メディア
ニュース
» 2021年06月30日 13時30分 公開

次世代有機LED材料における電子の動きを直接観察発光効率が低下する原因を解明

筑波大学や高エネルギー加速器研究機構(KEK)、産業技術総合研究所(産総研)および、九州大学らの研究チームは、次世代の有機LED(OLED)材料として注目される熱活性型遅延蛍光(TADF)について、電子の動きを直接観察することに成功し、発光効率が低下する原因を突き止めた。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

TR-PEEMを改良、4CzIPNで作製した薄膜を観察

 筑波大学や高エネルギー加速器研究機構(KEK)、産業技術総合研究所(産総研)および、九州大学の研究者らによる研究チームは2021年6月、次世代の有機LED(OLED)材料として注目される熱活性型遅延蛍光(TADF)について、電子の動きを直接観察することに成功し、発光効率が低下する原因を突き止めたと発表した。

 TADF材料は、OLED用発光材料の1つとして2008年に開発された。分子設計を工夫すればレアメタルを利用しなくても、「光りにくい励起三重項状態」を、熱エネルギーによって「光りやすい励起一重項状態」に遷移させることができる。これにより、内部量子効率は、理論限界である100%に達するという。TADF材料は、薄膜構造を制御することで、外部量子効率の向上が期待されるものの、単一膜の励起三重項状態が発光しにくい理由については、十分な解明が進んでいなかった。

 研究チームは今回、時間分解光電子顕微鏡(TR-PEEM)を改良して、TADF分子膜の励起電子ダイナミクスを直接観察することにした。TR-PEEMは、微量の光電子でも高い感度で検出することができる。実験では、TADF材料の1つである「4CzIPN」を用いて、構造が精密に制御された薄膜を作製し、観察を行った。

TR-PEEMの概略図 (クリックで拡大) 出典:産総研他
4CzIPNの分子構造とその顕微鏡像 出典:産総研他

 今回の実験では、「励起電子の生成」から「発光による失活」「濃度消光と呼ばれる特異な現象(無輻射失活過程)でのダイナミクス」を観察することに成功した。そして、励起電子によって生成された励起子が、自発的に解離することで長寿命の電子を生成。この電子がTADFの発光効率を低下させていることを突き止めた。

 特に、TADF材料の発光効率が低下する要因となる無輻射失活過程について、より詳細な知見が得られたという。TR-PEEMによる励起電子のダイナミクス観察では、時間分解発光計測(TR-PL)によって得られた発光ダイナミクスと合致しており、発光計測では観測できなかった、励起子解離と呼ばれる「光らない」電子の存在も発見した。

TR-PEEMとTR-PLの比較 (クリックで拡大) 出典:産総研他

Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.

RSSフィード

公式SNS

All material on this site Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
This site contains articles under license from AspenCore LLC.