三重項-三重項消滅（Triplet-triplet annihilation, TTA）上方変換発光材料を用いることで、超低電圧有機発光ダイオード（Organic light-emitting diodes, OLEDs）を作製でき、高効率OLEDの実現が可能となる。しかし、この種のデバイスの動作メカニズムはさらに研究が必要である。本研究では、Rubrene/C70オレンジ光およびm-MTDATA/PIAnCN青光OLEDを作製し、それらの電気発光（Electroluminescence, EL）特性を調査した。両デバイスともに超低点灯電圧を実現し、オレンジ光デバイスは1 V、青光デバイスはわずか2 Vの点灯電圧に達した。実験的研究により、2つの有機層間に大きなエネルギー障壁があるため、EL過程において界面で最初に励起種複合体（Exciplex）が形成され、その後励起子エネルギーがRubreneとPIAnCNの三重項準位に伝達され、最終的に両分子のTTA上方変換発光を引き起こすことが明らかとなった。このEL過程は、異なる電流密度における輝度の非線形関係から実験的に検証されている。低電流密度では輝度が電流密度の二乗に比例し、高電流密度では電流密度の増加に伴い輝度が線形に増加する。励起子動力学モデルの構築により、このEL過程がさらに証明され、低点灯TTA上方変換OLEDのメカニズム検討に物理的根拠を提供した。

低点灯;有機発光ダイオード;三重項-三重項消滅上方変換;励起種複合体