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 赤(R)、青(B)、緑(G)の各色に発光する3種類の有機分子を用意することなく、同じ有機材料によってRGBの3色の発光を実現する。このような有機EL技術を、九州大学 最先端有機光エレクトロニクス研究センター(OPERA)准教授の中野谷一氏、同センター長の安達千波矢氏らの研究グループが開発した(PDF形式のプレスリリース)。

 これまでの有機EL素子でRGBの3色の発光を実現するには、それぞれの色に発光する有機分子を用いる必要があった。有機ELでは、有機分子の励起子が基底状態へと遷移する際に放出するエネルギーを発光として取り出す。この励起子のエネルギーが0.5eV程度と大きく、同一分子での励起子エネルギーを自由自在に制御することが極めて難しかったため、各色に発光する有機分子を使用しなければならなかった。

3層構造の有機EL発光層、中間層の膜厚で色を制御

 今回、九州大学の研究グループは、同一分子系から成る3層構造の有機薄膜を開発。中間層の膜厚によって、励起子エネルギーを任意に制御できることを見いだした。励起子寿命やも制御できる。新開発の3層構造の有機薄膜は、電子供与性(ドナー)分子から成る有機薄膜「ドナー層」、電子受容性(アクセプター)分子から成る有機薄膜「アクセプター層」、これらの有機分子の励起エネルギーよりも高い励起エネルギーを持つ分子から成る有機薄膜「スペーサー層」から構成される。ドナー層とアクセプター層の間にスペーサー層を挟んだ構造を取る(図1)。

図1 今回の研究で用いた有機半導体材料の構造式とエネルギー準位図
図1 今回の研究で用いた有機半導体材料の構造式とエネルギー準位図
(出所:九州大学のプレスリリース)
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 同研究グループは、ドナー分子として4,4',4''-tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine (m-MTDATA)、アクセプター分子として2,4,6-tris(biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine(T2T)、スペーサー分子として3,3-di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl(mCBP)を用い、これらの分子を真空蒸着法により数十nmオーダーの膜厚で積層させた薄膜について励起子散逸過程を解析した。