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

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750228
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 新保 一成 新潟大学, 工学部, 助教授 (80272855)
• Keywords: 有機電界発光素子 / C60 / Alq3 / TPD / 超薄膜

Research Abstract

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。これにより、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の0.8nmの時に最も効率が向上し、挿入しない場合に比べて2倍程度の効率となることがわかった。次に、C60層の膜厚を0.8nm一定とし、TPD/Alq3界面近傍でAlq3層内に距離を変えて挿入した素子を作製し、同様の測定を行った。これにより、C60の挿入素子においていずれも効率向上が観測されたと共に、TPD/Alq3界面よりも数nm程度Alq3側に挿入することによって駆動電圧がさらに低下する様子が見られた。なお、発光スペクトルからこれらの素子ではいずれもAlq3からの電界発光が観測された。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。

Research Products

• [Publications] K.Shinbo, E.Sakai, F.Kaneko, K.Kato, T.Kawakami, T.Tadokoro, S.Ohta, R.C.Advincula: "Electrical and Emitting Properties of Organic Electroluminescent Diodes with Nanostructured Cathode Buffer-Layers of Al/Alq3 Ultrathin Films"IEICE Transactions, Electronics. E85-C, 6. 1233-1238 (2002)
• [Publications] K.Shinbo, E.Sakai, F.Kaneko, K.Kato, T.Kawakami, T.Tadokoro, S.Ohta, R.C.Advincula: "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)
• [Publications] K.Kato, K.Suzuki, K.Shinbo, F.Kaneko, N.Tsuboi, S.Kobayashi, T.Tadokoro, S.Ohta: "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)
• [Publications] K.Shinbo, E.Sakai, F.Kaneko, K.Kato, T.Kawakami, T.Tadokoro, S.Ohta, R.C.Advincula: "Nano-Structure Control of Cathode Buffer-Layers and Luminescent properties of Organic Electroluminescent Device"Material Research Society Symposium Proceedings. 708. 95-100 (2002)
• [Publications] K.Kato, K.Suzuki, K.Shinbo, F.Kaneko, N.Tsuboi, S.Kobayashi, T.Tadokoro, S.Ohta: "Organic Light Emitting Diodes with a Nanostructured Fullerene layer at the Interface between Alq3 and TPD layers"2002 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials, Nagoya, Japan. C-6-2. 230-231 (2002)
• [Publications] K.Kato, K.Shinbo, F.Kaneko: "Electrical and Emitting Properties of Organic Electroluminescent diode with Nanostructured Layers"2^<nd> Discussion and conf. on Nano Interface Controlled Electronic Devices, Busan, Korea. IP9. 30-31 (2002)