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Complex Permittivity Analysis of 2-Dimensional Charge Transport Based on the Microwave Cavity

Research Project

Project/Area Number 16J10001
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

崔 旭鎮  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsマイクロ波伝導度 / 2次元電子系 / 電子物性 / 有機半導体 / graphene / 複素誘電率
Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究より、FI-TRMC法が絶縁体/半導体界面における本質的な局所電荷輸送特性を評価に有効な測定法であることが示されていた。FI-TRMC 法では、その電荷注入方式より注入電荷が全て絶縁体との界面に局在している。そのため、得られる物性はこの界面の2次元に限定された物性であり、2 次元電子系の物性評価に適している。
ペンタセンのグレインサイズによるマイクロ波伝導度の変化を測定した結果、グレインサイズの増加に伴いFI-TRMCで現れる電荷キャリア移動度が増加することが見られた。TRMC測定において下層によるポテンシャル揺らぎの影響は小さいことを考えると、この結果はグレインサイズによるものであり、グレイン境界によるトラップを反映していると考えられる。電荷キャリア移動度のグレインサイズ依存性より、グレイン境界のトラップ解放時間を拡散方程式より見積もると、グレイン境界のトラップ脱出時間は9.4 psと見積もられ、先行研究と良い相関を示した。
一方、FI-TRMC測定において、電子物性の温度依存性を測定するために、低温用共振器を設計し低温測定を試みた。注入障壁を除いた測定および解析を行うため、正弦波の電圧を印加し、現れる正弦波のマイクロ波信号と電流信号の振幅及び位相を解析するインピーダンス測定解析法を開発した。格温度にいてさまざまな周波数で正弦波の電圧を印加し、現れるマイクロ波信号と電流を解析した結果、金電極からC8-BTBTへの注入障壁は0.4 eVと見積もられた。等価回路解析より注入障壁の影響を除いて界面における電荷輸送特性を解析した結果、電荷キャリア移動度は温度低下と共に増加していくのが見られ、その温度係数は1.4と見積もられることから、C8-BTBTとPMMAの界面においてキャリアはバンド伝導しており、その電荷輸送機構はフォノン散乱が支配的であることが示唆された。

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

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Complex permittivity analysis revisited: Microwave spectroscopy of organic semiconductors with resonant cavity2017

    • Author(s)
      W. Choi, Y. Tsutsui, T. Sakurai, and S. Seki
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 110 Issue: 15 Pages: 153303-153303

    • DOI

      10.1063/1.4980078

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Quantitative evaluation of spatial scale of carrier trapping at grain boundary by GHz-microwave dielectric loss spectroscopy2017

    • Author(s)
      W. Choi, Y. Tsutsui, T. Miyakai, T. Sakurai, S. Seki
    • Journal Title

      Journal of Physics Conference Series

      Volume: 924 Pages: 012002-012002

    • DOI

      10.1088/1742-6596/924/1/012002

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In-situ Analysis of Microwave Conductivity and Impedance Spectroscopy for Evaluation of Charge Carrier Dynamics at Interfaces2017

    • Author(s)
      W. Choi, J. Inoue, Y. Tsutsui, T. Sakurai, and S. Seki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 111 Issue: 20 Pages: 203302-203302

    • DOI

      10.1063/1.5003207

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rapid Evaluation of Electron Mobilities at Semiconductor-Insulator Interfaces in an Ambient Atmosphere by a Contactless Microwave-Based Technique2017

    • Author(s)
      J. Inoue, Y. Tsutsui, W. Choi, K. Kubota, T. Sakurai, and S. Seki
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 164-170

    • DOI

      10.1021/acsomega.6b00428

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] マイクロ波伝導度とインピーダンスの同時計測による 有機半導体への注入障壁解析2017

    • Author(s)
      崔 旭鎮,筒井 祐介,櫻井 庸明,関 修平
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 共振器を用いたマイクロ波分光による有機半導体の複素誘電率解析2016

    • Author(s)
      崔 旭鎮,筒井 祐介,櫻井 庸明,関 修平
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟 朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ波分光法をもとにした物質・分子の非接触・非破壊計測と検出2016

    • Author(s)
      崔 旭鎮,筒井 祐介,櫻井 庸明,関 修平
    • Organizer
      サイエンスプラザ2016
    • Place of Presentation
      神奈川 NTT物性科学基礎研究所
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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