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本年度は事業期間延長し、アニール処理によるキャリア注入増強効果の原因究明とメカニズム解明を実施した。有機ELデバイス電極上に形成した極薄のP(VDF/TrFE)層に対して、表面電位測定やSpring-8における高感度結晶構造解析を行ったところ、アニール処理により分子配向や結晶構造に変化が見られた。また、表面電位にも同様に変化が確認でき、これらの構造変化はデバイス性能変化と良い一致を示した。これらの結果から、ポーリング処理を施さないP(VDF/TrFE)層においても簡便なアニール処理だけで、分子内ダイポールを制御しキャリア注入増強効果を得られると明らかにした。
本研究は近年次世代光源として期待される有機ELデバイスの電極-有機半導体界面におけるキャリア注入増強を目指し、極性材料を２次元ダイポールとして電極表面に形成し、ダイポールの向きや大きさを制御することを目的とした。
極性分子であるP(VDF/TrFE)やPEIEといったポリマー材料を電極表面に形成し、外部電界による分極処理や温度制御に伴う構造制御によって分極量を制御した。表面修飾された電極の表面電位やモルフォロジーなどの表面物性を評価すると共に、薄膜内部の分子配向や結晶構造といった物理化学的評価により極性分子層を評価・検証した。
電極表面修飾後はデバイス評価のため有機半導体や対向電極を積層することで有機ELデバイスを作製した。作製したデバイスの電流-電圧-発光輝度特性や測定温度依存性を詳細に解析することで、キャリア注入効果を検証や電極-有機半導体界面におけるキャリア注入障壁を算出した。これらの結果を合わせることで、デバイスのキャリア注入という電子電気的側面だけでなく、薄膜内部の分子配向・結晶構造といった物理化学的側面からもキャリア注入増強を支持する実験結果を得たことは非常に大きな成果であった。
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