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December 12, 2012, Ames--米国エネルギー省(DOE) Ames研究所の研究チームは、よく知られているポリマをOLEDに使用する新しい方法を発見した。これにより、問題が多く壊れやすい金属酸化物をコンピュータ、テレビ、携帯電話のスクリーンディスプレイに使用する必要がなくなる。
金属酸化物、酸化インジウムスズ(ITO)は、フラットスクリーンディスプレイの陽極に使用される透明導電体で、ここ数10年標準となっている。インジウムの供給が限られているため、コスト増、スクリーンや照明技術での需要が増加していることから、米国DOEはインジウムを材料評価でクリーンエネルギー技術に不可欠な「ニア・クリティカル」に指定している。研究チームは、エネルギー効率がよく経済性が高い代替品の探求に努めてきた。
Ames研究所シニアサイエンティスト、Joseph Shinar氏によると、透明と導電性という特性を兼ね備えている材料は多くない。そのため、世界中の商用ディスプレイは100％、ITOを透明導電電極として使用している。「何年も前から代替品開発は賢明に続けられている」と同氏は言う。
同研究所ポスドク研究者、アイオワ州立大学物理学&天文学部のMin Cai氏は、「多くの研究者は、ITO代替品開発で、酸化亜鉛など、別の金属酸化物で実現しようとしているが、われわれの研究グループは違ったアプローチをとり、導電ポリマを使う方法を開発している」とコメントしている。
最近まで、この材料はITOの代替となるほどの導電性、透明性はなかったが、多層技術を採用し特殊な処理をすることで研究チームは、特性が大きく改善されたPEDOT:PSS OLEDを作製できるようになった。
「ITO陽極デバイスと比べて、PEDOT:PSSデバイスの効率は少なくとも44％優れている」とCai氏は言う。Joe Shinar氏によると、ITOベース技術に対する効率利得はこれまでの最高値となる。
研究チームはコンピュータシミュレーションを使って、このパフォーマンス向上が、ポリマベースデバイスとITOベースデバイス間の光特性の違いによるものであることを示した。
PEDOT:PSSのもう1つの重要な特性は柔軟性。「OLEDは、柔軟な基板上に作製できるので、この点はLEDに対する主要なアドバンテージではあるが、ITOは本質的にセラミックであるので、壊れやすい」とアイオワ州立大学マイクロエレクトロニクス研究センタ、シニアサイエンティスト、Ruth Shnar氏は指摘している。
(研究成果は、Advanced Materials誌に発表されている)。