2020 Fiscal Year Annual Research Report
Multifunctional smart hole-transporters realizing extremely low-power-consumption and long life OLEDs
| Project/Area Number |
20H02807
|
|---|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
笹部 久宏 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (10570731)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 大輔 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (00518821)
片桐 洋史 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (40447206)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 有機EL / ホール輸送材料 / アリールアミン誘導体 / 熱活性化遅延蛍光材料 / 結合解離エネルギー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、ジベンゾチオフェンを有する新たなアリールアミン誘導体 4DBTHPB を開発、緑色TADF素子で 1000 cd/m2 時、外部量子効率20%と輝度半減寿命 (LT50) １万時間を実現している。今年度は、３種類の誘導体を比較検証することにより、末端置換基が諸物性及び寿命に与える影響を検証した。
３種類の誘導体の量子学計算（B3LYP 6-31G(d)）を行い、アニオン状態での結合解離エネルギー（BDE）を評価した。その結果、ジベンゾフラン誘導体（4DBFHPB）の BDE が最も高く、基準となるフェニル誘導体（TATT）と比べ、1.2倍程度向上した。ジベンゾチオフェンの導入も同様にBDEの向上に効果があった。
これら誘導体の合成を行い、熱物性と薄膜状態での光学特性評価を行った。また、TOF法での移動度評価、多入射角分光エリプソメトリー（VASE）による分子配向の評価も行った。イオン化ポテンシャル（IP）と三重項エネルギー（ET）は全ての誘導体で同じであった。共役長の長いジベンゾチオフェンやジベンゾフランの導入はエネルギーギャップ（Eg）を 0.2 eV 狭くし、その結果、電子親和力（EA）が 0.2 eV 深くなった。移動度を評価した結果、電界強度 5.6 x 105 V/cm 時に4DBXHPB (X = S, O)誘導体はフェニル誘導体 TATT に比べ、300倍の移動度向上が見られた。VASEによる分子配向の評価を行った結果、配向度（S）は同程度であり、顕著な差は見られなかった。
ついで、緑色TADF発光材料 4CzIPN と下記に示す周辺材料を用いた有機EL素子を作成し、特性を評価した。その結果、1000 cd/m2 時、外部量子効率20%程度、ジベンゾフラン誘導体 4DBFHPB を用いた場合、LT50 24000 hr@1000 cd/m2を達成した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
得られた素子寿命は世界最長寿命であり、嵩高い化学構造を持ち、三重項エネルギーと BDE を高めた本ホール輸送材料の設計指針が、TADF型有機ELの長寿命化に極めて有効であることを示している。本成果は、現在論文投稿中である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、ホール輸送層／発光層界面の問題を解決することにより、高効率・長寿命有機ELの開発を行う。具体的には末端置換基の数や中心骨格を変えた誘導体との比較検証を行うことにより、より精密な分子設計指針を獲得し、現状、寿命が短い、熱活性化遅延蛍光型有機EL素子のさらなる高効率・長寿命化を実現していく。
|
