6月9日消息，東京大學及日本科學技術振興機構（JST）等的研究小組開發出了作為非晶質物質的電荷遷移率達到“最高水平”（該研究小組）的兩極性有機半導體材料。
2007年發表的Benzodifuran衍生物（左），此次開發的兩極性CZBDF的結構
對中間層摻雜色素后的同質結有機EL元件的電壓-外部量子效率特性（左圖）以及元件發光情形（右下照片）
該兩極性材料稱為“CZBDF”，系在該研究小組2007年發表的含有氧原子的縮環π電子共軛類化合物“Benzodifuran”為母核的衍生物基礎上開發而成。Benzodifuran衍生物是一種在非晶質薄膜上具有高空穴遷移率的p型半導體材料。此次通過將該Benzodifuran衍生物的“ 胺”部位換成“咔唑”，開發出了高電荷遷移率的兩極性材料CZBDF。另外還使用CZBDF試制了同質結型有機EL元件，并成功實現了同時使用熒光和磷光的EL發光及藍、綠、紅3原色EL發光。
CZBDF的非晶質薄膜的電荷遷移率，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，數值均衡性良好。這些數值是利用飛行時間（TOF：Time Of Flight) 法測量的（電場強度為2.5×105V/cm時）。
此外，該研究小組還利用此次開發的兩極性材料CZBDF，通過真空蒸鍍法試制了同質結型有機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的有機薄膜及Al金屬（陰極）。
該有機薄膜以CZBDF為單一的主體材料，在距陽極30nm的范圍內，通過與無機氧化劑V2O5（五氧化二釩）一同蒸鍍而進行P型摻雜。而在距陰極 20nm的范圍內，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、綠色熒光色素或紅色磷光色素，實現了3原色發光。綠色熒光元件在亮度為6萬cd／m2時，顯示出了4.2％的高外部量子效率。
此次試制的有機EL元件之所以能夠實現3原色高效發光，認為是得益于CZBDF具有的以下性質。（１）具有高均衡性且高遷移率的兩極性；（2）CZBDF是寬帶隙半導體材料，HOMO（最高占據軌道）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光色素之中。
有機EL元件目前以層疊5～6種不同材料的有機薄膜的異質結結構類型為主流。而東京大學等的研究小組此次利用簡單的同質結型有機EL元件實現了3原色發光及高效發光，因此可期待由此開發出低成本且高效率的有機EL顯示器及照明。另外，今后還打算向與有機EL同樣具有多層結構的有機薄膜太陽能電池等領域推廣。
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