東工大ら,有機ELの電子注入層と輸送層用の新物質を開発

東京工業大学と旭硝子は,国科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業において,有機エレクトロニクスに適した新しい酸化物半導体を開発した(ニュースリリース)。

有機半導体は電子親和力が小さいため,カソード(陰極)から活性層への電子注入の障壁が高く,有機ELディスプレーではこれがネックになっている。また,カソード(陰極)から活性層に電子を運ぶ電子輸送層に,移動度が大きく透明な物質がないため,その厚さを大きくできないので短絡が生じやすいという課題があった。

研究グループは,IGZO-薄膜トランジスタ(TFT)が有機ELディスプレーにも実装され始めたことを受けて,より安定に動作し,しかも低コストで製造できるプロセスを可能にする電子注入層と電子輸送層用の新物質を透明アモルファス酸化物で実現した。

前者としては金属リチウムと同じ低仕事関数を,後者では従来の有機材料よりも3桁以上大きな移動度を持つ。これらの物質を用いると逆積み構造(陰極が下部)でも順積み構造のデバイスと同等以上の性能を持つ有機ELデバイスが実現できることを示した。

今回開発した透明酸化物半導体は,いずれも透明で化学的にも安定し,室温で大面積の基板上に透明電極であるITO(透明導電膜)と同様に容易に成膜できるという。しかも形成された薄膜はアモルファス(非晶質)のため,表面の平滑性にも優れており,ITO電極上に成膜したこれらの薄膜は一括でウエットエッチング処理が可能で,量産性に優れたプロセス構築が可能だとする。

今回は有機ELへの応用を示したが,照明や太陽電池などのデバイスへの展開も期待されるとしている。

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