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　　6月9日消息，東京大學(xué)及日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）等的研究小組開發(fā)出了作為非晶質(zhì)物質(zhì)的電荷遷移率達(dá)到“最高水平”（該研究小組）的兩極性有機(jī)半導(dǎo)體材料。

　　2007年發(fā)表的Benzodifuran衍生物（左），此次開發(fā)的兩極性CZBDF的結(jié)構(gòu)

　　對中間層摻雜色素后的同質(zhì)結(jié)有機(jī)EL元件的電壓-外部量子效率特性（左圖）以及元件發(fā)光情形（右下照片）

　　該兩極性材料稱為“CZBDF”，系在該研究小組2007年發(fā)表的含有氧原子的縮環(huán)π電子共軛類化合物“Benzodifuran”為母核的衍生物基礎(chǔ)上開發(fā)而成。Benzodifuran衍生物是一種在非晶質(zhì)薄膜上具有高空穴遷移率的p型半導(dǎo)體材料。此次通過將該Benzodifuran衍生物的“ 胺”部位換成“咔唑”，開發(fā)出了高電荷遷移率的兩極性材料CZBDF。另外還使用CZBDF試制了同質(zhì)結(jié)型有機(jī)EL元件，并成功實(shí)現(xiàn)了同時(shí)使用熒光和磷光的EL發(fā)光及藍(lán)、綠、紅3原色EL發(fā)光。

　　CZBDF的非晶質(zhì)薄膜的電荷遷移率，空穴為3.7×10-3cm2/Vs，電子為4.4×10-3cm2／Vs。兩種電荷的遷移率都很高，數(shù)值均衡性良好。這些數(shù)值是利用飛行時(shí)間（TOF：Time Of Flight) 法測量的（電場強(qiáng)度為2.5×105V/cm時(shí)）。

　　此外，該研究小組還利用此次開發(fā)的兩極性材料CZBDF，通過真空蒸鍍法試制了同質(zhì)結(jié)型有機(jī)EL元件。具體為，將玻璃底板上的 ITO（氧化銦錫）作為陽極，以真空蒸鍍在該陽極上依次形成了厚150～200nm的有機(jī)薄膜及Al金屬（陰極）。

　　該有機(jī)薄膜以CZBDF為單一的主體材料，在距陽極30nm的范圍內(nèi)，通過與無機(jī)氧化劑V2O5（五氧化二釩）一同蒸鍍而進(jìn)行P型摻雜。而在距陰極 20nm的范圍內(nèi)，則通過與還原劑（金屬銫）一同蒸鍍施行n型摻雜。這樣，便可使從電極到CZBDF的電荷變得易于注入和輸送。

　　在未摻雜氧化劑及還原劑的中間層（厚50～100nm）分別摻雜藍(lán)、綠色熒光色素或紅色磷光色素，實(shí)現(xiàn)了3原色發(fā)光。綠色熒光元件在亮度為6萬cd／m2時(shí)，顯示出了4.2％的高外部量子效率。

　　此次試制的有機(jī)EL元件之所以能夠?qū)崿F(xiàn)3原色高效發(fā)光，認(rèn)為是得益于CZBDF具有的以下性質(zhì)。（１）具有高均衡性且高遷移率的兩極性；（2）CZBDF是寬帶隙半導(dǎo)體材料，HOMO（最高占據(jù)軌道）與LUMO（最低未占軌道）之間的能量差非常大（3eV左右）；（3）可將電荷高效封入發(fā)光色素之中。

　　有機(jī)EL元件目前以層疊5～6種不同材料的有機(jī)薄膜的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)類型為主流。而東京大學(xué)等的研究小組此次利用簡單的同質(zhì)結(jié)型有機(jī)EL元件實(shí)現(xiàn)了3原色發(fā)光及高效發(fā)光，因此可期待由此開發(fā)出低成本且高效率的有機(jī)EL顯示器及照明。另外，今后還打算向與有機(jī)EL同樣具有多層結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜太陽能電池等領(lǐng)域推廣。