| 研究概要 |
これまでに,亜鉛を用いた分子内環化を鍵反応として,酸素原子を含む縮環П電子共役系化合物である「ベンゾジフラン」を母核とする多様な誘導体の新しい合成法を開発するとともに,ベンゾジフラン誘導体の非晶質薄膜が高い正孔(正電荷)移動度を持つ新規p型半導体材料となることを発見・報告している.当該年度においては,ベンゾジフランに「カルバゾール」という含窒素縮環П電子共役系原子団を結合させることで,非晶質材料としては世界最高レベルの電荷移動度を示す両極性材料(略称:CZBDF)を開発し,この材料を用いて「ホモ接合」と呼ばれる簡単な構造を持つ有機EL素子を作製し,蛍光・リン光の両方を用いたEL発光ならびに青・緑・赤の三原色EL発光に成功した.
CZBDFの非晶質薄膜を用いて,飛行時間法による正孔および電子移動度を評価したところ,それぞれ約4×10-3cm2/Vsと,高い移動度で両電荷をバランス良く輸送する特性を示すことを見出した.この新規両極性材料CZBDFを用いてホモ接合型有機EL素子を真空蒸着法により作成した.すなわち,ガラス基板上のITO透明電極を陽極とし,その上に順次,有機薄膜,アルミニウム金属(陰極)を真空蒸着により形成した.この有機薄膜は,CZBDFを単一のマトリックス(ホスト)として,陽極から30ナノメートルの範囲は無機酸化剤(五酸化バナジウム)との共蒸着によるp型ドーピング,陰極から20ナノメートルの範囲は還元剤(金属セシウム)との共蒸着によるn型ドーピングが施されている.これにより,電極からCZBDFへの電荷注入ならびに電荷輸送を容易にしている.また,酸化剤・還元剤がドープされていない中間層(厚さ50～100nm)には,青色・緑色蛍光色素,または赤色リン光色素を各々ドープすることで,三原色のフルカラー発光を実現した.特に緑色蛍光素子は6万カンデラ/m2という高輝度において外部量子効率4.2%と,蛍光有機EL素子効率の理論限界(5%)に迫る効率を示した.
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