| 研究概要 |
蛍光色素蒸着膜からなる発光層を2種の有機半導体薄膜でサンドイッチしたダブルヘテロ接合型EL素子の発光特性を,光マイクロキャビテイの立場から,明らかにした。
すなわち,発光層からの蛍光の寿命を発光層・金属反射鏡間隔の関数として測定し,自由空間に置かれた色素分子の蛍光寿命より短くなる間隔領域と長くなる領域とが存在し,蛍光分子からの自然放射の増強及び抑制の両効果が発現していることを明らかにした。このような蛍光寿命の距離に伴う脈動現象は,キャビティ内の集約電磁場の働きによることを理論的に証明した。また,発光層・金属反射鏡間隔が著しく小さい場合は,励起分子から金属反射鏡へのエネルギー移動に起因する非放射過程が優先してしまうことを明らかにし,発光素子を設計する上での重要な指針を示した。
ダブルヘテロ型EL素子からの外部放射光の強度分布パターンを発光層・金属反射鏡間隔の関数として,シミュレーションによって示すことができた。実験的確認は,ファブリー・ペロー型キャビティを試作し,電流励起に伴うEL放射パターンを計測することにより行った。その結果外部放射パターンの尖鋭化及び指向性の向上が実現していることを明らかにした。
EL発光材料の探索については,分子骨格を共通とし置換基を系統的に変えた一連の蛍光色素分子を合成した。その蒸着膜のイオン化電位及び電子親和力は置換基の変化によって制御できることを明らかにし,光マイクロキャビティを合理的に設計するための条件を一層充実させることができた。
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