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2021 Fiscal Year Annual Research Report

The mechanism and control of spin flips in thermally activated delayed fluorescence emitters

Research Project

Project/Area Number 18H03902
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

小林 隆史  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10342784)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 細貝 拓也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90613513)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords熱活性化遅延蛍光材料 / 高次三重項励起状態 / スピン反転 / 逆項間交差 / 有機EL
Outline of Annual Research Achievements

次世代の有機EL用発光材料である熱活性化遅延蛍光(TADF)材料は、三重項励起状態(T)を一重項励起状態(S)へ逆項間交差させることで発光効率の向上を図っている。そのためには狭いSTギャップと高速スピン反転の二つが不可欠であるが、後者の設計指針はまだ確立されていない。そこで本研究では一部の分子で実現されている高速スピン反転のメカニズムを解明することを念頭に、高次の三重項励起状態を含む、重要な励起状態の正確なエネルギー位置の決定や、励起状態間の緩和速度の見積もり法の構築を目指した。最終年度である令和3年度は、これまでに得られた知見を総動員し、代表的なTADF材料の時間分解発光スペクトル測定に見られる複雑なスペクトルシフトの解釈を試みた。その結果、最低一重項励起状態からの蛍光、最低三重項励起状態からの燐光、高次三重項励起状態からの燐光に加え、固体薄膜では分散の効果およびTADF分子のダイマー(もしくはaggregate)からの発光が含まれることが分かった。これらを丹念にひも解くことで、励起状態のエネルギー位置や緩和速度の決定が可能となる。またそれらのホスト依存性についても明らかにした。なお、本研究課題では極性溶媒や極性ホスト材料による逆項間交差速度の高速化についても検討したが、高速化が確認できたのはごく一部の分子のみであり、普遍的な技術にはならない可能性がある。この点については今後も引き続き調査する予定である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Direct Observation of Photoexcited Electron Dynamics in Organic Solids Exhibiting Thermally Activated Delayed Fluorescence via Time‐Resolved Photoelectron Emission Microscopy2021

    • Author(s)
      Fukami Yusuke、Iwasawa Masato、Sasaki Masahiro、Hosokai Takuya、Nakanotani Hajime、Adachi Chihaya、Fukumoto Keiki、Yamada Yoichi
    • Journal Title

      Advanced Optical Materials

      Volume: 9 Pages: 2100619~2100619

    • DOI

      10.1002/adom.202100619

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 異なるドナーとアクセプターの混合比を持つPTB7-th:ITIC逆構造有機薄膜太陽電池の移動度評価2022

    • Author(s)
      明里直輝, 植野 直, 杉田椋哉, 奥野友基, 小林隆史, 永瀬 隆, 内藤裕義
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 4CzIPNドープ薄膜における光生成電荷の再結合緩和2022

    • Author(s)
      河崎広空, 宮本直弥, 小林隆史, 永瀬 隆, 合志憲一, 安達千波矢, 内藤裕義
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] PBDB-T:ITIC有機薄膜太陽電池の作製プロセスと移動度バランス2022

    • Author(s)
      杉田椋哉, 小林隆史, 永瀬 隆,内藤裕義
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 迅速過渡発光分光装置を用いた超微弱な熱活性化遅延蛍光の観測2022

    • Author(s)
      古郡美紀、永宗 靖、中山泰生、中野谷一、細貝拓也
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Excited state dynamics in a thermally activated delayed fluorescence emitter using time-resolved photoluminescence spectroscopy2021

    • Author(s)
      H. Kawasaki, T. Kobayashi, T. Nagase, K. Goushi, C. Adachi, H. Naito
    • Organizer
      The 13th Asian Conference on Organic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 4CzIPNドープ薄膜における光生成電荷の再結合過程2021

    • Author(s)
      河崎広空, 小林隆史, 永瀬 隆, 合志憲一, 安達千波矢, 内藤裕義
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 変調分光による有機薄膜太陽電池の光劣化過程の観察2021

    • Author(s)
      杉田椋哉, 小林隆史, 永瀬 隆,内藤裕義
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 非フラーレン材料を用いた近赤外有機光検出器2021

    • Author(s)
      植野 直, 小林隆史, 永瀬 隆, 内藤裕義
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] D/A混合比の異なるPTB7:PC71BM有機薄膜太陽電池における二分子再結合定数とLangevin再結合定数2021

    • Author(s)
      杉田椋哉, 小林隆史, 永瀬 隆,内藤裕義
    • Organizer
      第18回薄膜材料デバイス研究集会
  • [Presentation] TADF材料のスピンコート薄膜における発光緩和過程:光電荷生成と再結合緩和2021

    • Author(s)
      河崎広空, 宮本直哉, 小林隆史, 永瀬 隆, 合志憲一, 安達千波矢, 内藤裕義
    • Organizer
      第32回光物性研究会
  • [Presentation] 広帯域な時間分解分光高速計測システムの構築とTADF材料への応用2021

    • Author(s)
      古郡美紀、中山泰生、永宗靖、細貝拓也
    • Organizer
      有機EL討論会第32回例会
  • [Presentation] 時間分解発光スペクトルの高速計測装置の開発(2)2021

    • Author(s)
      古郡美紀、永宗 靖、中山泰生、細貝 拓也
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Development of High-Throughput Subnanosecond Time-Resolved Photoluminescence Spectrometer2021

    • Author(s)
      M. Furukori, Y. Nagamune, Y. Nakayama, T. Hosokai
    • Organizer
      The 13th Asian Conference on Organic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Organic semiconductors for optoelectronics, edited by H. Naito2021

    • Author(s)
      T. Kobayashi, T. Nagase, H. Naito
    • Total Pages
      44
    • Publisher
      Wiley

URL: 

Published: 2022-12-28  

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