研究課題
本研究の目的は、有機単結晶を用いた発光トランジスタの開発である。トランジスタの活性層が光る有機発光トランジスタは、スイッチング特性を兼ね備えた次世代の光素子としてだけでなく、将来のレーザー発振の可能性を含めて非常に注目されている。特に、レーザー発振の実現には高密度の電子・ホール両キャリアが有機半導体中で高効率に再結合する必要がある。そのため、両キャリア蓄積可能な両極性トランジスタを用いた発光トランジスタが理想的であるが、概念のみでデバイス実証には至っていない。本研究では、高性能両極性トランジスタを作製する上で大きな問題となっている、伝導・注入・蓄積の三問題をナノスケール界面修飾導入によって解決し、初めての有機発光両極性トランジスタ作製に挑む。そして、発光トランジスタが世界初の有機レーザートランジスタ開発へと展開するための足がかりとする。昨年度中に界面制御を駆使した発光トランジスタ作製技術を確立しており、テトラセンおよびルブレン単結晶において有機ELの限界値である1A/cm^2の1000倍以上という超高電流密度下での発光観察に成功した。今年度は、さらに様々な有機半導体結晶に対して界面制御を駆使した両極性発光トランジスタ作製を行った。特に高い発光効率を有する材料を中心にデバイス作製を試みており、様々な材料において発光観測にも成功している。例えば、AC5と呼ばれる材料からは緑色の発光を、BP3Tと呼ばれる材料からは赤色の発光観測した。特に、BP3Tにおいては、テトラセン単結晶と遜色ない極めて高いキャリア移動と高い発光効率(〜80%)が両立している事を見出しており非常に明るい発光の観測に成功した。以上のように、レーザートランジスタ開発の足がかりは十分に達成できており、今後は共振器構造を作り込み光閉じ込めおよび増幅を実現する事によりレーザートランジスタ実現を試みたい。
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