2022 Fiscal Year Annual Research Report
Search for organic quantum dot emission using molecular-control mold technology
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20H00232
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
藤掛 英夫 東北大学, 工学研究科, 教授 (20643331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石鍋 隆宏 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30361132)
柴田 陽生 東北大学, 工学研究科, 助教 (70771880)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機量子ドット / 有機蛍光色素単結晶 / 分子制御モールド / 表面濡れ性 / 高精度塗布法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ディスプレイ技術では輝度や色域を改善するため、中心波長を変えられて波長帯域を狭められる発光材料が求められる。しかし、既存の無機化合物の量子ドット蛍光体は、波長の制御性、高温作製に伴う高コスト化、脱カドミウム化などに課題がある。本研究では、分子設計による発光波長の自由度が大きな有機蛍光色素で量子ドット発光効果を得るため、その微結晶化とサイズ制御技術を開拓することを目標とした。ここでは、一定サイズの微小穴（分子制御モールド）を作製して、色素溶液を塗布して微小穴に満たし、有機溶媒を揮発させることで、微小な独立単結晶の成長を目指した。まず、溶解しやすい揮発性有機溶媒と結晶化しやすい色素材料（クマリン6）を選定するとともに、電子線を用いた高精度リソグラフィ法を用いて、溶液が濡れやすい石英基板の表面に、様々な直径（数百nm～数μｍ）の半球状穴構造を形成した。その上に、塗布溶液の厚みを制御しやすいブレードコート法で色素溶液を塗布した。しかし、穴以外の平坦部にも微結晶が形成されて、不均一なサイズの結晶成長となった。微小領域での溶液凝集は、濡れ性の要因が支配的になっていると考え、濡れ性の低い撥水性フッ素系樹脂膜（サイトップ）を平坦部にのみ、加熱式の摩擦転写法で形成した。色素溶液の塗布については、サブμmの微小溶液滴を均一に噴霧できる静電スプレイ法を用いて、微小穴の深部にも溶液を充填して、微小穴から溢れた溶液はフッ素樹脂ブレードで擦り切った。1μｍ穴で結晶成長場を制限した結果、ナノサイズの結晶粒を作製できた。そのナノ結晶を偏光顕微鏡により観察した結果、穴壁面に付着した平たい単結晶が数個凝集していることが分かった。次に、単一波長レーザ光による光励起を行ったが、発光波長のシフトは確認できなかった。その要因は単結晶の凝集と思われ、今後、さらに微小な穴を用いることで単独結晶化が可能になると予想される。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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