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Characterization and improvement of current-injection organic semiconductor lasers

Research Project

Project/Area Number 18H01852
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 29010:Applied physical properties-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Shimotani Hidekazu  東北大学, 理学研究科, 准教授 (60418613)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywords有機半導体 / 有機エレクトロニクス / 電界効果トランジスタ / 有機半導体レーザー / DFB / レーザー / 電界効果トランジスタ― / 有機電界効果トランジスタ
Outline of Final Research Achievements

To elucidate the characteristics of current-injection organic semiconductor lasers, we studied the oscillation conditions in distributed feedback resonators used in current-injection organic semiconductor lasers. As a result, it was found that not only oscillation at the stopband edge due to coupling between the same mode, which was conventionally considered, but also oscillation at the mini-stopband edge due to coupling between different modes was observed.
In addition, we developed a new structure of light-emitting field-effect transistor using organic semiconductor single-crystals in which the charge transport function and the light-emission function are separated in different materials, and demonstrated the operation of the transistor.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分布帰還型共振器を用いた有機半導体レーザーの発光波長は共振器の周期だけでなく,有機半導体の厚さにも依存することが知られていたが,その発光波長が計算されたストップバンドで良く説明できるものだけではなく,全く説明できない実験結果も存在した.本研究により,それがミニストップバンドを用いて説明できることが明らかになり,有機半導体レーザーの発光特性の解明に大きく貢献し,発振波長をよりよく制御できるようになった.
また,本研究で新しく開発した素子構造は,電荷輸送と発光効率がともに高い有機半導体の開発が難しいという問題点を,これらの機能を別々の物質に担わせることにより克服する新しいアプローチをもたらした.

Report

(4 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] IISER Tirupati(インド)

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  • [Journal Article] Laser oscillation of an organic distributed-feedback laser at the edge of a mini stopband2021

    • Author(s)
      Taiki Miura, Thangavel Kanagasekaran, Hidekazu Shimotani, and Katsumi Tanigaki
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 14 Issue: 5 Pages: 052007-052007

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abfb88

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Separation in the Roles of Carrier Transport and Light Emission in Light-Emitting Organic Transistors with a Bilayer Configuration2019

    • Author(s)
      Hui Shang, Hidekazu Shimotani,Thangavel Kanagasekaran, Katsumi Tanigaki
    • Journal Title

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      Volume: 11 Issue: 22 Pages: 20200-20204

    • DOI

      10.1021/acsami.9b02298

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 不活性ガス中での有機素子作製および測定2018

    • Author(s)
      下谷 秀和
    • Journal Title

      金属

      Volume: 88 Pages: 10-14

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  • [Presentation] 電流注入型有機半導体レーザーの開発2021

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      下谷 秀和
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      分子研研究会「量子位相自由度を用いた新たな機能性分子システムの開拓」
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      下谷 秀和
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      第4回固体化学フォーラム研究会
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      下谷 秀和,サンガベル カナガセカラン,小貫 駿,三浦 大輝,谷垣 勝己
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      下谷 秀和
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      日本物理学会2018年秋季大会
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    • Invited

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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