2017 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 / 光電変換特性 / 真空蒸着法 / 化学気相成長法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の研究成果をもとに、今年度は表面エネルギーを制御した基板上での有機pn接合ナノロッドの作製を試みた。p型有機半導体としては銅フタロシアニン（CuPc）、n型有機半導体としてはフタロシアニン環の末端水素が16個フッ素で置換された構造のヘキサデカフルオロ銅フタロシアニン（F16CuPc）と8個フッ素で置換された構造のオクタフルオロ銅フタロシアニン（F8CuPc）を用いた。金蒸着膜を基板とし、基板温度を変化させてF16CuPcおよびF8CuPcを真空蒸着し、電子顕微鏡(SEM) による観察を行った。F16CuPcではいずれの基板温度においてもロッドの基板面外方向への成長が観察された。ロッドの直径は約30nmで、X線回折（XRD）測定から分子面が基板に対して平行配向していることを示す(312)面のピークが観測され、π-πスタック方向に面外成長したと考えられた。一方、F8CuPcでは、基板温度室温ではロッドは観察されなかったが、基板温度を高くして作製した薄膜では直径約42nmのロッドが観察された。F16CuPcナノロッドに比べて長さがそろっており、CuPcナノロッドに形状が似ていた。次に金蒸着膜に作製したCuPcナノロッド上にF16CuPcを蒸着することによりpn接合ナノロッドの作製を試みた。作製したCuPc、F16CuPc積層薄膜の紫外可視吸収スペクトル測定・XRD測定よりCuPc、F16CuPc両方のナノロッドの形成を確認し、また良好なpn接合が示唆された。ロッド上に成長した有機半導体薄膜は表面形状が粗く電気特性評価のために薄膜上に電極として金属を蒸着するとリークが生じてしまい測定が困難である。そこで、原子間力顕微鏡(AFM)を用いた電気特性評価をめざし、まず室温で作製したCuPc蒸着膜をAFM観察し、電流像の観察と電流―電圧測定を行いホール移動度の算出を行った。
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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、昨年度検討したp型有機半導体である銅フタロシアニン（CuPc）ナノロッド作製条件をもとに、今年度はn型の2種のフタロシアニン化合物を用いて真空蒸着法によるナノロッド作製条件を検討した。F16CuPcとF8CuPcとでは作製条件は異なっていたがいずれのn型フタロシアニンナノロッドも作製することができた。また、p型n型フタロシアニンの連続真空蒸着によりpn接合ナノロッドを接合することができた。pn接合ナノロッドの光電変換特性評価に向けては、AFMを用いた電気特性評価に取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
p型、n型銅フタロシアニンの連続真空蒸着条件の検討によりCuPcとF16CuPcの接合ロッドを作製することができたので、F8CuPcをn型有機半導体に用いたpn接合ナノロッド形成条件を検討する。作製したpn接合ナノロッドの分光学的評価、構造評価を詳細に行うことで接合の状態を解析する。またCuPcナノロッド上でのテトラシアノベンゼン(TCNB)の四量化反応を試み、CuPcロッド上での気固相反応によるpn接合ナノロッド作製条件を検討する。それぞれのpn接合ナノロッドの電気特性評価に関しては、AFMを用いた局所的な電圧－電流測定により、ロッド1本の電気特性評価をめざし、電気特性評価条件を検討する。検討した測定条件により有機薄膜太陽電池のエネルギー変換効率向上にむけてpn接合ナノロッドの光電変換特性評価を行う。
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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ため、翌年度分の請求額と合わせて最終年度の実験に必要な物品を購入する。
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