2020 Fiscal Year Research-status Report
有機半導体レーザーの実用化に向けたレーザー色素の分子設計指針の確立
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20K21227
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
儘田 正史 九州大学, 工学研究院, 助教 (60625854)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機半導体レーザー / レーザー色素 / エレクトロルミネッセンス / 有機発光ダイオード / 近赤外発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機半導体レーザーダイオード（OSLD）は、ポスト有機ELとして様々な応用が期待される。デバイスの核となる有機レーザー色素については、しきい値の低減・長波長化・安定性向上・分子設計の理解など困難な課題が山積みである。本研究では、有機半導体レーザーの実用化という長期目標に向けて、世界最高レベルの有機レーザー色素を創出するとともに、有機レーザー色素の分子設計指針を体系化して説明することを目的とした。
特に長波長領域で優れた材料が限られており、有機レーザー色素のポテンシャルが明らかではないことから、初年度である本年は、近赤外領域での材料探索を進めた。その結果、800 nm以上でも、可視領域に匹敵する極めて低いレーザーしきい値を実現した。このことから、有機レーザーデバイスは全波長領域において有望であることが示唆される。励起状態を詳細に解析したところ、一重項励起状態吸収によって発振の振動準位がシフトしたことで予想されるよりも長波長化できたことを明らかにした。このようなメカニズムは今後のレーザー色素開発においても有益であると考えられる。また、近赤外レーザー色素の新規骨格としてピロロピロールアザBODIPYを見出し、光増幅能について明らかにするとともに、有機光デバイスへの応用を行い、優れた発光効率を実証した。
レーザー色素の安定性向上についても検討を行い、レーザー色素の三重項励起状態を制御することで光耐久性を改善できる可能性を得た。また、構造との相関から、不安定性の要因と解決策についても明らかになりつつあり、今後のさらなる安定性改善に向けて当該知見を活用する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
長波長領域で低いレーザーしきい値を達成した。また、レーザー発振過程におけるメカニズム解明にも取り組むことで、今後の材料開発においても有用な知見を得ている。様々な角度から新規材料開発も進めており、蛍光レーザー色素では、これまでで最高レベルの特性を示す既存材料に比べ、放射速度定数を1.5倍向上することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
継続し新規材料探索を進める。合成が完了している材料については、基礎光学物性評価およびレーザー特性評価を行い、続いてポラリトンレーザーデバイスやOSLデバイスの作製も試みる。材料の安定性についても改善を図る。また、新規りん光材料を開発し、三重項励起状態吸収の評価によって、レーザー発振の可能性を評価する。
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