2015 Fiscal Year Annual Research Report
有機薄膜の光学設計自由度の拡張による高効率有機半導体デバイスの追求
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25708038
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
横山 大輔 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (00518821)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 非晶質 / 超低屈折率 / 有機EL / 光取り出し効率 / 光学設計自由度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H27年度は、これまでに設計・作製した真空蒸着装置と、開発・検討を行ってきた屈折率制御層を用いて、有機半導体デバイスの光学設計と作製を行った。また、配向性の違いによる屈折率制御についても並行して研究を進め、有機半導体非晶質膜の光学特性について新たな分析手法を開発した。
これまでに、ガラスより低い屈折率（<1.52）を有する有機半導体電荷輸送層の開発を行い、これを実際の有機ELデバイスの電荷輸送層として導入することで光取り出し効率の向上が可能であることを示した。この結果をふまえ、特にH27ではデバイス特性に関する定量的な理論予測を進め、光取り出し効率向上のためのデバイス設計指針を明確化した。具体的には、(1)光取り出し効率向上のための屈折率低減の手段には、低屈折率材料と有機半導体材料を混合する方法と、膜中の分子の水平配向を利用してp偏光の感じる実効的な屈折率を下げる方法の２とおりがあり、いずれも有効であること、(2)特に金属反射電極近傍の電荷輸送層の（p偏光に対する）屈折率を低減させることで、電極でのプラズモン吸収を抑制して効果的に光取り出し効率を向上させることができること、を明らかにした。これらは、有機半導体非晶質薄膜の屈折率がほとんど変わらないとみなしていた従来のデバイス設計指針にはなかった観点であり、かつ、特定の材料に依らないため今後長期的に利用されうる一般性の高い光学設計指針であると言える。また、そこで利用される非晶質膜中の分子配向について、これまで複雑であった分析手法を著しく簡便化した新たな方法を開発した。従来の手法に比べ、分析のための設備的・時間的なコストが大幅に下がり、複雑な光学モデルを用いず汎用性も高いため、広く用いられる標準的分析手法になると期待できる。実際にこれらの設計指針・分析手法を活用することで、有機ELの光取り出し効率の向上を実証することができた。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Anisotropy in OLEDs2015
Author(s)
Michiel Koen Callens, Daisuke Yokoyama, Kristiaan Neyts
Organizer
SPIE Optics+Photonics 2015
Place of Presentation
San Diego Convention Center, San Diego, US
Year and Date
2015-08-09 – 2015-08-13
Int'l Joint Research
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