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配向分極した有機薄膜への電荷注入機構の解明とその薄膜のデバイスへの展開

Research Project

Project/Area Number 16H06670
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Device related chemistry
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

田中 有弥  千葉大学, 先進科学センター, 助教 (90780065)

Project Period (FY) 2016-08-26 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords容量-電圧測定 / 変位電流評価法 / ケルビンプローブ / 電荷注入 / 電荷放出 / 巨大表面電位 / 配向分極 / 分子配向 / 電子デバイス・機器 / 電子・電気材料 / 半導体物性 / 表面・界面物性 / 物性実験
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は極性分子をドーパントとして利用し,その自発的な配向により発現する分極電荷によって,電極から有機層への電荷注入を高効率化するという素子の設計指針を提案し,その妥当性を検証することである.本年度は,分極電荷による電荷注入効率向上の可否を調べるために,①金属/絶縁層/有機層/上部電極からなる素子における電子注入特性評価,また,共蒸着膜における分極電荷の存在を検証するために,②ケルビンプローブによる極性分子・非極性分子共蒸着膜の表面電位測定の2つの実験を行った.
①では有機材料としてAlq3(上部電極界面に正の分極電荷が存在),Al(7-prq)3(負の固定電荷が存在)を用いて評価を行った.両デバイスの静電容量(C)の電圧依存性を調べた結果,Alq3素子では電子注入に伴いCが急峻に増加し(過程I),その後Cは徐々に増加して電子が絶縁層界面に蓄積した(過程II).一方Al(7-prq)3素子では電子注入に伴いCは緩やかに増加し,そのまま絶縁層界面に蓄積した(過程III).またこの素子では電子放出の大幅な遅れ(過程IV)も現れた.これらの過程は,正の分極電荷による電子注入の促進(過程I),負の固定電荷による電子蓄積の抑制(過程II),負の固定電荷による電子注入の抑制(過程III),正の固定電荷による電子放出の抑制(過程IV)によると考えられる.
②ではAlq3を非極性分子であるCBPにドープし表面電位測定を行った.その結果共蒸着膜においても分極電荷が存在することを見出した.Alq3の濃度を薄めていくと,約45%-90%の範囲で分極電荷密度は100%時よりも大きくなり,さらに薄めると減少した.また濃度が薄いほど配向度が増した.これは高濃度領域では反電場効果によってAlq3の自発分極が抑制されている可能性を示唆している.

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (4 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Degradation process in pentacene-based organic field-effect transistors evaluated by three-terminal capacitance-voltage measurements2017

    • Author(s)
      Yuya Tanaka, Kohei Yamamoto, Yutaka Noguchi, Hisao Ishii
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 1 Issue: 23 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1557/adv.2017.225

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Degradation process in pentacene-based organic field-effect transistors evaluated by three-terminal capacitance-voltage measurements2016

    • Author(s)
      Yuya Tanaka, Kohei Yamamoto, Yutaka Noguchi, Hisao Ishii
    • Organizer
      2016 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      John B. Hynes Veterans Memorial Convention Center (Boston, Massachusetts)
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Capacitance-voltage measurements as a tool to observe behavior of charge carrier in organic field-effect transistors2016

    • Author(s)
      Yuya Tanaka, Kohei Yamamoto, Yutaka Noguchi, Hisao Ishii
    • Organizer
      12th Conduction and Photoconduction in Organic Solids and Related Phenomena
    • Place of Presentation
      Waseda University (Shinjuku-ku)
    • Year and Date
      2016-10-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3端子容量-電圧測定によるペンタセン有機電界効果トランジスタのトラップ形成過程の評価2016

    • Author(s)
      田中有弥,山本紘平,野口裕,石井 久夫
    • 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(新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 千葉大学研究者情報データベース

    • URL

      http://curt.chiba-u.jp/search/ResearcherDetail.aspx?resNo=3688

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 石井研究室webページ

    • URL

      http://ishii-lab.in.coocan.jp/pukiwiki/?FrontPage

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] ResearchGate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Yuya_Tanaka6

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/yt85/

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] 2016 MRS Fall Meeting & Exhibit2016

    • Place of Presentation
      Boston, Massachusetts
    • Year and Date
      2016-11-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-09-02   Modified: 2018-01-16  

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