2016 Fiscal Year Annual Research Report
Management of triplet excitons by weak molecular interactions and application for organic semiconducting devices
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15K21220
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
嘉部 量太 九州大学, 最先端有機光エレクトロニクス研究センター, 助教 (00726490)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リン光 / ホスト / 非放射失活 / MOF / 有機半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機分子は一重項励起状態と三重項励起状態を有し、三重項からの放射遷移（りん光）はスピン反転を伴う遅い過程であるため競合する熱失活により容易に消光する。本研究では、発光過程と競合する熱失活過程を、ホスト媒体によって低減するために、結晶性多孔質である金属有機構造体（MOFs）を用いた。強固な媒体であるMOFsの空孔内に取り込まれた発光材料は孤立し、熱失活過程が極限まで低減される。発光材料としてcoroneneを導入した結果、リン光寿命23秒と最長の三重項励起状態を実現した。
さらに、この三重項励起子は熱安定性が非常に高く、460 Kの高温においてもその存在が確認された。この熱安定性と長寿命の三重項励起状態の結果、高温下では三重項励起子が熱によって一重項励起へと変換され、熱活性型遅延蛍光（TADF）を示すことが確認された。このようにMOFsをホストとする戦略によって室温下でも十分に熱失活を抑制できることを見出した。またMOFsの多孔質はガス吸着性を有し、ガスによって発光を制御可能なため、ガスセンサーなどへの応用も期待される。また、前年度までに、有機半導体中において非放射失活を抑制することで、単一の発光材料から蛍光と長寿命りん光の二重発光を取り出す残光型OLEDの開発に成功した。しかし、電界発光におけるりん光寿命は発光材料本来の寿命より短く、非放射失活抑制が不十分であった。そこで、その原因を解明するために、長寿命りん光を示すゲスト材料を、様々な半導体性有機化合物中へドープし、5 ～ 400 Kにおける光励起中および光励起後の発光挙動と、ホスト材料のT1準位、およびガラス転移温度Tgとの相関について検討した。その結果、三重項励起子の寿命はホスト材料のT1準位に大きく依存することを見出した。
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Research Products
(9 results)
