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2023 Fiscal Year Research-status Report

電気伝導性と発光特性を兼ね備えた峡バンドギャップ配位高分子の開発

Research Project

Project/Area Number 22K05148
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

大久保 貴志  近畿大学, 理工学部, 教授 (90322677)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords配位高分子 / 電気伝導性 / 発光特性
Outline of Annual Research Achievements

配位高分子は金属イオンが有機架橋配位子からなる無機・有機複合材料であり、本研究では有機EL素子や有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機薄膜太陽電池などの電子デバイスへの応用を目的として、これまで様々な導電性配位高分子を合成してきた。これまでは主にヨウ化銅(I)とキノリン誘導体を始めとする様々な窒素含有π共役配位子と反応させることで導電性と発光特性が共存する配位高分子を合成してきた。今年度は特に、配位高分子の薄膜化と有機EL素子への応用、さらにその素子の最適化を行った。具体的には透明電極ITOの基板上に導電性ポリマーPEDOT:PSSをスピンコートで成膜し、さらにホール輸送材料TFBをスピンコートで成膜し、ヨウ化銅(I)とフェナントリジンを順次真空蒸着し、その基板を溶媒蒸気に曝して溶媒アニールをすることで、配位高分子薄膜を作製した。さらに電子輸送層TmPyPB、電子注入層Liq、電極のAlを順次真空蒸着することで有機EL素子を作製した。作製したEL素子は3V付近から両極性キャリア注入が起こり始め、4V以上の電圧で発光し始めた。発光色はオレンジ色で、配位高分子由来であることが確認できた。輝度は30cd/m2程度であったが、配位高分子を用いた有機EL素子としては高い発光を示している。その他、峡バンドギャップを有するビスマスBi錯体の合成と真空蒸着による薄膜化にも成功した。また、峡バンドギャップを有する白金錯体を合成し、バルクヘテロ型有機薄膜太陽電池を作製し、その光電変換特性を評価した。その結果、光電変換効率は2.3%と決して高くはないものの、1.06 Vという極めて高い開放電圧VOCを示すことを見いだした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでヨウ化銅(I)と様々な窒素含有π共役配位子と反応させることで、導電性と発光特性が共存する一連の新規配位高分子を合成してきた。また、有機EL素子へと応用するために、溶媒アニール法を利用した配位高分子の薄膜化の技術も開発し、更にその配位高分子薄膜を用いた有機EL素子の作製も成功している。従って、材料開発もデバイスへの応用も概ね順調に進んでいる。また、今後は更に薄膜太陽電池へと応用可能な配位高分子を探索し、電子デバイスへの応用を試みる。

Strategy for Future Research Activity

今後は更に強いアクセプターを有する窒素含有π共役配位子を用い、配位高分子の合成を試みる。また、可視領域に強い吸収を示し、なおかつ発光するジケトピロロピロール誘導体を用いて配位高分子を合成する。以上の配位高分子を薄膜化し、デバイスへと応用することで、有機EL素子や有機薄膜太陽電池の高効率化を実現する。

Causes of Carryover

当該年度に購入した消耗品の支払い手続きが学内の年度内の支払い手続きの締切に間に合わなかったため、13,824円分の消耗品を次年度の支払いとした。

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A copper(i) thiocyanate-based photoresponsive semiconducting 2D coordination polymer2024

    • Author(s)
      Tomoki Nishiyama, Hirotaka Kitoh-Nishioka, Senku Tanaka, Masahiko Maekawa, Takayoshi Kuroda-Sowa, Masaki Yoshida, Masako Kato, Takashi Okubo
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 53 Pages: 1445-1448

    • DOI

      10.1039/d3dt03125j

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Luminescent Semiconducting Coordination Polymers with Copper(I) Halides and Application to OLEDs2024

    • Author(s)
      Takashi Okubo, Sota Nakano, Tomoki Nishiyama, Ami Ito Naohiro Takahashi, Hirotaka Kitoh-Nishioka, Senku Tanaka Masahiko Maekawa, Kunihisa Sugimoto, Takayoshi Kuroda-Sowa
    • Organizer
      the 9th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC9)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A Copper(I) Thiocyanate based Photoresponsive Semiconducting 2D Coordination Polymer2024

    • Author(s)
      Tomoki Nishiyama, Hirotaka Kitoh-Nishioka, Senku Tanaka, Masahiko Maekawa, Takayoshi Kuroda-Sowa, and Takashi Okubo
    • Organizer
      the 9th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of Ru complexes with diketopyrrolopyrrole ligands and application to organic solar cells2024

    • Author(s)
      Naohiro Takahashi, Tomoki Nishiyama, Senku Tanaka,Hirotaka Kitoh-Nishioka, Masahiko Maekawa, Takayoshi Kuroda-Sowa, Takashi Okubo
    • Organizer
      the 9th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] π拡張ジチオレン誘導体を配位子とした多孔性集積型金属錯体の合成と物性評価2023

    • Author(s)
      西山 智貴, 田中 仙君, 鬼頭 宏任, 大久保 貴志
    • Organizer
      錯体化学会第73回討論会
  • [Presentation] ピラジノフェナントロリン誘導体を有する有機色素を配位子とした金属錯体の合成と物性評価2023

    • Author(s)
      長崎 仁哉, 西山 智貴, 鬼頭 宏任, 田中 仙君, 大久保 貴志
    • Organizer
      錯体化学会第73回討論会
  • [Presentation] ジケトピロロピロール誘導体を配位子としたルテニウム錯体の合成と有機薄膜太陽電池への応用2023

    • Author(s)
      髙橋 直大, 西山 智貴, 田中 仙君, 鬼頭 宏任, 大久保 貴志
    • Organizer
      錯体化学会第73回討論会
  • [Presentation] ハロゲン化金属とジケトピロロピロール誘導体を用いた有機薄膜太陽電池の作製2023

    • Author(s)
      三輪 勇貴, 髙橋 直大, 田中 仙君, 鬼頭 宏任, 大久保 貴志
    • Organizer
      錯体化学会第73回討論会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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