有機電界発光素子におけるC60超薄膜の挿入効果に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14750228
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 新保 一成 新潟大学, 工学部, 助教授 (80272855)
• キーワード: 有機電界発光素子 / C60 / Alq3 / TPD / 超薄膜

研究概要

本研究では、フラーレン(C60)の超薄膜を挿入した有機電界発光素子を作製し、その発光特性及び電気特性について調べた。まず、C60層をTPD(正孔輸送層)とAlq3(電子輸送層・発光層)の界面に膜厚を変えて挿入した素子を作製した。ここで、水晶振動子を用いてC60層の平均膜厚を0〜1.0nmとした。C60層を挿入した素子では、挿入しない素子に比べていずれも駆動電圧と発光効率の向上が見られた。特に、C60膜厚が分子大きさ程度に対応する0.8nmの時に最も効率が向上し、挿入しない場合に比べ2倍程度の効率が得られた。次に、C60層の膜厚を0.8nm一定とし、TPD/Alq3界面近傍でAlq3層内に挿入した素子を作製し測定を行った。これより、TPD/Alq3界面よりも数nm程度Alq3側に挿入することにより駆動電圧がさらに低下することがわかった。以上のような発光効率と駆動電圧の低下について、次のような機構が推察された。すなわち、C60はHOMOレベルがTPDよりも低いため、TPDから注入された正孔はC60によりブロックされる。この蓄積された正孔によりAlq3と陰極間の電界が強まり、Alq3側からの電子注入が促進される。このため、電子・正孔のキャリアバランスが改善して効率が向上し、また駆動電圧も下がったものと考えられた。この機構はC60をTPD/Alq3界面に挿入した場合だけでなく、界面近傍のAlq3内部に挿入した場合についても当てはまるものと考えられ、またC60層をAlq3内部に挿入した場合ではAlq3内の電界増強効果がより強くなるために駆動電圧のさらなる低下が観測されたものと推定された。また、C60層を挿入した素子の光起電特性も測定し、C60層を挿入した場合では挿入しない場合に比べて光照射から光遮断時の開放端電圧の減衰時間が数倍長くなる特性が見られた。これは、C60層によるキャリヤのブロッキングが寄与していると推察された。

研究成果

• [文献書誌] K.Shinbo: "Electrical and Emitting Properties of Organic Electroluminescent Diodes with Nanostructured Cathode Buffer-Layers of AI/Alq3 Ultrathin Films"LEICE Transactions, Electronics. E85-C,6. 1233-1238 (2002)
• [文献書誌] K.Shinbo: "Electrical and Emitting Properties of Organic Electroluminescent Diodes with Nanostructured Cathode Buffer-Layers of Al/Alq3 Ultrathin Films"2^<nd> Int.Symp.On Organic Molecular Electronics, Wako, Japan, EL2. 20-21 (2002)
• [文献書誌] K.Kato: "Organic Electroluminescent Diodes with a nanostructures Fullerene Layer at the Interface between Electron- and Hole transport Layers"2^<nd> Int.Symp.On Organic Molecular Electronics, Wako, Japan, EL3. 22-23 (2002)
• [文献書誌] K.Shinbo: "Surface Plasmon Resonance and Emitted Light Properties of Polystyrene Sphere Films"Mol.Cryst.and Liq.Cryst.. 407. 73[469]-80[476] (2003)
• [文献書誌] K.Shinbo: "Luminescence and Photoelectric Properties of Thiophene Dendrimer Spin-coated Films"4th Int.Conf.on Electroluminescence of Molecular Materials and Related Phenomena, Cheju, Korea. P-133(頁番号無し). (2003)
• [文献書誌] K.Kato: "Organic Light Emitting Diodes with Nanostructured Ultrathin Layers at the Interface between Electron- and Hole-Transport Layers"4th Int. Conf on Electroluminescence of Molecular Materials and Related Phenomena, Cheju, Korea. O-13(頁番号無し). (2003)
• [文献書誌] 新保一成(第3章第3節[3]を担当): "有機ELディスプレイにおける高輝度・高効率・長寿命化技術 第3章第3節[3]有機EL素子における金属・有機超薄膜積層構造陰極バッファ層の挿入効果(技術情報協会編)"技術情報協会. 9 (2003)