JPWO2016043123A1 - 有機発光素子とその陽極材料 - Google Patents
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Abstract
輝度が高い有機発光素子を提供する。有機発光素子は、透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する。陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とは、透明基材上にこの順で積層されている。陽極はグラフェン膜からなる。グラフェン膜は、第１のグラフェン膜と、第１のグラフェン膜の上に形成された第２のグラフェン膜とを備えている。第２のグラフェン膜のシートキャリア密度は、第１のグラフェン膜のシートキャリア密度より大きい。これに代えて、またはこれと併せて、第２のグラフェン膜の仕事関数が、第１のグラフェン膜の仕事関数より大きくてもよい。
Description
本発明は、グラフェン膜からなる陽極を有する有機発光素子とその陽極材料に関する。
有機発光素子は、有機材料に電流を注入して発光させる現象(有機エレクトロルミネセンス)を利用する。有機発光素子は、陽極と、有機層と、陰極とが積層された基本構造を有している。陽極は透明な基板上に設けられた透明な導電性膜から構成される。有機層は有機発光材料からなる発光層を含む。陰極は金属膜から構成される。有機発光素子に使用される透明電極(陽極)には、酸化インジウムスズ(ＩＴＯ：Indium Tin Oxide)がこれまで使用されていた。フレキシブル性の観点から、ＩＴＯに代わる新しい電極材料が求められている。
炭素のみで構成され、ハニカム構造を有するグラフェンは、高移動度、高いフレキシブル性、および高熱導電性を有する材料であるため、上記課題を解決する電極材料として期待されている。また、有機発光素子の陽極には低抵抗かつ高い透過率が求められる。これらの要求に応じて、グラフェン膜の高品質化を目的とする研究が盛んに進められてきた(特許文献１、特許文献２、および非特許文献１)。
一方、グラフェンを用いた有機発光素子の高輝度化と低電圧駆動化のため、主に化学ドーピング材料を用いて、グラフェンの仕事関数の増大化と低抵抗化を図ってきた。しかしながら、化学ドーピング材料は大気中であまり安定しない上、ドーピング材料が凝集して粒子となる場合があり、凝集した粒子がリーク電流の原因になる可能性がある。このため、化学ドーピング材料を使わないで、有機発光素子の高輝度化や低電圧駆動化が求められている。
また、一般的な有機発光素子は、陽極と有機発光材料の間に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスルフォン酸の混合物(ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ)などの導電性ポリマーをホール注入層として挿入し、ホール注入効率を向上させている。このホール注入層の挿入は、グラフェン膜を陽極に用いる場合にも適用できると考えられる。グラフェン膜上にホール注入層を設ける場合は、グラフェン膜にホール注入層を均一に被覆する必要がある。
なお、特許文献３では、 陽極(透明電極)と、有機膜(ホール輸送層＋有機発光層)と、陰極とから構成される有機発光素子において、陽極と有機膜の間に炭素膜を設けることにより、陽極と有機膜の界面で起きるダークスポットを抑制して、発光特性を向上させることを提案している。そして、ラマン分光測定で１５５０ｃｍ-1付近と１３５０ｃｍ-1付近にピークを持つラマンスペクトルを示し、高波数側の面積強度に対する低波数側の面積強度の相対強度の比が１.０以上３.０以下のアモルファスカーボンが、この炭素膜として用いられている。
２０１４年第６１回応用物理学会春季学術講演会20ａ-2E-12
これまで、ＩＴＯ透明電極に代わる材料として、低抵抗かつ高い透過率を有するグラフェン膜に関する研究が進められていた。ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より小さいグラフェン膜は、この要求を満たす結晶性の良い高品質なグラフェン膜であることが判明している(非特許文献１参照)。しかしながら、グラフェン膜を高品質にすればするほど仕事関数が減少する等、グラフェンの表面状態が変わり、有機発光素子のホール注入の効率が悪くなるおそれがあることが判明した。
本発明はこうした現状に鑑みてなされたものであり、透明導電膜としてグラフェン膜を用いた有機発光素子において、化学ドーピング材料なしで低抵抗かつ高仕事関数を有するグラフェン膜を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、これまでの高品質グラフェン上に、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より大きい第２のグラフェン膜を重ねることで、グラフェン膜自体の低抵抗を維持しつつ、グラフェンの仕事関数を増大させることができるという知見を得た。
本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、以下の発明が提供される。
［１］透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子であって、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とが、透明基材上にこの順で積層されており、陽極がグラフェン膜からなり、グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と、第１のグラフェン膜の上に形成された第２のグラフェン膜とを備え、第２のグラフェン膜のシートキャリア密度が、第１のグラフェン膜のシートキャリア密度より大きい有機発光素子。
［１］透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子であって、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とが、透明基材上にこの順で積層されており、陽極がグラフェン膜からなり、グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と、第１のグラフェン膜の上に形成された第２のグラフェン膜とを備え、第２のグラフェン膜のシートキャリア密度が、第１のグラフェン膜のシートキャリア密度より大きい有機発光素子。
［２］透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子であって、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とが、透明基材上にこの順で積層されており、陽極がグラフェン膜からなり、グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と、第１のグラフェン膜の上に形成された第２のグラフェン膜とを備え、第２のグラフェン膜の仕事関数が、第１のグラフェン膜の仕事関数より大きい有機発光素子。
［３］上記［１］または［２］において、第１のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より小さく、第２のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より大きい有機発光素子。
［４］透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子の陽極材料であって、グラフェン膜からなり、グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と第２のグラフェン膜が積層されており、第２のグラフェン膜のシートキャリア密度が、第１のグラフェン膜のシートキャリア密度より大きい有機発光素子の陽極材料。
［５］透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子の陽極材料であって、グラフェン膜からなり、グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と第２のグラフェン膜が積層されており、第２のグラフェン膜の仕事関数が、第１のグラフェン膜の仕事関数より大きい有機発光素子の陽極材料。
［６］上記［４］または［５］において、第１のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より小さく、第２のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より大きい有機発光素子の陽極材料。
本発明によれば、有機発光素子の輝度が高くなる。炭素原子が多数抜けている(格子欠陥)グラフェン膜、またはグラフェンのドメインサイズが小さい膜を、グラファイト膜上に機能性グラファイト膜として形成したので、有機発光素子の透明電極の仕事関数が増大し、ホール注入層が均一に塗布できたと考えられる。
以下、本発明の有機発光素子と陽極材料について、実施形態と実施例に基づいて説明する。なお、重複説明は適宜省略する。また、２つの数値の間に「〜」を記載して数値範囲を表す場合には、この２つの数値も数値範囲に含まれる。
図１に、本発明の実施形態に係る有機発光素子の断面を示す。図１に示すように、本実施形態の有機発光素子は、下から順番に透明基材１０１、陽極、ホール注入層１０４、有機発光層１０５、および陰極１０６で構成されている。陽極と陰極１０６の間に電圧を印加することで、陽極１０２からはホールを、陰極１０６からは電子を有機発光層１０５に注入して発光させる。陽極はグラフェン膜からなり、第１のグラフェン膜(以下、「高品質グラフェン膜」ということがある)１０２と、第１のグラフェン膜１０２の上に形成された第２のグラフェン膜(以下、「機能性グラフェン膜」ということがある)１０３が積層されている。
第２のグラフェン膜１０３のシートキャリア密度は、第１のグラフェン膜１０２のシートキャリア密度より大きい。これに代えて、またはこれと併せて、第２のグラフェン膜１０３の仕事関数が、第１のグラフェン膜１０２の仕事関数より大きくてもよい。さらに、本実施形態では、第１のグラフェン膜１０２は、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より小さく、第２のグラフェン膜１０３は、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より大きい。
高品質グラフェン膜１０２は、プラズマ処理を用いた以下の方法によって作製される (特許文献２参照)。すなわち、基板を加熱しながら、プラズマにより生成された荷電粒子や電子のエネルギーで基板中の炭素成分を活性化するとともに、基板や周囲に存在する炭素源を用いてグラフェンを生成する。炭素源としては、炭素が溶けにくい金属である銅、イリジウム、白金、またはこれらの金属との炭素アロイからなる基板に含まれている炭素成分、反応容器内に付着した微量の炭素成分、またはプラズマ処理に用いるガス中に含まれる微量の炭素成分などが挙げられる。
この方法によれば、従来の熱ＣＶＤ法や樹脂炭化法と比較して、より短時間でグラフェン形成が可能である。金属製基板の炭素含有量は４ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍであることが望ましい、また、基板の表面粗さＲａは２００ｎｍ〜０.０９５ｎｍであることが望ましい。さらに、９００℃以下で基板を加熱することが望ましい。
一方、機能性グラフェン膜１０３は、プラズマＣＶＤ合成装置を用いた以下の方法によって作製される(特許文献１参照)。すなわち、炭素含有ガス、または炭素含有ガスと不活性ガスの混合ガスを原料ガスとして用いて、基板の温度を低温にした状態でプラズマ処理する。炭素含有ガスとしては、メタン、エチレン、アセチレン、エタノール、アセトン、またはメタノールなどが挙げられる。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどが挙げられる。ＣＶＤ処理時の基板温度は、例えば５００℃以下であり、好ましくは２００℃〜４５０℃である。
なお、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より小さいグラフェン膜が得られれば、高品質グラフェン膜１０２の作製方法は特に制限がない。また、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より大きいグラフェン膜が得られれば、機能性グラフェン膜１０３の作製方法は特に制限がない。高品質グラフェンの他の作製方法としては、例えば熱ＣＶＤ法が挙げられる。また、機能性グラフェンの他の作製方法としては、例えば低温での熱ＣＶＤ法が挙げられる。
図２Ａは、後述する実施例において得られた高品質グラフェン膜もラマンスペクトルを示している。図２Ｂは、後述する実施例において得られた機能性グラフェン膜のラマンスペクトルを示している。なお、ラマン分光測定では、波長６３８ｎｍのレーザー光を使用した。図２Ａでは、Ｄバンド(〜１３５０ｃｍ-1)の強度(ＩＤ)がＧバンド(〜１５８５ｃｍ-1)の強度(ＩＧ)より小さく(ＩＤ＜ＩＧ)、強い２Ｄピークが出ているのが特徴である。一方、図２Ｂでは、Ｄバンドの強度がＧバンドの強度より大きい(ＩＤ＞ＩＧ)。２Ｄバンドが小さいことも特徴であるが、本発明では２Ｄバンドの強度を問わない。
Ｄバンドは、格子欠陥の数、ドメインサイズ、またはグラフェンのエッジ構造を反映していると考えられている。特にＩＤ／ＩＧはグラフェンのドメインサイズを見積もるときに使われている。ドメインサイズを見積もる計算式は、Ｌａ(ｎｍ)＝(２.４×１０-10)λ4(ＩＤ／ＩＧ)-1で与えられており、λはラマン分光測定に用いるレーザー光の波長である(ＡＰＬ ８８，１６３１０６(２００６))。ＩＤ／ＩＧ＝１の場合、ドメインサイズは約４０ｎｍとなる。これらの見積もりから、高品質グラフェン膜は、平均ドメインサイズ４０ｎｍ以上のフレークが集まった膜であると換言できる。また、機能性グラフェン膜は、平均ドメインサイズ４０ｎｍ以下のフレークが集まった膜であると換言できる。
本発明では、機能性グラフェン膜の仕事関数の増大は、シートキャリア密度の増大によると考えられる。グラフェン膜に多数の欠陥が存在すれば、結合していないボンド(ダングリングボンド)が多数存在しており、それに起因するキャリアが多く生成されている。多数のキャリアが存在することで、理想的なグラフェンのフェルミレベルが変化する。なお、本実施形態の有機発光素子は、機能性グラフェン膜の仕事関数の増大以外にも、次の要因で有機発光特性が向上した可能性がある。まず、ドメインサイズが数十ｎｍ以下の機能性グラフェン膜による表面プラズモン効果や、この構造に起因した光乱反射効果が考えられる。また、機能性グラフェン膜を用いることで、陽極表面の濡れ性が向上し、ホール注入層の膜厚均一性が向上したことも考えられる。
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。
（高品質グラフェン膜の製造）
まず、厚さ１０μｍ程度の銅箔を触媒金属として準備し、表面波プラズマＣＶＤチャンバー中にセットした。つぎに、通電加熱で銅箔の温度を約９００℃に維持しながら、水素(２００ｓｃｃｍ) 雰囲気でプラズマを４５秒間銅箔に照射して高品質グラフェン膜を得た。図２Ａに、得られた高品質グラフェン膜のラマンスペクトルを示す。
まず、厚さ１０μｍ程度の銅箔を触媒金属として準備し、表面波プラズマＣＶＤチャンバー中にセットした。つぎに、通電加熱で銅箔の温度を約９００℃に維持しながら、水素(２００ｓｃｃｍ) 雰囲気でプラズマを４５秒間銅箔に照射して高品質グラフェン膜を得た。図２Ａに、得られた高品質グラフェン膜のラマンスペクトルを示す。
（機能性グラフェン膜の製造）
機能性グラフェン膜の製造方法は、以下の通りである。
まず、銅箔を触媒金属として準備し、表面波プラズマＣＶＤチャンバー中にセットした。つぎに、水素ヘリウム(Ｈ2／Ｈｅ＝５０ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ)雰囲気でプラズマを２０分間銅箔に照射し、銅箔の表面をクリーニングした。そして、メタン水素ヘリウム(ＣＨ4／Ｈ2／Ｈｅ＝５０ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ)を導入し、プラズマを２分間銅箔に照射して機能性グラフェン膜を得た。なお、意図的な加熱は行っていない。図２Ｂに、得られた機能性グラフェン膜のラマンスペクトルを示す。
機能性グラフェン膜の製造方法は、以下の通りである。
まず、銅箔を触媒金属として準備し、表面波プラズマＣＶＤチャンバー中にセットした。つぎに、水素ヘリウム(Ｈ2／Ｈｅ＝５０ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ)雰囲気でプラズマを２０分間銅箔に照射し、銅箔の表面をクリーニングした。そして、メタン水素ヘリウム(ＣＨ4／Ｈ2／Ｈｅ＝５０ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ)を導入し、プラズマを２分間銅箔に照射して機能性グラフェン膜を得た。なお、意図的な加熱は行っていない。図２Ｂに、得られた機能性グラフェン膜のラマンスペクトルを示す。
（有機発光素子の製造）
透明な基板として４０ｍｍ×４０ｍｍのＰＥＴ基板を用意し、以下のようにして、高品質グラフェン膜と機能性グラフェン膜をＰＥＴ基板上に剥離・転写した。図３は、グラフェン膜を銅箔から剥離させ、透明基板に転写する手順を示している。まず、図３(ａ)に示すように、銅箔１０７上に形成した高品質グラフェン膜１０２を、熱剥離シート１０８(日東電工社製、リバアルファー)に貼り合わせた。つぎに、０.５ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アンモニウムを用いて銅箔１０７をエッチングした後、流水で洗浄して高品質グラフェン膜付き熱剥離シートを得た。同様にして、図３(ｂ)に示すように、機能性グラフェン膜付き熱剥離シートを得た。そして、高品質グラフェン膜付き熱剥離シートの高品質グラフェン膜の面を透明基板１０１に貼り付けた後、加熱により熱剥離シートを剥離して、図３(ｃ) に示すように、透明基板１０１上に高品質グラフェン膜１０２を形成した。
透明な基板として４０ｍｍ×４０ｍｍのＰＥＴ基板を用意し、以下のようにして、高品質グラフェン膜と機能性グラフェン膜をＰＥＴ基板上に剥離・転写した。図３は、グラフェン膜を銅箔から剥離させ、透明基板に転写する手順を示している。まず、図３(ａ)に示すように、銅箔１０７上に形成した高品質グラフェン膜１０２を、熱剥離シート１０８(日東電工社製、リバアルファー)に貼り合わせた。つぎに、０.５ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アンモニウムを用いて銅箔１０７をエッチングした後、流水で洗浄して高品質グラフェン膜付き熱剥離シートを得た。同様にして、図３(ｂ)に示すように、機能性グラフェン膜付き熱剥離シートを得た。そして、高品質グラフェン膜付き熱剥離シートの高品質グラフェン膜の面を透明基板１０１に貼り付けた後、加熱により熱剥離シートを剥離して、図３(ｃ) に示すように、透明基板１０１上に高品質グラフェン膜１０２を形成した。
さらに、同様にして、高品質グラフェン膜１０２上に、機能性グラフェン膜付き熱剥離シートを重ねた。そして、図３(ｄ)に示すように、熱剥離シートを除去することで、透明基板１０１上に２種類のグラフェン膜１０２，１０３が積層した透明導電膜を作製した。４端子測定によって、得られた透明導電膜のシート抵抗を測定した。４か所測定したときのシート抵抗の平均値は約１０００Ωであった。なお、あらかじめ高品質グラフェン膜１０２と機能性グラフェン膜１０３を貼り合わせてもよい。高品質グラフェン膜１０２と機能性グラフェン膜１０３を貼り合わせた積層体は、有機発光素子の陽極材料として流通できる。
そして、ホール注入層に対する濡れ性を向上させるために、ＵＶオゾン処理装置(Ｆｉｌｇｅｎ社製)を用いて、ＵＶオゾンを透明導電膜に２０分間照射した。なお、別実験で、透明導電膜のシート抵抗と、ＵＶオゾンをこの透明導電膜に２０分間照射した後のシート抵抗を測定したが、シート抵抗はほとんど変化がなかった。透明導電膜にＵＶオゾン処理を行った後、有機発光素子に関する材料を積層していった。まず、スピンコートによりホール注入層の材料であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを塗布した後、プリベークによってホール注入層１０４を形成した。
つぎに、有機発光材料(ＭＥＲＣＫ社製、ＳＵＰＥＲ ＹＥＬＬＯＷ) のトルエン溶液をスピンコートした後、プリベークによって有機発光層１０５を形成した。そして、真空蒸着装置を用いて、有機発光層１０５にＬｉＦ／Ａｌを蒸着して陰極１０６を形成した。つぎに、可能な限り有機発光材料が劣化しないように有機発光素子を封止した。すなわち、乾燥剤(ＳＡＥＳ Ｇｅｔｔｅｒｓ社製、ＤｒｙＰａｓｔｅ)を陰極１０６上に載せた後、周囲から有機発光素子に湿気が入らないように、有機発光素子をフッ素樹脂テープ(日東電工株式会社製、テフロンテープ)で覆った。
（電流−電圧測定および輝度測定）
ソースメータ(ケースレー社製、２４００)を用いて、５つの有機発光素子の電流−電圧測定を行った。また、輝度計(ＴＯＰＣＯＮ社製、ＢＭ９) を用いて、これら５つの有機発光素子の輝度測定を行った。これらの測定に基づいた輝度−電圧測定結果を図４Ａに示す。図４Ａに示すように、１５Ｖの電圧を印加したとき、２５０ｃｄ／ｍ2〜５５０ｃｄ／ｍ2の輝度を示した。
ソースメータ(ケースレー社製、２４００)を用いて、５つの有機発光素子の電流−電圧測定を行った。また、輝度計(ＴＯＰＣＯＮ社製、ＢＭ９) を用いて、これら５つの有機発光素子の輝度測定を行った。これらの測定に基づいた輝度−電圧測定結果を図４Ａに示す。図４Ａに示すように、１５Ｖの電圧を印加したとき、２５０ｃｄ／ｍ2〜５５０ｃｄ／ｍ2の輝度を示した。
（比較例）
機能性グラフェン膜の有用性を確かめるため、陽極が高品質グラフェン膜のみからなる、すなわち陽極に機能性グラフェン膜がない有機発光素子を比較例として作製した。比較例の有機発光素子の作製手順と評価項目は、実施例の有機発光素子とほぼ同じである。比較例の透明導電膜のシート抵抗は約１０００Ωであり、実施例の透明導電膜のシート抵抗と同程度の値を示した。比較例の５つの有機発光素子の輝度−電圧測定結果を図４Ｂに示す。１５Ｖの電圧を印加したとき、７５ｃｄ／ｍ2〜１５０ｃｄ／ｍ2の輝度を示した。実施例と比較例の評価結果から、陽極に機能性グラフェン膜を使用することで、有機発光素子の輝度を数倍に増大できる可能性を示した。
機能性グラフェン膜の有用性を確かめるため、陽極が高品質グラフェン膜のみからなる、すなわち陽極に機能性グラフェン膜がない有機発光素子を比較例として作製した。比較例の有機発光素子の作製手順と評価項目は、実施例の有機発光素子とほぼ同じである。比較例の透明導電膜のシート抵抗は約１０００Ωであり、実施例の透明導電膜のシート抵抗と同程度の値を示した。比較例の５つの有機発光素子の輝度−電圧測定結果を図４Ｂに示す。１５Ｖの電圧を印加したとき、７５ｃｄ／ｍ2〜１５０ｃｄ／ｍ2の輝度を示した。実施例と比較例の評価結果から、陽極に機能性グラフェン膜を使用することで、有機発光素子の輝度を数倍に増大できる可能性を示した。
（シートキャリア密度の測定）
グラフェンのシートキャリア密度は仕事関数(フェルミレベル)を反映した値となっている。そこで、高品質グラフェン膜と機能性グラフェン膜のシートキャリア密度をホール効果測定により見積もった。測定には、フォトリソグラフィを用いて作製したグラフェンデバイス(van der Pauw素子)を用いた。また、同一デバイスのラマン分光測定を行い、ＤバンドとＧバンドの強度比を求め、グラフェンの品質を評価した。測定に用いた高品質グラフェン膜と機能性グラフェン膜は、上記の「高品質グラフェン膜の製造」と「機能性グラフェン膜の製造」と同様の方法で、基板加熱温度、ガス流量、合成時間を変えて作製した。
グラフェンのシートキャリア密度は仕事関数(フェルミレベル)を反映した値となっている。そこで、高品質グラフェン膜と機能性グラフェン膜のシートキャリア密度をホール効果測定により見積もった。測定には、フォトリソグラフィを用いて作製したグラフェンデバイス(van der Pauw素子)を用いた。また、同一デバイスのラマン分光測定を行い、ＤバンドとＧバンドの強度比を求め、グラフェンの品質を評価した。測定に用いた高品質グラフェン膜と機能性グラフェン膜は、上記の「高品質グラフェン膜の製造」と「機能性グラフェン膜の製造」と同様の方法で、基板加熱温度、ガス流量、合成時間を変えて作製した。
図５は、Ｇバンドの強度に対するＤバンドの強度の比と、シートキャリア密度の関係を示す。高品質グラフェン膜では、Ｇバンドの強度に対するＤバンドの強度の比が０.６以下で、シートキャリア密度が０.５×１０12 １／ｃｍ２〜１.５×１０13 １／ｃｍ２であった。一方、機能性グラフェン膜では、Ｇバンドの強度に対するＤバンドの強度の比が１.０以上で、シートキャリア密度が２．５×１０1３ １／ｃｍ２〜４.４×１０13 １／ｃｍ２であった。高品質グラフェンは、Ｇバンドの強度に対するＤバンドの強度の比が低く、キャリア密度が低い傾向にある。一方、機能性グラフェン膜は、Ｇバンドの強度に対するＤバンドの強度の比が高く、シートキャリア密度が高い。この結果によれば、機能性グラフェン膜の仕事関数は、高品質グラフェン膜の仕事関数より増大していると推測される。
本発明によれば、高品質グラフェン膜と機能性グラフェン膜をそれぞれ選択することにより、シートキャリア密度や仕事関数が自由に変えられる陽極を有機発光素子に形成できる。このため、本発明は有機発光素子の製造に有用である。
Claims (6)
- 透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子であって、
前記陽極と、前記ホール注入層と、前記有機発光層と、前記陰極とが、透明基材上にこの順で積層されており、
前記陽極がグラフェン膜からなり、
前記グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と、前記第１のグラフェン膜の上に形成された第２のグラフェン膜とを備え、
前記第２のグラフェン膜のシートキャリア密度が、前記第１のグラフェン膜のシートキャリア密度より大きい有機発光素子。 - 透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子であって、
前記陽極と、前記ホール注入層と、前記有機発光層と、前記陰極とが、透明基材上にこの順で積層されており、
前記陽極がグラフェン膜からなり、
前記グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と、前記第１のグラフェン膜の上に形成された第２のグラフェン膜とを備え、
前記第２のグラフェン膜の仕事関数が、前記第１のグラフェン膜の仕事関数より大きい有機発光素子。 - 請求項１または２において、
前記第１のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より小さく、
前記第２のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より大きい有機発光素子。 - 透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子の陽極材料であって、
グラフェン膜からなり、
前記グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と第２のグラフェン膜が積層されており、
前記第２のグラフェン膜のシートキャリア密度が、前記第１のグラフェン膜のシートキャリア密度より大きい有機発光素子の陽極材料。 - 透明基材と、陽極と、ホール注入層と、有機発光層と、陰極とを有する有機発光素子の陽極材料であって、
グラフェン膜からなり、
前記グラフェン膜が、第１のグラフェン膜と第２のグラフェン膜が積層されており、
前記第２のグラフェン膜の仕事関数が、前記第１のグラフェン膜の仕事関数より大きい有機発光素子の陽極材料。 - 請求項４または５において、
前記第１のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より小さく、
前記第２のグラフェン膜が、ラマンスペクトルにおいてＤバンドの強度がＧバンドの強度より大きい有機発光素子の陽極材料。
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| JONG-HUN KIM ET AL.: "Work function engineering of single layer graphene by irradiation-induced defects", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 103,171604, JPN7015003459, 24 October 2013 (2013-10-24), US, ISSN: 0003720244 * |
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