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新規分子配向技術を用いた液晶性有機半導体太陽電池の高性能化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15J00448
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

大森 雅志  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords配向処理 / 液晶性有機半導体 / ディスコティック液晶 / フタロシアニン / 配向制御 / 電界効果トランジスタ / 微小角入射広角X線散乱 / 単結晶X線構造解析 / フタロシアニン誘導体
Outline of Annual Research Achievements

薄膜中における液晶性有機半導体の配向制御を行い、デバイス中におけるキャリア輸送特性向上を目的とした。液晶性有機半導体として高いキャリア輸送特性が報告されているフタロシアニン誘導体を用いた。(i)プラナー配向薄膜および(ii)ホメオトロピック配向薄膜の二種類を作製し、それぞれの配向薄膜を用いてトランジスタおよび太陽電池応用を行った。
(i)プラナー配向薄膜
バーコート法の低速で一軸の製膜が可能な性質を用いて、1 mm四方の幅広い範囲において一様なプラナー配向薄膜を作製した。配向薄膜中における分子配向方向および結晶構造に関して、単結晶X線構造解析および微小角入射広角X線散乱法により明らかにした。また、配向薄膜を用いてトランジスタ素子を作製した。配向処理によりキャリア移動度が向上すること、フタロシアニン誘導体のカラム軸方向への高いキャリア移動度を明らかにした。
(ii)ホメオトロピック配向薄膜
気液界面のない状態で液晶相にすることにより、ホメオトロピック配向が誘起されるというフタロシアニン誘導体の性質を利用し、ホメオトロピック配向薄膜を作製した。薄膜中における分子配向方向に関して、温度を制御した状態における微小角入射広角X線散乱法により明らかにし、液晶相においてホメオトロピック配向が誘起されていることを明らかにした。また、配向薄膜を用いて太陽電池素子を作製した。配向処理により移動度が約40倍向上し、太陽電池特性が改善することを明らかにし、本配向処理手法の有用性を明らかにした。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Fabrication of field-effect transistor utilizing oriented thin film of octahexyl-substituted phthalocyanine and its electrical anisotropy based on columnar structure2018

    • Author(s)
      Ohmori Masashi、Nakatani Mitsuhiro、Kajii Hirotake、Miyamoto Ayano、Yoneya Makoto、Fujii Akihiko、Ozaki Masanori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 3S2 Pages: 03EH10-03EH10

    • DOI

      10.7567/jjap.57.03eh10

    • NAID

      210000148779

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  • [Journal Article] Homeotropic alignment of non-peripheral octahexyl phthalocyanine in thin films and its photovoltaic properties2018

    • Author(s)
      Masashi Ohmori, Yuki Nishikawa, Akihiko Fujii, and Masanori Ozaki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 印刷中

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional X-ray Crystal Structure Analysis of Solution-processed Oriented Thin Film utilizing Liquid-crystalline Phthalocyanine2018

    • Author(s)
      Masashi Ohmori, Mitsuhiro Nakatani, Masaya Kurokawa, Akihiko Fujii, and Masanori Ozaki
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 10555 Pages: 12-12

    • DOI

      10.1117/12.2288083

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective crystal growth of polymorphs and crystal-to-crystal thermal phase transition of non-peripherally alkyl-substituted phthalocyanine and tetrabenzotriazaporphyrin2017

    • Author(s)
      M. Ohmori, C. Nakano, A. Fujii, Y. Shimizu and M. Ozaki
    • Journal Title

      J. Cryst. Growth

      Volume: - Pages: 804-809

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.11.075

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Molecular Packing Structure of Mesogenic Octa-Hexyl Substituted Phthalocyanine Thin Film by X-ray Diffraction Analysis2016

    • Author(s)
      Masashi Ohmori
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      Volume: 16 Issue: 4 Pages: 3318-3321

    • DOI

      10.1166/jnn.2016.12288

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  • [Journal Article] Single Crystal Growth and X-ray Structure Analysis of Non-Peripheral Octahexyl Phthalocyanine2016

    • Author(s)
      Masashi Ohmori
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 445 Pages: 9-14

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.04.005

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Crystal structure analysis in solution-processed uniaxially oriented polycrystalline thin film of non-peripheral octahexyl phthalocyanine by grazing incidence wide-angle x-ray scattering techniques2016

    • Author(s)
      Masashi Ohmori, Takashi Uno, Mitsuhiro Nakatani, Chika Nakano, Akihiko Fujii, and Masanori Ozaki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 109 Issue: 15 Pages: 153302-153302

    • DOI

      10.1063/1.4964741

    • NAID

      120006840961

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Single Crystal Growth and X-ray Structure Analysis of Non-Peripheral Octahexyl Phthalocyanine2016

    • Author(s)
      Masashi Ohmori, Chika Nakano, Tetsuya Miyano, Norimitsu Tohnai, Akihiko Fujii, and Masanori Ozaki
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: -

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  • [Presentation] Three-dimensional X-ray crystal structure analysis and electrical anisotropy of solution-processed oriented thin film utilizing liquid crystalline phthalocyanine2018

    • Author(s)
      Masashi Ohmori
    • Organizer
      SPIE Photonic west 2018
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    • Int'l Joint Research / Invited
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    • Author(s)
      大森雅志
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] アルキルフタロシアニンの結晶多形と結晶間熱相転移挙動2018

    • Author(s)
      大森雅志
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 種結晶添加バーコート法により作製したペンチルフタロシアニン分子配向薄膜の結晶構造評価2018

    • Author(s)
      大森雅志
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] 液晶性フタロシアニンのバーコート配向薄膜を用いた電界効果トランジスタの作製と電気的異方性2017

    • Author(s)
      大森 雅志、中谷 光宏、梶井 博武、藤井 彰彦、尾﨑 雅則
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2017-03-14
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  • [Presentation] Fabrication and Electrical Anisotropy of Field Effect Transistors Based on Oriented Thin Films of Liquid Crystalline Phthalocyanine2017

    • Author(s)
      Masashi Ohmori
    • Organizer
      9th Inter Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小角入射広角X線散乱法を用いた液晶性フタロシアニン誘導体薄膜の三次元構造解析2017

    • Author(s)
      大森雅志
    • Organizer
      第14回SPring-8産業利用報告会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] アルキルフタロシアニン配向薄膜を用いた電界効果トランジスタの作製とカラムナー構造に基づく電気的違法性2017

    • Author(s)
      大森雅志
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶液プロセスによるフタロシアニン誘導体配向薄膜の作製と三次元X線結晶構造解析2016

    • Author(s)
      大森 雅志、宇野 貴志、中谷 光宏、中野 知佳、藤内 謙光、藤井 彰彦、尾崎 雅則
    • Organizer
      有機エレクトロニクス研究会(OME)
    • Place of Presentation
      大阪大学 吹田キャンパス 銀杏会館
    • Year and Date
      2016-09-30
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 塗布法によるフタロシアニン配向薄膜の作製および微小角入射広角X線散乱による結晶構造解析2016

    • Author(s)
      大森 雅志、宇野 貴志、中野 知佳、藤井 彰彦、尾崎 雅則
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 液晶性フタロシアニンの結晶間相転移挙動と結晶多形形成過程に関する研究2016

    • Author(s)
      大森 雅志、中野 知佳、藤井 彰彦、米谷 慎、清水 洋、尾崎 雅則
    • Organizer
      2016年日本液晶学会討論会
    • Place of Presentation
      大阪工業大学大宮キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-05
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanism of Selective Crystal Growth in Non-Peripheral Hexyl-Substituted Phthalocyanine and Tetrabenzotriazaporphyrin2016

    • Author(s)
      Masashi Ohmori, Chika Nakano, Akihiko Fujii, Yo Shimizu, Masanori Ozaki
    • Organizer
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
    • Place of Presentation
      Nagoya International Conference Center
    • Year and Date
      2016-08-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Single Crystalline Thin Film of Non-Peripheral Hexyl-Substituted Phthalocyanine and its Crystal Structure Analysis with Grazing Incidence Wide-Angle X-ray Scattering Method2016

    • Author(s)
      Masashi Ohmori, Takashi Uno, Chika Nakano, Akihiko Fujii, Masanori Ozaki
    • Organizer
      International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
    • Place of Presentation
      Zhongshan Hotel
    • Year and Date
      2016-07-03
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analyses of Crystal Structure and Carrier Mobility in Single Crystalline Thin Film of Mesogenic Phthalocyanine by X-ray Diffraction and Density Functional Theory2016

    • Author(s)
      Masashi Ohmori, Takashi Uno, Chika Nakano, Akihiko Fujii, Makoto Yoneya, Masanori Ozaki
    • Organizer
      The International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals in 2016
    • Place of Presentation
      Guangzhou Baiyun International Convention Center (GZBICC)
    • Year and Date
      2016-06-26
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小角入射広角X線散乱による液晶性フタロシアニン配向薄膜の結晶構造解析2016

    • Author(s)
      大森 雅志、中野 知佳、東 卓也、藤内 謙光、藤井 彰彦、尾崎 雅則
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-19
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 薄膜中におけるNon-peripheral型ヘキシルフタロシアニンの分子パッキング構造の決定2015

    • Author(s)
      大森 雅志、中野 知佳、東 卓也、藤内 謙光、藤井 彰彦、尾崎 雅則
    • Organizer
      平成27年電気関係学会関西連合大会
    • Place of Presentation
      摂南大学 寝屋川キャンパス
    • Year and Date
      2015-11-14
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-Peripheral型ヘキシルフタロシアニン薄膜の分子パッキング構造と単結晶の多形構造解析2015

    • Author(s)
      大森 雅志、中野 知佳、東 卓也、藤内 謙光、藤井 彰彦、尾崎 雅則
    • Organizer
      有機エレクトロニクス研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター
    • Year and Date
      2015-10-23
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-peripheral位にヘキシル基を有するフタロシアニン誘導体の単結晶作製とX線構造解析2015

    • Author(s)
      大森 雅志、中野 知佳、東 卓也、藤内 謙光、藤井 彰彦、尾崎 雅則
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 液晶性フタロシアニン薄膜の結晶構造におけるアルキル鎖長依存性2015

    • Author(s)
      大森 雅志、清水 洋、藤井 彰彦、尾崎 雅則
    • Organizer
      第299回電気材料技術懇談会
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター
    • Year and Date
      2015-07-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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