課題番号(Number of project) ：S-16-TU-0006
利用形態(Type of useｒ support) ：共同研究
利用課題名（日本語） ：ホスト－ゲスト型有機発光トランジスタデバイスの作成および特性評価
Program Title (English) ：Fabrication and evaluation of host-guest type organic light
emitting transistor
利用者名（日本語） ：Shuai Mu1), 高石慎也1)
Username (English) ：Shuai Mu1), S. Takaishi1)
所属名（日本語） ：1) 東北大学大学院理学研究科
Affiliation (English) ：1) Graduate School of Science, Tohoku University
検索キーワード ：単結晶、発光トランジスタ

１．概要（Summary ）
近年、有機発光トランジスタは新しい機構の発光デバイスとして注目を集めている。そのために重要なのは高い発光量子収率と、holeとelectronの高い移動度である。それを両立するために、本課題において新しい分子を開発し、それらの単結晶を作成した。また、本単結晶の発光量子収率を測定し、比較的高い発光量子収率を得た。また、物理気相輸送法を用いて薄膜単結晶を作成しAu-Caヘテロ電極を用いてFET特性の評価を行ったところ、キャリア移動度は非常に低く、FETを用いた強発光デバイスとしては利用できないことが明らかとなったが、光励起においては、Amplified Spontaneous Emission (ASE)が低い閾値で観測され、レーザー発振の可能性がし示された。

２．実験（Experimental）
得られた単結晶を物理気相輸送法を用いて作成した。結晶について絶対PL量子収率測定装置を用いて発狂量子収率の評価を行った。また、得られた単結晶を顕微鏡で観察し、できるだけ薄く、形状の綺麗な結晶を、表面処理を施したシリコン基板上に張り付け、グローブボックス中でAu電極、およびCa電極を真空蒸着し、Au-Caヘテロ電極を作成した。ヘテロ電極にした理由は正孔および電子の注入障壁を減少するためである。これらの操作はすべて本課題で申請した蒸着チャンバー付三連式グローブボックス中で行った。得られた単結晶FETデバイスの特性を同じく本課題で利用申請した半導体デバイスアナライザを用いて評価した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
得られた単結晶について絶対PL量子収率測定装置を用いて測定したところ、38%という赤色発光にしては比較的高い発光量子収率を得た。また、ＦＥＴデバイスを評価したところ正孔移動度、電子移動度ともに非常に低い値であった。結晶構造のパッキングからは比較的高いキャリア移動度が期待されると見込んでいたが、このように非常に小さいキャリア移動度を示したその理由は分かっておらず、今後の課題となっている。
一方、色素レーザーを用いて光励起蛍光スペクトルを測定したところ、38μJ/cm2という低いレーザー強度でAmplified Spontaneous Emission (ASE)が低い閾値で観測され、レーザー発振の可能性がし示された。

４．その他・特記事項（Others）
本研究は、理学研究科物理学専攻下谷准教授との共同研究によるものである。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
Shual Mu, Kazuaki Oniwa, Tienan Jin, Naoki Asao, Masahiro Yamashita, Shinya Takaishi, A highly emissive distyrylthieno[3,2-b]thiophene based red luminescent organic single crystal: Aggregation induced emission, optical waveguide edge emission, and balanced ambipolar carrier transport, Organic Electronics, 2016, 34, 23-27.

６．関連特許（Patent）
なし