2016 Fiscal Year Research-status Report
四量化反応による自発的有機pn接合ナノロッド形成と有機薄膜太陽電池の高効率化
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16K05003
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
小柴 康子 神戸大学, 工学研究科, 助手 (70243326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 謙司 神戸大学, 工学研究科, 教授 (20303860)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / ナノロッド / 有機薄膜太陽電池 / 化学気相成長法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
p型有機半導体である銅フタロシアニン(CuPc)ナノロッド形成を真空蒸着法により試みた。基板に透明電極(ITO)付きガラスを用い、基板温度と表面エネルギーを変化させてCuPcの結晶成長を観察した。ITOの表面エネルギーはホスホン酸SAM(FOPA)修飾により行った。室温ITO上での蒸着膜では直径20-30nmのグレインが観察されたが、FOPA-ITO上では粒子の形は細長く(幅20nm程度、長さ70-80nm)になった。基板温度を200℃にすると、ITO上、FOPA-ITO上でロッド成長が観察され、ITO上ではロッド径50-80nm、長さ200-300nm、FOPA-ITO上ではロッド径20-50nm、長さは500nm以上になった。CuPc分子はπスタック方向に凝集し、カラム構造を作る。FOPA修飾により、ITO基板の表面エネルギーが低下し基板表面への吸着よりCuPc分子の凝集が進みFOPA-ITO上でロッドは細長く成長したと考えられた。このCuPcナノロッドの光電変換特性評価を行った。次に、基板の種類による結晶成長と分子配向の違いを検討するために、シリコン(Si)基板と金蒸着膜上にCuPcを基板温度110℃で蒸着した。金蒸着膜上110℃で作製した蒸着膜では面外方向に成長した長さ70-160 nm、直径約45 nmのナノロッドが観察された。XRD測定より(313)面のピークが観測され、有機薄膜太陽電池に向けて電荷輸送に有利な分子配向でロッド成長をさせることができた。n型有機半導体ロッド作製では、原料であるテトラシアノベンゼン(TCNB)と銅を６nm蒸着した石英基板を減圧封管中、300℃で加熱し、化学気相成長法によりオクタシアノフタロシアニン薄膜を作製した。基板上にはロッド径数10nm長さ200-700nmのロッドが観察され、EDS分析よりロッド中の銅の存在が示唆された。
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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
本研究課題の目的である自発的有機pn接合ナノロッド作製をめざして、今年度はp型有機半導体として銅フタロシアニンを用い、真空蒸着法により基板表面エネルギー、基板温度の制御し、有機薄膜太陽電池の電荷輸送方向に有利な構造でナノロッドを作製することができた。化学気相成長法を用いたn型有機半導体オクタシアノ銅フタロシアニンのロッドも銅極薄膜を用いて作製することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
p型、n型それぞれの有機半導体ナノロッドを作製することができているが、有機薄膜太陽電池に向けてはさらに構造の最適化が必要である。p型、n型それぞれに関して、ナノロッド構造の最適化をめざす。四量化反応によるオクタシアノフタロシアニンの生成に関しては、その場UV-vis測定による反応観察、反応解析と合わせて、作製した薄膜の評価を行い、最適条件を決定する。pn接合ナノロッドの作製を目指して接合方法の検討を行う。ロッドの特性評価に関しては分光学的評価、構造評価とともに、電気特性評価を行う。ロッドの電気特性評価は表面形状が粗いことから薄膜の評価に比べて難しく、測定方法に関しても検討し、pn接合ナノロッドの光電変換特性評価を行う。最終的には、pn接合ナノロッドを用いて有機薄膜太陽電池のエネルギー変換効率向上を目指す。
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| Causes of Carryover |
予算の効率的な使用により次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の実験に必要な物品を購入する。
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Research Products
(6 results)
