蛍光色素超薄膜を用いた微小光共振器に関する研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03244208
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 筒井 哲夫 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (40037982)
• キーワード: 蛍光色素 / 電界発光 / 超薄膜 / 蛍光寿命 / エレクトロルミネッセンス / 放射場の閉じこめ / 微小光共振器

研究概要

有機薄膜ELデバイスは、光の波長のオ-ダ-の厚みの発生部を2枚の反射鏡(注入電極)で挟んだ微小光共振器の構造を持っている。本年度の研究目的は、(1)有機ELデバイスで観測された微小共振器の効果と考えられる現象を詳しく解析しその実態を明確にする。(2)有機薄膜系で蛍光発光寿命を放射場の閉じ込め構造との関連で調べ、有機薄膜ELデバイスで放射場の閉じ込め効果が発現することを確かめる。(3)電気刺激(EL発光)のモ-ドで明確な微小共振器の効果を発現させるための素子構造を設計する、の3つであった。
本年度の実施事項と成果は以下のようにまとめられる。
(1)有機ELデバイスの発光挙動の解析
有機3層積型EL素子で、金属電極(反射鏡)と発光部の間の距離を変化させて発光効率を観測した。この距離がおよそ発光波長の1/4の光路差に相当するところで発光が大きく増強される現象が見いだされた。古典電極気理論に基づいた発光強度の計算によって、発生部と反射鏡の距離が波長のオ-ダ-の場合、この距離を動かすと発光の放射パタ-ンが大きく変化することが分かった。この放射パタ-ンの解析から有機EL素子の発光効率の発光部ー反射鏡距離依存性はほぼ理解できた。
(2)有機積層薄膜系の蛍光発光寿命の解析
放射場の閉じ込め効果は蛍光の発光寿命を放射場閉じ込め構造の関数として観測すれば明らかに出来る。電気刺激(EL)モ-ドで発光寿命を観測するのは困難であるので、ピコ秒レ-ザを用いた光刺激モ-ドで実験を行った。確かに蛍光発光寿命は発光部ー反射鏡間距離を変えると大きく変動し、波長のオ-ダ-のサイズの共振器では放射場の閉じ込め効果が発現することが確められた。

研究成果

• [文献書誌] M.Era,C.Adachi,T.Tsutsui S.Saito: "Doubleーheterostructure electroluminescent device with cyanineーdye bimolecular layer as an emitter" Chemical Physics Letters. 178. 488-490 (1991)
• [文献書誌] T.Tsutsui,C.Adachi,S.Saito: "Electroluminescence in multilayer organic dye films" Synthetic Metals. 41ー43. 1193-1196 (1991)
• [文献書誌] C.Adachi,T.Tsutsui,S.Saito: "Electroluminescent mechanism of organic multilayer thin film devices" OptoelectronicsーDevices and Technologies. 6. 25-36 (1991)
• [文献書誌] T.Tsutsui,C.Adachi,S.Saito,M.Watanabe,M.Koishi: "Effect of confined radiation field on spontaneousーemission lifetime in vacuum deposited fluorescent dye films" Chemical Physics Letters. 182. 143-146 (1991)
• [文献書誌] 浜田 祐次、安達 千波矢、筒井 哲夫、斎藤 省吾: "有機エレクトロルミネッセンス材料としてのオキサジアゾ-ル誘導体の評価" 日本化学会誌. 1991. 1540-1548 (1991)