半値幅の狭い青色蛍光材料を用いた高効率有機ＥＬ素子
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19J12776
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
中尾 晃平 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 青色有機EL / 熱活性化遅延蛍光 / 半値幅 / 有機EL / 青色 / 多環芳香族炭化水素 / 分子内水素結合 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、有機ELの飛躍的な高効率化を目指す。そのために貴金属を用いずにリン光並みの高効率化が実現できる、熱活性化遅延蛍光(TADF)材料に着目する。TADF材料で最も主流であるトリアジンを用いた一連の誘導体では有機ELの高効率化を実現している一方で、深い青色材料の開発が難しいのが現状である。本研究では、有機ELの青色問題に対して、独自のTADF材料とデバイスを開発することで問題解決を図る。スペクトルの半値幅が狭い高効率青色TADF分子、具体的には、多環芳香族炭化水素の利用や分子内水素結合による分子構造の固定を用いた剛直なTADF分子の開発を行い、そのデバイスの高効率化を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱活性化遅延蛍光(TADF)材料と高性能デバイス化に向けて、TADF材料の重要課題の一つであるスペクトル幅の狭小化のため、合成難度は高いが、剛直であり、発光量子収率の向上に寄与すると期待される多環芳香族炭化水素のトリフェニレンに注目した。まずはトリフェニレンに強い電子アクセプター性を有するシアノ基を修飾し、一連の誘導体を合成し、従来のTADF材料よりも狭いスペクトル幅を実現した。一方、誘導体のTADF特性が弱く、高性能な有機EL素子の実現には至らなかった。これはシアノトリフェニレンの低い三重項エネルギーが要因であったため、別の誘導体の合成に着手した。シアノ基ではなく、ピリミジン環をトリフェニレン内に組み込むことで、π共役の拡張を最小限とすることができ、三重項エネルギーの低下を抑えることを狙った。また、ピリミジン環のC2位にメチル基を導入した誘導体も設計し、誘導体間の凝集抑制を図った。一連の誘導体を合成後、各物性評価を行った。固体薄膜中の発光量子収率88%を示し、これまでに評価してきたシアノトリフェニレン誘導体を凌駕する結果となった。真空蒸着型有機ELデバイスへ応用したところ、20%を超える素子効率を実現し、世界で初めて高効率有機EL素子をトリフェニレン誘導体で実現することに成功した。これに加え、分子内水素結合を用いた誘導体の評価も行ったところ、トリフェニレンと同様に高い発光量子収率、かつ、スペクトル幅の狭小化に成功した。これらの手法はスペクトル幅の狭小化には非常に有用であり、かつ有機EL素子の高性能化への可能性を示唆した。これらの研究課題の他にも軽金属の一つであるアルミニウムを利用した金属錯体の合成および発光特性の評価を行い、新しいTADF分子を提案した。その結果、固体薄膜中で80%に迫る高い発光量子収率を示し、有用な発光材料であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
