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マイクロキャビティ構造をもつ有機電界発光素子によるレーザー発振への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 17J09357
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用物性
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

土器屋 翔平  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード有機EL素子 / 有機半導体レーザー / 有機マイクロキャビティEL素子 / 励起子-光子相互作用 / 光子-励起子相互作用
研究実績の概要

本年度は,分布ブラッグ反射型(DBR)ミラーを用いた5,5'-bis(4-biphenylyl)-2,2'-bithiophene (BP2T)と5,5'-bis(4'-cyanobiphenyl-4-yl)-2,2'-Bithiophene (BP2T-CN) の真空蒸着膜からなるマイクロキャビティ構造を有する有機EL素子(Au/MoO3/BP2T/BP2T-CN/ITO/DBR)について,昨年度得られた光励起の結果に加え,電流励起下における励起子-光子の相互作用評価を行った.角度分解EL測定において下枝ポラリトンに対応するエネルギーの分散を観測し,室温で励起子ポラリトンが安定に生成していることを確認した.また,生成した励起子ポラリトンがリザーバーに留まることなく,低角側に効率よく緩和し発光していることが分かった.さらに,電流密度の増加に対して電界発光強度が超線形的に上昇ことが観測され,三重項励起子が逆項間交差を伴って励起子ポラリトンの生成に寄与している可能性があることを推察した.一方,高電流励起密度領域において,ELスペクトルが高エネルギー側にシフトしており,励起子スクリーニングにより強結合状態から弱結合状態への転移が起こったため,キャビティのQ値や活性層の膜質,キャリア注入・輸送の向上が求められる.今後,三重項励起子よる励起子ポラリトンの生成を明らかにするため,電流励下での時間分解発光測定ならびに,過渡吸収分光測定,磁気共鳴測定を行い,ポラリトンのエネルギー移動のメカニズムについて議論する.
本研究では電流励起における有機レーザー発振には至らなかったものの,TPCO誘導体が有機レーザー媒質として有用であり,面発光性の有機EL素子,さらには電流励起ポラリトンレーザーへの可能性を示しており,今後新たな有機光デバイスの開発に貢献することが期待できると考えられる.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Optically pumped lasing of cyano-substituted thiophene/phenylene co-oligomer microcrystals fabricated by the slide boat method2018

    • 著者名/発表者名
      Fumio Sasaki, Shohei Dokiya, Hisao Yanagi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SB ページ: SBBG05-SBBG05

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aaf878

    • NAID

      210000135300

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of polycrystalline films of cyano-substituted thiophene/phenylene co-oligomer by vaporized film deposition method2017

    • 著者名/発表者名
      Dokiya Shohei、Sasaki Fumio、Yanagi Hisao
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 468 ページ: 792-795

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.11.032

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Formation of cavity polariton in organic electroluminescence devices with thiophene/phenylene co-oligomer derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Dokiya, Hideyuki Mizuno, Hiroyuki Katsuki, Kenichi Yamashita, Fumio Sasaki, and Hisao Yanagi
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optically pumped lasing of cyano-substituted thiophene/ phenylene co-oligomers microcrystals fabricated by the slide boat method2018

    • 著者名/発表者名
      Fumio Sasaki, Shohei Dokiya and Hisao Yanagi
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organic Light-emitting Diodes with PIN Structure of All TPCO Derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Dokiya, Haruna Ishigami, Fumio Sasaki, and Hisao Yanagi
    • 学会等名
      19th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence & 2018.International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays and Lighting (EL2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機微小共振器からの電流励起における励起子ポラリトンの生成2018

    • 著者名/発表者名
      土器屋翔平、水野英之、香月浩之、山下兼一、佐々木史雄、柳久雄
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CN系(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーを用いたダブルヘテロ構造のEL特性2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木史雄、土器屋翔平、柳久雄
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BP3T単結晶からの分子間協同現象に由来する発光増幅2018

    • 著者名/発表者名
      松尾匠、土器屋翔平、香月浩之、山下兼一、佐々木史雄、柳久雄
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of crystalline films of 5,5”-bis(4-biphenylyl)-2,2’:5’2”-terthiophene by vaporized film deposition2018

    • 著者名/発表者名
      Pananus Potisat, Shohei Dokiya, Fumio Sasaki, and Hisao Yanagi
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CN系(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーを用いたダブルヘテロ蒸着膜のEL特性とスライドボート成長結晶による光励起レーザー発振2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木史雄、土器屋翔平、柳久雄
    • 学会等名
      レーザー学会第528回研究会「有機固体レーザー」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機マイクロキャビティEL素子における光子-励起子相互作用の評価2018

    • 著者名/発表者名
      土器屋翔平,水野英之,香月浩之,山下兼一,佐々木史雄,柳久雄
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スライドボート法による有機半導体発光素子の開発:CN系(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーでの成膜2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木史雄,土器屋翔平,柳久雄
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] π共役系オリゴマーを用いたマイクロキャビティ構造をもつ有機EL素子2017

    • 著者名/発表者名
      土器屋翔平,水野英之,香月浩之,山下兼一,佐々木史雄,柳久雄
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光励起増幅する有機ダブルヘテロ構造作製:スライドボート法による開発2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木史雄,土器屋翔平,柳久雄
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スライドボート法による有機ダブルへテロ構造作製:光励起増幅から電流励起増幅へ向けて2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木史雄,土器屋翔平,柳久雄
    • 学会等名
      レーザー学会第514回研究会「有機固体レーザー」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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