特許 6808738 ペロブスカイト光電素子、その製造方法及びペロブスカイト材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6808738

(24)【登録日】2020年12月11日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】ペロブスカイト光電素子、その製造方法及びペロブスカイト材料

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/14 20060101AFI20201221BHJP

   H01L 51/44 20060101ALI20201221BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/14 Z

   H01L31/04 112Z

   H05B33/10

【請求項の数】21

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2018-536752(P2018-536752)

(86)(22)【出願日】2017年1月17日

(65)【公表番号】特表2019-504454(P2019-504454A)

(43)【公表日】2019年2月14日

(86)【国際出願番号】CN2017071351

(87)【国際公開番号】WO2017128987

(87)【国際公開日】20170803

【審査請求日】2018年7月12日

(31)【優先権主張番号】201610051400.4

(32)【優先日】2016年1月26日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】510033929

【氏名又は名称】南京工▲業▼大学

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＪＩＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100148633

【弁理士】

【氏名又は名称】桜田 圭

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(72)【発明者】

【氏名】王 建浦

(72)【発明者】

【氏名】王 娜娜

(72)【発明者】

【氏名】葛 睿

(72)【発明者】

【氏名】黄 維

【審査官】 倉本 勝利

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０６０４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４６８１７３１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５０６１３０９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２１５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 2D Homologous Perovskites as Light-Absorbing Materials for Solar Cell Applications，Journal of the American Chemical Society，２０１５年 ５月２８日，7843-7846

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２７／３２；Ｈ０５Ｂ３３／００−３３／２８；

Ｈ０１Ｌ５１／５０

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、電極層と、機能層とを含み、
前記電極層は基板表面に配置され、前記機能層は電極層の間に配置され、前記機能層は少なくともペロブスカイト層を含み、
前記ペロブスカイト層は自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料であり、多重量子井戸間の効果的なエネルギー移動を実現でき、
前記自己集積化多重量子井戸構造は複数のエネルギーギャップ量子井戸構造を含み、エネルギーギャップ幅が狭から広へ、広から狭へ、あるいはランダム分布で、禁制帯幅が０．１ｅＶ〜５ｅＶであり、前記ペロブスカイト層の無機成分は量子井戸のポテンシャル井戸として使用され、前記ペロブスカイト層の発光中心であり、有機成分は、量子井戸のポテンシャル障壁として使用され、発光しないことを特徴とするペロブスカイト光電素子。

【請求項2】

前記ペロブスカイト材料はＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素であり、
Ａは、可視光範囲で発光しない有機成分であることを特徴とする請求項１に記載のペロブスカイト光電素子。

【請求項3】

前記ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１が１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基で、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項２に記載のペロブスカイト光電素子。

【請求項4】

前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つであるかまたはこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項３に記載のペロブスカイト光電素子。

【化1】

【請求項5】

前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基で、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のペロブスカイト光電素子。

【請求項6】

基板と、電極層と、機能層とを含み、
前記電極層は基板表面に配置され、前記機能層は電極層の間に配置され、前記機能層は少なくともペロブスカイト層を含み、
前記ペロブスカイト層は自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料であり、多重量子井戸間の効果的なエネルギー移動を実現でき、
前記ペロブスカイト材料はＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素であり、
前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基で、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであり、
前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ又はいくつかであることを特徴とするペロブスカイト光電素子。

【化2】

【請求項7】

前記Ｂは有機アミン基であるメチルアミノ、フォルムアミジン、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺とＣｓ⁺のうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のペロブスカイト光電素子。

【請求項8】

前記金属元素Ｍは、第４Ａ族金属のＰｂ^２+、Ｇｅ^２+、Ｓｎ^２+のうちのいずれか１つ、または遷移金属のＣｕ^２+、Ｎｉ^２+、Ｃｏ^２+、Ｆｅ^２+、Ｍｎ^２+、Ｃｒ^２+、Ｐｄ^２+、Ｃｄ^２+、Ｅｕ^２+、Ｙｂ^２+のうちのいずれか１つ、または前記金属元素のうちの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のペロブスカイト光電素子。

【請求項9】

前記Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれＣｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選出されたいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のペロブスカイト光電素子。

【請求項10】

前記ペロブスカイト材料は、ＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２から配合された前駆体溶液を基板上にスピンコートし、蒸着法を用いて前駆体材料を蒸着するか、又は蒸着法と溶液法との組み合わせによって製造され、自己集積化多重量子井戸構造を有し、多重量子井戸の間にエネルギー移動を実現できることを特徴とする請求項２に記載のペロブスカイト光電素子。

【請求項11】

請求項１に記載のペロブスカイト光電素子の製造方法であって、
前記方法は、
基板を、順次にアセトン溶液、エタノール溶液及び脱イオン水で超音波洗浄を行い、洗浄した後に乾燥させるステップ（１）と、
基板を真空室に転送し、真空室内で電極層を製造するステップ（２）と、
電極層を製造した基板を真空室に移し、酸素等のイオン前処理を行うステップ（３）と、
処理後の基板を素子構造に従って溶液法で順次に機能層薄膜の製造を行うステップ（４）と、
機能層薄膜の製造が終了後、真空蒸着室において他の電極層の製造を行うステップ（５）と、
製造した素子をグローブボックス内でパッケージングし、グローブボックスは不活性ガス雰囲気であるステップ（６）と、を備え、
前記機能層は少なくともペロブスカイト層を含み、また、電子及び／又は正孔輸送層、電子および／または正孔ブロック層のうちのいずれか１つ又はいくつかを選択的に含むことを特徴とするペロブスカイト光電素子の製造方法。

【請求項12】

前記ステップ（４）において、処理済の基板を真空蒸着室において蒸着法で機能層を製造し、素子構造に従って機能層を順次に蒸着するか、または処理後の基板を高真空室において蒸着法と溶液法の組み合わせ方法で素子構造層に従って順次に機能層を製造することを特徴とする請求項１１に記載のペロブスカイト光電素子の製造方法。

【請求項13】

ＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素であり、
Ａは、可視光範囲で発光しない有機成分であることを特徴とするペロブスカイト材料。

【請求項14】

前記ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１３に記載のペロブスカイト材料。

【請求項15】

前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ、またはいくつかの組み合わせであることを特徴とする請求項１４に記載のペロブスカイト材料。

【化3】

【請求項16】

前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項１３に記載のペロブスカイト材料。

【請求項17】

ＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素であり、
前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであり、
前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ又はいくつかであることを特徴とするペロブスカイト材料。

【化4】

【請求項18】

前記Ｂは有機アミン基であるメチルアミノ、フォルムアミジン、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺とＣｓ⁺のうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項１３に記載のペロブスカイト材料。

【請求項19】

前記金属元素Ｍは、第４Ａ族金属のＰｂ^２+、Ｇｅ^２+、Ｓｎ^２+のうちのいずれか１つ、または遷移金属のＣｕ^２+、Ｎｉ^２+、Ｃｏ^２+、Ｆｅ^２+、Ｍｎ^２+、Ｃｒ^２+、Ｐｄ^２+、Ｃｄ^２+、Ｅｕ^２+、Ｙｂ^２+のうちのいずれか１つ、または前記金属元素のうちの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項１３に記載のペロブスカイト材料。

【請求項20】

前記Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群から選出されたいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項１３に記載のペロブスカイト材料。

【請求項21】

前記ペロブスカイト材料はＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２から配合された前駆体溶液を基板表面にスピンコート後、蒸着法を用いて前駆体材料を蒸着するか、又は蒸着法と溶液法との組み合わせによって製造され、自己集積化多重量子井戸構造を有し、多重量子井戸の間にエネルギー移動を実現できることを特徴とする請求項１３に記載のペロブスカイト材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料の素子、その製造方法及び自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料に関する。

【背景技術】

【0002】

２１世紀に入ってから、社会の進歩や生活水準の向上に伴い、エネルギーと環境問題が深刻化しており、低消費電力、環境に配慮した新しい素子の開発が急務となっている。近年、原料が安価で、低温溶液プロセスで低コスト、大面積に光電素子を製作する有機−無機ハイブリッドペロブスカイト材料が注目されている。ペロブスカイト薄膜は、数少ない電荷輸送性に優れた結晶薄膜であり、同時に低欠陥密度の直接バンドギャップ半導体材料としても、優れた発光特性を有し、そのフォトルミネッセンス量子効率が７０％にも達し、また発光波長をバンドエンジニアリングにより調整することができる。

【0003】

しかし、現在三次元ペロブスカイト材料成膜の品質と安定性が悪いという問題が発光素子および光起電力素子の性能を制限する上で重要な因子となっている。二次元層状ペロブスカイト薄膜が好適な成膜性と安定性を有するが、薄膜の発光量子効率が低く、素子を発光させるには低温条件下で実現する必要がある。したがって、さらにペロブスカイト材料および素子構成を最適化することを通して素子の性能および安定性を向上させることが必要となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の技術に存在する課題を解決するために、本発明は、発光効率の高い自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料及びその光電素子を提供する。
また、本発明が解決しようとする課題は、前記ペロブスカイト材料の応用及びその応用方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係るペロブスカイト光電素子は、基板と、電極層と、機能層とを含み、前記電極層は基板表面に配置され、機能層は電極層の間に配置され、機能層は少なくともペロブスカイト層を含み、前記ペロブスカイト層は自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料であり、多重量子井戸の間においてエネルギー移動を実現できる。

【0006】

さらに、前記自己集積化多重量子井戸構造は多エネルギーギャップの量子井戸構造を含み、そのエネルギーギャップの幅が狭から広へ、広から狭へ、あるいはランダム分布で、禁制帯幅が０．１ｅＶ〜５ｅＶである。

【0007】

さらに、前記ペロブスカイト材料はＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンでありあり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素である。

【0008】

さらに、前記ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つである。

【0009】

さらに、前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つであるかまたはこれらの任意の組み合わせである。

【化1】

【0010】

さらに、前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせである。

【0011】

さらに、前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ又はいくつかである。

【化2】

【0012】

さらに、前記Ｂは有機アミン基であるメチルアミノ、フォルムアミジン、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺とＣｓ⁺のうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせである。

【0013】

さらに、前記金属元素Ｍは、第４Ａ族金属のＰｂ^２+、Ｇｅ^２+、Ｓｎ^２+のいずれか１つ、または遷移金属のＣｕ^２+、Ｎｉ^２+、Ｃｏ^２+、Ｆｅ^２+、Ｍｎ^２+、Ｃｒ^２+、Ｐｄ^２+、Ｃｄ^２+、Ｅｕ^２+、Ｙｂ^２+のうちのいずれか１つ、または前記金属元素のうちの任意の組み合わせである。

【0014】

さらに、前記Ｘ^１、Ｘ^２及びＸ^３がそれぞれＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群から選出されたいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせである。

【0015】

さらに、前記ペロブスカイト材料は、ＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２から配合された前駆体溶液を基板表面にスピンコート後、蒸着法を用いて前記前駆体材料を蒸着するか、又は蒸着法と溶液法との組み合わた方法によって製造され、自己集積化多重量子井戸構造を有し、多重量子井戸の間にエネルギー移動を実現することができる。

【0016】

本発明に記載のペロブスカイト光電素子の製造方法は、以下のステップを含む。
基板を、順次にアセトン溶液、エタノール溶液及び脱イオン水で超音波洗浄を行い、洗浄した後に乾燥させるステップ（１）と、
基板を真空室に転送し、真空室内で電極層を製造するステップ（２）と、
電極層を製造した基板を真空室に移し、酸素等のイオン前処理を行うステップ（３）と、
処理後の基板を素子構造に従って溶液法で順次に機能層薄膜の製造を行う。前記機能層は少なくともペロブスカイト層を含み、また、電子及び/又は正孔輸送層、電子および/または正孔ブロック層のうちのいずれか１つ又はいくつかを選択的に含むステップ（４）と、
機能層薄膜の製造が終了後、真空蒸着室において他の電極層の製造を行うステップ（５）と、
製造した素子をグローブボックス内でパッケージ化し、グローブボックスは不活性ガス環境であるステップ（６）と、を備える。

【0017】

さらに、前記ステップ（４）において、処理済の基板を真空蒸着室において蒸着法で機能層を製造し、素子構造に従って機能層を順次に蒸着するか、または処理後の基板を高真空室において蒸着法と溶液法の組み合わせ方法で素子構造層に従って順次に機能層を製造する。

【0018】

本発明に係るペロブスカイト材料は、ＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素である。

【0019】

さらに、前記ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つである。

【0020】

さらに、前記Ａが以下の有機基のうちのいずれか１つ、またはいくつかの組み合わせである。

【化3】

【0021】

さらに、前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせである。

【0022】

さらに、前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ又はいくつかである。

【化4】

【0023】

さらに、前記Ｂは有機アミン基であるメチルアミノ、フォルムアミジン、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺とＣｓ⁺のうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせである。

【0024】

さらに、前記金属元素Ｍは、第４Ａ族金属のＰｂ^２+、Ｇｅ^２+、Ｓｎ^２+のいずれか１つ、または遷移金属のＣｕ^２+、Ｎｉ^２+、Ｃｏ^２+、Ｆｅ^２+、Ｍｎ^２+、Ｃｒ^２+、Ｐｄ^２+、Ｃｄ^２+、Ｅｕ^２+、Ｙｂ^２+のうちのいずれか１つ、または前記金属元素のうちの任意の組み合わせである。

【0025】

さらに、前記Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３がそれぞれＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群から選出されたいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせである。

【0026】

さらに、前記のペロブスカイト材料は、ＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２から配合された前駆体溶液を基板表面にスピンコート後、蒸着法を用いて前記前駆体材料を蒸着するか、又は蒸着法と溶液法との組み合わせによって製造され、自己集積化多重量子井戸構造を有し、多重量子井戸の間にエネルギー移動を実現することができる。

【発明の効果】

【0027】

従来の技術に比べて、本発明が開示したペロブスカイト光電素子は、基板と、電極層と、機能層とを含み、前記電極層は基板表面に配置され、機能層は電極層の間に配置され、機能層は少なくともペロブスカイト層を含む。そのうちのペロブスカイト層は自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料であり、材料組成を調整することにより、多重量子井戸の幅と薄膜バンドギャップを制御することができ、多重量子井戸間の効果的なエネルギー移動を実現することができる。薄膜発光色が近紫外、可視光および近赤外光であり、既存のペロブスカイト材料膜の不連続性および不十分な安定性の問題を効果的に解決することができる。

【0028】

当該材料は発光材料として好ましく、素子の発光効率や寿命を大きく向上させることができる。また、光増感層として光装置へ適用し、素子の開放電圧と光電変換効率を効果的に向上させることできる。同時に該当材料はキャリア輸送層としても、装置性能を効果的に向上させることができる。本発明が製造した層状ペロブスカイト材料は溶液法又は真空蒸着法を用いて製造し、プロセスが簡単で低コスト、大面積、フレキシブル基板、高性能素子の工業化生産に極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明のペロブスカイト型素子の構造図である。

【図2】本発明のペロブスカイト材料の構造図である。

【図3】本発明の実施例２に係るペロブスカイト材料の吸収とフォトルミネッセンスのスペクトル図である。

【図4】本発明の実施例２に係るペロブスカイト膜の光励起スペクトルである。

【図5】本発明の実施例２に係るペロブスカイト膜のエネルギー移動プロセス図である。

【図6】本発明の実施例２に係るペロブスカイト膜のＡＦＭ像である。

【図7】本発明の実施例２に係るペロブスカイト膜の時間分解能の過渡ＰＬ減衰図である。

【図8】本発明の実施例３に係るペロブスカイト材料の吸収とフォトルミネッセンスのスペクトル図である。

【図9】本発明の実施例３に係るペロブスカイト膜のＡＦＭ像である。

【図10】本発明の実施例３に係るペロブスカイト膜の時間分解能の過渡ＰＬ減衰図である。

【図11】本発明の実施例４に係るペロブスカイト材料の吸収とフォトルミネッセンスのスペクトル図である。

【図12】本発明の実施例４に係るペロブスカイト膜のＡＦＭ像である。

【図13】本発明の実施例５に係るペロブスカイト材料の吸収とフォトルミネッセンスのスペクトル図である。

【図14】本発明の実施例５に係るペロブスカイト膜のＡＦＭ像である。

【図15】本発明の実施例６に係るペロブスカイト材料のフォトルミネッセンスのスペクトル図である。

【図16】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の構造図である。

【図17】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子のエネルギー準位設計図である。

【図18】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子におけるペロブスカイト層の元素分布図である。

【図19】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子におけるペロブスカイト層のＨＲＴＥＭおよびＦＦＴ図である。

【図20】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトルとＭＱＷ ＬＥＤ素子の写真である。

【図21】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−放射強度−電圧関係を示すグラフである。

【図22】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電気光変換効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図23】本発明の実施例７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の性能統計図である。

【図24】本発明の実施例８に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトル及び広範囲ＭＱＷ ＬＥＤ素子の写真である。

【図25】本発明の実施例８に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−放射強度−電圧関係を示すグラフである。

【図26】本発明の実施例８に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電気光変換効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図27】本発明の実施例８に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の性能統計図である。

【図28】本発明の実施例８に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の安定性である。

【図29】本発明の実施例９に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトル図である。

【図30】本発明の実施例１０に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトル図である。

【図31】本発明の実施例１０に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図32】本発明の実施例１０に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図33】本発明の実施例１１に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトル図である。

【図34】本発明の実施例１１に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図35】本発明の実施例１１に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図36】本発明の実施例１２に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトル図である。

【図37】本発明の実施例１２に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図38】本発明の実施例１２に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図39】本発明の実施例１３に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトル図である。

【図40】本発明の実施例１３に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図41】本発明の実施例１３に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図42】本発明の実施例１４に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトルである。

【図43】本発明の実施例１４に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図44】本発明の実施例１４に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図45】本発明の実施例１５に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトルである。

【図46】本発明の実施例１５に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図47】本発明の実施例１５に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図48】本発明の実施例１６に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトルである。

【図49】本発明の実施例１６に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図50】本発明の実施例１６に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図51】本発明の実施例１７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトルである。

【図52】本発明の実施例１７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の電流密度−電圧関係を示すグラフである。

【図53】本発明の実施例１７に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【図54】本発明の実施例１８に係るペロブスカイト光起電力素子の電圧−電流密度関係を示すグラフである。

【図55】本発明の実施例１９に係るペロブスカイト光起電力素子の電圧−電流密度関係を示すグラフである。

【図56】本発明の実施例２０に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の発光スペクトルである。

【図57】本発明の実施例２０に係るＭＱＷ ＬＥＤ素子の外部量子効率−電流密度関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明の上記の目的、特徴および利点をより明瞭に理解しやすくするために、以下に本発明の具体的な実施例について、詳細に説明する。

【0031】

本発明の技術案は、ペロブスカイト光電素子を提供する。図１に示すように、素子は、下から上へ透明基板１、陰極層２、電子輸送層３、発光層４、正孔輸送層５と陽極層６の順であり、透明基板１の表面に陰極層２が位置し、素子が外部電源７によって駆動される。ここで、ペロブスカイト層は自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料であり、図２に示すように、該当材料の一般構造式が層状ペロブスカイト材料であり、ＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２のモル比ａ：ｂ：ｃで製造した。

【0032】

ａ：ｂ：ｃ＝(１〜１００)：(１〜１００)：(１〜１００)であり、ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つである。

【0033】

ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基である。
Ｍは金属元素である。
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素である。
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３をまとめてＸとするとき、その構造式は、ペロブスカイト材料の無機骨格の層数をＮとすると、Ａ_２Ｂ_Ｎ-１Ｍ_ＮＸ_３Ｎ+１で表すことができる。
ＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２の組成を調整することにより、異なる組成の自己集積化多重量子井戸構造を有する層状ペロブスカイト材料を実現することができる。
使用した代表的な材料ＡＸ^１はＣ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｂｒ、Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、Ｃ_６Ｈ_５(ＣＨ_２)_２ＮＨ_３Ｉ、Ｃ_６Ｈ_５(ＣＨ_２)_４ＮＨ_３Ｉで、ＢＸ^２はＣＨ_３ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２Ｂｒ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２Ｃｌ、ＣｓＩ、ＣｓＢｒ、ＣｓＣｌで、ＭＸ^３はＰｂＩ_２、ＰｂＢｒ_２、ＰｂＣｌ_２であるが、これに限定されない。

【0034】

以上が本発明の核心思想であり、以下に本発明に係る実施例における添付図と結合して本発明に係る実施例における技術解決方法の詳細を明確に、完全に説明する。当然、記載の実施例は本発明に係る実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明における実施例にもとづき、当業者は、創造性作業を行わないことを前提として、取得したその他の実施例は、本発明の保護範囲に属する。

【0035】

（実施例１）ＡＸ^１の製造
ＡＸ^１はＡをテトラヒドロフランに溶解した後、ヨウ化水素酸を６０分間添加して反応液のｐＨを４にする。溶媒を回転蒸発によって除去した後、固体粉末を得た。得られた粉末をジエチルエーテルで３回吸引濾過した。Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉを例にとると、まず、芳香族アミンＣ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_２をテトラヒドロフランに溶解させた後、ヨウ化水素酸を６０分間添加して反応溶液のｐＨを４にする。回転蒸発によって溶媒を除去した後、固体粉末が得られる。得られた粉末をジエチルエーテルで３回吸引洗浄し、Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉの白色粉末を得た。 この方法によって、それぞれＣ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｂｒ、Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｃｌ、Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、Ｃ_６Ｈ_５(ＣＨ_２)_２ＮＨ_３Ｉ、Ｃ_６Ｈ_５(ＣＨ_２)_４ＮＨ_３Ｉを合成する。

【0036】

（実施例２）層状ペロブスカイト材料の製造
Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２Ｉ及びＰｂＩ_２のモル比２：１：２で前駆体溶液を製造し、この前駆体溶液を基板上にスピンコートし、アニール後に多重量子井戸構造を有する層状ペロブスカイト膜を得た（略称ＮＦＰＩ_７）。

【0037】

図３に示すように、ＮＦＰＩ_７膜は、５６９ｎｍに顕著な励起子吸収ピークを有し、このペロブスカイト材料に存在する主材料はＮ＝２（(Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３)_２(ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２)[Ｐｂ_２Ｉ_７]）であることを示し、同時に、ＮＦＰＩ_７膜はＮ＝１（(Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３)_２ＰｂＩ_４）及びＮ＝４（(Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３)_２(ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２)_３[Ｐｂ_４Ｉ_１３]）を含むことが分かる（Ｘ. Ｈｏｎｇ ｅｔ ａｌ., Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｅｘｃｉｔｏｎｓ ｉｎ ＰｂＩ_４−Ｂａｓｅｄ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ. Ｐｈｙｓ. ＲｅＶ. Ｂ. ４５, ６９６１−６９６４ (１９９２)；Ｋ. Ｔａｎａｋａ ｅｔ ａｌ., Ｂａｎｄｇａｐ ａｎｄ ｅｘｃｉｔｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｉｅｓ ｉｎ ｌｅａｄ−ｉｏｄｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌ ｃｒｙｓｔａｌｓ. Ｓｃｉ. Ｔｅｃｈｎｏｌ. Ａｄｖ. Ｍａｔｅｒ. ４, ５９９−６０４ (２００３).）。

【0038】

図３は、膜のフォトルミネッセンスピークが主として７６５ｎｍに位置し、３次元ペロブスカイト材料の発光ピーク位置に近く、Ｎ＝１、Ｎ＝２、およびＮ＝４のペロブスカイト材料の発光も膜中に存在することを示す。薄膜の吸収スペクトルと発光スペクトルから、より大きな励起子エネルギー量子井戸からより小さな励起子エネルギー量子井戸へのエネルギー移動がＮＦＰＩ_７薄膜に存在することが分かる。

【0039】

図４は、ＮＦＰＩ_７膜の励起スペクトルを示しており、発光ピークの位置が異なっても励起ピークはすべて５６９ｎｍであり、ＮＦＰＩ_７膜にはＮ＝２量子井戸から低エネルギールミネッセンスへのエネルギー移動が存在することがさらに確認される。

【0040】

図５は、多重量子井戸構造を有するＮＦＰＩ_７膜中に存在する段階的エネルギー移動の概略図である。

【0041】

図６は、ＮＦＰＩ_７膜の表面モフォロジー（ＡＦＭ）を示しており、ＮＦＰＩ_７膜は良好な膜形成を有し、表面の二乗平均粗さはわずか２．６ｎｍであることを示している。

【0042】

図７は、時間相関単一光子計数（ＴＣＳＰＣ）によって測定されたＮＦＰＩ_７膜の過渡光ルミネッセンス（ＰＬ）減衰図であり、短波長発光では寿命が短く、７６５ｎｍでＰＬが長い（１０ｎｓ）ことがわかる。ＮＦＰＩ_７膜中のＮ個のより大きい量子井戸材料が非常に低い欠陥密度を有することを示している。

【0043】

（実施例３）層状ペロブスカイト材料の製造
Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２ＢｒおよびＰｂＩ_２によって２：１：２のモル比で前駆体溶液を配合して、当該前駆体溶液を基板上にスピンコートし、アニール後に自己集積化多重量子井戸構造を有する層状ペロブスカイト膜を得た（略称ＮＦＰＩ_６Ｂ）。

【0044】

図８に示すように、ＮＦＰＩ_６Ｂ膜は、５５７ｎｍに顕著な励起子吸収ピークを有し、フォトルミネッセンスピークは、実施例２のＮＦＰＩ_７膜と同様に、主に７５０ｎｍに位置する。図９は、ＮＦＰＩ_６Ｂ膜の表面モフォロジーを示しており、ＮＦＰＩ_６Ｂ膜が良好な膜形成を有し、表面の二乗平均粗さがわずか２．６ｎｍであることを示している。

【0045】

図１０は、ＮＦＰＩ_６Ｂ膜のＴＣＳＰＣ測定結果を示し、膜のＰＬ寿命は、７５０ｎｍに３０ｎｓでより長いことが分かる。

【0046】

（実施例４）層状ペロブスカイト材料の製造
Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＣｓＩ及びＰｂＩ_２のモル比２：１：２で前駆体溶液を配合、上記前駆体溶液を基板上にスピンコートして、自己集積化多重量子井戸構造を有する層状ペロブスカイト膜を得た（略称ＮＣｓＰＩ_７）。

【0047】

図１１に示すように、ＮＣｓＰＩ_７膜は５０９ｎｍと５５４ｎｍに明確な吸収ピークを持ち、フォトルミネッセンスピークは主に６８１ｎｍに位置しており、実施例２のＮＦＰＩ_７膜と類似である。

【0048】

図１２は、ＮＣｓＰＩ_７膜の表面モフォロジーであり、ＮＦＰＩ_７膜が良好な膜形成を有し、表面二乗平均粗さがわずか２．１ｎｍであることを示す。

【0049】

（実施例５）層状ペロブスカイト材料の製造
Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＣｓＣｌ及びＰｂＩ_２のモル比２：１：２で前駆体溶液を配合、上記前駆体溶液を基板上にスピンコートし、アニール後に自己集積化多重量子井戸構造を有する層状ペロブスカイト膜を得た（略称ＮＣｓＰＩ_６Ｃ）。

【0050】

図１３に示すように、ＮＣｓＰＩ_６Ｃ膜は５０６ｎｍと５５１ｎｍに明確な吸収ピークを持ち、フォトルミネッセンスピークは主に６９２ｎｍに位置しており、実施例２のＮＦＰＩ_７膜と類似である。

【0051】

図１４は、ＮＣｓＰＩ_６Ｃ薄膜の表面モフォロジーを示しており、ＮＣｓＰＩ_６Ｃ薄膜は良好な膜形成特性を有し、表面の二乗平均粗さはわずか２．２ｎｍであることを示している。

【0052】

（実施例６）層状ペロブスカイト材料の製造
Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２ＩおよびＰｂＩ_２のモル比６：２：５、１０：４：９、２：１：２、２：２：３、２：３：４、２：４：５、２：５：６、２：６：７、２：７：８で前駆体溶液を配合し、前記前駆体溶液を基板上にスピンコートして、自己集積化多重量子井戸構造を有する層状ペロブスカイト膜を得た。

【0053】

図１５に示すように、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２Ｉの含有量が増加すると、ペロブスカイト膜の発光ピークが７３０ｎｍから７８９ｎｍに徐々にシフトする。

【0054】

（実施例７）層状ペロブスカイト材料系発光素子（ＭＱＷ ＬＥＤ）
図１６および図１７に示すように、基板はガラス−ＩＴＯの組み合わせであり、電子輸送−正孔ブロック層はＺｎＯ／ＰＥＩＥであり、発光層はＮＦＰＩ_７であり、正孔輸送−電子ブロック層はＴＦＢであり、上部電極はＭｏＯｘ／Ａｕである。素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＮＦＰＩ_７（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）と記載される。

【0055】

（製造方法）
製造方法は以下の通りである。
（１）透明導電性基板ＩＴＯガラスの超音波洗浄は、アセトン溶液、エタノール溶液および脱イオン水を用いて行い、洗浄後、乾燥窒素で乾燥させた。ガラス基板上のＩＴＯ膜を素子の陽極層として用い、ＩＴＯ膜のシート抵抗は１５Ω／□である。
（２）乾燥した基板を真空室内に移動させ、ＩＴＯガラスを酸素圧環境下で１０分間紫外線オゾン前処理を行った。
（３）処理した基板上にＺｎＯとＰＥＩＥをスピンコートし、アニールした後、窒素グローブボックスに移す。基板上にＣ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２Ｉ、ＰｂＩ_２を２：１：２のモルで調整した前駆体溶液をピンコートし、アニールした後、多重量子井戸構造を有するペロブスカイト膜ＮＦＰＩ_７を得た。このＴＦＢ溶液を正孔輸送層として発光層上にスピンコートした。
（４）各機能層を製造した後、ＭｏＯｘ／Ａｕ複合電極を製造し、ガス圧を６×１０^-７Ｔｏｒｒ、蒸着速度を０．１ｎｍ／sとし、蒸発速度および厚さは、膜厚計によって監視される。
（５）製造した素子を、９９．９％窒素雰囲気のグローブボックス中でパッケージングした。
（６）素子の電流−電圧−放射強度を測定し、同時に素子の発光スペクトルパラメータを測定する。

【0056】

図１６の素子のＳＴＥＭ画像から、ＮＦＰＩ_７膜にＮＦＰＩ_７／ＴＦＢ界面により明るい部分があることが分かる。これはより大きなＮ値のペロブスカイト材料がＮＦＰＩ_７膜の表面上に蓄積するためで、図１８のＳＴＥＭ元素分布図に一致する。

【0057】

また、高分解能透過電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）および高速フーリエ変換（ＦＦＴ）分析により、ＮＦＰＩ_７／ＴＦＢの界面におけるペロブスカイト材料は、図１９に示すように、非常に大きなＮ値の３次元ペロブスカイト材料を有する立方体構造であることが示された。

【0058】

図２０は、素子のエレクトロルミネッセンススペクトルおよび素子画像を示す。近赤外発光素子の発光ピークは７８６ｎｍである。図２１は素子の電流密度−電圧−放射強度を示す。

【0059】

近赤外発光のペロブスカイト型ＬＥＤは、１−５Ｖの低いターンオン電圧を達成することができる。この素子は、３．６Ｖの駆動電圧で５５Ｗ／（ｓｒ・ｍ^２）の最大放射強度を達成することができる。最も高い外部量子効率は９．６％であり、素子の外部量子効率−電気光変換効率−電流密度の関係は図２２を参照されたい。

【0060】

素子性能は良好な均一性を持っている。図２３の素子性能図を参照されたい。

【0061】

（実施例８）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層はＮＦＰＩ_６Ｂであり、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＮＦＰＩ_６Ｂ（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａu（１００ｎｍ）である。

【0062】

製造方法は実施例７と同様であり、基板上に、Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２Ｂｒ、ＰｂＩ_２＝２：１：２のモル比を有する前駆体溶液をスピンコートし、アニール後にペロブスカイト構造を有するＮＦＰＩ_６Ｂ膜を得た。

【0063】

図２４は、素子のエレクトロルミネッセンススペクトルと素子の写真を示しており、近赤外発光素子のピークは７６３ｎｍであり、同時に８ｍｍ×８ｍｍの大面積を得ることができる。

【0064】

この素子の電流密度−電圧−放射強度関係を図２５に示す。
近赤外発光ペロブスカイト型ＬＥＤは、１．３Ｖの低いターンオン電圧を達成することができ、３．６Ｖの駆動電圧で最大放射強度８２Ｗ／（ｓｒ・ｍ²）を達成する。

【0065】

外部量子効率の最大値は１１．７％であり、内部量子効率は５２％であり、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ^２の場合、対応する電気光変換効率は５．５％に達する。図２６素子外部量子効率−電気光変換効率−電流密度関係グラフを参照されたい。

【0066】

素子性能は良好な均一性を持つ。図２７素子性能図を参照されたい。同時に、素子の安定性は良好で、図２８の１０ｍＡ／ｃｍ^２で駆動される素子の外部量子効率対時間のグラフを参照されたい。

【0067】

（実施例９）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層は、ＮＦＰＩ_５Ｂ_２，ＮＦＰＩ_４Ｂ_３，ＮＦＰＩ_３Ｂ_４，ＮＦＰＩ_２Ｂ_５，ＮＦＰＢ_７であり、全体の構造は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／発光層（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（８ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0068】

製造方法は、実施例７と同様であり、基板上にモル比２：１：２の前駆体溶液Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｂｒ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２ＩおよびＰｂＩ_２、Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｂｒ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２ＢｒおよびＰｂＩ_２、Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２ＩおよびＰｂＢｒ_２、Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｂｒ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２ＢｒおよびＰｂＢｒ_２をスピンコートし、そしてモル比２：１：１：１のＣ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｂｒ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２Ｂｒ、ＰｂＢｒ_２およびＰｂＩ_２の前駆体溶液をスピンコートする。アニール後に、自己集積化量子井戸構造を有するＮＦＰＩ_５Ｂ_２、ＮＦＰＩ_４Ｂ_３、ＮＦＰＩ_３Ｂ_４、ＮＦＰＢ_７及びＮＦＰＩ_２Ｂ_５のペロブスカイト膜を得た。

【0069】

図２９は、素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示す。

【0070】

ペロブスカイト材料のＸ成分を調整することにより、７８６ｎｍ、７６３ｎｍ、７３６ｎｍ、６８５ｎｍ、６６４ｎｍ、６１１ｎｍ、５１８ｎｍで発光する発光素子を実現できることが分かる。

【0071】

（実施例１０）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層は、ＮＦＰＩ_６Ｃであり、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＮＦＰＩ_６Ｃ（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａu（１００ｎｍ）である。

【0072】

製造方法は、実施例７と同様であり、基板上に２：１：２のモル比である前駆体溶液Ｃ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２ＣｌおよびＰｂＩ_２をスピンコートする。アニール後、ペロブスカイト構造を有するＮＦＰＩ_６Ｃ膜を得た。

【0073】

図３０は素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示し、近赤外発光素子の発光ピークは７８６ｎｍである。素子の電流密度−電圧特性グラフについて、図３１を参照されたい。

【0074】

近赤外発光ペロブスカイト型ＬＥＤは、１．３Ｖの低いターンオン電圧、５．６％の最大外部量子効率を達成することができ、図３２の素子の外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0075】

（実施例１１）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層はＮＭＰＩ_７であり、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＮＭＰＩ_７（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0076】

製造方法は実施例７の方法と同様であり、基板上にＣ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＣＨ_３ＮＨ_３ＩとＰｂＩ_２のモル比２：１：２の前駆体溶液をスピンコートし、アニール後にペロブスカイト構造を有するＮＭＰＩ_７膜を得た。

【0077】

図３３は、素子のエレクトロルミネセンススペクトルを示す。近赤外発光素子の発光ピークは、７８４ｎｍである。素子の電流密度−電圧特性グラフについては、図３４を参照されたい。

【0078】

近赤外発光ペロブスカイト型ＬＥＤは、１．４Ｖの低いターンオン電圧、４．１％の最大外部量子効率を達成することができる。図３５素子の外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0079】

（実施例１２）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層はＰＦＰＩ_６Ｂであり、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＰＦＰＩ_６Ｂ（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0080】

製造方法は実施例７の方法と同様であり、基板上にＣ_６Ｈ_５ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２ＢｒとＰｂＩ_２のモル比２：１：２の前駆体溶液をスピンコートし、アニール後にペロブスカイト構造を有するＰＦＰＩ_６Ｂ膜を得た。

【0081】

図３６は素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示す。近赤外発光素子の発光ピークは７８５ｎｍである。素子の電流密度−電圧特性グラフについては、図３７を参照されたい。

【0082】

近赤外発光ペロブスカイト型ＬＥＤは、１．５Ｖの低いターンオン電圧、２．０％の最大外部量子効率を達成することができる。図３８の素子外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0083】

（実施例１３）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層はＰＥＡＦＰＩ_６Ｂであり、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＰＥＡＦＰＩ_６Ｂ（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0084】

製造方法は実施例７の方法と同様であり、基板上にモル比２：１：２のＣ_６Ｈ_５(ＣＨ_２)_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２ＢｒとＰｂＩ_２の前駆体溶液をスピンコートし、アニール後にペロブスカイト構造を有するＰＥＡＦＰＩ_６Ｂ膜を得た。

【0085】

図３９は素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示し、近赤外発光素子の発光ピークは７８５ｎｍである。素子の電流密度−電圧特性グラフについては、図４０を参照されたい。

【0086】

近赤外発光ペロブスカイトＬＥＤは、１．５Ｖの低いターンオン電圧、２．９％の最大外部量子効率を達成することができる。図４１の素子外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0087】

（実施例１４）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層はＰＢＡＦＰＩ_６Ｂであり、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＰＢＡＦＰＩ_６Ｂ（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0088】

製造方法は実施例７の方法と同様であり、基板上にモル比２：１：２のＣ_６Ｈ_５(ＣＨ_２)_４ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ＝ＮＨ_２ＢｒとＰｂＩ_２の前駆体溶液をスピンコートし、アニール後にペロブスカイト構造を有するＰＢＡＦＰＩ_６Ｂ膜を得た。

【0089】

図４２は、素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示す。近赤外発光素子の発光ピークは、７７７ｎｍである。

【0090】

素子の電流密度−電圧特性については、図４３を参照されたい。近赤外発光ペロブスカイト型ＬＥＤは、１．７Ｖの低いターンオン電圧、最大外部量子効率０．６％を達成することができる。図４４素子外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0091】

（実施例１５）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層材料は、実施例４のＮＣｓＰＩ_７を採用し、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＮＣｓＰＩ_７（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0092】

製造方法は実施例７の方法と同様である。

【0093】

図４５は、素子のエレクトロルミネセンススペクトルを示す。赤色発光素子の発光ピークは、６８６ｎｍである。

【0094】

素子の電流密度−電圧特性については、図４６を参照されたい。赤色発光ペロブスカイトＬＥＤは、１．８Ｖの低いターンオン電圧、２．０％の最大外部量子効率を達成することができる。図４７素子外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0095】

（実施例１６）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層材料は、実施例５のＮＣｓＰＩ_６Ｃを採用し、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＮＣｓＰＩ_６Ｃ（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0096】

製造方法は実施例７の方法と同様である。

【0097】

図４８は、素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示す。赤色発光素子の発光ピークは、６８６ｎｍである。

【0098】

素子の電流密度−電圧特性については、図４９を参照されたい。赤色発光ペロブスカイトＬＥＤは、１．８Ｖの低いターンオン電圧、２．７％の最大外部量子効率を達成することができる。図５０素子外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0099】

（実施例１７）層状ペロブスカイト材料系発光素子
素子は、実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層はＮＦＣｓＰＩ_６Ｂであり、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ（２０ｎｍ）／ＮＦＣｓＰＩ_６Ｂ（３０ｎｍ）／ＴＦＢ（４０ｎｍ）／ＭｏＯｘ（７ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）である。

【0100】

製造方法は実施例７と同様であり、基板上にモル比２：０．９：０．１：２のＣ_１０Ｈ_７ＣＨ_２ＮＨ_３Ｉ、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２Ｂｒ、ＣｓＢｒとＰｂＩ_２の前駆体溶液をスピンコートし、アニールした後、ペロブスカイト構造を有するＮＦＣｓＰＩ_６Ｂ膜を得た。

【0101】

図５１は、素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示す。素子の発光ピークは、７３８ｎｍである。素子の電流密度−電圧特性については、図５２を参照されたい。

【0102】

近赤外発光のペロブスカイト型ＬＥＤは、１．７Ｖの低いターンオン電圧、５．４％の最大外部量子効率を達成することができる。図５３素子の外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0103】

（実施例１８）層状ペロブスカイト材料系光起電力素子
素子は、ＮＦＰＩ_７を感光層として使用し、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（４０ｎｍ）／ＮＦＰＩ_７（１００ｎｍ）／ＰＣＢＭ（４０ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）である。

【0104】

図５４は、上記ペロブスカイト型光起電力素子の光照射条件下における電流−電圧グラフであり、素子の開回路電圧Ｖｏｃ＝１．２Ｖ、短絡電流密度Ｊ_ＳＣ＝３.７ｍＡ／ｃｍ^２、フィルファクタＦＦ＝０．４６、効率２％である。

【0105】

（実施例１９）層状ペロブスカイト材料系光起電力素子
素子は、ＮＦＰＩ_７を感光層として使用し、素子構造全体は、ガラス基板／ＩＴＯ／ｃ−ＴｉＯｘ（４０ｎｍ）／ｍ−ＴｉＯｘ（１００ｎｍ）／ＮＦＰＩ_７（１００ｎｍ）／Ｓｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤ（１１０ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）である。

【0106】

図５５は、上記ペロブスカイト型光起電力素子の光照射条件下における電流−電圧グラフであり、素子の開回路電圧Ｖ_ＯＣ＝０．５Ｖ、短絡電流密度Ｊ_ＳＣ＝１．７ｍＡ／ｃｍ^２、フィルファクタＦＦ＝０．３３、効率０.３％ある。

【0107】

（実施例２０）層状ペロブスカイト材料系発光素子
実施例７と同じ素子構造を採用する。発光層はＢｍｚＦＰＢであり、素子構造全体はガラス基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ−ＰＥＩＥ／ＢｍｚＦＰＢ／ＴＦＢ／ＭｏＯｘ／Ａｌである。

【0108】

製造方法は実施例７と同様であり、基板上に０．３４：１．０：０．９２モル比のベンズイミダゾールブロミド（Ｃ_９Ｈ_７Ｎ_２Ｂｒ）、ＮＨ_２ＣＨ=ＮＨ_２ＢｒとＰｂＢｒ_２の前駆体溶液をスピンコーし、アニール後にペロブスカイト構造を有するＢｍｚＦＰＢ膜を得た。

【0109】

図５６は、素子のエレクトロルミネッセンススペクトルを示す。素子の発光ピークは５３０ｎｍである。

【0110】

緑色発光ペロブスカイトＬＥＤは、２．１Ｖの低いターンオン電圧、１．５％の最大外部量子効率を達成することがでる。図５７の素子外部量子効率−電流密度グラフを参照されたい。

【0111】

上述した自己集積化多重量子井戸構造を有する層状ペロブスカイト材料は、製造プロセスが簡単で、成膜品質が高く、安定した性能を有し、低コスト、大面積、フレキシブル基板装置の工業的製造に非常に適している。本発明の材料から製造されたデバイスは、太陽電池、フラットパネルディスプレイデバイス、完全透明ディスプレイデバイス、フレキシブルディスプレイデバイス、内部または外部照明/信号光源、レーザプリンタ、モバイル電話、車両などの広範囲の製品に組み込むことができる。

【0112】

本明細書中の各実施形態は漸進的に記載されており、各実施形態は他の実施形態との相違点に着目しており、各実施形態の中で同様または類似の部分を相互に参照されたい。

【0113】

開示された実施形態の上記説明は、当業者が本出願を実施または使用することを可能にする。これらの実施形態への様々な変形形態は、当業者にとっては明らかであろう、本明細書で定義された一般的な原理は、本発明の設計思想と類似するレーザ装置を含み、本願の精神から逸脱しない範囲内で、他の実施形態において、実施され得る。

【0114】

本明細書に開示された原理および特徴に基づいて、同等の変換または等価代替によって形成される任意の技術的方法は、すべて本発明の保護範囲内に属するものと解される。

【0115】

（付記）
（付記１）
基板と、電極層と、機能層とを含み、
前記電極層は基板表面に配置され、前記機能層は電極層の間に配置され、前記機能層は少なくともペロブスカイト層を含み、
前記ペロブスカイト層は自己集積化多重量子井戸構造を有するペロブスカイト材料であり、多重量子井戸間の効果的なエネルギー移動を実現できることを特徴とするペロブスカイト光電素子。

【0116】

（付記２）
前記自己集積化多重量子井戸構造は複数のエネルギーギャップ量子井戸構造を含み、エネルギーギャップ幅が狭から広へ、広から狭へ、あるいはランダム分布で、禁制帯幅が０．１ｅＶ〜５ｅＶであることを特徴とする付記１に記載のペロブスカイト光電素子。

【0117】

（付記３）
前記ペロブスカイト材料はＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素であることを特徴とする付記１に記載のペロブスカイト光電素子。

【0118】

（付記４）
前記ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１が１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基で、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つであることを特徴とする付記３に記載のペロブスカイト光電素子。

【0119】

（付記５）
前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つであるかまたはこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記４に記載のペロブスカイト光電素子。

【化5】

【0120】

（付記６）
前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基で、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記３に記載のペロブスカイト光電素子。

【0121】

（付記７）
前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ又はいくつかであることを特徴とする付記６に記載のペロブスカイト光電素子。

【化6】

【0122】

（付記８）
前記Ｂは有機アミン基であるメチルアミノ、フォルムアミジン、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺とＣｓ⁺のうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記３に記載のペロブスカイト光電素子。

【0123】

（付記９）
前記金属元素Ｍは、第４Ａ族金属のＰｂ^２+、Ｇｅ^２+、Ｓｎ^２+のうちのいずれか１つ、または遷移金属のＣｕ^２+、Ｎｉ^２+、Ｃｏ^２+、Ｆｅ^２+、Ｍｎ^２+、Ｃｒ^２+、Ｐｄ^２+、Ｃｄ^２+、Ｅｕ^２+、Ｙｂ^２+のうちのいずれか１つ、または前記金属元素のうちの任意の組み合わせであることを特徴とする付記３に記載のペロブスカイト光電素子。

【0124】

（付記１０）
前記Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれＣｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選出されたいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記３に記載のペロブスカイト光電素子。

【0125】

（付記１１）
前記ペロブスカイト材料は、ＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２から配合された前駆体溶液を基板上にスピンコートし、蒸着法を用いて前記前駆体材料を蒸着するか、又は蒸着法と溶液法との組み合わせによって製造され、自己集積化多重量子井戸構造を有し、多重量子井戸の間にエネルギー移動を実現できることを特徴とする付記３に記載のペロブスカイト光電素子。

【0126】

（付記１２）
付記１に記載のペロブスカイト光電素子の製造方法であって、
前記方法は、
基板を、順次にアセトン溶液、エタノール溶液及び脱イオン水で超音波洗浄を行い、洗浄した後に乾燥させるステップ（１）と、
基板を真空室に転送し、真空室内で電極層を製造するステップ（２）と、
電極層を製造した基板を真空室に移し、酸素等のイオン前処理を行うステップ（３）と、
処理後の基板を素子構造に従って溶液法で順次に機能層薄膜の製造を行うステップ（４）と、
機能層薄膜の製造が終了後、真空蒸着室において他の電極層の製造を行うステップ（５）と、
製造した素子をグローブボックス内でパッケージングし、グローブボックスは不活性ガス雰囲気であるステップ（６）と、を備え、
前記機能層は少なくともペロブスカイト層を含み、また、電子及び／又は正孔輸送層、電子および／または正孔ブロック層のうちのいずれか１つ又はいくつかを選択的に含むことを特徴とするペロブスカイト光電素子の製造方法。

【0127】

（付記１３）
前記ステップ（４）において、処理済の基板を真空蒸着室において蒸着法で機能層を製造し、素子構造に従って機能層を順次に蒸着するか、または処理後の基板を高真空室において蒸着法と溶液法の組み合わせ方法で素子構造層に従って順次に機能層を製造することを特徴とする付記１２に記載のペロブスカイト光電素子の製造方法。

【0128】

（付記１４）
ＡＸ^１：ＢＸ^２：ＭＸ^３_２のモル比１〜１００：１〜１００：１〜１００で製造され、
ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜５０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜１００個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜１００個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのいずれか１つであり、
ＢはＲ^２−ＮＨ_３⁺、フォルムアミジンイオン又はアルカリ金属イオンであり、Ｒ^２は１個の炭素原子を有する官能基であり、
Ｍは金属元素であり、
Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれ独立なハロゲン元素であることを特徴とするペロブスカイト材料。

【0129】

（付記１５）
前記ＡはＲ^１−Ｙ⁺であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基又は３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つであることを特徴とする付記１４に記載のペロブスカイト材料。

【0130】

（付記１６）
前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ、またはいくつかの組み合わせであることを特徴とする付記１５に記載のペロブスカイト材料。

【化7】

【0131】

（付記１７）
前記ＡはＲ^１−(Ｙ⁺)_２であり、Ｒ^１は１〜２０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５〜５０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるアリール基、３〜５０個の炭素原子を有する任意に置換できるヘテロ環基であり、Ｙ⁺はアミン系、ピリジン系またはイミダゾール系の有機カチオンのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記１４に記載のペロブスカイト材料。

【0132】

（付記１８）
前記Ａは以下の有機基のうちのいずれか１つ又はいくつかであることを特徴とする付記１７に記載のペロブスカイト材料。

【化8】

【0133】

（付記１９）
前記Ｂは有機アミン基であるメチルアミノ、フォルムアミジン、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺とＣｓ⁺のうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記１４に記載のペロブスカイト材料。

【0134】

（付記２０）
前記金属元素Ｍは、第４Ａ族金属のＰｂ^２+、Ｇｅ^２+、Ｓｎ^２+のうちのいずれか１つ、または遷移金属のＣｕ^２+、Ｎｉ^２+、Ｃｏ^２+、Ｆｅ^２+、Ｍｎ^２+、Ｃｒ^２+、Ｐｄ^２+、Ｃｄ^２+、Ｅｕ^２+、Ｙｂ^２+のうちのいずれか１つ、または前記金属元素のうちの任意の組み合わせであることを特徴とする付記１４に記載のペロブスカイト材料。

【0135】

（付記２１）
前記Ｘ^１、Ｘ^２とＸ^３はそれぞれＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群から選出されたいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記１４に記載のペロブスカイト材料。

【0136】

（付記２２）
前記ペロブスカイト材料はＡＸ^１、ＢＸ^２とＭＸ^３_２から配合された前駆体溶液を基板表面にスピンコート後、蒸着法を用いて前記前駆体材料を蒸着するか、又は蒸着法と溶液法との組み合わせによって製造され、自己集積化多重量子井戸構造を有し、多重量子井戸の間にエネルギー移動を実現できることを特徴とする付記１４に記載のペロブスカイト材料。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】