三重項励起子の高効率利用を目指した軽原子のみから構成される新規有機ＥＬ材料の開発

• Project/Area Number: 14J04794
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Device related chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鈴木 克明 京都大学, 化学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 有機EL / 有機半導体 / 分子配向 / 固体NMR / 熱活性遅延蛍光 / ホウ素化学 / 固体発光 / 有機エレクトロルミネッセンス

Outline of Annual Research Achievements

分子内B－N配位結合を持つ四配位ホウ素骨格を利用した、TADF骨格を開発し、その分子構造と蛍光特性を調べた。最大外部量子効率は13.1%と高い値を示した。このニート膜における高い外部量子効率は、その高い蛍光量子収率に対応しており、本研究で開発した四配位ホウ素材料が濃度消光をほとんど示さない材料であることが明らかとなった。
昨年度までの研究から、有機非晶膜中の分子配向が有機半導体デバイスの特性を大きく左右することが明らかとなってきた。そこでの本年度は固体NMRを用いた有機非晶膜の分子配向解析に取り組んだ。これまで分子配向測定法として主に用いられてきた、角度依存蛍光測定や多入射角分光エリプソメトリー法は、膜内の分子配向をその平均値であるオーダーパラメータとして求めることが可能である。これら手法と比較すると、固体NMR法は、オーダーパラメータのみでなく、その「角度分布」を含めた評価が可能な有力な手法である。
本研究ではNMRスペクトルの感度向上法として近年注目を集めている動的核偏極（DNP）-固体NMR法を用いて有機半導体材料POPy2の配向解析を行った。その結果、DNP固体NMR測定を用いることにより、通常のNMR測定ではノイズレベルのシグナルしか得られなかったのに対し、マイクロ波を照射することにより、スペクトルの大きな感度向上が認められた。得られたスペクトルについて、ルジャンドル多項式を用いたフィッティングを行い、POPｙ2の配向解析を行った。その結果有機非晶膜中において、POPｙ2のP=O軸が基板上に垂直に配向する傾向があるのに対し、ドロップキャスト膜はP=O軸がランダムに分布していることが明らかとなった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Combined Inter- and Intramolecular Charge-Transfer Processes for Highly Efficient Fluorescent Organic Light-Emitting Diodes with Reduced Triplet Exciton Quenching (2017)
  • Author(s): Chang-Ki Moon, Katsuaki Suzuki, Katsuyuki Shizu, Chihaya Adachi, Hironori Kaji, Jang-Joo Kim
  • Journal Title: Advanced materials Volume: － Issue: 17
  • DOI: 10.1002/adma.201606448
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Purely organic electroluminescent material realizing 100% conversion from electricity to light (2015)
  • Author(s): Hironori Kaji, Hajime Suzuki, Tatsuya Fukushima, Katsuyuki Shizu, Katsuaki Suzuki, Shosei Kubo, Takeshi Komino, Hajime Oiwa, Furitsu Suzuki, Atsushi Wakamiya, Yasujiro Murata, and Chihaya Adachi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 84761-8
  • DOI: 10.1038/ncomms9476
  • NAID: 120005663313
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Highly Efficient Electroluminescence from a Solution-Processable Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitter (2015)
  • Author(s): Yoshimasa Wada, Katsuyuki Shizu, Shosei Kubo, Katsuaki Suzuki, Hiroyuki Tanaka, Chihaya Adachi and Hironori Kaji
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 107 Issue: 18 Pages: 1833031-4
  • DOI: 10.1063/1.4935237
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Triarylboron-based Fluorescent Organic Light-emitting Diodes with External Quantum Efficiencies Exceeding 20% (2015)
  • Author(s): Katsuaki Suzuki, Shosei Kubo, Katsuyuki Shizu, Tatsuya Fukushima, Atsushi Wakamiya, Yasujiro Murata, Chihaya Adachi, Hironori Kaji
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 54 Issue: 50 Pages: 15231-15235
  • DOI: 10.1002/anie.201508270
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 動的核偏極固体NMRによる有機半導体非晶膜の配向解析 (2017)
  • Author(s): 鈴木克明，久保勝誠，Fabien Aussenac，Frank Engelke，福島達也，梶弘典
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 三配位ホウ素骨格に基づいた熱活性化遅延蛍光材料の開発 (2016)
  • Author(s): 鈴木克明、久保勝誠、志津功將、福島達也、若宮淳志、村田靖次郎、安達千波矢、 梶弘典
  • Organizer: 第63会応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Highly efficient organic light emitting diodes using donor-acceptor type triaryl-boron compounds showing thermally activated delayed fluorescence (2015)
  • Author(s): Katsuaki Suzuki, Shosei Kubo, Katsuyuki Shizu, Atsushi Wakamiya, Tatsuya Fukushima, Yasujiro Murata, Chihaya Adachi, and Hironori Kaji
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] COMPOUND, LUMINESCENT MATERIAL, AND ORGANIC LUMINESCENT ELEMENT (2014)
  • Inventor(s): 佐藤 徹 他11名
  • Industrial Property Rights Holder: 佐藤 徹 他11名
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-05-13
  • Acquisition Date: 2014-11-20
  • Overseas