有機EL素子内の電荷の様子をリアルタイムで測定

September, 1, 2017, つくば--産業技術総合研究所（産総研）ナノ材料研究部門ナノ界面計測グループ 宮前孝行 主任研究員、機能化学研究部門光材料化学グループ 高田徳幸 主任研究員は、次世代化学材料評価技術研究組合(CEREBA)と、有機EL素子駆動時の内部の電荷の挙動を、分子レベルで非破壊計測できる新たなオペランド計測技術を開発した。
　標準的な多層積層有機EL素子では発光層の前後に電子や正孔を運ぶための有機層がある。高機能化、省エネルギー化には電荷を効率よく発光層まで到達させる必要があり、有機層内部や界面での電荷の生成、輸送挙動を調べることが求められる。しかしこれまでの計測方法では、複数の有機層の情報が重なったデータから個々の有機層や、電荷の状態を取り出すことは困難だった。
　今回開発した計測手法は最先端の非線形レーザ分光法である和周波発生分光法（SFG分光法）により、有機EL素子にパルス電圧をかけた際に生成される有機カチオン種（正電荷）と有機アニオン種（負電荷）の生成・輸送・界面での電荷再結合挙動を数10ナノ秒スケールで計測することが可能で、発光している有機EL素子内部の分子や電荷の状態をリアルタイムで評価できる。この計測手法により、次世代テレビやスマートフォンなどで用いられる有機EL素子の動作機構解明や長寿命化、さらに省エネルギー化、低コスト化のための新規材料開発や、それらを実際の素子に組み込んだ際の実際の電荷輸送特性を分子レベルの情報から直接解き明かすことが期待される。
　この技術の詳細は、応用物理学会「Applied Physics Express」に掲載予定であり、9月15～18日に東北大学（宮城県仙台市）で開催される第11回分子科学討論会2017でも発表される。