Quantitative Analysis of Interfacial Charge Transport Mechanisms and Molecular Orientation Behavior of Organic Devices by Nonlinear Spectroscopy.

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02793
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: Chiba University (2020-2021); National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2019)
• Principal Investigator: Miyamae Takayuki 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80358134)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 友哉 東京理科大学, 理工学部物理学科, 助教 (80836370) ; 赤池 幸紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90581695)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 非線形分光 / 界面・表面 / 有機EL / 有機トランジスタ

Outline of Final Research Achievements

This study aims to clarify the behavior of charge generated by charge injection when driving OLEDs and organic transistors using the electric field-induced double resonance SFG technique for the elucidation of the relationship between molecular orientation, charge accumulation and transport behavior, and device characteristics in organic devices.
We have succeeded in observing the charge accumulation state in OLEDs as spectral changes and time responses, and have discussed its relation to the luminance decay and the lifetime of the OLED devices. We have also succeeded in visualizing the charge accumulation behavior at the interface during driving of the devices, and have succeeded in visualizing the peculiar electric field behavior near the electrode.

Free Research Field

有機エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機デバイスでは、注入された電荷挙動いによりその特性が決まる。この注入電荷は異種材料の界面で蓄積や移動を行うため、界面で電荷がどのようにふるまっているのかを非破壊で調べることは極めて有用であったが、有効な手法がなかった。本研究は、ＳＦＧ分光を用いて、他の手法では見ることができなかった有機デバイス界面での電荷の蓄積、輸送挙動をスペクトル変化としてとらえることを目指いしており、電荷の蓄積挙動とＳＦＧ信号の変調挙動が同調していることを突き止め、デバイス内の界面電荷挙動を非破壊で計測できた。さらに有機ＥＬの劣化挙動について、界面の電荷蓄積が関与していることを示唆するなど、学術的にも有用な知見を得た。