有機単結晶を用いた両極性発光トランジスタによる高輝度発光素子の研究

利用有机单晶的双极发光晶体管的高亮度发光器件的研究

基本信息

批准号：
09J06637
负责人：
蓬田陽平
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、トランジスタ構造を用いた有機材料における高効率・高輝度発光の実現である。発光トランジスタはレーザーを含めた高輝度発光素子実現の可能性があり、非常に注目されている。高輝度な発光を実現するためには、より光りやすい材料(高効率発光材料)に対して可能な限りの大電流(高電流密度)を実現する必要がある。本研究では、そのための手法として、高発光効率と高電流密度を両立するために高効率発光材料の有機単結晶を用いる手法、そしてキャリアを高濃度に蓄積しさらなる高電流密度を実現するためにゲート絶縁膜に電解質を用いる手法の独立した二つの手法を組み合わせた研究を行った。まず、高効率発光材料の有機単結晶の探索を行い、その単結晶に対して電解質を用いた電気二重層トランジスタの作製に試みた。広範な電解質材料およびデバイス構造の探索と最適化を行い、最終的にはイオンゲルというゲル状電解質を用いて、有機単結晶トランジスタを実現した。さらに、窒素雰囲気のグローブボックス中の低温測定システムを改良し、低温において電解質を凍結することによって極めて高い電流密度を実現することに成功した。これは従来の電気二重層トランジスタと比較して100倍以上と極めて高い電流密度であり、通常のトランジスタでは実現し得ない電流密度である。極めて高強度の発光も観察し、高発光効率と高電流密度が両立していることが示唆され、本研究の目的を達成した。

这项研究的目的是使用晶体管结构实现有机材料中的高效率和高亮度发射。发光的晶体管有可能实现包括激光在内的高发光发光元素，并引起极大的关注。为了达到高亮度发射，有必要为更可能发光的材料（高效率发光材料）实现尽可能大的电流（高电流密度）。在这项研究中，我们结合了两种独立的方法：用于此目的的一种方法，使用高效发光材料的有机单晶达到高效发光效率和高电流密度，以及一种使用电解质用于栅极绝缘膜以高浓度积聚载体并达到更高的电流密度的方法。首先，我们搜索了高效发光材料的有机单晶，并尝试使用用于单晶的电解质来制造电动双层晶体管。搜索和优化了广泛的电解质材料和设备结构，最后，使用称为离子凝胶的凝胶样电解质实现有机单晶晶体管。此外，具有氮气气氛的杂物箱中的低温测量系统已得到改善，并且可以通过在低温下冷冻电解质来实现极高的电流密度。这是通常的高电流密度，比常规的双层晶体管高100倍，并且是正常晶体管无法实现的电流密度。我们还观察到了极高的强度发射，这表明高发光效率和高电流密度都兼容，这实现了这项研究的目标。