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摘要：研究小组利用电子自旋共振法，分析了作为新一代节能发光元件而备受关注的发光电化学电池的工作机制，在测量中利用ESR，在LEC工作的状态下，从分子层面直接捕捉LEC内部电荷状态（自旋状态）的变化。

关键词：发光电化学电池、电子自旋共振、ESR/LEC、自旋数、亮度

筑波大学的研究小组利用电子自旋共振法，分析了作为新一代节能发光元件而备受关注的发光电化学电池的工作机制。

作为新一代发光元件的发光电化学电池（LEC）正处于开发中，采用了与有机EL相同的有机发光材料。与有机EL相比，结构简单、富有柔软性，可通过印刷技术实现低成本制造。此外，可以用比有机EL更低的电压驱动。

另一方面，存在响应速度慢、驱动寿命短等需要改善的缺陷，但由于工作机制的细节尚未明确，性能无法得到提高。

为了阐明具体的工作机制，有必要直接观察LEC内部发生的因电化学电荷掺杂引起的电荷状态变化。电子自旋共振（ESR）是直接观察器件内部电荷状态的有效方法，但尚未有关于LEC的详细研究报告。

研究小组此次利用了自主开发的发光电化学电池装置进行电子自旋测量，采用了世界上首次开发的可同时测量ESR与LEC性能的测量方法。发光层选用了超级黄色发光材料和离子液体的阳离子（P₆₆₆₁₄+）、阴离子（TFSI -）。

在测量中利用ESR，在LEC工作的状态下，从分子层面直接捕捉LEC内部电荷状态（自旋状态）的变化。ESR利用电子具有的自转自由度（自旋）测量核共振现象对电磁波（微波）的吸收。

该吸收的微分信号随着施加电压V_bias的增加而增加。通过对信号的理论分析，发现电子自旋共振增加的原因是在超级黄色中电化学掺杂的空穴和电子。

此外，通过对信号进行两次积分后与标准样品进行比较，就可以计算出LEC中包含的具有自旋的电荷数量（自旋数）。通过增加电压V_bias时LEC的自旋数和亮度的变化，发现自旋数与LEC的性能（亮度）高度相关。

此前关于掺杂电荷的分布有两种意见：一种是电荷只分布在阳极或阴极附近，另一种是分布在发光层上。此次，由于电荷掺杂的进行与亮度的提高相关，所以电化学掺杂的电荷分布在发光层上，这从微观观角度支持了LEC的工作机制。

此次研究首次将这种方法应用于LEC，可从微观角度提供信息。研究小组认为通过此次的研究成果，可以高效推进低成本发光电化学电池的开发。

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筑波大学：阐明发光电化学电池的工作原理