「真空蒸着で有機分子を蒸着する場合、蒸着を一時停止することで時間の経過とともに分子の配向が変化します。さらに、蒸着条件を変えることで、分子の先端と末端の両方の向きを反転させることも可能です」と研究チームを率いた石井久男教授は語る。
これらの発見は、OLED の有効性と耐久性の向上に役立つと期待されています。
真空蒸着法のために開発された装置の概略図。回転ケルビン プローブの主要コンポーネントは、回転電極とその周囲を特徴としています。
有機発光ダイオード (OLED) などの有機光電子デバイスは、薄膜上に配置された特定の構造を持つ分子を使用します。さらに、これらの分子の表面上の配置は、これらのデバイス内で発生するさまざまなプロセスにとって非常に重要です。
この配置は、堆積速度 (分子が配置される速度) と表面温度という 2 つの主要な要因によって決まります。堆積速度が遅く、温度が高いと、適切な配置が促進され、より安定した構造が得られます。
このプロセスに適切な時間スケールを見つけることも重要であり、研究者たちは現在、表面上の分子配置を最適化するためにこれらの要因を制御する方法を模索しています。
研究チームは、研究の中で、アルミニウムとベンゼンを含む薄膜上に堆積した分子（Alq と呼ばれる）の配向を制御するシンプルかつ独創的な方法を発見した。3 とTPBi、それぞれ。
彼らは、堆積プロセス中に中断を導入する「断続堆積」と呼ばれる方法を使用し、「回転ケルビン プローブ」（RKP）と呼ばれるツールの最新バージョンを開発しました。これは、蒸着中および蒸着後の表面電位（材料表面の電圧）をリアルタイムで測定するために使用されました。
特定の間隔で蒸着シャッターの開閉を繰り返すことで、研究者らは分極（電荷の分布）を変化させ、膜上での分子の配向に影響を与えることができた。
断続的な堆積という新しいアプローチにより、リラックスした安定した表面層が形成されました 制御可能な偏光を備えた。この研究では、表面緩和が分子の配向と潜在的な谷（「V」のような形）の形成にどのような影響を与えるのかも明らかになりました。. 実はこの蒸着方法、 の作成を可能にします 対象の薄膜上の望ましい分子配向に対する任意の電位プロファイル。
アプリケーションの観点からは、この断続的な堆積技術により、OLED 材料の有効性と寿命を向上させることができます。さらに、非極性有機分子にも使用できるため、有機太陽電池やトランジスタなどのデバイスに役立ちます。
「この方法は、OLED の効率と寿命をさらに改善すると期待されています。」と石井氏は言います。「OLED を超えて、有機メモリーデバイスなどの他の有機デバイスの開発も促進します。したがって、従来の無機デバイスを有機デバイスに置き換えることで、軽量で柔軟なデバイスが容易に入手できるようになります。」