有機半導体界面でのスピン反転機構を利用した光機能の創出

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励起状態のスピン多重度の制御は、有機光エレクトロニクスの効率を左右する最重要課題である。本研究では、有機半導体の界面で起こる電荷分離、再結合を経由した励起状態のスピン反転機構を利用して、新たな光機能の実現や有機光デバイスの高効率化を目指す。まずこの界面でのスピン反転機構を利用した光アップコンバージョン（光の高エネルギー変換）について、そのスピン反転のダイナミクスを明らかにすることで、その効率向上や新たな波長域での光変換の実現を目指す。さらにこの界面でのスピン反転をデバイス内でも起こすことにより、超低駆動電圧化など従来の性能を凌駕する有機ELデバイスの開発を目指すこれまでに黄色発光の超低電圧で駆動する有機ELデバイスについて、界面で生成する中間体の電荷移動状態のスピン反転機構を利用することで、その効率を向上させることに成功した。具体的には、黄色発光のルブレン分子に組み合わせるアクセプター分子として、従来使用していたペリレンジイミド分子ではなくワイドバンドギャップなアクセプター分子を用いた。その結果、本原理で発光する有機ELデバイスの理論限界効率に近い値が得られることがわかった。これは界面で生成する中間体である電荷移動状態が一重項状態と三重項状態でスピン反転が起きて、双方の励起状態ともに発光に寄与するようになったことを意味する。つまり、界面で電荷間の距離を離すことで、電荷間のインタラクションを弱めてやり、スピン反転を促進することができたと考えている。