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2015 Fiscal Year Research-status Report

単一分子発光トランジスタの創製

Research Project

Project/Area Number 15K13293
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

野口 裕  明治大学, 理工学部, 准教授 (20399538)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords発光トランジスタ / ナノギャップ電極 / 電気化学発光セル / 発光性ポリマー
Outline of Annual Research Achievements

単一分子発光トランジスタの実現に向け、発光性ポリマーF8BTを用いた横型発光デバイスの作製条件を検討した。本年度は、ナノギャップ電極系への応用を念頭に、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ(FET)およびイオン液体を添加した電気化学発光セル(LEC)を作製した。当初、FET構造ではソース・ドレイン電極からの電荷注入効率が不十分で、良好なFET特性が得られなかったが、自己組織化単分子膜PFBTで電極表面を修飾することにより電子・正孔ともに電荷注入特性が改善し、両極輸送特性を得ることに成功した。一方、F8BTとイオン液体を混合した活性層を用いて作製した横型LECでは、低電圧駆動によりチャネル部からのF8BT由来の緑色発光を得た。また、同様の活性層を用いて縦型LECを作製し、電極間隔の短い素子構造でも良好な発光が得られることを確認した。変位電流評価法を用いて縦型LECの動作機構を解析し、電気化学ドーピングの進行過程と発光特性との関係を検討した。無電解メッキ法を用いたナノギャップ電極の作製も平行して行っており、ギャップ幅10 nm以下の良好な電極を得ることに成功している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

大きな問題はなく、ナノギャップ電極および素子作製条件の検討はおおむね順調に進んでいる。LECでは既に横型構造で良好な発光を得られており、近々ナノギャップ電極系に移行する予定である。また、FETでも両極輸送特性が得られてきており、チャネル部の表面処理等で移動度を向上させれば電流量が増加し十分な発光が得られると期待される。全体として当初の計画に沿い順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

F8BTとイオン液体を用いた横型LECの作製が可能であることがわかったため、これらを応用してナノギャップLECの作製を目指す。本研究では、単分子発光を得るためホスト-ゲスト間のエネルギー移動を利用するが、ゲスト分子としてF8BTからの高効率なエネルギー移動が期待できる赤色蛍光材料を使用する。ナノギャップLECの作製と平行して、ホスト-ゲスト材料の混合条件を最適化する。また、単一光子検出系の構築を前倒しして行い、ナノギャップLECからの単一光子検出に挑む。一方、FET構造でもゲート絶縁層の表面処理など作製条件の最適化を進め、発光特性の改善を目指す。

Causes of Carryover

申請時に予定していた機器の購入を断念し、消耗品の購入や機器の修理費に充てたため差額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

購入を断念した機器を補填するため既設の光学系を拡充し測定環境を整備する。また、有機半導体材料など不足している消耗品の購入に充てる。その他は当初計画通り執行する。

  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Significant relaxation of residual negative carrier in polar Alq3 film directly detected by high-sensitivity photoemission2016

    • Author(s)
      Hiroumi Kinjo, Hyunsoo Lim, Tomoya Sato, Yutaka Noguchi, Yasuo Nakayama, and Hisao Ishii
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 9 Pages: 021601

    • DOI

      10.7567/APEX.9.021601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of ambipolar switching in a silver nanoparticle single-electron transistor with multiple molecular floating gates2016

    • Author(s)
      Makoto Yamamoto, Shuhei Shinohara, Kaoru Tamada, Hisao Ishii, and Yutaka Noguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 55 Pages: 03DC02

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.03DC02

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analyzing Degradation Effects of Organic Light-Emitting Diodes via Transient Optical and Electrical Measurements2015

    • Author(s)
      Tobias D. Schmidt, Lars Jaeger, Yutaka Noguchi, Hisao Ishii, and Wolfgang Bruetting
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 117 Pages: 215502

    • DOI

      10.1063/1.4921829

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effects of Interface Electronic Structures on Transition Voltage Spectroscopy of Alkanethiol Molecular Junctions2015

    • Author(s)
      Daisuke Nose, Kouki Dote, Tomoya Sato, Makoto Yamamoto, Hisao Ishii, Yutaka Noguchi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 119 Pages: 12765-12771

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b03296

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 変位電流評価法を用いた電気化学発光セルの動作機構解析2016

    • Author(s)
      野口 裕、佐野早紀
    • Organizer
      第63回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-21
  • [Presentation] 銅フタロシアニン誘導体を添加した金ナノ粒子単電子トランジスタにおける光応答解析2016

    • Author(s)
      山本 真人、東 康男、真島 豊、坂本 雅典、寺西 利治、石井 久夫、野口 裕
    • Organizer
      第63回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-21
  • [Presentation] 積層型有機薄膜素子における電荷注入・蓄積および劣化特性2015

    • Author(s)
      野口 裕
    • Organizer
      ナノプローブテクノロジー第167委員会 第80回研究会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2015-10-20
    • Invited
  • [Presentation] 有機蒸着膜の配向分極と有機EL素子の界面特性2015

    • Author(s)
      野口 裕、石井久夫
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2015-09-16
  • [Presentation] Contribution of interface electronic structures to transition voltage spectroscopy of alkanethiol molecular junctions2015

    • Author(s)
      Yutaka Noguchi, Daisuke Nose, Koki Dote, Tomoya Sato, Makoto Yamamoto, Hisao Ishii
    • Organizer
      European Conference on Molecular Electronics (ECME2015)
    • Place of Presentation
      Strasbourg, France
    • Year and Date
      2015-09-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of Photo-Induced Multiple-States in Copper Phthalocyanine Derivative Doped Silver Nanoparticles Single-Electron Transisor2015

    • Author(s)
      Makoto Yamamoto, Shuhei Shinohara, Kaoru Tamada, Rieko Ueda, Toshifumi Terui, Hisao Ishii, Yutaka Noguchi
    • Organizer
      European Conference on Molecular Electronics (ECME2015)
    • Place of Presentation
      Strasbourg, France
    • Year and Date
      2015-09-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Roles of Interface Charge in Organic Light-Emitting Diodes Doped by a Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitter2015

    • Author(s)
      Yutaka Noguchi, Hyung Jun Kim, Ryuta Ishino, Kenichi Goushi, Chihaya Adachi, Yasuo Nakayama, Hisao Ishii
    • Organizer
      Eighth International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE8)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-06-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of Molecular Floating Gate Effects in Silver Nanoparticles Single-Electron Transistors with Copper Phthalocyanine Derivatice2015

    • Author(s)
      Makoto Yamamoto, Shuhei Shinohara, Kaoru Tamada, Rieko Ueda, Toshifumi Terui, Hisao Ishii, Yutaka Noguchi
    • Organizer
      Eighth International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE8)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-06-23
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 先端 有機半導体デバイスー基礎からデバイス物性までー2015

    • Author(s)
      野口 裕、中山泰生、石井久夫
    • Total Pages
      526
    • Publisher
      オーム社

URL: 

Published: 2017-01-06  

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