2012 Fiscal Year Annual Research Report
Optical and electrical characterization of element-block polymers, and development of opto-electronic devices based on the polymers using device simulation
| Project Area | Creation of Element-Block Polymer Materials |
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| Project/Area Number |
24102011
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
内藤 裕義 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90172254)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永瀬 隆 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00399536)
小林 隆史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10342784)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 電子デバイス・機器 / 光物性 / 半導体物性 / 誘電体物性 / 解析・評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
元素ブロック高分子は、多彩な光、電子機能性を示すため、たいへんに興味深い光・電子材料である。A01～A04班の合成研究者と密接に連携を図り、元素ブロック高分子材料の光物性（屈折率、吸収、発光スペクトル、発光量子効率、励起状態構造、励起子束縛エネルギー、励起子拡散長等）、電子物性（ドリフト移動度、キャリア寿命、局在状態等）を明らかにする。元素ブロック高分子の高次構造、階層界面制御により、物性制御法を確立する。個々の元素ブロック高分子の物性を活かしたデバイス（発光素子、薄膜トランジスタ、太陽電池）作製を行い、デバイスシミュレーションを併用することにより、元素ブロック高分子が革新的な機能を有することを実証する。革新的機能として塗布型デバイスの世界最高値を超えることを目指す。これにより、元素ブロック高分子の効率的な材料開発手法および新規デバイス開発手法を確立する研究領域の創成を目的とする。
本年度は、発光素子、薄膜トランジスタ、太陽電池のデバイス作製のための塗布プロセスの開発を主に行い、発光素子では輝度12000Cd/m2、薄膜トランジスタでは電界効果移動度5cm2/Vs、バイアスストレス後の閾値電圧シフト量±0.5V以内、太陽電池では、電力変換効率7.4%など、世界的に見ても高水準の特性を発現させるプロセス開発に成功した。また、インピーダンス分光により電子輸送特性（電子、正孔ドリフト移動度）の評価を行い、太陽電池の電力変換効率との相関を明らかにした。さらに、デバイスシミュレーションも並行して行い、主に、太陽電池の特性を定性的に予測することに成功している。
合成研究者との共同研究も開始し、発光素子正孔注入層、太陽電池バルクヘテロ接合への応用を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
塗布プロセスで作製した発光素子、薄膜トランジスタ、太陽電池の作製プロセスの開発を行い、発光素子では輝度12000Cd/m2、薄膜トランジスタでは電界効果移動度5cm2/Vs、バイアスストレス後の閾値電圧シフト量±0.5V以内、太陽電池では、電力変換効率7.4%など、世界的に見ても高水準の特性を発現させるプロセス開発に成功した。これにより、新規元素ブロック高分子のデバイス応用の可能性を明らかにすることができるようになった。
インピーダンス分光により実際のデバイス構造での電子輸送特性（電子、正孔ドリフト移動度）の評価を可能にした。インピーダンス分光の有用性を示すため、太陽電池の電力変換効率と電子輸送特性との相関を明らかにした。さらに、電流連続の式、ポアソンの式などを連立して解くことによるデバイスシミュレーションも並行して行い、主に、太陽電池の特性を定性的に予測することに成功している。
合成研究者との共同研究も開始し、かご型シルセスキオキサン核デンドリマーの発光素子正孔注入層、ジシラン架橋ビチオフェン骨格を有するD-A型共役ポリマーの太陽電池バルクヘテロ接合への応用を検討している。
以上の理由からおおむね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、主に様々な元素ブロック高分子の物性評価を行う。元素ブロック高分子の構造と物性の相関を引き続き明らかにし、デバイス応用に適した元素ブロック高分子の探索を進める。これらの物性評価を加速させるため、合成研究者との密な連携を推進する。発光素子、薄膜トランジスタ、太陽電池などのデバイスに最適な元素ブロック高分子でデバイス作製を行う。なお、半導体的機能性に留まらず、伝導性の低い（絶縁性の高い）元素ブロック高分子は薄膜トランジスタのゲート絶縁膜としての適性を、伝導性の高い元素ブロック高分子はプリンタブルな配線材料として、また、各デバイスのキャリア注入層としての適性を吟味する。現在のところ、発光素子の陰極や各素子間の結線に適したプリンタブルな材料には良好なものがない。発光特性やキャリア輸送特性に加え、元素ブロック高分子の伝導率を制御することにより絶縁膜や導電材料としての適否も吟味する。
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[Journal Article] Effects of Alkoxy Substitution on the Optical Properties of 9, 10-Anthraquinone and Anthracene: 2, 3, 6, 7-Tetrapropoxy-substituted vs. 2, 6-Dipropoxy-substituted Derivatives2012
Author(s)
A. Ohta, K. Hattori, Y. Kusumoto, T. Kawase, T. Kobayashi, H. Naito, and C. Kitamura
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Journal Title
Chem. Lett.
Volume: 41
Pages: 674-;676
DOI
Peer Reviewed
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