FET構造を用いた有機EL素子の発光・劣化過程の分離および新規な素子動作の探究

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これまでの研究により、有機EL現象の2つの側面、すなわち絶縁破壊検出のための発光と、デバイス応用を目的とした発光の、分離評価技術の構築に成功した。トランジスタ構造中に材料を組み込み、材料内の電界を光第2次高調波発生(SHG)によって観測することで、対向電極から注入してきたキャリアの再結合現象に加え、金属/有機材料界面での電荷蓄積・再結合という別の過程の存在を明らかにした。特に、本研究で新しく発見した、金属/有機界面で特有の再結合発光現象は、材料劣化につながる可能性があり、対向電極からの同時注入による再結合発光とは異なる側面を有している。これら2種類の再結合発光とキャリア挙動を、1つのデバイス内で観測するために、両極性有機発光材料であるPoly9,9-di-n-octylfluoren-alt-benzothiadiazol(F8BT)を用いた有機発光トランジスタの作製を行った。発光トランジスタの作製では、作製過程の大気中の酸素や水分の影響等が顕著に現れてしまうため、作製環境や製膜手順を正確に行い、安定したデバイスの作製に成功した。特定の電圧印加条件にて、トランジスタのチャネル領域から発光を観測し、電子・正孔の両キャリアが、定常状態で同時に注入し、再結合していることを確認した。さらに、印加電圧条件やデバイスの動作条件を詳細に設定することで、チャネル内での発光位置を電気的に制御することにより、2種類の再結合発光プロセスを、1つのデバイス中で観測することが可能となる。