【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0194
利用課題名 / Title
有機半導体マイクロレーザーの研究
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
有機半導体レーザー,光デバイス/ Optical Device,成形/ Molding,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
佐々木 史雄
所属名 / Affiliation
筑波大学 数理物質系 物質工学域
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
郭 哲維
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-060：短波長レーザー顕微鏡[VK-9700]
AT-018：反応性イオンエッチング装置 (RIE)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
高輝度・高電力効率照明を実現するには誘導放出過程を用いた素子が有力で、近年では一部高機能のヘッドライトやレーザープロジェクター分野で実用化が進みつつある。有機半導体でこれを実現できれば、簡便な作製プロセスで電流注入型レーザーを実現できる可能性がある。我々は(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー(TPCO)結晶を簡便な溶液キャスト法を用いて作製し、光励起で簡単に発振が得られる微小共振器の形成とそのEL発光を実現したが、まだEL動作電圧が高い等、解決すべき課題は多い。今回はその低減を目指して、pn接合を形成するn型TPCO単結晶の膜厚評価と素子特性などについて報告する。
実験 / Experimental
素子作製プロセスを図1に示す。TPCO分子を溶解したクロロベンゼン等の溶液をITO等の導電性基板上にキャストし、これを乾燥・結晶析出を行う事で、微小結晶が形成される。今回はキャスト結晶にn型TPCOであるBP1T-CNを用いた。キャスト結晶間の隙間を確実に埋め、かつ、pn接合を形成するために、キャスト結晶形成後にp型TPCOであるBP1Tを真空蒸着し、その後cytopスピンコート、メタル蒸着の手順で素子を作製した。キャスト結晶が厚くなりすぎた場合など、必要に応じて反応性イオンエッチング(RIE)によるキャスト結晶の膜厚調整を行う。
結果と考察 / Results and Discussion
図2に作製したBP1T-CN微結晶の膜厚測定結果を示す。上の図がレーザー顕微鏡画像で下がその高さ画像である。図からわかるよう、1mmを超える厚くやや立体的な結晶から100-400nm程度の薄いニードル状の結晶までかなりばらつきはあるが、実際のEL素子では薄い結晶部分のみが光っていると考えられる。RIEによる膜厚調整も検討していたが、現状ばらつきが大きくあまり良好な条件は得られていない。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 BP1T-CNの分子構造と溶液キャスト法を用いた有機EL素子作製法
図2 溶液キャストで作製したBP1T-CN結晶の膜厚分布
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件