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光化学低温溶液ソルゲル法による機能性薄膜の創生と応用

研究課題

研究課題/領域番号 20J40137
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
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関山形大学

研究代表者

孫 麗娜  山形大学, 有機エレクトロニクスイノベーションセンター, 特別研究員(RPD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードflexible electronics / electron injection layer / zinc oxide / metal-organic / solution processing / dielectric material / inverted IOLEDs / Znic-alkoxides / vacuum ultraviolet / photochemical conversion / metal oxide thin films / photoluminescence / thin film encapsulation / light emitting diode / low temperature
研究開始時の研究の概要

The project aims establishing general methodologies to achieve precise control of metal-oxide thin films in their low temperature photochemical processing by vacuum ultraviolet (VUV) light for realization of roll-to-roll fabrication of flexible electronics. Selection of precursor solutions, tuning of VUV conditions, as well as designing architectures of multilayers are considered to achieve various functionalities.The performance of thus obtained thin films is to be tested and improved in their use as carrier transport / emission layers and thin film encapsulation in optoelectronic devices.

研究実績の概要

The project aims to develop general methodologies for the precise control of functional inorganic thin films in their low temperature solution processing for the realization of roll-to-roll fabrication of flexible electronics. This year, it was found that solution-processed amorphous metal-organic thin film zinc(II) methoxyethoxide (ZME) acts as an efficient and stable electron injection layer (EIL) in inverted organic light-emitting diodes (iOLEDs). In contrast, crystallized ZnO obtained either by utilizing vacuum ultraviolet (VUV) light irradiation or by high temperature annealing caused a strong electron leakage, reducing device efficiency. DC capacitance analysis revealed that ag-ZME has a highly dielectric behavior, allowing it to selectively inject electrons into the LUMO of the organic layer while preventing non-emissive direct reduction of holes. Calcium(II) methoxyethoxide (CME) was also employed as an EIL for comparison and showed nearly the same performance as ZME in iOLEDs, despite its strongly insulating properties. The 4s orbitals of Ca(II) and Zn(II) in ag-CME and ag-ZME are used to regulate the electron injection, these insights offer a new design strategy that uses amorphous dielectric metal-organic thin films as EILs, which may yield high-performance, flexible, and stable electronic devices, such as iOLEDs and perovskite solar cells.

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] University of Vermont(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Tuning of Morphological, Crystallographic and Optoelectronic Properties of CuSCN By Electrodeposition2023

    • 著者名/発表者名
      Kyota Uda, Yuki Tsuda, Tensho Nakamura, Lina Sun, Yoshiyuki Suzuri, Tsukasa Yoshida
    • 雑誌名

      Applied Research

      巻: e202200097 号: 5 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1002/appl.202200097

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Solution‐Processed Gas Barriers with Glass‐Like Ultrahigh Barrier Performance2022

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Tatsuki、Sun Lina、Kurosawa Yu、Takahashi Tatsuhiro、Suzuri Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Advanced Materials Interfaces

      巻: 9 号: 34 ページ: 2201517-2201517

    • DOI

      10.1002/admi.202201517

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanometer-Thick SiN Films as Gas Barrier Coatings Densified by Vacuum UV Irradiation2021

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, L. Sun, Y. Kurosawa, T. Takahashi and Y. Suzuri
    • 雑誌名

      ACS Appl. Nano Mater.

      巻: 4(10) 号: 10 ページ: 10344-10353

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c01862

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photochemical Conversion of Ethanolamine-Zn2+ Complex Gel under Vacuum Ultraviolet Irradiation Associated with Color-Tunable Photoluminescence2021

    • 著者名/発表者名
      Sun Lina、Uda Kyota、Yoshida Tsukasa、Suzuri Yoshiyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 9 ページ: 5417-5424

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c00318

    • 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
  • [学会発表] Solution processing of functional thin films and their device applications2023

    • 著者名/発表者名
      孫 麗娜
    • 学会等名
      第90回電気化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ガラス並みの高バリア性能を有する塗布型PHPSガスバリア膜2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木 樹, 孫 麗娜, 黒澤 優, 高橋 辰宏, 硯里 善幸
    • 学会等名
      映像情報メディア学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photochemical room temperature solution processing of functional thin films2022

    • 著者名/発表者名
      L. Sun, T. Sasaki, T. Takahashi, T. Yoshida, Y. Suzuri
    • 学会等名
      E-MRS 2022 Falling Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solution processing of functional thin films and their device applications2022

    • 著者名/発表者名
      L. Sun
    • 学会等名
      2022化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Solution-Processed Ultrahigh PHPS Gas Barriers with Glass-like Performance2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Sasaki, Lina Sun, Yu Kurosawa, Tatsuhiro Takahashi, Yoshiyuki Suzuri
    • 学会等名
      The 29th International Display Workshops(IDW’22)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガラス並みの高バリア性能を有する塗布型PHPSバリア膜2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木 樹, 孫 麗娜, 黒澤 優, 高橋 辰宏, 硯里 善幸
    • 学会等名
      第35回例会有機EL討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ガラス並みの高バリア性能を有する塗布型 PHPS バリア膜の開発2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木 樹, 孫 麗娜, 黒澤 優, 高橋 辰宏, 硯里 善幸
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] チタノセン塩化物の光化学分解による酸化チタン薄膜合成2021

    • 著者名/発表者名
      長岡歩、宇田恭太、孫麗娜、硯里善幸、吉田司
    • 学会等名
      2021 年電気化学会 東海支部-東北支部合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 塗布型 PHPS 水蒸気バリア膜における VUV 光焼成緻密化プロセスの解明2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木 樹, 孫 麗娜, 黒澤 優, 高橋 辰宏, 硯里 善幸
    • 学会等名
      第59回高分子と水に関する討論会(高分子学会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Photochemical Gel Conversion of Titanocene Dichloride Precursor Layers to Titanium Oxide Thin films2021

    • 著者名/発表者名
      Ayumu Nagaoka, Kyota Uda, Lina Sun, Yoshiyuki Suzuri, Tsukasa Yoshida
    • 学会等名
      2021 The 4DMS+SoRo International Summer School
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tuning of Morphological, Crystallographic and Optoelectronic Properties in Electrodeposition of CuSCN for Device Applications2021

    • 著者名/発表者名
      K. Uda, Y. Tsuda, T. Nakamura, L. Sun, Y. Suzuri, and T. Yoshida
    • 学会等名
      First International Conference on Technologies for Smart Green Connected Society 2021 (ICTSGs-1)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photochemical conversion of ethanolamine-Zn2+ complex gel under vacuum ultraviolet irradiation associated with color tunable photoluminescence2021

    • 著者名/発表者名
      Sun Lina、Uda Kyota、Yoshida Tsukasa、Suzuri Yoshiyuki
    • 学会等名
      2021年電気化学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 塗布型PHPS薄膜におけるVUV光焼成緻密化プロセスの解明2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木 樹, 上村 佳歩, 孫 麗娜, 高橋 辰宏, 硯里 善幸
    • 学会等名
      2020年第31回有機EL討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] OLED素子上へのウェットプロセスによるハイバリア構造の開発2020

    • 著者名/発表者名
      孫麗娜, 佐々木 樹, 上村 佳歩, 高橋 辰宏, 硯里 善幸
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会第17回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Photoluminescent ZnO Thin Films by Photochemical Gel Conversion under VUV irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      Sun Lina、Uda Kyota、Yoshida Tsukasa、Suzuri Yoshiyuki
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid State Science (PRiME) 2020 of the Electrochemical Society (ECS)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tuning of Morphological, Crystallographic and Optoelectronic Properties of Cuscn By Electrodeposition2020

    • 著者名/発表者名
      K. Uda, Y. Tsuda, T. Nakamura, L. Sun, Y. Suzuri, and T. Yoshida
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid State Science (PRiME) 2020 of the Electrochemical Society (ECS)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly luminescent ZnO Thin Films Obtained by VUV-assisted Sol-Gel Processing2020

    • 著者名/発表者名
      Sun Lina、Uda Kyota、Yoshida Tsukasa、Suzuri Yoshiyuki
    • 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] 塗布型・高バリア性PHPS薄膜におけるVUV光焼成プロセスの解明2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木 樹, 上村 佳歩, 孫 麗娜, 高橋 辰宏, 硯里 善幸
    • 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

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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