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　　有機EL新技術(shù)：利用同種材料改變發(fā)光顏色。不用準備分別發(fā)紅光（R）、藍光（B）、綠光（G）的3種有機分子，可使用同一種有機材料發(fā)出這三種顏色的光。日本九州大學最尖端有機光電子研究中心（OPERA）的副教授中野谷一及該研究中心負責人安達千波矢等人組成的研發(fā)小組開發(fā)出了這種有機EL技術(shù)。

　　以前，要想使用有機EL元件實現(xiàn)RGB三種顏色的發(fā)光，必須使用分別發(fā)出R、G、B三種顏色光的有機分子。有機EL將有機分子的激子遷移到基態(tài)時釋放的能量以光的形式導出。這種激子的能量高達0.5eV左右，隨意控制同一分子的激子能量極其困難，因此必須分別使用分別發(fā)出各種顏色光的有機分子。

　　通過控制3層結(jié)構(gòu)的有機EL發(fā)光層及中間層的膜厚來控制顏色

　　此次，九州大學的研發(fā)小組開發(fā)出了由同一分子構(gòu)成的3層結(jié)構(gòu)的有機薄膜，并發(fā)現(xiàn)可通過中間層的膜厚隨意控制激子能量，還可以控制激子壽命。新開發(fā)的這種有機薄膜由三層構(gòu)成，分別是由電子供體（donor）分子構(gòu)成的有機薄膜“電子供體層”、由電子受體（acceptor）分子構(gòu)成的有機薄膜“電子受體層”、比這些有機分子的激發(fā)能量擁有更高激發(fā)能量的分子構(gòu)成的有機薄膜“間隔層”。間隔層在供體層與受體層之間。

　　圖1：此次研究中采用的有機半導體材料的結(jié)構(gòu)圖和能級圖

　　研發(fā)小組采用4,4',4''-tris（N-3-methylphenyl-N-phenylamino）triphenylamine （m-MTDATA）作為供體分子，采用2,4,6-tris（biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine（T2T）作為受體分子，采用3,3-di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl（mCBP）作為間隔分子，利用真空蒸鍍法以幾十nm級的膜厚層疊這些分子制成薄膜，并分析了激子擴散過程。

圖2：制成的有機EL元件的發(fā)光光譜對間隔層膜厚的依賴性

　　圖2是將這種三層結(jié)構(gòu)有機薄膜作為發(fā)光層的有機EL元件的發(fā)光光譜。可以看出，隨著間隔層的膜厚增加，發(fā)光光譜轉(zhuǎn)變成短波長，也就是激子能量增加。即使在幾nm以上的距離內(nèi)，供體層與受體層之間也有分子間相互作用，可以通過間隔層的膜厚來控制這種激子能量。

　　另外，圖3是各有機EL元件的發(fā)光效率特性，可以看出，EL發(fā)光效率隨著中間層的膜厚增加而升高。作為有機EL的發(fā)光層，采用擁有5nm間隔層的3層結(jié)構(gòu)薄膜時，EL發(fā)光效率是沒有間隔層時的8倍以上。這是通過控制供體層與受體層之間的距離、提高激子的熱激活延遲熒光（TADF）特性的結(jié)果。

圖3：制成的有機EL元件的外部量子效率特性對間隔層膜厚的依賴性

　　期待創(chuàng)造新學術(shù)領(lǐng)域和新概念的器件

　　此次的研究成果首次證實了有機半導體材料分子的激發(fā)狀態(tài)不僅可以通過基于分子骨架的內(nèi)在因素，還可以通過分子間距離控制這一外在因素隨意控制。如果能通過外在因素隨意控制激發(fā)狀態(tài)，便可以創(chuàng)造出基于激子的開關(guān)元件（而非傳統(tǒng)的基于電荷開關(guān)）等擺脫傳統(tǒng)有機半導體器件概念的全新學術(shù)領(lǐng)域。