| 研究課題/領域番号 |
21K04153
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
伊東 栄次 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50303441)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 半導体量子ドット / 有機EL / 逆構造 / 酸化物ナノ材料 / 電子注入層 / 正孔注入層 / 塗布プロセス / 量子ドット / 発光ポリマー / ポリビニルカルバゾール: PVCz / PMMA / 全塗布型発光素子 / 酸化物ナノシート / ナノ粒子 / 逆構造型有機EL / グラフェン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
コロイド状の化合物半導体の量子ドット(QD)は溶液プロセスから製膜可能で有機EL材料よりも色純度に優れる。QD-LEDの実用化において、QDの高密度化の際の非発光性粒子へのエネルギー移動による発光強度低下や、QDへの正孔注入やキャリア輸送、ワイドスペクトル化、コストなど課題も多い。
本研究では、上下に極薄のn型酸化物ナノシートとグラフェン系 (p型)2次元物質の平坦なキャリア注入層と有機半導体を配置して特性を向上する。またQDと有機発光ポリマー間の相補的なキャリア注入・輸送現象や励起子の生成と移動による発光効率の増強作用(協同作用)を用いてハイブリッド発光ダイオードの創製と高性能化を目指す。
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| 研究成果の概要 |
半導体量子ドットと高分子機能材料は電子と正孔輸送性や励起子が補完的な特性を有する。本研究では、ZnOナノ粒子膜上にをQD/polymer膜からなる極薄発光層を積層し、その上に正孔輸送性の高分子膜を積層した塗布型のハイブリッドLEDを開発した。ZnOから青色発光高分子への電子注入の問題は、半導体量子ドットに置き換えることで容易になった。正孔注入障壁は2層の正孔輸送層を積層して解決し、動作電圧の低減と高効率化を実現した。ZnOと発光層界面に極薄酸化膜を挿入してさらなる薄膜化や低電圧・高効率化を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高分子系の発光ダイオードは塗布形成により大面積化や製造コストの低減が期待できるが燐光材料やTADFに比べ効率が低く、厚さ数10nmの塗布膜にはミクロのピンホールが生じやすく漏れ電流や導通が多く歩留まりが低かった。また、発色性に優れる量子ドットや高効率発光ポリマーは1g数10万円を超えるため、極限まで薄く無駄なく製膜することが要求される。本研究はメニスカスと転写法を改良して材料利用率をスピンコートの10倍以上(>50%)とした点に加え、キャリア注入層やブロッキング層を改良し従来よりも薄くして導通も減らして効率と動作電圧を改善しており、経済的で効率と発色の両者を改良し実用化の課題解決策を実証した。
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