2016 Fiscal Year Annual Research Report
Technology of making high-efficient organic photonic devices and deep-purple light sources by using surface plasmons
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26390080
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
桑村 有司 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (10195612)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / 有機発光膜 / 深紫外光源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パネル型有機発光デバイスの効率は低く、特に光取り出し効率においては有機膜内で発生した80％以上が空気側に取り出せず損失となっている。安価で高効率の有機白色光源の実現には、可視領域の全波長帯で空気側への光出力強度を増強する必要がある。アルミ基板表面をArイオン原子でスパッタエッチングして荒れた凹凸構造を形成した後、銀膜を蒸着した光増強用試料と、平らなガラス基板上に銀膜を蒸着した標準基板を準備した。それらの基板上に蛍光色素を添加した有機膜を形成してフォトルミネッセンス法による発光強度の違いを実測した。試料構造はア）青色、黄色、赤色蛍光色素をそれぞれ添加したPMMA膜を3層に積み重ねた構造、イ）1層のPAAM膜に青色と黄色色素を同時添加した構造である。スパッタエッチングによる凹凸構造の周期や形状を調整する必要があり、有機膜面内での発光強度にばらつきがみられたものの、上記ア）イ）の光増強試料は標準試料に比べ、6-18倍の光増強が観測され、提案した試料構造及び作製法の優位性を実証できた。
一方、表面プラスモンと電子ビームを利用した光源開発では、真空/アルミニウム薄膜/ダイヤモンド基板構造を伝搬可能な表面プラスモンを 数十kVで加速した電子ビームをアルミ薄膜界面の真空側に沿って走行させて発生させ、光変換する計画であった。表面プラスモンを光に変換するためには界面に周期構造や凹凸構造が必要であったが、作製できず、アルミニウム薄膜蒸着時に形成されるラフネス構造のみを利用して光発生の検証実験を行った。電子走行により実測された光スペクトルはダイヤモンド基板中の欠陥からのカソードルミネッセンスが主要因であった。計算予測した提案した原理に基づく波長帯にも弱い発光も観測されたが、提案した原理に基づく発光であることを検証するまでには至らなかった。
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