2020 Fiscal Year Research-status Report
極性分子を用いた電極界面ダイポール制御と有機ELデバイスへの効果的なキャリア注入
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19K04465
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
森本 勝大 富山大学, 学術研究部工学系, 助教 (90717290)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中 茂樹 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (50242483)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機EL / 極性分子 / ダイポール / キャリア注入 / 注入障壁 / P(VDF/TrFE) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は有機EL(OLED)デバイスの構成層であるキャリア注入層に、極性分子材料であるポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン(P(VDF/TrFE))を用いることで、キャリア注入およびデバイス特性向上を目的としている。また、デバイス性能に関する基礎研究として、キャリア注入時のエネルギー障壁という物理定数の算出と、エネルギー障壁とP(VDF/TrFE)膜の化学物理構造との相関解明を目指している。
すでに正孔注入層としてP(VDF/TrFE)層にコンタクトポーリング処理することで、OLEDの低電圧化することを見出しており、2020年度は当該効果発生条件の探索を実施した。ポーリング処理は外部電界の正負に依らず、デバイス低電圧化に寄与することが明らかとなった。また、処理条件とデバイス低電圧化の相関関係が得られたことから正孔注入のモデル構築を行った。
基礎物性評価として、ITO表面におけるP(VDF/TrFE)層へのポーリングによる、ITO電極表面の仕事関数や表面電位、水接触角の変化を測定した。P(VDF/TrFE)層の成膜やポーリング処理によりいずれの表面物性値も変化が得られ、デバイス特性変化との相関が得られた。また、微小領域における表面電位測定から、表面凹凸と表面電位には相関が確認され、電極全体の物性変化と一致する結果が得られた。
これらの結果は国際学会で発表済みであり、研究発表賞を受賞するに至った、このことから、本課題内容は他研究者からも評価に資することが認められたと認識している。また、これらの一部は英語論文として2021年5月投稿に向け準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度はITO透明電極表面にP(VDF/TrFE)層を成膜し、コンタクトポーリング処理によるOLED低電圧駆動化に取り組んだ。ポーリング処理強度を増加することで低電圧化の効果は向上し、かつポーリング処理時の電界方向に依存しない結果を得た。次にITO電極表面の仕事関数や表面電位計測から、ポーリング処理条件と電極表面物性には相関関係があることが明らかとなった。より詳細な解析のため、微細領域における表面計測を実施することで表面凹凸と電位に相関が得られ、電極全体と同様の結果が得られた。これにより、OLEDデバイス特性と電極表面物性の異なる視点から同一の結論に至る結果が得られたため低電圧化のモデル化を検証した。なお、本研究課題開始時では、微細領域における表面計測は測定装置購入することで測定することを予定していたが、外部分析機関での依頼測定へと計画変更を昨年度申請していた。計画変更により依頼測定を行った結果、十分詳細な表面状態の計測へとつなげることができ、計画変更に伴う研究遂行に支障はなかった。
昨年度予定では2020年度にポーリング処理済みP(VDF/TrFE)を正孔注入層とした時の、注入障壁を測定する予定であった。これによりデバイス特性の裏付けとなる基礎物性とする計画であった。しかし、2020年度前半は感染症拡大の影響で、研究機関への立ち入りが制限されるなど、計画通りの研究遂行が実施できなかった。
研究機会の減少に伴い、進捗が相対的に進んでいたデバイス特性評価へ優先的にリソースを割く判断をした。これにより、上記の成果を得ることができ、これらの結果を基に国際会議での発表につながり、発表賞受賞に至った。また、成果の一部は英語論文化を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポーリング処理の対象となるポリマーは現在P(VDF/TrFE)層のみ、デバイス低電圧駆動化の効果を確認している。そこで、今後はその他のポリマーにおいても同様の効果を検討する。対象はP(VDF/TrFE)同様に電気双極子を有するポリマーや、化学構造の異なるポリマーについて検討を行う。また、次年度は事業期間最終年度に当たるため、ホール注入だけでなく電子注入向上も合わせて評価可能な単純3層構造による両キャリア注入促進を目指す。
基礎物性評価として、本年度進捗にやや遅れが出ているキャリア注入障壁評価については並行して進める予定である。その際、上記単純3層構造による単純デバイス構造を転用することで、キャリア注入障壁評価を早急に進める。
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| Causes of Carryover |
感染症拡大の影響により2020年度の上期は研究機関への立ち入り制限など、研究遂行にやや遅れがでている。そのため、研究に必要な消耗品類が減少した。また、学術会議がいずれもオンライン開催になったため、旅費が大幅に削減された。
次年度は研究が再開すると予想されるため、増加が予想される消耗品や外部依頼測定費とする。
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