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【プレスリリース】有機EL試料内部に形成された電位分布の直接観察に成功 - 新たな評価技術を通じて有機デバイス社会の実現へ -

掲載日2021.7.29


概要

岩手大学と(一財)ファインセラミックスセンター(以下、JFCC)は共同で、JFCCが独自に改良してきたナノスケールの電位観察手法である電子線ホログラフィー※1を用いることで、有機EL(Electro Luminescence)※2デバイス内部に形成された電位分布を定量的に直接観察することに成功しました(図1)。

有機ELは有機材料の薄膜に外部電圧を印加して電子を注入することで発光が得られ、この現象を応用し、既にテレビやスマートフォンのディスプレイといったデバイスに利用されています。これらの利用が広まる一方、効率、寿命の面で課題があることから、有機EL製品は液晶ディスプレイといった従来品と完全に置き換わるまでには至っておらず、長寿命化など更なる性能の向上が望まれています。そのためには、デバイス内で電子が流れる「原動力」となる電位分布を計測することが重要ですが、LED照明のような従来型の無機半導体を用いた発光デバイスと比べ電位分布が複雑であり、発光メカニズムの詳細が明らかになっていませんでした。

本研究では、有機ELデバイス内部の複雑な電位分布を観察するため、JFCCが改良を重ね実現した高分解能・高検出感度の電子線ホログラフィーにより、ナノスケールにおける有機ELデバイスの電気的特性を明らかにしました。実際のデバイス構造と電位分布の関係を明確にできる本手法が、有機ELデバイスにおける新たな評価技術として有効であることを示しました。本手法の確立によって、電子の挙動が詳細に明らかになり、有機EL内部の電位分布とデバイス特性の関係を可視化できれば、高性能な有機ELデバイスの研究開発に貢献できます。例えば、本手法を用いた解析によって、電子の過剰な集中などによる劣化の原因を特定でき、デバイス寿命の向上につながることが期待されます。

本成果は2021年7月1日に、応用物理学会の学術雑誌「Applied Physics Express」の電子版に掲載されました。
なお、本研究は、JSPS科研費JP19K05289、JP19K22136、JP20H02627の助成を受けたものです。

  • 図1.png図1. 研究概略

本研究は、以下の助成を受けたものです。
・科学研究費助成事業19K05289・基盤研究(C)「放射光X線回折による有機薄膜成長過程のin situ構造解析」(研究代表者:岩手大学吉本教授)
・科学研究費助成事業19K22136・挑戦的研究(萌芽)「光電場を可視化する電子顕微鏡法の開発」(研究代表者:JFCC山本主席研究員)
・科学研究費助成事業20H02627・基盤研究(B)「Operando電子線ホログラフィーによる有機ELデバイス内部の電位分布直接観察」(研究代表者:JFCC山本主席研究員)

【掲載論文】
掲載紙:Applied Physics Express
論文名:Direct visualization of electric potential distribution in organic light emitting diode by phase-shifting electron holography
著 者:佐々木 祐聖 岩手大学大学院理工学研究科 博士課程1年
山本 和生 (一財)ファインセラミックスセンター ナノ構造研究所 電子線ホログラフィーグループ 主席研究員
穴田 智史 (一財)ファインセラミックスセンター ナノ構造研究所 電子線ホログラフィーグループ 上級研究員
平山 司 (一財)ファインセラミックスセンター ナノ構造研究所 副所長
吉本 則之 岩手大学大学院理工学研究科 教授
公表日:2021年7月1日
URL:https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1882-0786/ac07f1
DOI:10.35848/1882-0786/ac07f1

本研究成果の詳細は、以下のプレスリリースをご覧ください。