| 研究課題/領域番号 |
23K13378
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 東京工芸大学 (2024)
大分工業高等専門学校 (2023) |
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研究代表者 |
常安 翔太 東京工芸大学, 工学部, 助教 (40825395)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 近赤外発光デバイス / 面光源 / 分散型EL / エネルギー移動 / 伝熱特性解析 / 近赤外光源 / 面発光デバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまでに申請者は、形状の自由度に優れた独自の排熱システムによって、世界で初めて低温駆動可能な分散型電界発光（EL）デバイスの開発に成功してきた。一方で、排熱性の最大化は未検討であり排熱性向上に対する課題であった。本研究では、独自に見出した排熱システムの排熱性を最大化するだけでなく、熱失活の影響が顕著な近赤外光へと展開し、低温駆動化による高強度近赤外ELデバイスの実証を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、同一発光層内にて無機蛍光体材料から近赤外発光材料への励起エネルギー移動により、分散型電界発光（EL）素子による近赤外発光を実現するだけでなく、これまでに進めてきた排熱設計に関する知見を組み合わせることで、低温駆動による発光増強も目指している。以下に、2024年度の研究内容を示す。
昨年度の検討により、電圧印加による蛍光体からの青色発光を励起源とし、緑色および赤色蛍光色素を介した多段階のエネルギー移動によって、波長700 nm付近にRhodamine 700由来の発光ピークの発現を達成した。今年度は、この発光増強を目的として、材料組成や駆動電圧・印加周波数等の最適化を行った。その結果、印加周波数に基づくエネルギー移動制御によって発光色の広域制御を実現するとともに、波長700 nm付近に蛍光体による発光強度と同程度の強度を得ることに成功した。また、さらなる長波長化を目指してRhodamine 800についても同様に検討し、波長720 nm付近に発光ピークを観測した。一方、EL特性に対する基板の放熱効果についても検討を行った。熱伝導率の高い材料である銅板（約400 W/mK）を放熱部材として分散型EL素子の基板裏面に接着することで、駆動時におけるデバイス温度を大幅に低下できることを見出した。さらに、同等の電流値であったにもかかわらずEL強度に顕著な差異が観測され、放熱部材の面積拡大に伴ってEL強度が増加することを実証した。これにより、低温駆動化は発光強度を改善するための有効なアプローチであることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
近赤外発光材料のみの発光スペクトルは得られていないものの、蛍光体の発光強度と同程度の強度で波長700 nm付近に発光ピークを得ることに成功した。また、この発光増強に向けたデバイスの設計指針を開拓できたことから、（２）のおおむね順調に進展している、とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の検討により、蛍光体から近赤外蛍光色素への多段階エネルギー移動によって波長700 nm超える発光ピークが得られたものの、依然として発光強度の低さが課題である。2025年度は、これまでに可視光領域で得られた表面粗さ効果や放熱効果など、EL特性改善に関する知見を総合的に活用し、近赤外発光の増強を目指す。
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