共役系高分子の電子・光物性と高効率有機EL及びレーザーデバイス応用に関する研究

共轭聚合物电子光学性能研究及高效有机EL和激光器件应用

• 批准号: 03J04265
• 负责人: 吉田 悠一
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J04265/
• 关键词: 導電性高分子; 微小共振器構造; レーザー発振; マイクロリング; 蛍光収率; π共役長

本年度の研究実施計画は、発光特性の優れた導電性高分子を用いて、高分子レーザーダイオードの実現を目指すというものであった。本年度の研究で得られた知見と業績をまとめると、次のようになる。前年度に引き続き、導電性高分子の主鎖中にπ共役系を切断し、π共役長を制御するためにスズ原子およびシリコン原子を導入したヘテロ原子含有共役高分子を用いた。これらの高分子を用い、低コストな溶液プロセスによるマイクロリング、マイクロディスク、マイクロキャピラリ構造等の微細共振器構造を作製した。光励起によるレーザー発振の特性を評価し、電流注入デバイスに向けての発振しきい値等の検討を行った。また、優れた特性を示すマイクロキャピラリ構造を用いて電流注入デバイスの実現に向けた新規材料の検討を行った。導電性高分子の中でも発光特性に乏しいが、電荷移動度に優れるレジオレギュラー型のポリ(3-アルキルチオフェン)を発光特性に優れたレジオランダム型ポリ(3-アルキルチオフェン)に配合し、毛細管現象によってマイクロキャピラリ構造中に複合膜を作製した。これはマイクロキャピラリ中で円筒形の共振器構造を形成しており、光励起によるレーザー発振を確認した。さらに電界効果型トランジスタ構造を作製し、電荷移動度の評価を行った。その結果、レジオランダム型のポリ(3-アルキルチオフェン)に対するレジオレギュラー型の配合比率を増大させるに従い、電荷移動度が急激に改善されることを見いだした。以上のことにより、電荷移動度の改善された導電性高分子の光励起レーザー発振に成功し、電流注入型レーザーダイオードに適した材料であることを示した。

今年的研究实施计划是利用具有优异发光性能的导电聚合物制造聚合物激光二极管。今年的研究成果和成果可概括如下。延续去年，我们使用了含杂原子的共轭聚合物，其中π共轭体系被切入导电聚合物的主链，并引入锡和硅原子来控制π共轭长度。使用这些聚合物，我们使用低成本溶液工艺制造了微谐振器结构，例如微环、微盘和微毛细管结构。我们评估了光激发引起的激光振荡特性，并研究了电流注入器件的振荡阈值。我们还研究了使用具有优异性能的微毛细管结构来实现电流注入装置的新材料。尽管区域规整聚(3-烷基噻吩)在导电聚合物中发光性能较差，但具有优异的电荷迁移率，但将其与具有优异发光性能的区域无规聚(3-烷基噻吩)共混，以诱导毛细作用，制备了复合膜。在微毛细管结构中。这在微毛细管中形成了圆柱形谐振器结构，并且我们确认了由于光激发而产生的激光振荡。此外，我们制造了场效应晶体管结构并评估了其电荷迁移率。结果发现，随着区域规则性聚(3-烷基噻吩)与区域无规性聚(3-烷基噻吩)的共混比增加，电荷迁移率迅速提高。综上所述，我们成功地使用具有改善的电荷迁移率的导电聚合物进行光激发激光振荡，并证明该材料适用于电流注入激光二极管。

项目成果

Optical properties and microring laser of conducting polymers with Sn atoms in main chains

• DOI: 10.1063/1.1667272
• 发表时间: 2004-03
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Yuichi Yoshida;Y. Nishihara;A. Fujii;M. Ozaki;K. Yoshino;H. K. Kim;N. Baek;Si-Kyung Choi

Dual ring laser emission of conducting polymers in microcapillary structures

• DOI: 10.1063/1.1899229
• 发表时间: 2005-04-04
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Yoshida, Y;Nishimura, T;Yoshino, K
• 通讯作者: Yoshino, K

Y.Yoshida et al.: "Optical Properties and Microring Laser of Conducting Polymers with Sn Atoms in Main Chains"Journal of Applied Physics. (発表予定).

Y. Yoshida 等人：“主链中含 Sn 原子的导电聚合物的光学特性和微环激光”应用物理学杂志（待出版）。