and a silver (Ag) layer is laminated thereon to produce a solar cell.
- the present invention it is possible to provide a composition having a high quantum yield in which a compound having a perovskite crystal structure is dispersed in a medium. Therefore, the composition according to the present invention can be suitably used in the field of luminescence-related materials.
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Abstract
本発明は、A、B、X、及びMを構成成分とし、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値が0.7以下である、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物に関する。(Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオン。Bは、鉛イオン。Mは、6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオン。Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、Cl-、Br-、F-、I-及びSCN-からなる群より選ばれる1種以上の陰イオン)
Description
本発明は、組成物に関する。
本願は、2016年6月24日に、日本に出願された特願2016-126046号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2016年6月24日に、日本に出願された特願2016-126046号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来から有機物の陽イオン、ハロゲン化物イオン、及び2価の金属イオンからなる有機-無機ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が知られている。近年、金属イオンの位置に第14族元素(Ge、Sn、及びPb)のイオンを有するペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の導電性及び発光特性に対する関心が高まっている。
特に前記2価の金属イオンがPb(II)の場合、紫外域から赤色のスペクトル領域の範囲で、室温での強い発光現象が観察されている(非特許文献1)。また、ハロゲン化物イオンの種類により、発光波長を調整することも可能になっている(非特許文献2)。
M.Era, A.Shimizu and M.Nagano, Rep.Prog.Polym.Phys.Jpn., 42,473-474(1999)
L.Protesescu, S.Yakunin, M.I.Bodnarchuk, F.Krieg, R.Caputo, C.H.Hendon, R.X.Yang, A.Walsh, and M.V.Kovalenko, Nano Letter. 15, 3692-3696(2015)
しかしながら、上記非特許文献1又は2に記載のようなペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を発光材料として産業応用するためには、前記化合物のさらなる量子収率の向上が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、量子収率が高い、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、量子収率が高い、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、以下の本発明に至った。
すなわち、本発明の実施態様は、下記[1]~[6]の発明を包含する。
[1]A、B、X、及びMを構成成分とし、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値が0.7以下である、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物。
(Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンである。Bは、鉛イオンである。Mは、6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオンであり、Mの少なくとも一部は、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBの一部を置換する。Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。)
[2]前記Mが、アルカリ土類金属元素の陽イオン、又は希土類元素の陽イオンである、[1]に記載の組成物。
[3]前記Mが、カルシウムイオン、又はセリウムイオンである、[1]又は[2]に記載の組成物。
[4]前記Aが、有機アンモニウムイオンである、[1]~[3]のいずれかに記載の組成物。
[5]前記媒質が液体である、[1]~[4]のいずれかに記載の組成物。
[6]前記媒質が樹脂である、[1]~[4]のいずれかに記載の組成物。
[1]A、B、X、及びMを構成成分とし、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値が0.7以下である、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物。
(Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンである。Bは、鉛イオンである。Mは、6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオンであり、Mの少なくとも一部は、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBの一部を置換する。Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。)
[2]前記Mが、アルカリ土類金属元素の陽イオン、又は希土類元素の陽イオンである、[1]に記載の組成物。
[3]前記Mが、カルシウムイオン、又はセリウムイオンである、[1]又は[2]に記載の組成物。
[4]前記Aが、有機アンモニウムイオンである、[1]~[3]のいずれかに記載の組成物。
[5]前記媒質が液体である、[1]~[4]のいずれかに記載の組成物。
[6]前記媒質が樹脂である、[1]~[4]のいずれかに記載の組成物。
本発明によれば、量子収率が高いペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を提供することができる。
以下、実施形態を示して本発明を詳細に説明する。
<組成物>
本発明は、後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物である。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物としては、後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が液体中に分散している分散液組成物、及び後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が樹脂中に分散している樹脂組成物が挙げられる。
前記組成物は、後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物以外のその他の成分を有していてもよい。その他の成分としては、例えば、若干の不純物、並びにA、B、X、及び/又はMを構成成分とするアモルファス構造を有する化合物が挙げられる。不純物としては、例えば、A、B、及び/又はMを含むハロゲン化物、B、及び/又はMの酸化物や複合酸化物、並びに、A、B、X及び/又はMを含むその他の化合物が挙げられる。
<組成物>
本発明は、後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物である。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物としては、後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が液体中に分散している分散液組成物、及び後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が樹脂中に分散している樹脂組成物が挙げられる。
前記組成物は、後述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物以外のその他の成分を有していてもよい。その他の成分としては、例えば、若干の不純物、並びにA、B、X、及び/又はMを構成成分とするアモルファス構造を有する化合物が挙げられる。不純物としては、例えば、A、B、及び/又はMを含むハロゲン化物、B、及び/又はMの酸化物や複合酸化物、並びに、A、B、X及び/又はMを含むその他の化合物が挙げられる。
≪化合物≫
本発明に係る組成物に含まれるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物は、A、B、X、及びMを構成成分とし、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値が0.7以下である、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である。
本発明の化合物において、Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンである。Bは、鉛イオンである。Mは、6配位におけるイオン半径が0.9~1.5Åである、2価又は3価の金属元素の陽イオンであり、Mの少なくとも一部は、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBの一部を置換する。Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上陰のイオンである。
なお、ここで1Å=0.1nm(以下同じ)とした場合、Mの6配位でのイオン半径は、0.09nm以上0.15以下である。
本発明に係る組成物に含まれるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物は、A、B、X、及びMを構成成分とし、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値が0.7以下である、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物である。
本発明の化合物において、Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンである。Bは、鉛イオンである。Mは、6配位におけるイオン半径が0.9~1.5Åである、2価又は3価の金属元素の陽イオンであり、Mの少なくとも一部は、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBの一部を置換する。Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上陰のイオンである。
なお、ここで1Å=0.1nm(以下同じ)とした場合、Mの6配位でのイオン半径は、0.09nm以上0.15以下である。
A、B、X及びMを構成成分とするペロブスカイト型結晶構造を有する化合物としては、特に限定されず、3次元構造、2次元構造、疑似2次元構造のいずれの構造を有する化合物であってもよい。
3次元構造の場合には、ペロブスカイト型結晶構造は、AB(1-a)MaX(3+δ)で表される。
2次元構造の場合には、ペロブスカイト型結晶構造は、A2B(1-a)MaX(4+δ)で表される。
aは、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]を表す。
δは、B及びMの電荷バランスに応じて適宜変更が可能な数であり、0以上0.7以下である。例えば、Aが1価の陽イオン、Bが2価の陽イオン(Pbイオン)、Mが2価又は3価の金属元素の陽イオン、及びXが1価の陰イオンである場合、前記化合物が中性(電荷が0)となるようにδを選択することができる。
3次元構造の場合には、ペロブスカイト型結晶構造は、AB(1-a)MaX(3+δ)で表される。
2次元構造の場合には、ペロブスカイト型結晶構造は、A2B(1-a)MaX(4+δ)で表される。
aは、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]を表す。
δは、B及びMの電荷バランスに応じて適宜変更が可能な数であり、0以上0.7以下である。例えば、Aが1価の陽イオン、Bが2価の陽イオン(Pbイオン)、Mが2価又は3価の金属元素の陽イオン、及びXが1価の陰イオンである場合、前記化合物が中性(電荷が0)となるようにδを選択することができる。
通常、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の基本構造は、3次元構造又は2次元構造である。
3次元構造の場合、その組成式は、A’B’X’3で表される。ここで、A’は有機カチオン又は無機カチオンを表し、B’は金属カチオンを表し、X’はハロゲン化物イオン又はチオシアン酸イオンを表す。
2次元構造の場合、その組成式は、A’2B’X’4で表される。ここで、A’、B’及びX’は、前述と同じ意味を表す。
上記3次元構造の場合、B’を中心とし、頂点をX’とする、B’X’6で表される頂点共有八面体の三次元ネットワークを有する。
上記2次元構造の場合、B’を中心とし、頂点をX’とする、B’X’6で表される8面体が同一平面上の4つの頂点のX’を共有することにより、2次元的に連なったBX’6からなる層とA’からなる層が交互に積層された構造を形成する。
B’は、X’の八面体配位をとることができる金属カチオンである。
A’は、B’を中心とする六面体の各頂点に位置する。
本明細書において、ペロブスカイト構造は、X線回折パターンにより確認することができる。
前記3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=12~18°の位置に(hkl)=(001)に由来するピーク、又は2θ=18~25°の位置に(hkl)=(100)に由来するピークが確認される。2θ=13~16°の位置に、(hkl)=(001)に由来するピークが、又は2θ=20~23°の位置に、(hkl)=(100)に由来するピークが確認されることがより好ましい。
前記2次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=1~10°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認され、2θ=2~8°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認されることがより好ましい。
3次元構造の場合、その組成式は、A’B’X’3で表される。ここで、A’は有機カチオン又は無機カチオンを表し、B’は金属カチオンを表し、X’はハロゲン化物イオン又はチオシアン酸イオンを表す。
2次元構造の場合、その組成式は、A’2B’X’4で表される。ここで、A’、B’及びX’は、前述と同じ意味を表す。
上記3次元構造の場合、B’を中心とし、頂点をX’とする、B’X’6で表される頂点共有八面体の三次元ネットワークを有する。
上記2次元構造の場合、B’を中心とし、頂点をX’とする、B’X’6で表される8面体が同一平面上の4つの頂点のX’を共有することにより、2次元的に連なったBX’6からなる層とA’からなる層が交互に積層された構造を形成する。
B’は、X’の八面体配位をとることができる金属カチオンである。
A’は、B’を中心とする六面体の各頂点に位置する。
本明細書において、ペロブスカイト構造は、X線回折パターンにより確認することができる。
前記3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=12~18°の位置に(hkl)=(001)に由来するピーク、又は2θ=18~25°の位置に(hkl)=(100)に由来するピークが確認される。2θ=13~16°の位置に、(hkl)=(001)に由来するピークが、又は2θ=20~23°の位置に、(hkl)=(100)に由来するピークが確認されることがより好ましい。
前記2次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の場合、X線回折パターンにおいて、通常、2θ=1~10°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認され、2θ=2~8°の位置に、(hkl)=(002)由来のピークが確認されることがより好ましい。
本発明者らが鋭意検討した結果、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物において、A’成分である、有機カチオン又は無機カチオンを、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオン(A成分)とし、B’成分である、金属元素の陽イオンを、鉛イオン(B成分)とし、複数あるA成分及び/又はB成分の一部を、6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオン(M成分)で置換し、組成物とすることにより、量子収率を向上させることができることを見出した。
本発明の組成物に含まれる化合物は、下記一般式(1)で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物であることが好ましい。
APb(1-a)MaX(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)…(1)[一般式(1)中、Aはセシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンであり、Mは6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオンである。Xは塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。一般式(1)中、aは0より大きく、0.7以下であり、δは0以上、0.7以下である。]
APb(1-a)MaX(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)…(1)[一般式(1)中、Aはセシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンであり、Mは6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオンである。Xは塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。一般式(1)中、aは0より大きく、0.7以下であり、δは0以上、0.7以下である。]
一般的にペロブスカイトの基本的構造形態は、ABX3構造であり、頂点共有BX6八面体の三次元ネットワークを有する。ABX3構造のB成分は、Xアニオンの八面体配位をとることができる金属カチオンである。ABX3構造中のB成分は、Xアニオンの八面体配位をとることができる金属カチオンである。Aカチオンは、B原子を中心とする六面体の各頂点に位置し、一般に有機カチオン又は無機カチオンである。ABX3構造のX成分は、通常、ハロゲン化物イオンである。
本発明者らが鋭意検討した結果、上記ABX3で表されるペロブスカイト型結晶構造の基本構造において、B成分の金属カチオンを鉛とし、前記3次元ネットワーク中に複数ある鉛イオンの一部を他の原子で置換し、組成物とすることにより、量子収率が向上することを見出した。
本発明において、一般式(1)で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物は、A、B成分として鉛、M及びXを主成分とする。ここで、Mは金属カチオンである鉛イオンの一部を置換する原子を意味する。尚、Mは前記基本構造でB成分(鉛イオン)が存在する位置を置換しているか、A成分が存在する位置を置換しているか、又は前記基本構造を構成する骨格の格子間隙に存在してもよい。但し、Mの少なくとも一部は、前記ペロブスカイト型結晶構造においてBの一部を置換していることが好ましい。
以下、本発明における、A、B、X、及びMを構成成分とするペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物について説明する。
本発明において、一般式(1)で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物は、A、B成分として鉛、M及びXを主成分とする。ここで、Mは金属カチオンである鉛イオンの一部を置換する原子を意味する。尚、Mは前記基本構造でB成分(鉛イオン)が存在する位置を置換しているか、A成分が存在する位置を置換しているか、又は前記基本構造を構成する骨格の格子間隙に存在してもよい。但し、Mの少なくとも一部は、前記ペロブスカイト型結晶構造においてBの一部を置換していることが好ましい。
以下、本発明における、A、B、X、及びMを構成成分とするペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物について説明する。
〔A〕
本発明に係る組成物に含まれる、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物において、Aはセシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンである。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物において、Aがセシウムイオン、炭素原子数が3以下の有機アンモニウムイオン、又は炭素原子数が3以下のアミジニウムイオンである場合、一般的にペロブスカイト型結晶構造は、AB(1-a)MaX3で表される、3次元構造を有する。
本発明に係る組成物に含まれる、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物において、Aはセシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンである。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物において、Aがセシウムイオン、炭素原子数が3以下の有機アンモニウムイオン、又は炭素原子数が3以下のアミジニウムイオンである場合、一般的にペロブスカイト型結晶構造は、AB(1-a)MaX3で表される、3次元構造を有する。
Aで表される有機アンモニウムイオンとしては、例えば、下記一般式(A1)で表される有機アンモニウムイオンが挙げられる。
一般式(A1)中、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてアミノ基を有していてもよいアルキル基、又は置換基としてアミノ基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。但し、R1~R4の全てが水素原子となることはない。
R1~R4で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R1~R4で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R1~R4で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R1~R4で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R1~R4で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。
R1~R4で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。
R1~R4で表される基としては、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
一般式(A1)に含まれるアルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、量子収率が高い3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似2次元(quasi―2D)のペロブスカイト型の結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。2次元のペロブスカイト型結晶構造が無限大に積層すると3次元のペロブスカイト型結晶構造と同等になる(参考文献:P.P.Boixら、J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907など)。
R1~R4で表されるアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は1~4であることが好ましく、R1~R4で表されるシクロアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は3~4であることが好まし。R1が炭素原子数1~3のアルキル基であり、R2~R4が水素原子であることがより好ましい。
一般式(A1)に含まれるアルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、量子収率が高い3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似2次元(quasi―2D)のペロブスカイト型の結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。2次元のペロブスカイト型結晶構造が無限大に積層すると3次元のペロブスカイト型結晶構造と同等になる(参考文献:P.P.Boixら、J.Phys.Chem.Lett.2015,6,898-907など)。
R1~R4で表されるアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は1~4であることが好ましく、R1~R4で表されるシクロアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は3~4であることが好まし。R1が炭素原子数1~3のアルキル基であり、R2~R4が水素原子であることがより好ましい。
Aは、CH3NH3
+(メチルアンモニウムイオンともいう。)、C2H5NH3
+(エチルアンモニウムイオンともいう。) 又はC3H7NH3
+(プロピルアンモニウムイオンともいう。)であることが好ましく、CH3NH3
+又はC2H5NH3
+であることがより好ましく、CH3NH3
+であることがさらに好ましい。
Aで表されるアミジニウムイオンとしては、例えば、下記一般式(A2)で表されるアミジニウムイオンが例として挙げられる。
(R5R6N=CH-NR7R8)+・・・(A2)
(R5R6N=CH-NR7R8)+・・・(A2)
一般式(A2)中、R5~R8は、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてアミノ基を有していてもよいアルキル基、又は置換基としてアミノ基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。
R5~R8で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R5~R8で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R5~R8で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、1~4であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。
R5~R8で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R5~R8で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。
R5~R8で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~11であることが好ましく、3~8であることがより好ましい。
R5~R8で表される基としては、水素原子又はアルキル基が好ましい。
一般式(A2)に含まれる、アルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、量子収率が高い3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似2次元(quasi―2D)のペロブスカイト型結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。また、R5~R8で表されるアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は1~4であることが好ましく、R5~R8で表されるシクロアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は3~4であることが好ましい。R5が炭素原子数1~3のアルキル基であり、R6~R8が水素原子であることがより好ましい。
一般式(A2)に含まれる、アルキル基及びシクロアルキル基の数を少なくすること、並びにアルキル基及びシクロアルキル基の炭素原子数を小さくすることにより、量子収率が高い3次元構造のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を得ることができる。
アルキル基又はシクロアルキル基の炭素原子数が4以上の場合、2次元、及び/又は擬似2次元(quasi―2D)のペロブスカイト型結晶構造を一部あるいは全体に有する化合物を得ることができる。また、R5~R8で表されるアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は1~4であることが好ましく、R5~R8で表されるシクロアルキル基に含まれる炭素原子の合計数は3~4であることが好ましい。R5が炭素原子数1~3のアルキル基であり、R6~R8が水素原子であることがより好ましい。
〔M〕
Mは、A成分及び/又はB成分の一部を置換する成分を意味し、前述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の基本構造において、基本構造を構成する骨格の格子間隙に存在していてもよい。
Mは、6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオンである。前記6配位におけるイオン半径は、0.95Å以上1.4Å以下が好ましく、0.95Å以上1.3Å以下がより好ましい。
Mは、A成分及び/又はB成分の一部を置換する成分を意味し、前述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の基本構造において、基本構造を構成する骨格の格子間隙に存在していてもよい。
Mは、6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオンである。前記6配位におけるイオン半径は、0.95Å以上1.4Å以下が好ましく、0.95Å以上1.3Å以下がより好ましい。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物のペロブスカイト結晶構造を維持させ、十分な量子収率を得る観点から、Mとしては、例えば、バリウムイオン(6配位におけるイオン半径;1.35Å)、カルシウムイオン(6配位におけるイオン半径;1.00Å)、セリウムイオン(6配位におけるイオン半径;1.01Å)、ジスプロシウムイオン(6配位におけるイオン半径;1.07Å)、ランタンイオン(6配位におけるイオン半径;1.03Å)、サマリウムイオン(6配位におけるイオン半径;1.19Å)、ストロンチウムイオン(6配位におけるイオン半径;1.18Å)、イッテルビウムイオン(6配位におけるイオン半径;1.02Å)等の金属元素の陽イオンが挙げられる。
本発明において、「イオン半径」の値は、Shannonのイオン半径の文献値を使用することができる(参照論文:R.D.Shannon,Acta Crystallogr.,Sect.A,32,751(1976))。
なかでも、Mは、アルカリ土類金属元素の陽イオン、又は希土類元素の陽イオンであることが好ましく、カルシウムイオン、又はセリウムイオンであることがより好ましい。
本発明において、「イオン半径」の値は、Shannonのイオン半径の文献値を使用することができる(参照論文:R.D.Shannon,Acta Crystallogr.,Sect.A,32,751(1976))。
なかでも、Mは、アルカリ土類金属元素の陽イオン、又は希土類元素の陽イオンであることが好ましく、カルシウムイオン、又はセリウムイオンであることがより好ましい。
〔a〕
aは、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比である[M/(B+M)]を表す。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の結晶構造を維持し、十分な量子収率を得る観点から、aは0より大きく0.7以下である。ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の結晶構造を維持し、十分な量子収率を得る観点から、aは、0.01以上0.7以下であることが好ましく、0.02以上0.5以下であることがより好ましく、0.03以上0.3以下であることがさらに好ましく、0.04以上0.2以下であることが特に好ましい。
aは、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比である[M/(B+M)]を表す。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の結晶構造を維持し、十分な量子収率を得る観点から、aは0より大きく0.7以下である。ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の結晶構造を維持し、十分な量子収率を得る観点から、aは、0.01以上0.7以下であることが好ましく、0.02以上0.5以下であることがより好ましく、0.03以上0.3以下であることがさらに好ましく、0.04以上0.2以下であることが特に好ましい。
〔X〕
Xは、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。なかでも塩化物イオン、臭化物イオンが好ましく用いられる。
Xが、塩化物イオン又は臭化物イオンを含有する場合、Xの合計モル数量に対する塩化物イオン又は臭化物イオンの含有量は、10~100モル%が好ましく、30~100モル%がより好ましく、70~100モル%がさらに好ましく、80~100モル%が特に好ましい。
Xが2種以上のハロゲン化物イオンを含む場合、塩化物イオン又は臭化物イオンの含有率は、Xの合計モル数量に対して、10モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましく、80モル%以上が特に好ましい。
なかでも、Xは臭化物イオンを含むことが好ましい。Xが2種以上のハロゲン化物イオンである場合、前記ハロゲン化物イオンの含有比率は、発光波長により適宜選ぶことができる。
Xは、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。なかでも塩化物イオン、臭化物イオンが好ましく用いられる。
Xが、塩化物イオン又は臭化物イオンを含有する場合、Xの合計モル数量に対する塩化物イオン又は臭化物イオンの含有量は、10~100モル%が好ましく、30~100モル%がより好ましく、70~100モル%がさらに好ましく、80~100モル%が特に好ましい。
Xが2種以上のハロゲン化物イオンを含む場合、塩化物イオン又は臭化物イオンの含有率は、Xの合計モル数量に対して、10モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましく、80モル%以上が特に好ましい。
なかでも、Xは臭化物イオンを含むことが好ましい。Xが2種以上のハロゲン化物イオンである場合、前記ハロゲン化物イオンの含有比率は、発光波長により適宜選ぶことができる。
本発明に係る組成物に含まれる、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物であって、AB(1-a)MaX(3+δ)で表される、3次元構造のペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物具体例としては、CH3NH3Pb(1-a)CaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)CeaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)BaaBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)SraBr3(0<a≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)LaaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、CsPb(1-a)CaaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)CeaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、CsPb(1-a)BaaBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)SraBr3(0<a≦0.7)、CsPb(1-a)LaaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、CH3NH3Pb(1-a)CaaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CeaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)BaaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)SraBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LaaBr(3+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CaaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)CeaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)BaaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)SraBr(3-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)、CH3NH3Pb(1-a)LaaBr(3+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<3)、(H2N=CH-NH2)CaaBr3(0<a≦0.7)、(H2N=CH-NH2)CeaBr(3+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)CaaBr(3-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<3)、(H2N=CH-NH2)Pb(1-a)CeaBr(3-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<3)等が好ましいものとして挙げられる。但し、前記(3+δ―y)は必ず0以上となる。
本発明に係る組成物に含まれるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物であって、A2B(1-a)MaX(4+δ)で表される、2次元構造のペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物の具体例としては、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CaaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CeaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CoaBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)SraBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)ZnaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)CaaBr4(0<a≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)CeaBr(4+δ)(0<a≦0.7、0<δ≦0.7)、(C7H15NH3)2Pb(1-a)SraBr4(0<a≦0.7)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CaaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CeaBr(4+δ-y)Iy(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)SraBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)BaaBr(4-y)Iy(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CaaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)CeaBr(4+δ-y)Cly(0<a≦0.7、0<δ≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)SraBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)、(C4H9NH3)2Pb(1-a)BaaBr(4-y)Cly(0<a≦0.7、0<y<4)等が好ましいものとして挙げられる。但し、前記(4+δ―y)は必ず0以上となる。
≪発光スペクトル≫
本発明に係る組成物に含まれるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物は、可視光波長領域に蛍光を発する発光体であり、Xが臭化物イオンの場合は、通常480nm以上、好ましくは500nm以上、より好ましくは520nm以上、また、通常700nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲の範囲にピークがある蛍光を発するものである。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中のXが臭化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常480~700nmであり、500~600nmであることが好ましく、520~580nmであることがより好ましい。
Xがヨウ化物イオンの場合は、通常520nm以上、好ましくは530nm以上、より好ましくは540nm以上、また、通常800nm以下、好ましくは750nm以下、より好ましくは730nm以下の波長範囲の範囲にピークがある蛍光を発するものである。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中のXがヨウ化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常520~800nmであり、530~750nmであることが好ましく、540~730nmであることがより好ましい。
Xが塩化物イオンの場合は、通常300nm以上、好ましくは310nm以上、より好ましくは330nm以上、また、通常600nm以下、好ましくは580nm以下、より好ましくは550nm以下の波長範囲の範囲にピークがある蛍光を発するものである。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中のXが塩化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常300~600nmであり、310~580nmであることが好ましく、330~550nmであることがより好ましい。
本発明に係る組成物に含まれるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物は、可視光波長領域に蛍光を発する発光体であり、Xが臭化物イオンの場合は、通常480nm以上、好ましくは500nm以上、より好ましくは520nm以上、また、通常700nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲の範囲にピークがある蛍光を発するものである。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中のXが臭化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常480~700nmであり、500~600nmであることが好ましく、520~580nmであることがより好ましい。
Xがヨウ化物イオンの場合は、通常520nm以上、好ましくは530nm以上、より好ましくは540nm以上、また、通常800nm以下、好ましくは750nm以下、より好ましくは730nm以下の波長範囲の範囲にピークがある蛍光を発するものである。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中のXがヨウ化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常520~800nmであり、530~750nmであることが好ましく、540~730nmであることがより好ましい。
Xが塩化物イオンの場合は、通常300nm以上、好ましくは310nm以上、より好ましくは330nm以上、また、通常600nm以下、好ましくは580nm以下、より好ましくは550nm以下の波長範囲の範囲にピークがある蛍光を発するものである。
上記の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明の別の側面としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中のXが塩化物イオンの場合、発する蛍光のピークは、通常300~600nmであり、310~580nmであることが好ましく、330~550nmであることがより好ましい。
<分散液組成物>
本発明に係る分散液組成物は、上述の組成物における媒質が液体である組成物であり、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が液体中に分散している。上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を分散液組成物にすることで、量子収率を向上させることができる。
本明細書において「液体」とは、1気圧、25℃において液体状態をとる物質のことをいう。
本明細書において「液体中に分散している」とは、粒子が液体中に浮遊あるいは懸濁している状態のことをいう。
本発明に係る分散液組成物は、上述の組成物における媒質が液体である組成物であり、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が液体中に分散している。上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を分散液組成物にすることで、量子収率を向上させることができる。
本明細書において「液体」とは、1気圧、25℃において液体状態をとる物質のことをいう。
本明細書において「液体中に分散している」とは、粒子が液体中に浮遊あるいは懸濁している状態のことをいう。
分散液組成物は、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物及び液体以外のその他の成分を含んでいてもよい。前記成分としては、例えば、不純物、A、B、X、及び/又はMを構成成分とするアモルファス構造を有する化合物、並びにキャッピング配位子が挙げられる。
不純物としては、例えば、A、B、及びMを含むハロゲン化物、B、及びMの酸化物や複合酸化物、並びに、A、B、X及びMを含むその他の化合物が挙げられる。その他の成分は、分散液組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましい。
不純物としては、例えば、A、B、及びMを含むハロゲン化物、B、及びMの酸化物や複合酸化物、並びに、A、B、X及びMを含むその他の化合物が挙げられる。その他の成分は、分散液組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましい。
分散液組成物に含まれる液体(但し、樹脂は除く。)は、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を分散させることができる液体であれば特に限定されない。
分散液組成物に含まれる液体は(但し、樹脂は除く。)、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解し難いものが好ましい。
分散液組成物に含まれる液体(但し、樹脂は除く。)としては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭化水素基を有する有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
これらの中でもメチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル、アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒は、極性が低くペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解し難いと考えられるため好ましく、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系有機溶媒がより好ましい。
分散液組成物に含まれる液体は(但し、樹脂は除く。)、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解し難いものが好ましい。
分散液組成物に含まれる液体(但し、樹脂は除く。)としては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭化水素基を有する有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
これらの中でもメチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル、アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒は、極性が低くペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解し難いと考えられるため好ましく、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系有機溶媒がより好ましい。
本発明に係る分散液組成物は、キャッピング配位子を含んでいてもよい。キャッピング配位子とは、粒子(ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物)の表面に吸着して分散溶媒中に安定して分散させるための化合物であり、キャッピング配位子としては、例えば、後述する一般式(A3)で表されるアンモニウム塩、及び(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物が挙げられる。本発明に係る分散液組成物は、一般式(A3)で表されるアンモニウム塩、及び一般式(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物のいずれか一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。
分散液組成物は、一般式(A3)で表されるアンモニウム塩を含んでいてもよい。
一般式(A3)中、R9~R12は、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてアミノ基を有していてもよいアルキル基、置換基としてアミノ基を1つ有していてもよい不飽和炭化水素基、又は置換基としてアミノ基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。
R9~R12で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R9~R12で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R9~R12で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を1つ有していてもよい。R9~R12で表される不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R9~R12で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R9~R12で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、置換基としてアミノ基を1つ有していてもよい。R9~R12で表される不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R9~R12で表されるシクロアルキル基は、置換基としてアミノ基を有していてもよい。
R9~R12で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。
R9~R12で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。
R9~R12は、水素原子、アルキル基、又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。
一般式(A3)で表されるアンモニウム塩は、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の表面に吸着していてもよく、溶媒中に分散していてもよい。前記アンモニウム塩のカウンターアニオンとしては、特に制限は無いがBr-、Cl-、I-、F-のハロゲン化物イオンが挙げられる。
一般式(A3)で表されるアンモニウム塩としては、n-オクチルアミンの塩、オレイルアミンの塩が好ましい。
一般式(A3)で表されるアンモニウム塩としては、n-オクチルアミンの塩、オレイルアミンの塩が好ましい。
分散液組成物は、(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物を含んでいてもよい。
R13―CO2H・・・(A4)
R13―CO2H・・・(A4)
一般式(A4)中、R13は、置換基としてカルボキシ基を1つ有していてもよいアルキル基、置換基としてカルボキシ基を1つ有していてもよい不飽和炭化水素基、又は置換基としてカルボキシ基を1つ有していてもよいシクロアルキル基を表す。
R13で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、置換基としてカルボキシ基を1つ有していてもよい。R13で表されるアルキル基の炭素原子数は、通常1~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R13で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、置換基としてカルボキシ基を1つ有していてもよい。R13で表される不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R13で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、置換基としてカルボキシ基を1つ有していてもよい。R13で表される不飽和炭化水素基の炭素原子数は、通常2~20であり、5~20であることが好ましく、8~20であることがより好ましい。
R13で表されるシクロアルキル基は、置換基としてカルボキシ基を1つ有していてもよい。
R13で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。
R13で表されるシクロアルキル基の炭素原子数は、通常3~30であり、3~20であることが好ましく、3~11であることがより好ましい。
R13はアルキル基、又は不飽和炭化水素基であることが好ましい。不飽和炭化水素基としては、アルケニル基が好ましい。
(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物は、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の表面に吸着していてもよく、溶媒中で分散していてもよい。
(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物としては、オレイン酸が好ましい。
(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物としては、オレイン酸が好ましい。
分散液組成物に含まれる、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を凝集させにくくする観点、及び濃度消光を防ぐ観点から、前記分散液組成物の総質量に対して、50質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下とすることがより好ましく、また、十分な量子収率を得る観点から、1質量ppm以上とすることが好ましく、10質量ppm以上とすることがより好ましい。
本発明の別の側面としては、分散液組成物に含まれる、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、前記分散液組成物の総質量に対して、1質量ppm以上50質量%以下とすることが好ましく、10質量ppm以上10質量%以下とすることがより好ましい。
本明細書において、分散液組成物の総質量に対する、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、例えば、誘導結合プラズマ質量分析計(以下、ICP-MSともいう。)、誘導結合プラズマ発光分光分析法(以下、ICP-AESともいう。)、イオンクロマトグラフ等によって、前記ペロブスカイト型結晶構造を構成する元素を分析する事で測定する事ができ、また前記ペロブスカイト型結晶構造を構成する元素の一部を測定し、モル比から算出することにより測定することもできる。
本発明の別の側面としては、分散液組成物に含まれる、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、前記分散液組成物の総質量に対して、1質量ppm以上50質量%以下とすることが好ましく、10質量ppm以上10質量%以下とすることがより好ましい。
本明細書において、分散液組成物の総質量に対する、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、例えば、誘導結合プラズマ質量分析計(以下、ICP-MSともいう。)、誘導結合プラズマ発光分光分析法(以下、ICP-AESともいう。)、イオンクロマトグラフ等によって、前記ペロブスカイト型結晶構造を構成する元素を分析する事で測定する事ができ、また前記ペロブスカイト型結晶構造を構成する元素の一部を測定し、モル比から算出することにより測定することもできる。
分散液組成物中に分散している、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の平均粒径は、特に限定されるものではないが、十分に結晶構造を維持させる観点から、平均粒径が1nm以上であることが好ましく、2nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましく、また、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を沈降させにくくする観点から、平均粒径が10μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、500nm以下であることがさらに好ましい。
本発明の別の側面としては、分散液組成物に分散している、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の平均粒径が1nm~10μmであることが好ましく、2nm~1μmであることがより好ましく、3nm~500nmであることがさらに好ましい。
本明細書において、分散液組成物中に分散している、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の平均粒径は、例えば透過型電子顕微鏡(以下、TEMともいう。)、走査型電子顕微鏡(以下、SEMともいう。)により測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記分散液組成物中に分散している、20個の前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒径を観察し、それらの平均値を計算することにより、前記平均粒径を求めることができる。
本発明の別の側面としては、分散液組成物に分散している、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の平均粒径が1nm~10μmであることが好ましく、2nm~1μmであることがより好ましく、3nm~500nmであることがさらに好ましい。
本明細書において、分散液組成物中に分散している、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の平均粒径は、例えば透過型電子顕微鏡(以下、TEMともいう。)、走査型電子顕微鏡(以下、SEMともいう。)により測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記分散液組成物中に分散している、20個の前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒径を観察し、それらの平均値を計算することにより、前記平均粒径を求めることができる。
分散液組成物に含まれる上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒度分布は、特に限定されるものではないが、十分に結晶構造を維持させる観点から、メディアン径のD50が3nm以上であることが好ましく、4nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることがさらに好ましく、また、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を沈降させにくくする観点から、5μm以下であることが好ましく、500nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。
本発明の別の側面としては、分散液組成物に含まれる前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒度分布においてメディアン径のD50が3nm~5μmであることが好ましく、4nm~500nmであることがより好ましく、5nm~100nmであることが更に好ましい。
本明細書において、分散液組成物中に分散している、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒度分布は、例えばTEM、SEMにより測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記分散液組成物中に分散している20個の前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒径を観察し、それらの分布から、前記メディアン径のD50を求めることができる。
本発明の別の側面としては、分散液組成物に含まれる前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒度分布においてメディアン径のD50が3nm~5μmであることが好ましく、4nm~500nmであることがより好ましく、5nm~100nmであることが更に好ましい。
本明細書において、分散液組成物中に分散している、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒度分布は、例えばTEM、SEMにより測定することができる。具体的には、TEM、又はSEMにより、前記分散液組成物中に分散している20個の前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒径を観察し、それらの分布から、前記メディアン径のD50を求めることができる。
≪aの算出≫
本発明に係る分散液組成物中において、上述のMのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値は、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)を用いて測定することができる。分散液組成物中のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物はN,N-ジメチルホルムアミド等の溶媒を用いて溶解した後に測定を行うことができる。
具体的に、前記モル比[M/(M+B)]の値は、下記式(T)に従って算出した値とすることができる。下記式(T)中、Mmolは、ICP-MSで測定したMのモル数であり、Pbmolは、ICP-MSで測定したPbのモル数を示す。
[M/(M+B)]=(Mmol)/(Mmol+Pbmol) …(T)
本発明に係る分散液組成物中において、上述のMのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値は、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)を用いて測定することができる。分散液組成物中のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物はN,N-ジメチルホルムアミド等の溶媒を用いて溶解した後に測定を行うことができる。
具体的に、前記モル比[M/(M+B)]の値は、下記式(T)に従って算出した値とすることができる。下記式(T)中、Mmolは、ICP-MSで測定したMのモル数であり、Pbmolは、ICP-MSで測定したPbのモル数を示す。
[M/(M+B)]=(Mmol)/(Mmol+Pbmol) …(T)
≪量子収率の測定≫
本発明に係る分散液組成物の量子収率は、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定することができる。分散液組成物の量子収率は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が前記分散液組成物の総質量に対して、100~2000ppm(μg/g)の濃度となるように調節して測定することができる。
本発明の1つの側面は、A成分として有機アンモニウムイオンを含む本発明の組成物であって、上記方法で測定した量子収率が75%以上である組成物である。
前記量子収率としては、75~100%であることが好ましく、80~100%であることがより好ましい。
本発明の別の側面は、A成分としてセシウムイオンを含む本発明の組成物であって、上記方法で測定した量子収率が、40%以上である組成物である。
前記量子収率としては40~100%であることが好ましく、40~80%であることがより好ましい。
本発明に係る分散液組成物の量子収率は、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定することができる。分散液組成物の量子収率は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が前記分散液組成物の総質量に対して、100~2000ppm(μg/g)の濃度となるように調節して測定することができる。
本発明の1つの側面は、A成分として有機アンモニウムイオンを含む本発明の組成物であって、上記方法で測定した量子収率が75%以上である組成物である。
前記量子収率としては、75~100%であることが好ましく、80~100%であることがより好ましい。
本発明の別の側面は、A成分としてセシウムイオンを含む本発明の組成物であって、上記方法で測定した量子収率が、40%以上である組成物である。
前記量子収率としては40~100%であることが好ましく、40~80%であることがより好ましい。
<樹脂組成物>
本発明に係る樹脂組成物は、上述の組成物における媒質が樹脂である組成物であり、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が樹脂中に分散している。上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を樹脂組成物にすることで、量子収率を向上させることができる。
本明細書において「樹脂」とは、有機高分子化合物を意味する。
本明細書において「樹脂中に分散している」とは、粒子が樹脂中に浮遊あるいは懸濁している状態のことをいう。
前記粒子の平均粒子径としては、例えば1nm~1000nmが例として挙げられる。
樹脂組成物は、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物及び樹脂以外のその他の成分を有していてもよい。前記成分としては、例えば、不純物、A、B、X、及び/又はMを構成成分とするアモルファス構造を有する化合物、並びにキャッピング配位子が挙げられる。不純物としては、A、B、及び/又はMを含むハロゲン化物や、B、及び/又はMの酸化物や複合酸化物、並びに、A、B、X及び/又はMを含むその他の化合物が挙げられる。その他の成分は、分散液組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましい。
本発明に係る樹脂組成物の形態は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜決定することができる。ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が分散している樹脂組成物を膜状にしたものでもよく、板状に成形したものでもよい。
本発明に係る樹脂組成物は、上述の組成物における媒質が樹脂である組成物であり、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が樹脂中に分散している。上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を樹脂組成物にすることで、量子収率を向上させることができる。
本明細書において「樹脂」とは、有機高分子化合物を意味する。
本明細書において「樹脂中に分散している」とは、粒子が樹脂中に浮遊あるいは懸濁している状態のことをいう。
前記粒子の平均粒子径としては、例えば1nm~1000nmが例として挙げられる。
樹脂組成物は、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物及び樹脂以外のその他の成分を有していてもよい。前記成分としては、例えば、不純物、A、B、X、及び/又はMを構成成分とするアモルファス構造を有する化合物、並びにキャッピング配位子が挙げられる。不純物としては、A、B、及び/又はMを含むハロゲン化物や、B、及び/又はMの酸化物や複合酸化物、並びに、A、B、X及び/又はMを含むその他の化合物が挙げられる。その他の成分は、分散液組成物の総質量に対して10質量%以下であることが好ましい。
本発明に係る樹脂組成物の形態は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜決定することができる。ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が分散している樹脂組成物を膜状にしたものでもよく、板状に成形したものでもよい。
本発明に係る樹脂組成物において、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が分散している樹脂は、特に限定されるものではないが、前記樹脂組成物を製造する温度において、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が低いものが好ましい。
前記樹脂としては、例えば、ポリスチレン、メタクリル樹脂、等が挙げられる。
前記樹脂としては、例えば、ポリスチレン、メタクリル樹脂、等が挙げられる。
本発明に係る樹脂組成物は、キャッピング配位子を含んでいてもよい。キャッピング配位子とは、粒子(ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物)の表面に吸着して分散媒質中に安定して分散させるための化合物であり、キャッピング配位子としては、例えば、上述の一般式(A3)で表されるアンモニウム塩、及び(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物が挙げられる。本発明に係る樹脂組成物は、アンモニウム塩、及びカルボキシルを有する化合物のいずれか一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。
本発明に係る樹脂組成物が含むことのできる、一般式(A3)で表されるアンモニウム塩としては、n-オクチルアミンからなるアンモニウム塩、オレイルアミンからなるアンモニウム塩が好ましい。(A3)で表されるアンモニウム塩は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の表面に吸着していてもよく、樹脂中に分散していてもよい。前記アンモニウム塩のカウンターアニオンとしては、特に制限は無いがBr-、Cl-、I-、F-のハロゲン化物イオンが例として挙げられる。
本発明に係る樹脂組成物が含むことのできる、一般式(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物としては、オレイン酸が好ましい。
一般式(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の表面に吸着していてもよく、樹脂中に分散していてもよい。
一般式(A4)で表されるカルボキシ基を有する化合物は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の表面に吸着していてもよく、樹脂中に分散していてもよい。
樹脂組成物に含まれる、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の量は、特に限定されるものではないが、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を凝集させにくくする観点、及び濃度消光を防ぐ観点から、前記樹脂組成物の総質量に対して50質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下とすることがより好ましく、また、十分な量子収率を得る観点から、1質量ppm以上とすることが好ましく、10質量ppm以上とすることがより好ましい。
本発明の別の側面としては、樹脂組成物に含まれる、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、前記樹脂組成物の総質量に対して、1質量ppm以上50質量%以下とすることが好ましく、10質量ppm以上10質量%以下とすることがより好ましい。
本明細書において、樹脂組成物の総質量に対する、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、例えばICP-MSにより測定することができる。
本発明の別の側面としては、樹脂組成物に含まれる、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、前記樹脂組成物の総質量に対して、1質量ppm以上50質量%以下とすることが好ましく、10質量ppm以上10質量%以下とすることがより好ましい。
本明細書において、樹脂組成物の総質量に対する、前記ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の含有量は、例えばICP-MSにより測定することができる。
樹脂組成物に分散している、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の平均粒径は、特に限定されるものではないが、前記の分散液組成物中に分散している、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の平均粒径と同様である。
樹脂組成物に含まれるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒度分布は、特に限定されるものではないが、前記の分散液組成物中に分散している、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の粒度分布と同様である。
≪aの算出≫
本発明に係る樹脂組成物中において、上述のMのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値は、前記の分散液組成物と同様に、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)を用いて測定することができる。
本発明に係る樹脂組成物中において、上述のMのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値は、前記の分散液組成物と同様に、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)を用いて測定することができる。
≪量子収率の測定≫
本発明に係る樹脂組成物の量子収率は、前記の分散液組成物と同様に、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定することができる。
本発明に係る樹脂組成物の量子収率は、前記の分散液組成物と同様に、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定することができる。
<分散液組成物の製造方法>
本発明に係る分散液組成物は、既知文献(Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696、ACSNano,2015,9,4533-4542等)を参考に、以下に述べる方法によって製造することができる。
例えば、本発明に係る分散液組成物の製造方法としては、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを、溶媒に溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液と、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法(分散液組成物の製造方法の第1実施形態)が挙げられる。
また、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを、高温の溶媒に添加して溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法(分散液組成物の製造方法の第2実施形態)が挙げられる。
本発明に係る分散液組成物は、既知文献(Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696、ACSNano,2015,9,4533-4542等)を参考に、以下に述べる方法によって製造することができる。
例えば、本発明に係る分散液組成物の製造方法としては、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを、溶媒に溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液と、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法(分散液組成物の製造方法の第1実施形態)が挙げられる。
また、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを、高温の溶媒に添加して溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法(分散液組成物の製造方法の第2実施形態)が挙げられる。
<分散液組成物の製造方法の第1実施形態>
以下、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを、溶媒に溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液と、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法について説明する。
なお、溶解度とは、混合する工程をおこなう温度における溶解度を意味する。
前記製造方法は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含むことが好ましい。キャッピング配位子は、前述の混合する工程の前に添加する事が好ましく、A、B、X及びMを溶解させた溶液にキャッピング配位子を添加、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒に添加、又はA、B、X及びMを溶解させた溶液、及びペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒の両方に添加してもよい。
前記製造方法は、前述の混合する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいていることが好ましい。前記除去する工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
以下、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを、溶媒に溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液と、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程とを含む製造方法について説明する。
なお、溶解度とは、混合する工程をおこなう温度における溶解度を意味する。
前記製造方法は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含むことが好ましい。キャッピング配位子は、前述の混合する工程の前に添加する事が好ましく、A、B、X及びMを溶解させた溶液にキャッピング配位子を添加、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒に添加、又はA、B、X及びMを溶解させた溶液、及びペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒の両方に添加してもよい。
前記製造方法は、前述の混合する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいていることが好ましい。前記除去する工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
前述の溶液と、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、前記溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程は、(a)前記溶液を、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒に滴下する工程であってもよく、(b)前記溶液に、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒を滴下する工程であってもよいが、分散性を高める観点から(a)であることが好ましい。
滴下する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
前記溶液と、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、前記溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の析出し易さを確保する観点から、0~40℃の範囲であることが好ましく、10~30℃の範囲であることがより好ましい。
滴下する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
前記溶液と、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が、前記溶液を得る工程で用いた溶媒よりも低い溶媒とを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の析出し易さを確保する観点から、0~40℃の範囲であることが好ましく、10~30℃の範囲であることがより好ましい。
製造する際、aとδが所望の値になるように、上記配合する化合物の種類とその量を調整すればよい。
前記製造方法で用いるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度の異なる2種類の溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシド、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒からなる群より選ばれる2種の溶媒が挙げられる。
前記製造方法に含まれる、溶液を得る工程で用いる溶媒としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が高い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃~30℃)で前記工程をおこなう場合、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシドが挙げられる。
前記製造方法に含まれる、混合する工程で用いる溶媒としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が低い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃~30℃)で前記工程をおこなう場合、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N‐メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒が挙げられる。
前記製造方法に含まれる、溶液を得る工程で用いる溶媒としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が高い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃~30℃)で前記工程をおこなう場合、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、メトキシプロパノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、2-フルオロエタノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル;N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒;ジメチルスルホキシドが挙げられる。
前記製造方法に含まれる、混合する工程で用いる溶媒としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に対する溶解度が低い溶媒が好ましく、例えば、室温(10℃~30℃)で前記工程をおこなう場合、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル;γ-ブチロラクトン、N‐メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル;アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート基を有する有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒が挙げられる。
溶解度の異なる2種類の溶媒において、溶解度の差は100μg/溶媒100g~90g/溶媒100gであることが好ましく、1mg/溶媒100g~90g/溶媒100gであることがより好ましい。溶解度の差を100μg/溶媒100g~90g/溶媒100g)にする観点から、例えば、室温(10℃~30℃)で混合する工程をおこなう場合、溶液を得る工程で用いる溶媒が、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド基を有する有機溶媒やジメチルスルホキシドであり、混合する工程で用いる溶媒が塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒であることが好ましい。
<分散液組成物の製造方法の第2実施形態>
B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを高温の溶媒に添加して溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法について説明する。
前記製造方法では、温度の差による溶解度の差によって本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を析出させ、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を製造することができる。
B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とを高温の溶媒に添加して溶解させ、溶液を得る工程と、得られた溶液を冷却する工程とを含む製造方法について説明する。
前記製造方法では、温度の差による溶解度の差によって本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を析出させ、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を製造することができる。
前記製造方法は、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を安定して分散できる観点から、キャッピング配位子を加える工程を含んでいることが好ましい。
前記製造方法は、冷却する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいることが好ましい。上記除去工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
前記製造方法は、冷却する工程のあと、遠心分離、ろ過などの手法により粗大粒子を除去する工程を含んでいることが好ましい。上記除去工程によって除去する粗大粒子のサイズは、好ましくは10μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは500nm以上である。
ここで、高温の溶媒とは、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA及びXを含む化合物とが、溶解する温度の溶媒であればよく、例えば、60~600℃の溶媒であることが好ましく、80~400℃の溶媒であることがより好ましい。
冷却する温度としては、-20~50℃であることが好ましく、-10~30℃であることがより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/minであることが好ましく、10~150℃/minであることがより好ましい。
冷却する温度としては、-20~50℃であることが好ましく、-10~30℃であることがより好ましい。
冷却速度としては、0.1~1500℃/minであることが好ましく、10~150℃/minであることがより好ましい。
前記製造方法に用いる溶媒としては、B及びXを含む化合物と、M及びXを含む化合物と、Aを含む化合物又はA成分及びXを含む化合物とを溶解しうる溶媒であれば、特に限定されるものではないが、例えば、前記の分散液組成物に含まれる液体は(但し、樹脂は除く。)と同様のものが挙げられる。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液から、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を取り出す方法としては、固液分離を行うことでペロブスカイト型結晶構造を有する化合物のみを回収する方法が挙げられる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。
前述の固液分離方法は、ろ過などの方法や、溶媒の蒸発を利用した方法などが挙げられる。
<樹脂組成物の製造方法>
例えば、本発明に係る樹脂組成物の製造方法としては、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、溶媒に樹脂が溶解している溶液とを混合する工程と、溶媒を除去する工程とを含む製造方法が挙げられる。
また、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、モノマーとを混合する工程と、モノマーを重合させて樹脂組成物を得る工程とを含む製造方法が挙げられる。
例えば、本発明に係る樹脂組成物の製造方法としては、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、溶媒に樹脂が溶解している溶液とを混合する工程と、溶媒を除去する工程とを含む製造方法が挙げられる。
また、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、モノマーとを混合する工程と、モノマーを重合させて樹脂組成物を得る工程とを含む製造方法が挙げられる。
以下、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、溶媒に樹脂が溶解している溶液とを混合する工程と、溶媒を除去する工程とを含む、樹脂組成物の製造方法について説明する。
上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、溶媒に樹脂が溶解している溶液とを混合する工程において(a)上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物を溶媒に樹脂が溶解している溶液に滴下してよいし、(b)溶媒に樹脂が溶解している溶液を上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物に滴下してもよいが、分散性を高める観点から(a)であることが好ましい。
混合する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、溶媒に溶解している樹脂とを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
混合する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、溶媒に溶解している樹脂とを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
溶媒を除去する方法としては、室温静置による自然乾燥でもよいし、真空乾燥機を用いた減圧乾燥や加熱によって溶媒を蒸発させる方法等が挙げられる。
上述の樹脂を溶解させる溶媒としては、樹脂を溶解しうる溶媒であれば特に限定されないが、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解し難いものが好ましい。
上述の樹脂が溶解している溶媒としては、例えば、前記の分散液組成物に含まれる液体は(但し、樹脂は除く。)と同様のものが挙げられる。
これらの中でもメチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル類;γ-ブチロラクトン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル、アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒は極性が低く、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解し難いと考えられるため好ましく、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒がより好ましい。
上述の樹脂が溶解している溶媒としては、例えば、前記の分散液組成物に含まれる液体は(但し、樹脂は除く。)と同様のものが挙げられる。
これらの中でもメチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテート等のエステル類;γ-ブチロラクトン、アセトン、ジメチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン;ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール等のエーテル、アセトニトリル、イソブチロニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル基を有する有機溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系有機溶媒;塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒は極性が低く、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解し難いと考えられるため好ましく、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化した炭化水素基を有する有機溶媒;n-ペンタン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素基を有する有機溶媒がより好ましい。
以下、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、モノマーとを混合する工程と、モノマーを重合させて樹脂組成物を得る工程とを含む製造方法について説明する。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、モノマーとを混合する工程は、(a)上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物をモノマーに滴下してよいし、(b)モノマーを上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物に滴下してもよいが、分散性を高める観点から(a)であることが好ましい。
混合する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、モノマーとを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
混合する際には攪拌を行う事が分散性を高める観点から好ましい。
上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、モノマーとを混合する工程において、温度には特に制限は無いが、均一に混合する観点から、0~100℃の範囲であることが好ましく、10~80℃の範囲であることがより好ましい。
前記製造方法において用いるモノマーとしては、スチレン、メチルメタクリレートが挙げられる。
前記製造方法において、モノマーを重合させる方法としては、ラジカル重合などの公知の重合反応を適宜用いる事ができる。例えばラジカル重合の場合は、上述のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、又は本発明に係る分散液組成物と、モノマーとの混合物に、ラジカル重合開始剤を添加し、ラジカルを発生させることで重合反応を用い、ラジカルを発生させることで重合反応が進行する。
ラジカル重合開始剤は特に限定されるものではないが、光ラジカル重合開始剤が挙げられる。
上記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxideが挙げられる。
ラジカル重合開始剤は特に限定されるものではないが、光ラジカル重合開始剤が挙げられる。
上記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxideが挙げられる。
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
<用途>
本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物の用途としては、例えば、ELディスプレイや液晶ディスプレイ用の波長変換材料が挙げられ、具体的には、(1)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を樹脂に分散させてガラスチューブ等の中に入れて封止し、これを導光板の端面(側面)に沿うように、光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンエッジ方式のバックライト)、(2)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を樹脂等に分散させてシート状に成形し、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを、導光板の上に設置して、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(表面実装方式のバックライト)、(3)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を樹脂等に分散させて青色発光ダイオードの発光部近傍に設置し、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンチップ方式のバックライト)、及び(4)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を、レジスト中に分散させて、カラーフィルター上に設置し、光源から照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライトが挙げられる。
本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物の用途としては、例えば、ELディスプレイや液晶ディスプレイ用の波長変換材料が挙げられ、具体的には、(1)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を樹脂に分散させてガラスチューブ等の中に入れて封止し、これを導光板の端面(側面)に沿うように、光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンエッジ方式のバックライト)、(2)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を樹脂等に分散させてシート状に成形し、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを、導光板の上に設置して、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(表面実装方式のバックライト)、(3)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を樹脂等に分散させて青色発光ダイオードの発光部近傍に設置し、照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライト(オンチップ方式のバックライト)、及び(4)本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を、レジスト中に分散させて、カラーフィルター上に設置し、光源から照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換するバックライトが挙げられる。
本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物の用途としては、例えば、レーザーダイオード用の波長変換材料が挙げられ、具体的には、本発明のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物を成形し、光源である青色発光ダイオードの後段に配置して、青色光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発する照明が挙げられる。
また、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物は、例えば、LEDの発光層の材料として用いることができる。
本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含むLEDとしては、例えば、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物とZnSなどの導電性粒子を混合して膜状に積層し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層した構造をしており、電流を流すことで、p型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト結晶構造を有する化合物中で電荷を打ち消すことで発光する方式が挙げられる。
本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含むLEDとしては、例えば、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物とZnSなどの導電性粒子を混合して膜状に積層し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層した構造をしており、電流を流すことで、p型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト結晶構造を有する化合物中で電荷を打ち消すことで発光する方式が挙げられる。
さらに、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物は、太陽電池の活性層に含まれる電子輸送性材料として利用することができる。
前記太陽電池としては、構成は特に限定されないが、例えば、フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板、酸化チタン緻密層、多孔質酸化アルミニウム層、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物から生成した活性層、2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層、及び、銀(Ag)電極をこの順で有する太陽電池が挙げられる。
酸化チタン緻密層は、電子輸送の機能、FTOのラフネスを抑える効果、及び、逆電子移動を抑制する機能を有する。
多孔質酸化アルミニウム層は、光吸収効率を向上させる機能を有する。
本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物から生成された活性層は、電荷分離及び電子輸送の役割をはたす。
前記太陽電池としては、構成は特に限定されないが、例えば、フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板、酸化チタン緻密層、多孔質酸化アルミニウム層、本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物から生成した活性層、2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層、及び、銀(Ag)電極をこの順で有する太陽電池が挙げられる。
酸化チタン緻密層は、電子輸送の機能、FTOのラフネスを抑える効果、及び、逆電子移動を抑制する機能を有する。
多孔質酸化アルミニウム層は、光吸収効率を向上させる機能を有する。
本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む組成物から生成された活性層は、電荷分離及び電子輸送の役割をはたす。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物の合成)
[実施例1]
臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)0.32mmol、臭化鉛(PbBr2)0.388mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.012mmol、n-オクチルアミン40μL、オレイン酸1mL、及びDMF10mLを混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
[実施例1]
臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)0.32mmol、臭化鉛(PbBr2)0.388mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.012mmol、n-オクチルアミン40μL、オレイン酸1mL、及びDMF10mLを混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
[実施例2]
臭化鉛(PbBr2)を0.38mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.02mmol、とする以外は上記実施例1と同様の方法でペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
臭化鉛(PbBr2)を0.38mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.02mmol、とする以外は上記実施例1と同様の方法でペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
[実施例3]
臭化鉛(PbBr2)を0.36mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.04mmol、とする以外は上記実施例1と同様の方法でペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
臭化鉛(PbBr2)を0.36mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.04mmol、とする以外は上記実施例1と同様の方法でペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
[実施例4]
臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)0.32mmol、臭化鉛(PbBr2)0.388mmol、臭化セリウム(CeBr3)0.012mmol、n-オクチルアミン40μL、オレイン酸1mL、及びDMF10mLを混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)0.32mmol、臭化鉛(PbBr2)0.388mmol、臭化セリウム(CeBr3)0.012mmol、n-オクチルアミン40μL、オレイン酸1mL、及びDMF10mLを混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
[実施例5]
臭化鉛(PbBr2)を0.38mmol、臭化セリウム(CeBr3)0.02mmol、とする以外は上記実施例4と同様の方法でペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
臭化鉛(PbBr2)を0.38mmol、臭化セリウム(CeBr3)0.02mmol、とする以外は上記実施例4と同様の方法でペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
[比較例1]
臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)0.32mmol、臭化鉛(PbBr2)0.4mmol、n-オクチルアミン40μL、オレイン酸1mL、及びDMF10mLを混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLをトルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)0.32mmol、臭化鉛(PbBr2)0.4mmol、n-オクチルアミン40μL、オレイン酸1mL、及びDMF10mLを混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLをトルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
[比較例2]
2.5cm×2.5cmサイズのガラス基板を用意した。このガラス基板をオゾンUV処理した。
70℃で臭化鉛(PbBr2)をN,N-ジメチルホルムアミド(以下、「DMF」と記載する)の溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化鉛溶液を作製した。同様に、70℃で臭化カルシウム(CaBr2)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化カルシウム溶液を作製した。次いで、70℃で臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化メチルアンモニウム溶液を作製した。上記の臭化鉛溶液と臭化カルシウム溶液をモル比で(Ca)/(Ca+Pb)が0.1となるように混合し溶液を作製した。次いで、モル比で(臭化メチルアンモニウム)/(Ca+Pb)=1となるように更に溶液を混合した。
上記のガラス基板に、1000rpmの回転数で前記溶液をスピンコートにより塗布し、大気中100℃で10分間乾燥させることで、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の塗布膜を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
2.5cm×2.5cmサイズのガラス基板を用意した。このガラス基板をオゾンUV処理した。
70℃で臭化鉛(PbBr2)をN,N-ジメチルホルムアミド(以下、「DMF」と記載する)の溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化鉛溶液を作製した。同様に、70℃で臭化カルシウム(CaBr2)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化カルシウム溶液を作製した。次いで、70℃で臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化メチルアンモニウム溶液を作製した。上記の臭化鉛溶液と臭化カルシウム溶液をモル比で(Ca)/(Ca+Pb)が0.1となるように混合し溶液を作製した。次いで、モル比で(臭化メチルアンモニウム)/(Ca+Pb)=1となるように更に溶液を混合した。
上記のガラス基板に、1000rpmの回転数で前記溶液をスピンコートにより塗布し、大気中100℃で10分間乾燥させることで、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の塗布膜を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
[比較例3]
2.5cm×2.5cmサイズのガラス基板を用意した。このガラス基板をオゾンUV処理した。
70℃で臭化鉛(PbBr2)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化鉛溶液を作製した。70℃で臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化メチルアンモニウム溶液を作製した。次いで、モル比で(臭化メチルアンモニウム)/(Pb)=1となるように溶液を混合した。
上記のガラス基板に、1000rpmの回転数で前記溶液をスピンコートにより塗布し、100℃で10分間乾燥させることで、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の塗布膜を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
2.5cm×2.5cmサイズのガラス基板を用意した。このガラス基板をオゾンUV処理した。
70℃で臭化鉛(PbBr2)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化鉛溶液を作製した。70℃で臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)をDMFの溶媒に溶解して0.1Mの濃度の臭化メチルアンモニウム溶液を作製した。次いで、モル比で(臭化メチルアンモニウム)/(Pb)=1となるように溶液を混合した。
上記のガラス基板に、1000rpmの回転数で前記溶液をスピンコートにより塗布し、100℃で10分間乾燥させることで、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の塗布膜を得た。
X線回折パターンをX線回折測定装置(XRD、Cu Kα線、X’pert PRO MPD、スペクトリス社製)で測定した所、2θ=14°の位置に(hkl)=(001)由来のピークを有しており、3次元のペロブスカイト型結晶構造を有していることを確認した。
(M置換量の測定)
実施例1~5及び比較例1、比較例2で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物10mLに対してDMF1mLを添加し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた。溶解後の溶液中のM(Ca、又はCe)及びB(Pb)のモル数量をICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)により測定し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に含まれるM(Ca、又はCe)の量を[M/(M+Pb)]の式に当てはめて評価した。
実施例1~5及び比較例1、比較例2で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物10mLに対してDMF1mLを添加し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた。溶解後の溶液中のM(Ca、又はCe)及びB(Pb)のモル数量をICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)により測定し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に含まれるM(Ca、又はCe)の量を[M/(M+Pb)]の式に当てはめて評価した。
(量子収率測定)
実施例1~5及び比較例1で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。
前記分散液組成物の総質量に対するペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度を1000ppm(μg/g)として量子収率を行った。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度の測定方法について説明する。実施例1~5及び比較例1で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物10mLに対していDMF1mLを添加し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた。得られた溶液中のM(Ca、又はCe)及びB(Pb)のモル数量をICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)により測定し、モル比からCH3NH3Pb(1-a)MaX(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、またはCH3NH3PbBr3の式に当てはめてペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度を測定した。
実施例1~5及び比較例1で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。
前記分散液組成物の総質量に対するペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度を1000ppm(μg/g)として量子収率を行った。
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度の測定方法について説明する。実施例1~5及び比較例1で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物10mLに対していDMF1mLを添加し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた。得られた溶液中のM(Ca、又はCe)及びB(Pb)のモル数量をICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)により測定し、モル比からCH3NH3Pb(1-a)MaX(3+δ)(0<a≦0.7,0≦δ≦0.7)、またはCH3NH3PbBr3の式に当てはめてペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度を測定した。
(量子収率測定)
比較例2~3で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の薄膜の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。比較例2~3で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の薄膜をガラス基板ごと1cm×1cmの大きさに切断し、量子収率を測定した。
比較例2~3で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の薄膜の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。比較例2~3で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の薄膜をガラス基板ごと1cm×1cmの大きさに切断し、量子収率を測定した。
以下の表1に、実施例1~5及び比較例1~3のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物の構成と、量子収率を示す。表1中、[M/(M+Pb)]はICP-MSにより測定したMのモル数量をM及びB(鉛イオン)の合計モル数量で除したモル比を表す。
上記の結果から、本発明を適用した実施例1~5の分散液組成物は、本発明を適用しない比較例1の分散液組成物、及び比較例2~3のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の薄膜と比して、優れた量子収率を有していることが確認できた。
[実施例6]
セシウムの濃度が2700ppm(μg/g)となるように臭化セシウム(CsBr)にDMF10mLを加え混合した。臭化鉛(PbBr2)0.38mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.02mmol、n-オクチルアミン88μL、オレイン酸1mLを上述の臭化セシウム溶液と混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
セシウムの濃度が2700ppm(μg/g)となるように臭化セシウム(CsBr)にDMF10mLを加え混合した。臭化鉛(PbBr2)0.38mmol、臭化カルシウム(CaBr2)0.02mmol、n-オクチルアミン88μL、オレイン酸1mLを上述の臭化セシウム溶液と混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
[比較例4]
セシウムの濃度が2700ppm(μg/g)となるように臭化セシウム(CsBr)にDMF10mLを加え混合した。臭化鉛(PbBr2)0.4mmol、n-オクチルアミン88μL、オレイン酸1mLを上述の臭化セシウム溶液と混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
セシウムの濃度が2700ppm(μg/g)となるように臭化セシウム(CsBr)にDMF10mLを加え混合した。臭化鉛(PbBr2)0.4mmol、n-オクチルアミン88μL、オレイン酸1mLを上述の臭化セシウム溶液と混合して溶液を作製した。
次いで、トルエン20mLをマグネチックスターラーで攪拌しながら、前記溶液4mLを前記トルエンに添加した。1時間攪拌した後、10000rpm、10分間の遠心分離で沈殿を分離する事で、上澄みのペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物を得た。
(M置換量の測定)
実施例6で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物10mLに対してDMFを1mL添加し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた。溶解後の溶液中のM(Ca)及びB(Pb)のモル数量をICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)により測定し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に含まれるM(Ca)のモル数量を[M/(M+Pb)]の式に当てはめて評価した。
実施例6で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物10mLに対してDMFを1mL添加し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた。溶解後の溶液中のM(Ca)及びB(Pb)のモル数量をICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)により測定し、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物に含まれるM(Ca)のモル数量を[M/(M+Pb)]の式に当てはめて評価した。
(量子収率測定)
実施例6及び比較例4で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。前記分散液組成物の総質量に対するペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度を900ppm(μg/g)に調整して量子収率の測定を行った。
実施例6及び比較例4で得られたペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物の量子収率を、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、商品名C9920-02、測定条件:励起光450nm、室温、大気下)を用いて測定した。前記分散液組成物の総質量に対するペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度を900ppm(μg/g)に調整して量子収率の測定を行った。
(ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の測定)
実施例及び比較例で得られた組成物におけるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度は、それぞれ、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物及び溶媒を含む分散液に、N,N-ジメチルホルムアミドを添加することでペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた後、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)、及びイオンクロマトグラフを用いて測定した。
実施例及び比較例で得られた組成物におけるペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の濃度は、それぞれ、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物及び溶媒を含む分散液に、N,N-ジメチルホルムアミドを添加することでペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を溶解させた後、ICP-MS(ELAN DRCII、パーキンエルマー製)、及びイオンクロマトグラフを用いて測定した。
以下の表2に、実施例6及び比較例4のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物の構成と、量子収率を記載する。表2中、[M/(M+Pb)]はMのモル数量をM及びB(鉛イオン)の合計モル数量で除したモル比を表す。
上記の結果から、本発明を適用した実施例6の分散液組成物は、本発明を適用しない比較例4の分散液組成物と比して、優れた量子収率を有していることが確認できた。
[参考例1]
実施例1~6に記載の本発明に係る分散液組成物と樹脂を混合した後に、液体を除去する事で、本発明に係る樹脂組成物を得ることができ、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~6に記載の本発明に係る分散液組成物と樹脂を混合した後に、液体を除去する事で、本発明に係る樹脂組成物を得ることができ、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例2]
実施例1~6に記載の分散液組成物と樹脂を混合した後に、液体を除去してシート化する事で本発明に係る樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~6に記載の分散液組成物と樹脂を混合した後に、液体を除去してシート化する事で本発明に係る樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例3]
実施例1~6に記載の本発明に係る分散液組成物と樹脂を混合した後に、溶媒を除去する事で本発明に係る樹脂組成物を得ることができ、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~6に記載の本発明に係る分散液組成物と樹脂を混合した後に、溶媒を除去する事で本発明に係る樹脂組成物を得ることができ、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例4]
実施例1~6に記載の本発明に係る分散液組成物とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~6に記載の本発明に係る分散液組成物とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
[参考例5]
実施例1~6に記載の分散液組成物及びZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
実施例1~6に記載の分散液組成物及びZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト型結晶構造を有する化合物中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
[参考例6]
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~6に記載の分散液組成物を用いてペロブスカイト層を積層し、その上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~6に記載の分散液組成物を用いてペロブスカイト層を積層し、その上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
[参考例7]
実施例1~6に記載の本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物と樹脂を混合した後に、溶媒を除去して成形する事で本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む樹脂組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから前記樹脂成形体に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
実施例1~6に記載の本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む分散液組成物と樹脂を混合した後に、溶媒を除去して成形する事で本発明に係るペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を含む樹脂組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから前記樹脂成形体に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
本発明によれば、高い量子収率を有する、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物を提供することが可能となる。
したがって、本発明に係る組成物は、発光関連材料分野において好適に使用することができる。
したがって、本発明に係る組成物は、発光関連材料分野において好適に使用することができる。
Claims (6)
- A、B、X、及びMを構成成分とし、Mのモル数量をM及びBの合計モル数量で除したモル比[M/(M+B)]の値が0.7以下である、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物が媒質中に分散している組成物。
(Aは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする6面体の各頂点に位置する、セシウムイオン、有機アンモニウムイオン、又はアミジニウムイオンである。
Bは、鉛イオンである。
Mは、6配位におけるイオン半径が0.9Å以上1.5Å以下である、2価又は3価の金属元素の陽イオンであり、Mの少なくとも一部は、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBの一部を置換する。
Xは、前記ぺロブスカイト型結晶構造においてBを中心とする8面体の各頂点に位置する成分を表し、塩化物イオン、臭化物イオン、フッ化物イオン、ヨウ化物イオン及びチオシアン酸イオンからなる群より選ばれる1種以上の陰イオンである。) - 前記Mが、アルカリ土類金属元素の陽イオン、又は希土類元素の陽イオンである、請求項1に記載の組成物。
- 前記Mが、カルシウムイオン、又はセリウムイオンである、請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記Aが有機アンモニウムイオンである、請求項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記媒質が液体である、請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記媒質が樹脂である、請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
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