キャリア蓄積型・発生型デバイスを目指した高分子半導体/無機ナノ粒子複合薄膜開発

• Project/Area Number: 19022029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 藤田 克彦 Kyushu University, 先導物質化学研究所, 准教授 (20281644)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2008: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2007: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: ナノ材料 / 超薄膜 / ディスプレイ / 有機半導体 / 有機EL / 有機 EL

Research Abstract

高分子半導体/無機ナノ粒子間でのキャリアのやり取りを制御することによる新しいデバイスの開発、動作機構の解明を目指し、高分子半導体内に金属あるいは半導体ナノ粒子を分散させた構造を有する二重絶縁型交流駆動有機EL素子と有機メモリをターゲットデバイスとして研究を進めた。
有機メモリではパイパーブランチポリマーと金ナノ粒子混合膜を用いた単層型サンドイッチ構造で再現性の良いスイッチングを示す素子作成に成功した。断面電子顕微鏡観察や誘電率の測定から金属ナノ微粒子が電圧の印可によって有機層内部に拡散し、スイッチングの発現に至るという過程が素子化には必要であることがわかった。イオン性不純物の除去によってスイッチングの繰り返しによる電流の変化が抑制され、繰り返し再現性が向上すること、素子面積を100μm角から2mm角まで二桁に渡り順次変化させたところ、オン電流の値はほとんど変化せず、素子面積に依存しないことがわかった。さらに、オン電流は液体窒素温度から室温の範囲で温度依存性がほとんどないことがわかった。このことは、ナノ粒子の配列による電流パスの形成とナノ粒子間のトンネリングという導電メカニズムに合致することが明らかになった。
次に、二重絶縁型交流駆動有機EL素子の研究において、ナノ粒子が相分離によって凝集し、発光効率が著しく低下していることがわかった。ナノ粒子をポリマー製膜時に自発的に混合するような手法をとると、良好な発光が得られることがわかり、発光開始電圧を低減させられることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] 有機抵抗メモリー無機ナノ粒子を含む電流双安定性素子 (2008)
  • Author(s): 藤田克彦
  • Journal Title: 応用物理学M&BE分科会誌 19 Pages: 19-22
  • NAID: 10021106401
• [Journal Article] Large domain film of bis(styrilanthracene) derivatives prepared by a si mple melt-freezing process and the improvement of field effect hole mob ility (2008)
  • Author(s): Konishi, Misuzu, Fujita, Katsuhiko, Tsutsui, Tetsuo
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 19 Pages: 19-22
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 有機抵抗メモリー 無機ナノ粒子を含む電流双安定性素子 (2008)
  • Author(s): 藤田克彦
  • Journal Title: 応用物理学 M&BE分科会誌 19 Pages: 19-22
  • NAID: 10021106401
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 多分岐型ポリマーと金ナノ粒子の分散膜を用いた正孔注入層の作製と評価 (2009)
  • Author(s): 島村真一, 安井圭, 小澤雅昭 藤田克彦
  • Organizer: 応用物理学会講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学(茨城県)
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] Double-insulated organic EL devices with ITO nano particles (2009)
  • Author(s): Hiroaki Fukunaga, Katsuhiko Fujita
  • Organizer: Fifth International Conference on Molecular Elect ronics and Bioelectronics(M&BE5)
  • Place of Presentation: フェニックスシーガイヤ(宮崎県)
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] Improvement in Repeatability for Organic Bistable Device using Hyper Branched Polymer/Gold Nanoparticles Composite (2008)
  • Author(s): H. Ichikawa, K. Yasui, M. Ozawa and K. Fujita
  • Organizer: International Conference on Solid State Devices a nd Materials (SSDM 2008)
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Cellter(茨城県)
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] 分岐ポリマーと金ナノ粒子の複合膜による有機電流双安定素子の作成 (2008)
  • Author(s): 市川 央, 安井 圭, 小洋 雅昭, 藤田 克彦, 筒井 哲夫
  • Organizer: 応用物理学会講演会
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2008-09-08
• [Presentation] 分岐ポリマーと金ナノ粒子の複合膜による有機電流双安定素子の作成2 (2008)
  • Author(s): 市川央, 安井圭, 小澤雅昭, 藤田克彦
  • Organizer: 応用物理学会講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Book] 次世代共役ポリマーの超階層制御と革新機能 (2009)
  • Author(s): 藤田克彦
  • Total Pages: 6
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 最新導電性材料 技術大全集 第15章有機メモリ (2008)
  • Author(s): 藤田克彦
  • Total Pages: 8
  • Publisher: 技術情報協会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機スイッチング素子およびその製造方法 (2008)
  • Inventor(s): 藤田克彦、市川央、小澤雅昭、安井圭、大土井啓祐
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Filing Date: 2008-09-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機スイッチング素子およびその製造方法 (2008)
  • Inventor(s): 藤田克彦、市川央、小澤雅昭、安井圭、大土井啓祐
  • Industrial Property Rights Holder: 九州大学
  • Filing Date: 2008-09-03