Fabrication of high performance organic devices based on π-space formation

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Emergence of highly elaborated pai-space and its function
• Project/Area Number: 20108012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: MURATA Hideyuki Japan Advanced Institute of Science and Technology, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10345663)
• Project Period (FY): 2008 – 2012
• Keywords: 有機薄膜太陽電池 / 有機EL素子 / 光誘起誘電率変化

Research Abstract

本研究の目的は、ポルフィリン誘導体およびフラーレン誘導体の示す高次π空間構造を有機デバイスへと実際に導入し、高性能な有機デバイスを実現することにある。具体的には,膜厚100nmの薄膜中でp型材料とn型材料が基板に対して垂直方向に段階的に相分離した濃度傾斜構造を形成する。得られた相分離構造を有機薄膜太陽電池の電荷分離層として導入し素子特性に及ぼす影響を評価する。本研究の研究過程は大きく3つのステージに分けられる。
第一に、有機電子デバイスで標準的に用いられている透明電極(ITO)表面上に、各種の有機分子を化学的に結合させることでITO電極の表面自由エネルギーを制御する。親水性や疎水性の制御および表面の永久双極子の大きさの違いによって有機薄膜中の相分離構造がどのような影響を与えるかを検証する。第二に表面修飾したITO表面が、有機デバイスに用いる有機薄膜中の相分離構造といったモルフォロジー変化に及ぼす影響を明らかにする。特に、各種ポルフィリン誘導体とフラーレン誘導体のπ電子相互作用を利用した高次構造の形成を薄膜中で実現することを試みる。
第三に、モルフォロジー制御した薄膜を有機薄膜太陽電池へと実際に応用し、電極界面制御が素子特性に及ぼす影響を明らかにする。本研究を通じて、領域内で提案された材料群の中から高効率な有機デバイスに最適な材料系を見出すことを目指す。

Research Products

• [Journal Article] High electron mobility layers of triazines for improving driving voltages, power conversion efficiencies, operational stability of organic light-emitting diodes (2010)
  • Author(s): T.Matsushima, M.Takamori, Y.Miyashita, Y.Honma, T.Tanaka, H. Aihara, H.Murata
  • Journal Title: Organic Electronics 11 Pages: 16-22
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical second harmonic generation at heterojunction interfaces of a molybdenum trioxide layer and an organic layer (2010)
  • Author(s): B.EL Basaty, Y.Miyauchi, G.Mizutani, T.Matsushima, H.Murata
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. 97 Pages: 193302
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ternary mixing : A simple method to tailor the morphology of organic solar cells (2009)
  • Author(s): M.Campoy-Quiles, Y.Kanai, A. El-Basaty, H.Sakai, H. Murata
  • Journal Title: Organic Electronics 10 Pages: 1120-1132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of threshold voltage of organic field-effect transistors by space charge Polarization (2009)
  • Author(s): H.Sakai, K.Konno, H.Murata
  • Journal Title: Thin Solid Films 518 Pages: 510-513
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoinduced change of dielectric permittivity in molecular doped polymer layer (2009)
  • Author(s): H.Sakai, H.Murata, M.Murakami K. Ohkubo, S.Fukuzumi
  • Journal Title: Appl. Phys.Lett. 95 Pages: 252901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sonication-Assisted Supramolecular Nanorods of Meso-Diaryl-Substituted Porphyrins (2008)
  • Author(s): T.Hasobe, H.Oki, H.Murata
  • Journal Title: Chem.Comm. Pages: 724-726
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Photo Organic Field Effect Transistor based on Photoinduced Change of Dielectric Permittivity in Molecular Doped Polymer Gate Insulator (2010)
  • Author(s): D.T.Toan, S.Yajima, H.Sakai, M. Murakami, K.Ohkubo, S.Fukuzumi, H. Murata
  • Organizer: The Third International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 20100623-20100625
• [Presentation] Highly oriented MEH-PPV/polyethyleneoxide nanofibers fabricated by electrospinning method (2009)
  • Author(s): H.Murata, Yuya Ishii, Mariano Campoy-Quiles, Heisuke Sakai
  • Organizer: The 1st Asian Conference onOrganic electronics
  • Place of Presentation: 福岡(招待講演)
  • Year and Date: 20090903-20090904
• [Presentation] Tuning the Threshold Voltage in Organic Field Effect Transistors by Space Charge Polarization of Gate Dielectrics (2009)
  • Author(s): H.Sakai, K.Konno, H. Murata
  • Organizer: Material Research Society 2009 Spring Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco.USA
  • Year and Date: 20090413-20090417
• [Presentation] 熱処理中の電圧印加が有機薄膜太陽電池の素子特性に及ぼす効果 (2009)
  • Author(s): 渡辺寛樹, 酒井平祐, 村田英幸
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 茨木
  • Year and Date: 20090330-20090402
• [Presentation] Control of threshold voltage of organic field-effect transistors by space charge polarization (2008)
  • Author(s): H.Sakai, K.Konno , H.Murata
  • Organizer: 8th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 20081216-20081218
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光照射によって誘電率が変化する膜よびそれを用いた電子デバイス (2009)
  • Inventor(s): 村田英幸, 酒井平祐, 福住俊一, 久保敬, 村上信一
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人北陸先端科学技術学院大学、大阪大学
  • Industrial Property Number: 特許権特願2009-205923
  • Filing Date: 2009-09-07