2022 Fiscal Year Annual Research 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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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 / 常温りん光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機半導体レーザー（OSL）は，新たな有機エレクトロニクスデバイスとして様々な応用が期待されており，本研究ではこの新技術を産業化へと結びつけるための新材料創出や有機光化学の学理の探究およびデバイス開発を進めた。昨年度までの検討で蛍光材料を用いたレーザー特性については，しきい値の低減・長波長化・耐久性向上・ポラリトンレーザー開発などで多くの進展を得た。本年度では，三重項励起子に着目した開発を行った。
三重項励起子の活用の可能性として，TADF特性を示すDABNA誘導体では，蛍光材料に匹敵する低しきい値でのレーザー発振に成功した。また，りん光のレーザー発振を目指し，最適な材料探索を行った。有機ELなどで用いられる常温りん光材料であるイリジウム錯体などはこれまでにレーザー発振が観測できていない。これは，三重項励起状態の吸収が発光波長領域に大きく存在していることが原因と考えている。そのため，三重項励起状態吸収とりん光発光が重ならない材料としてピレンに着目した。しかしながら，重原子を含まないピレンは常温では固体マトリックス中でもほとんどりん光が観測できない。そこで外部重原子効果を利用するためヨウ素を含む低分子との共結晶を作製した。しかし，ピレンがπスタックした共結晶構造では，ほとんど発光しなかった。そこで，ディスオーダーによってピレンが挿入可能なサイズを結晶中に持つフェナントレンの共結晶にピレンをドープすることで，単純な芳香族化合物からの発光としては極めて高い常温りん光量子収率を得ることに成功した。このシステムからのレーザー発振を目指した検討を今後進める。
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