6月9日消息，东京大学及日本科学技术振兴机构（JST）等的研究小组开发出了作为非晶质物质的电荷迁移率达到“最高水平”（该研究小组）的两极性有机半导体材料。

　　2007年发表的Benzodifuran衍生物（左），此次开发的两极性CZBDF的结构

　　对中间层掺杂色素后的同质结有机EL元件的电压-外部量子效率特性（左图）以及元件发光情形（右下照片）

　　该两极性材料称为“CZBDF”，系在该研究小组2007年发表的含有氧原子的缩环π电子共轭类化合物“Benzodifuran”为母核的衍生物基础上开发而成。Benzodifuran衍生物是一种在非晶质薄膜上具有高空穴迁移率的p型半导体材料。此次通过将该Benzodifuran衍生物的“ 胺”部位换成“咔唑”，开发出了高电荷迁移率的两极性材料CZBDF。另外还使用CZBDF试制了同质结型有机EL元件，并成功实现了同时使用荧光和磷光的EL发光及蓝、绿、红3原色EL发光。

　　CZBDF的非晶质薄膜的电荷迁移率，空穴为3.7×10-3cm2/Vs，电子为4.4×10-3cm2／Vs。两种电荷的迁移率都很高，数值均衡性良好。这些数值是利用飞行时间（TOF：Time Of Flight) 法测量的（电场强度为2.5×105V/cm时）。

　　此外，该研究小组还利用此次开发的两极性材料CZBDF，通过真空蒸镀法试制了同质结型有机EL元件。具体为，将玻璃底板上的 ITO（氧化铟锡）作为阳极，以真空蒸镀在该阳极上依次形成了厚150～200nm的有机薄膜及Al金属（阴极）。

　　该有机薄膜以CZBDF为单一的主体材料，在距阳极30nm的范围内，通过与无机氧化剂V2O5（五氧化二钒）一同蒸镀而进行P型掺杂。而在距阴极 20nm的范围内，则通过与还原剂（金属铯）一同蒸镀施行n型掺杂。这样，便可使从电极到CZBDF的电荷变得易于注入和输送。

　　在未掺杂氧化剂及还原剂的中间层（厚50～100nm）分别掺杂蓝、绿色荧光色素或红色磷光色素，实现了3原色发光。绿色荧光元件在亮度为6万cd／m2时，显示出了4.2％的高外部量子效率。

　　此次试制的有机EL元件之所以能够实现3原色高效发光，认为是得益于CZBDF具有的以下性质。（１）具有高均衡性且高迁移率的两极性；（2）CZBDF是宽带隙半导体材料，HOMO（最高占据轨道）与LUMO（最低未占轨道）之间的能量差非常大（3eV左右）；（3）可将电荷高效封入发光色素之中。

　　有机EL元件目前以层叠5～6种不同材料的有机薄膜的异质结结构类型为主流。而东京大学等的研究小组此次利用简单的同质结型有机EL元件实现了3原色发光及高效发光，因此可期待由此开发出低成本且高效率的有机EL显示器及照明。另外，今后还打算向与有机EL同样具有多层结构的有机薄膜太阳能电池等领域推广。