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鉛ハロゲン系有機-無機複合化合物C$$_{4}$$H$$_{8}$$ONH$$_{2}$$-PbBr$$_{3}$$の結晶構造と電子状態

Crystal and electronic structures of organic-inorganic hybrid material C$$_{4}$$H$$_{8}$$ONH$$_{2}$$-PbBr$$_{3}$$

川崎 卓郎; 高橋 美和子*; 大嶋 建一*; 大原 高志*; 田中 伊知朗*; 日下 勝弘*; 細谷 孝明*; 栗原 和男; 新村 信雄*; 山田 太郎*

Kawasaki, Takuro; Takahashi, Miwako*; Oshima, Kenichi*; Ohara, Takashi*; Tanaka, Ichiro*; Kusaka, Katsuhiro*; Hosoya, Takaaki*; Kurihara, Kazuo; Niimura, Nobuo*; Yamada, Taro*

鉛ハロゲン系有機-無機複合ペロフスカイト化合物は、低次元的な結晶構造を反映した光学的特性を示し、これまでおもに光物性の立場から研究されてきた。C$$_{4}$$H$$_{8}$$ONH$$_{2}$$-PbBr$$_{3}$$は一次元的に伸びるPb-Br無機鎖の間に、C$$_{4}$$H$$_{8}$$NH$$_{2}$$$$^{+}$$有機イオンが配置した構造を持つが、紫外-可視光吸収測定の結果、有機イオンが異なる物質C$$_{5}$$H$$_{10}$$NH$$_{2}$$-PbBr$$_{3}$$に比べて高い吸収端エネルギーを示した。この詳細を調べるために結晶構造解析と第一原理計算を行った。単結晶中性子回折装置iBIXを用いて中性子回折測定と結晶構造解析を行った結果、H原子の非等方性温度因子も含めて詳細な結晶構造パラメータを得ることに成功した。この物質は結晶構造中にPbやBrを含むため、X線回折では有機部分の詳細な構造を得ることは難しい。得られた構造をもとに行った第一原理計算によって、有機イオン中のO原子との間に働く静電的相互作用によって無機鎖を構成するPbBr$$_{6}$$八面体が大きく歪み、光吸収端のエネルギーを増加させていることが明らかとなった。

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