Direct observation of electric potential in organic EL devices by operando electron holography
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20H02627
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | Japan Fine Ceramics Center |
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Principal Investigator |
Yamamoto Kazuo 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主席研究員 (80466292)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉本 則之 岩手大学, 理工学部, 教授 (80250637)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
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| Keywords | 有機EL / 電位分布 / 電子線ホログラフィー / 透過電子顕微鏡 / 機械学習 / オペランド計測 / 透過型電子顕微鏡 / 有機半導体 / 電子顕微鏡 / 半導体 / オペランド |
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| Outline of Research at the Start |
現在，有機ELデバイスは，様々な分野に応用されつつあり研究開発が活発化している．しかし，有機分子を用いているがため，隣接する分子間にはエネルギー障壁があり，その結果，キャリア輸送やバンド構造は，無機半導体と比べて複雑であり，未だにその詳細なメカニズムは解明されていない．
本研究では，デバイスが発光した状態の内部の電位分布やバンド構造を，電子線ホログラフィーを用いてその場観察する技術（有機EL-Operando観察技術）を開発するとともに，デバイスの劣化／発光メカニズムを視覚的に明らかにすることを目的としている．
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| Outline of Final Research Achievements |
The organic electro-luminescence (OEL) samples consisting of two layers, an alpha-NPD layer and an Alq3 layer, were fabricated using an organic film deposition system that we introduced in this project. A focused ion beam system was used to thin the sample with a thickness of 360 nm, and electron holography was used to directly observe the potential distribution in the two layers. The results showed that three regions with different electric fields were formed. The results of previous studies were also used as a reference to interpret the formation factors of the three electric field regions. We also developed a new electron holography technique using machine learning named 3D tensor decomposition method, which enables us to observe the electric potential distribution with an electron dose that is 1/60 lower than that of the conventional method. By using this technique, the effect of electron irradiation on the potential distribution in OELs was clarified.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究によって，有機EL内部の電位分布を直接可視化でき，これまで未解明であった有機半導体の学理構築に大きく寄与できると考えられる．これは有機ELにとどまらず，有機系太陽電池等，有機エレクトロニクス全般にも寄与するであろう．また，今回，電子線ホログラフィーと機械学習を用いた新たな観察技術を確立した．この技術により，より高速な物理現象や，電子線に脆弱な試料も観察可能となり，半導体分野の域を超えた幅広い分野（生物分野等）にも貢献できる．我々の生活に必須である電子デバイス（PCやスマートフォン等）は機能性材料を使用しているため，より高性能なデバイス開発により，より便利な社会構築にも寄与できる．
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Report
(4 results)
Research Products
(14 results)
