2023 Fiscal Year Annual Research Report
量子ドットと発光ポリマーの協同作用を用いたハイブリッド発光ダイオードの研究
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21K04153
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
伊東 栄次 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50303441)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 発光ポリマー / ポリビニルカルバゾール: PVCz / PMMA / 全塗布型発光素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子輸送性に優れるが正孔注入や輸送能力に課題を有するCdS/ZnSコア-シェル型のコロイド半導体量子ドット(QD)と正孔輸送性のPVCzをブレンドした際に、電子と正孔の再結合位置がh発光層の下層に配置した電子注入層（ZnO）界面近傍となり効率が大きく低下した。そこで、最終年度は発光層にブレンドするポリマーをあえて絶縁体のPMMAに変えたところ再結合位置が発光層と正孔注入用高分子膜近傍に移動して効率の改善がみられた。
QD-LEDの耐久性向上において上部電極金属をAlからAgに変えることが有効であるが、発光層がQD1から2層分と極めて薄くその上の高分子膜（正孔輸送層等）を200nm以上にしないとAg蒸着時に素子の大半が導通し再現性が得られず当初予定していた研究の遂行が困難であった。そこで、ZnOとQD発光層の間にZr(acac)4極薄膜を挿入したところ正孔輸送層等の厚さを100nm以下に薄くしても導通することが半分以下となり、薄膜化により動作電圧も大幅に低下した。その結果、発光開始電圧がこれまで(R4年度まで)より低下し 5 V以上からあ青色発光素子でLED並の3.0Vに低下し、赤色系では2.0Vに低下した。また、外部量子効率も1.5%から3.1%に改善した。
正孔注入層にも塗布形成可能な酸化物であるPMAHを用いてAg電極を除き、全塗布型の多層構造素子を実現した。また、QDと発光性ポリマーとのブレンドによるエネルギー移動の可能性ｎ検討については、青から水色への色変換は確認したが、黄色発光ポリマーとの間のエネルギー移動については前述の導通対策に時間を要したため実現に至らず今後の検討課題として残った。
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