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励起子生成効率200%を示す有機EL素子の創成

Research Project

Project/Area Number 18J21071
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Device related chemistry
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

永田 亮  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords近赤外有機EL素子 / 熱活性化遅延蛍光 / 生体センシング / 励起子生成効率 / 一重項励起子開裂 / 近赤外発光材料 / 多重励起子生成 / 電流励起
Outline of Annual Research Achievements

近赤外OLEDにおける外部量子効率(external EL quantum efficiency: EQE)の向上および高出力化を志向する上では、近赤外発光分子自体の低いPL量子収率(PL quantum yield: PLQY)が深刻な課題となってきた。すなわち、近赤外発光分子においては、基底状態と励起状態の波動関数の混合によって無輻射失活過程が強く促進されるため(エネルギーギャップ則)、再配向エネルギーをはじめとした各因子の改善に向けて、新規分子骨格の探索が必要不可欠となる。また近年は、熱活性化遅延蛍光(thermally activated delayed fluorescence: TADF)過程を用いた、高効率深赤色~近赤外TADF-OLEDの報告が為されているが、これらのOLEDにおいても、実用駆動電流におけるEQEの大幅な低下(ロールオフ)が問題となっており、これは主に長寿命の三重項励起子の蓄積による、励起子ー励起子間あるいは励起子ー電荷間の失活に起因している。
以上のことから、本年度は、①再配向エネルギーの低減に基づく無輻射失活過程の抑制、および②逆項間交差(reverse intersystem crossing: RISC)過程の高速化に基づくロールオフの抑制、という2つの観点から、新規の電子受容骨格を用いた近赤外TADF分子:TPA-PZTCNを設計し、そのPL特性およびEL特性の検証をすすめた。実際にTPA-PZTCN分子は、729 nmにピークを有する高効率のPL発光と高速のRISC過程を示し、OLEDにおける非常に高いEQE:13.4%の実現とロールオフの抑制に成功している。また、900 nm帯の近赤外蛍光材料と組み合わせることで、734 nmと901 nmの2波長の近赤外光を用いた、オール有機の光電式脈波センシングにも成功した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Highly Efficient Near‐Infrared Electrofluorescence from a Thermally Activated Delayed Fluorescence Molecule2021

    • Author(s)
      Balijapalli Umamahesh、Nagata Ryo、Yamada Nishiki、Nakanotani Hajime、Tanaka Masaki、D'Al?o Anthony、Placide Virginie、Mamada Masashi、Tsuchiya Youichi、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Issue: 15 Pages: 8477-8482

    • DOI

      10.1002/anie.202016089

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Precise Exciton Management of Quaternary Emission Layers for Highly Stable Organic Light-Emitting Diodes Based on Thermally Activated Delayed Fluorescence2020

    • Author(s)
      Tanaka Masaki、Nagata Ryo、Nakanotani Hajime、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 12 Issue: 45 Pages: 50668-50674

    • DOI

      10.1021/acsami.0c15208

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancing spin-orbital coupling in deep-blue/blue TADF emitters by minimizing the distance from the heteroatoms in donors to acceptors2020

    • Author(s)
      Cai Minghan、Auffray Morgan、Zhang Dongdong、Zhang Yuewei、Nagata Ryo、Lin Zesen、Tang Xun、Chan Chin-Yiu、Lee Yi-Ting、Huang Tianyu、Song Xiaozeng、Tsuchiya Youichi、Adachi Chihaya、Duan Lian
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: - Pages: 127591-127591

    • DOI

      10.1016/j.cej.2020.127591

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Exploiting Singlet Fission in Organic Light-Emitting Diodes2018

    • Author(s)
      Nagata Ryo、Nakanotani Hajime、Potscavage William J.、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 30 Issue: 33 Pages: 1801484-1801484

    • DOI

      10.1002/adma.201801484

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高効率近赤外TADF分子の開発と脈波センシングへの応用2020

    • Author(s)
      永田亮、Umamahesh Balijapalli、山田錦、中野谷一、田中正樹、儘田正史、土屋陽一、服部励治、安達千波矢
    • Organizer
      有機EL討論会第31回例会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 一重項励起子開裂過程を利用した近赤外有機EL素子2019

    • Author(s)
      永田亮、中野谷一、William J. Potscavage Jr.、安達千波矢
    • Organizer
      有機EL討論会第28回例会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploiting singlet fission in organic light-emitting diodes2019

    • Author(s)
      永田亮、中野谷一、William J. Potscavage Jr.、安達千波矢
    • Organizer
      2019 NTNU-Kyushu University Joint Forum
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高効率近赤外有機EL素子の設計指針2019

    • Author(s)
      永田亮、中野谷一、William J. Potscavage Jr.、安達千波矢
    • Organizer
      第14回有機デバイス・物性院生研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 近赤外有機EL素子における励起子生成効率の向上2018

    • Author(s)
      永田亮、中野谷一、William J. Potscavage Jr.、安達千波矢
    • Organizer
      第13回有機デバイス・物性院生研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Singlet fission sensitized electroluminescence in organic light-emitting diodes2018

    • Author(s)
      Ryo Nagata, Hajime Nakanotani, William J. Potscavage Jr., Chihaya Adachi
    • Organizer
      3rd International TADF Workshop
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Harvesting of singlet fission as electroluminescence in organic light-emitting diodes2018

    • Author(s)
      Ryo Nagata, Hajime Nakanotani, William J. Potscavage Jr., Chihaya Adachi
    • Organizer
      EL2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 励起子生成効率100%以上を実現するOLEDの原理実証に成功 ~高強度近赤外OLEDの実現に道~

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/259

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 化合物、発光材料、遅延蛍光材料および有機発光素子2020

    • Inventor(s)
      Umamahesh、永田、土屋、中野谷、安達
    • Industrial Property Rights Holder
      Umamahesh、永田、土屋、中野谷、安達
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-184095
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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