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オペランド計測技術の新規開発による有機EL発光機構の直接解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K05267
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

細貝 拓也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90613513)

研究分担者 宮前 孝行  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80358134)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード時間分解分光 / 過渡吸収分光法 / 和周波分光法 / 電界励起 / 有機デバイス / デバイス駆動ダイナミクス / 有機EL / 励起状態ダイナミクス / 電界発光 / キャリアダイナミクス / オペランド分光計測
研究成果の概要

有機ELの駆動中における電荷キャリアおよび励起子のダイナミクスを明らかにするため、電界励起の過渡吸収分光法および二重共鳴和周波発生(SFG)法の装置開発を行った。過渡吸収分光法は試料の作製が期間内に間に合わなかったものの、SFGは三重項-三重項アニヒレーション(TTA)を発光機構のベースとする有機EL素子に適用することで、発光層と電子ブロック層界面での電荷蓄積、およびAl電極から注入された電子の挙動を確認することができた。関連して熱活性型遅延蛍光材料、室温燐光材料、エキサイプレックス材料などの先端光材料の発光機構を過渡吸収分光法を用いて明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高度情報化社会および省エネルギー社会を実現するためには、既存のSiをベースとするデバイスの高性能化だけでなく、全く新しい形のデバイスの作製が不可欠です。有機ELに代表される、有機半導体を用いたデバイスはその可能性を秘めていますが、未だに多くの動作機構の詳細が分かっておりません。本研究では、有機半導体をベースとする各種の有機デバイスの動作を直接調べるための計測技術の開発を行いました。有機ELや有機トランジスタ中の電荷キャリアの流れを可視化も含めて評価することができており、今後は本技術が各種有機デバイスの高性能化に寄与していくことが期待されます。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Sabaragamuwa University of Sri Lanka(スリランカ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct imaging of electric field behavior in 2,7-diphenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene organic field-effect transistors by sum-frequency generation imaging microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Katagiri Chiho、Miyamae Takayuki、Li Hao、Yang Fangyuan、Baldelli Steven
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 23 号: 8 ページ: 4944-4950

    • DOI

      10.1039/d0cp06407f

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of fluorinated benzils and bisbenzils as room-temperature phosphorescent molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeyuki、Higashida Takuya、Wang Yizhou、Morita Masato、Hosokai Takuya、Maduwantha Kaveendra、Koswattage Kaveenga Rasika、Konno Tsutomu
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Organic Chemistry

      巻: 16 ページ: 1154-1162

    • DOI

      10.3762/bjoc.16.102

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exciton Dissociation and Electron Transfer at a Well-defined Organic Interface of an Epitaxial C60 layer on a Pentacene Single Crystal2020

    • 著者名/発表者名
      Iwasawa, Masato; Tsuruta, Ryohei; Nakayama, Yasuo; Sasaki, Masahiro; Hosokai, Takuya; Lee, Sunghee; Fukumoto, Keiki; *Yamada, Yoichi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 124 号: 25 ページ: 13572-13579

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c02796

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Role of Spontaneous Orientational Polarization in Organic Donor?Acceptor Blends for Exciton Binding2020

    • 著者名/発表者名
      Ueda Yuuhi、Nakanotani Hajime、Hosokai Takuya、Tanaka Yuya、Hamada Hokuto、Ishii Hisao、Santo Shuhei、Adachi Chihaya
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 8 号: 21 ページ: 2000896-2000896

    • DOI

      10.1002/adom.202000896

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excited-State Dynamics of Room-Temperature Phosphorescent Organic Materials Based on Monobenzil and Bisbenzil Frameworks2020

    • 著者名/発表者名
      Maduwantha Kaveendra、Yamada Shigeyuki、Koswattage Kaveenga Rasika、Konno Tsutomu、Hosokai Takuya
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 17 ページ: 3904-3904

    • DOI

      10.3390/ma13173904

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] H2O-Induced Crystallization of Organic Luminescent Thin Films by Direct Film Storage in a High Vacuum2020

    • 著者名/発表者名
      Hosokai Takuya、Nakanishi Taiyo、Honda Akinori、Akaike Kouki、Tsuruta Ryohei、Itoh Hiroshi、Nakanotani Hajime、Nakayama Yasuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 45 ページ: 24919-24929

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c08968

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between the surface structure of the gate insulator and the performance of organic thin-film transistors2020

    • 著者名/発表者名
      Katagiri Chiho、Akaike Kouki、Miyamae Takayuki
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 86 ページ: 105928-105928

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2020.105928

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱活性化遅延蛍光材料のスピン反転メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      細貝拓也
    • 雑誌名

      応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス(M&BE)分科会会誌

      巻: 32 ページ: 61-64

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct observations of the charge behavior of a high-efficiency blue organic light-emitting diode under operating conditions using electric-field-induced doubly resonant sum-frequency-generation vibrational spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, T. Miyamae, H. Ohata, T. Tsutsui
    • 雑誌名

      Organic Electronics,

      巻: 74 ページ: 118-125

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.07.008

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 和周波分光による有機界面のオペランド計測2021

    • 著者名/発表者名
      宮前孝行
    • 学会等名
      レーザー学会第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機Donor:Acceptor混合薄膜中における自発的励起子解離現象2021

    • 著者名/発表者名
      上田雄飛、中野谷一、九州先端科学技術研究所、細貝拓也、田中有弥、石井久夫、濵田北斗、山頭周平、安達千波矢
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解光電子顕微鏡を用いた4CzIPN単一膜のTADF過程における光励起電子ダイナミクスの直接計測2021

    • 著者名/発表者名
      深見優介、岩澤柾人、細貝 拓也、中野谷一、福本恵紀、山田洋一
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ir(ppy)3薄膜の発光寿命におよぼすガス曝露の影響2021

    • 著者名/発表者名
      中西大耀、岩澤柾人、山田洋一、中山泰生、細貝拓也
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解発光スペクトルの高速計測装置の開発2021

    • 著者名/発表者名
      古郡美紀、永宗靖、中山泰生、細貝拓也
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 和周波分光イメージングによるDPh-BTBT薄膜トランジスタの電界挙動2020

    • 著者名/発表者名
      片桐 千帆, 宮前 孝行, Hao Li, Fangyang Yang, Steven Baldelli
    • 学会等名
      2020年応用物理学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 有機薄膜トランジスタにおけるSAM絶縁膜の表面構造が素子特性に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      片桐 千帆, 赤池 幸紀, 宮前 孝行
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水によって結晶化するIr(ppy)3薄膜の結晶化条件の探索2020

    • 著者名/発表者名
      中西大耀、鶴田諒平、本田暁紀、井藤浩志、中山泰生、細貝拓也
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 真空その場発光測定によるIr(ppy)3薄膜の結晶化観察2020

    • 著者名/発表者名
      中西大耀、本田暁紀、赤池幸紀、鶴田諒平、岩澤柾人、山田洋一、井藤浩志、中野谷一、中山泰生、細貝拓也
    • 学会等名
      有機EL討論会(2020年)第31回例会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 熱活性化遅延蛍光材料のスピン反転メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      細貝拓也
    • 学会等名
      M&BE研究会「ここまで進んだ有機分子・バイオエレクトロニクス研究」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 駆動中有機EL内部のキャリア挙動解析:高効率青色発光素子に対する電界誘起2重共鳴SFG分光の適用2019

    • 著者名/発表者名
      宮前孝行、大畑浩、筒井哲夫
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] オペランド時間分解電界誘起2重共鳴SFGによる青色発光有機EL素子駆動時の電荷挙動2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤友哉、大畑浩、筒井哲夫
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Direct Probing Carrier Behavior in Highly-Efficient OLEDs by Electric-Field-Induced Doubly-Resonant SFG Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki MIYAMAE
    • 学会等名
      8th Sum Frequency Generation symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Probing Carrier Behavior in Highly-Efficient Fluorescent Blue OLEDs by Electric-Field-Induced Sum-Frequency Generation2018

    • 著者名/発表者名
      T. Miyamae, T. Sato, H. Ohata, T. Tsutsui
    • 学会等名
      12th International Conference of Electroluminescence and Optoelectronic Devices (ICEL2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電界誘起SFG分光による高効率青色発光有機EL素子の解析(1)―電荷挙動解析と素子駆動機構―2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤友哉、宮前孝行、大畑浩、 筒井哲夫
    • 学会等名
      有機EL討論会第27回例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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