2013 Fiscal Year Annual Research Report
元素ブロック高分子の物性評価、デバイスシミュレーションによる光電デバイス開発
| 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), 准教授 (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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| Research Abstract |
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。
昨年度に引き続き、本年度も、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12000 Cd/m2、薄膜トランジスタでは電界効果移動度 6 cm2/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 11 %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、様々な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、ドナー性ポリマーの物性と太陽電池の電力変換効率を定量的に予測することに成功している。また、デバイスシミュレーションにより、発光素子への電荷注入特性も明らかにしている。
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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 6 cm2/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 11 %など、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、ドナー性ポリマーの物性と太陽電池の電力変換効率を定量的に予測することに成功してた。同様なデバイスシミュレーションを発光素子においても行い注入過程を明らかにしている。
「ケイ素架橋によるD-A型高分子の電子状態制御と薄膜太陽電池への応用」、「ZrOナノ粒子分散ポリマーゲート絶縁膜の評価」、「ユーロピウム錯体を発光に添加したiOLEDの開発」、「有機・無機ハイブリッドぺロブスカイト系太陽電池の物性評価」などの合成研究者との共同研究も順調に進展している。
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 |
研究代表者の専門である有機デバイス（発光素子、薄膜トランジスタ、太陽電池）作製プロセスの構築、これら有機デバイスのデバイスシミュレーションを一層充実させるとともに、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）の評価をより積極的に行う。上述の共同研究に加え、デバイス作製が可能な元素ブロック高分子を積極的に探索し、革新的な特性を有する光・電子デバイスを構築する。
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[Presentation] Improvement in wettability of soluble organic semiconductors by silica nanoparticles addition for solution- processed organic field-effect transistors2013
Author(s)
T. Nagase, S. Yamazaki, T. Hamada, S. Tokai, M. Yoshikawa, T. Kobayashi, Y. Michiwaki, S. Watase, M. Watanabe, K. Matsukawa, H. Naito
Organizer
12th European Conference on Molecular Electronics
Place of Presentation
London, U.K
Year and Date
20130902-20130909
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