2019 Fiscal Year Annual Research Report
有機半導体の占有・非占有ギャップ準位の直接計測と電気物性の解明
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16H04222
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石井 久夫 千葉大学, 先進科学センター, 教授 (60232237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
KRUEGER PETER 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30706362)
田中 有弥 千葉大学, 先進科学センター, 助教 (90780065)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高感度光電子分光 / ギャップ準位 / アーバックテール / テール準位 / IGZO |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々の測定では励起光のエネルギー（hν)を掃引して多数のスペクトルを測定するが、試料の状態密度を求めるにはそれらを適切に規格化して光イオン化断面積のhν依存性をキャンセルする必要がある。これまでは，励起光エネルギーの隣接したスペクトル間の共通領域の強度を揃える”overlap法”を用いていた。これに対して，各スペクトルから同一の運動エネルギーの光電子の強度をとりだし，hνの関数としてプロットする"一定終状態 (CFS)法"を適用した規格化も行った。すると，これまでバンドギャップ領域になだらかなテール準位しか見えなかったa-IGZOに対して，エネルギー的に局在化したギャップ準位が存在することを見出した。さらに，同様の実験をGaNやSiなどの無機半導体，C60，TPBiなどの有機薄膜などに適用し，波長掃引型高感度紫外分光から試料の状態密度を有効に得られることを示すことができた。a-IGZOに関しては，Cambrige大学のグループに依頼して，光熱偏向分光（PDS)により高感度吸収スペクトルを測定し，それと我々が測定したHS-UPSから求めた状態密度をもとに，空準位のギャップ準位の状態密度をdeconvolutionプログラムで求めた。その結果，伝導帯の直下に急峻な傾きの空テール準位を見積もることができた。得られた結果は定性的には問題ないが，エネルギーの指数関数となる空テール準位の傾きは定量的に決定することはできなかった。これは，用いた試料が強いｎ型であるため，空テール準位の存在域が狭すぎるためと考えられる。今後，ｐ型試料，真性試料などを試料にして同様の実験を行えば，定量的に空テール準位を決定できるものと予測しており，本プログラム終了後も継続する予定である。この他，絶縁性高分子，有機太陽電池などのモデル薄膜におけるギャップ準位と電気物性の関連を解明するなどの知見も得た。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(29 results)
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[Journal Article] Dipolar Doping of Organic Semiconductors to Enhance Carrier Injection2019
Author(s)
Hofmann, AJL ; Zufle, S ; Shimizu, K ; Schmid, M ; Wessels, V ; Jager, L ; Altazin, S ; Ikegami, K ; Khan, MR ; Neher, D ; Ishii, H ; Ruhstaller, B; Bruetting, W
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW APPLIED
Volume: 12
Pages: 064052-1~11
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 高感度紫外光電子分光と光熱偏向分光によるa-IGZO薄膜のギャップ内準位の評価2020
Author(s)
中澤 遼太郎, 松崎 厚志, 清水 康平, 但野 将平, 東海林 弘, 川嶋 絵美, Mojtaba Abdi Jalebi, Sam Stranks, Peter Krueger, 田中 有弥, 石井 久夫
Organizer
第67回応用物理学会春季学術講演会, 上智大学 四谷キャンパス, 2020/3/12-15
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[Presentation] High-Sensitivity UV Photoemission Spectroscopy of Organic Films, Interfaces, and Devices: As a Tool to Probe Traps, Carriers, and Excited States2019
Author(s)
Hisao Ishii, K. Shimizu, A. Matsuzaki, D. Sano, I. Ide, T. Maruyama, Y. Yamaguchi, T. Kikuchi, S. Kimata, Y. Tanaka
Organizer
2019 Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) Gyeonggi Goyang/Seoul, South Korea
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] フッ素系樹脂を有する超低屈折率正孔輸送層における導電機構の解明2019
Author(s)
佐々木 樹，鈴木 泰隆, 阿部 岳文, 鶴岡 薫, 桑名 保宏, 大内 靖弘, 出村 誠也, 山口雄生, 石井 久夫, 野口 裕, 横山 大輔
Organizer
第80回応用物理学会秋季学術講演会, 北海道大学 札幌キャンパス, 2019/9/18-21
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[Presentation] Direct Evidence for In-Gap States in Bromide Perovskites and Their Effects on Devices2019
Author(s)
Arava Zohar, Igal Levine, Kohei Shimizu, Michael Kulbak, Hisao Ishii, Gary Hodes, David Cahen
Organizer
2019 MRS Spring Meeting, Phoenix, AZ, USA, 2019/4/22-26
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dipolar doping of organic semiconductors to enhance carrier injection"2019
Author(s)
Alexander Hofmann, Vivien Wessels, Simon Zueffle, Stephane Altazin, Kohei Shimizu, Beat Ruhstaller, Hisao Ishii, and Wolfgang Bruetting
Organizer
DPG Spring Meeting, Regensburg, Germany, 2019/3/31-4/5
Int'l Joint Research
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