2015 Fiscal Year Annual Research Report
半導体性混合液晶材料の電子・光物性と光電デバイス応用
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15H03552
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤井 彰彦 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80304020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 雅則 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50204186)
吉田 浩之 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80550045)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 有機・分子エレクトロニクス / 電子デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、半導体性混合液晶材料の設計指針の確立と体系化、基礎物性の解明、有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜太陽電池の実現、キャリア生成・輸送機構の解明を目的とし、平成27年度は以下について検討を行った。
（１）液晶性フタロシアニン（C6PcH2）を基盤として、置換基長の異なる同族列体（CnPcH2）との混合液晶化を試み、DSCを用いた熱物性評価と偏光顕微鏡観察におけるテクスチャー変化を合わせて相図を決定した。共晶型の混合材料であることが明らかとなり、液晶相、結晶相において混和性を示し、薄膜中の結晶構造を、面内及び面外X線回折法を用いて明らかにした。また、フタロシアニン骨格の中心位に種々の金属(Cu、Zn、Ni等)を有する同族列フタロシアニン（C6PcM）との混合液晶を調製し、その混和性と結晶構造を明らかにした。
（２）上記混合液晶について、紫外可視分光法及び光電子分光手法を用いた光学特性評価によりエネルギー準位を明らかにした。また、偏光分光手法を用いて偏光二色性を調べ、液晶状態、結晶状態における光学的異方性と分子配向秩序を明らかにした。
（３）Time-of-Flight法及びphoto-CELIV法によりキャリア移動度を調べ、電荷輸送特性において両極性を示すことを明らかにした。暗状態と光照射下の電流電圧特性の比較から、キャリア密度と光導電性の評価をおこなうとともに、分光感度特性評価より光学遷移確率と光誘起電荷生成の関係を明らかにした。
（４）薄膜への溶媒蒸気処理、作製温度、アニール処理の効果を調べ、塗布製膜過程における結晶間相転移、薄膜単結晶成長の実現に成功した。
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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
平成27年度の研究計画に記載した内容について予定通り遂行した。半導体性混合液晶材料の作製および評価方法が有効であることから、本研究で重点的に検討している有機半導体の混合液晶化について多種多様な組み合わせが順次遂行可能と考えられる。また、用いている有機半導体材料は、適度な分子間相互作用を示し、自己組織的に分子配向するだけでなく、特殊な条件下で単結晶薄膜の成長が起こることが、本研究の遂行過程において明らかとなったことから、詳細な検討はもちろんのこと、当初想定していた以上に薄膜トランジスタへの新展開が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、以下の研究について推進する。
（Ａ）半導体性混合液晶材料の開発と秩序構造・結晶構造解析：チオアルキル基、分岐アルキル基といったフタロシアニン骨格の電子状態に影響を与える異種置換基を有するフタロシアニンとの混合液晶を調製し、その混和性の評価と結晶構造解析を行う。
（Ｂ）半導体性混合液晶材料の電子・光物性の解明：不活性ガス雰囲気もしくは、高真空環境で高分解能のケルビンプローブ力顕微鏡測定を行う装置を導入し、仕事関数、もしくはフェルミ準位の2次元マッピング測定による定量評価を行い、分子配置を明らかにする。
（Ｃ）半導体性混合液晶材料を用いた薄膜デバイスにおけるキャリア生成・輸送現象の解明：半導体性混合液晶を用いた電界効果トランジスタ活性層を塗布製膜法で作製し、そのデバイス特性の評価を行い、電界効果移動度を明らかにする。混合液晶のカラム構造に基づく電気的異方性を示すとともに、キャリア輸送特性と液晶材料の混和性の相関関係を示す。
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[Journal Article] 1,3,5-Tri(phenyl-2-benzimidazole)-benzene Cathode Buffer Layer Thickness Dependence in Solution-Processable Organic Solar Cell Based on 1,4,8,11,15,18,22,25-Octahexylphthalocyanine2015
Author(s)
Gilles De Romeo Banoukepa, Akihiko Fujii, Yo Shimizu and Masanori Ozaki
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Journal Title
Jpn. J. Appl. Phys.
Volume: 54
Pages: 04DK11
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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