Quantitative analysis of polarization and charge behavior at the interface of organic devices by nonlinear optical spectroscopy.

有機デバイスは、電極上に有機薄膜を積層させた構造を有する。実用化に向けた研究開発が進む一方で、根幹となる駆動機構と高機能化、長寿命化、高信頼性に向けた本質的な基礎学理は完全に確立されているとは言い難い。OLEDにおいて、特に異種有機界面での分子配向と電荷輸送特性に関しては定性的な理解のみで、実際どの程度素子特性に関与しているのかについては未だ明確にはされていない。一方で，実際に有機デバイスを安定して駆動させるには素子不良の原因となる水分などの影響を排除するため、ガラスなどに封入された状態であることが多く、非破壊の状態では動作中のデバイスの界面を選択して計測することは困難であった。これを解決する手段として，我々は，二次の非線形分光であるSFG分光法を用い，素子に電圧を印加した際に生じる電界誘起効果を利用することで，素子内を移動する電荷の状態を非破壊で計測することに挑戦してきた，本研究では，時空間解析による有機デバイスの電荷輸送挙動の解析に挑む。計画初年度では有機ELにおいて，一般的に用いられるトップエミッション型OLEDでの解析を試みた。トップエミッション型は，光取り出し効率が優れている反面，半透明の極薄膜電極を用いているため，レーザ光の照射による損傷の程度を評価する必要がある。SFGで用いる光強度を調整した結果，従来型のボトムエミッションOLEDに比べてトップエミッション型ではSFG光取り出しの効率が飛躍的に高いことが示された。これはトップエミッションOLEDが持つキャビティ構造が作用しており，トップエミッションOLEDでも電荷輸送挙動を追跡可能であることが示された。また，有機トランジスタ(OFET)積層膜では，絶縁体薄膜上に有機半導体を積層させると，絶縁体薄膜の配向秩序が乱されることを新たに見出した。今後電荷輸送と配向秩序との関係について詳しく調べていく。

有機デバイスは、電極上に有機薄膜を積層させた構造を有する。実用化に向けた研究開発が進む一方で、根幹となる駆動機構と高機能化、長寿命化、高信頼性に向けた本質的な基礎学理は完全に確立されているとは言い難い。OLEDにおいて、特に異種有機界面での分子配向と電荷輸送特性に関しては定性的な理解のみで、実際どの程度素子特性に関与しているのかについては未だ明確にはされていない。一方で，実際に有機デバイスを安定して駆動させるには素子不良の原因となる水分などの影響を排除するため、ガラスなどに封入された状態であることが多く、非破壊の状態では動作中のデバイスの界面を選択して計測することは困難であった。これを解決する手段として，我々は，二次の非線形分光であるSFG分光法を用い，素子に電圧を印加した際に生じる電界誘起効果を利用することで，素子内を移動する電荷の状態を非破壊で計測することに挑戦してきた，本研究では，時空間解析による有機デバイスの電荷輸送挙動の解析に挑む。計画初年度では有機ELにおいて，一般的に用いられるトップエミッション型OLEDでの解析を試みた。トップエミッション型は，光取り出し効率が優れている反面，半透明の極薄膜電極を用いているため，レーザ光の照射による損傷の程度を評価する必要がある。SFGで用いる光強度を調整した結果，従来型のボトムエミッションOLEDに比べてトップエミッション型ではSFG光取り出しの効率が飛躍的に高いことが示された。これはトップエミッションOLEDが持つキャビティ構造が作用しており，トップエミッションOLEDでも電荷輸送挙動を追跡可能であることが示された。また，有機トランジスタ(OFET)積層膜では，絶縁体薄膜上に有機半導体を積層させると，絶縁体薄膜の配向秩序が乱されることを新たに見出した。今後電荷輸送と配向秩序との関係について詳しく調べていく。