金属ナノロッド分散導電性高分子配向膜による有機レーザーダイオード実現に向けた研究

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近年、優れた発光特性を持つ様々な共役系有機化合物を用いた有機レーザー応用へ向けての研究が盛んに行われており、光励起によるレーザー発振は多数報告されている。しかし、有機レーザーダイオードの実現には至っておらず、その実現のためには導電性高分子材料への注入電流の大電流化は必要不可欠である。本研究では、有機電流注入素子の大電流密度化に向けた、導電性高分子のスタッキング制御および分子配向制御を実現し、導電性高分子薄膜の電子・光物性を明らかにした。まず、スピンコート法で製膜した導電性高分子薄膜に熱処理及び溶媒雰囲気処理により、薄膜中の高分子のスタッキング状態を変化させた。溶媒雰囲気処理はクロロホルム、トルエンなど良溶媒の蒸気雰囲気中に一定時間放置するものである。X線回折による導電性高分子薄膜の結晶性評価を通して、熱処理においては基板温度・処理時間、溶媒雰囲気処理においては雰囲気温度・処理時間などにより導電性高分子のスタッキング状態が制御できることを明らかにした。また、金属電極を蒸着したサンドイッチ構造及び櫛型構造の素子による電気特性の測定を通して、スタッキング制御による導電性高分子薄膜の導電率向上を明らかにした。次に、非対称構造基板を用いることで、基板上への溶液の塗布過程で、毛細管現象によって溶液が流動し、流動に起因する導電性高分子の配向化が実現することを明らかにし、導電性高分子配向膜の作製を実現した。位相補償を用いた偏光顕微鏡観察により高分子主鎖方向の同定を行い、溶液の流動方向と平行に高分子主鎖を揃えて配向することを明らかにした。吸収2色性比の測定により配向度の評価を行い、溶媒の種類・溶液濃度などにより導電性高分子の配向状態が制御できることを明らかにした。また、高分子主鎖方向と平行および垂直となるように直交した2組の電極を作製して導電率を測定し、高分子主鎖と平行となる方向へ高い導電率を有することを明らかにした。加えて、製膜後の熱処理により配向度の向上及びスタッキングの向上を実現し、電気的特性の向上に成功した。