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2017 Fiscal Year Research-status Report

有機伝導体に基づいた熱電材料の開発

Research Project

Project/Area Number 16K13974
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

森 健彦  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (60174372)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords有機熱電材料 / 有機伝導体 / 電荷移動錯体
Outline of Annual Research Achievements

最近、有機熱電材料が応用面から注目されているが、我々は高い伝導性を示す非TTF系有機伝導体(BTBT)2AsF6が熱電材料としても優れた特性を示すことを明らかにした。本研究ではこれまで熱電材料としてあまり検討されてこなかった低分子系有機伝導体に着目し、熱電性能を上げるための指導原理を探索する。これまでに熱電性能のフィリング制御に対する系統性を調べる目的でβ’-(BEDT-TTF)3(CoCl4)2-x(GaCl4)xの熱電特性について調べ、xの増加に伴ってアニオンGaCl4-がCoCl42-よりも大きいため負の化学圧力効果により伝導度が減少しパワーファクターも減少することを明らかにした。このように伝導性高分子と異なり電荷移動錯体の熱電性能のドーピングレベル依存性はキャリア数だけを考えた単純なモデルとは異なったものになる。本年度は(BTBT)2AsF6をp型材料とし、Cu(DMDCNQI)2をn型材料とした単結晶による熱電素子を作製してその性能を評価した。10 Kの温度差で58 μV、1.4 μAの発電を行うことができ、負荷を変えることによって最大0.4 nW、36 μW/cm2の出力が得られた。17 Kの温度差では1.2 nWの出力が得られた。出力特性は素子抵抗190 Ωを示唆しており、二端子素子としてのコンタクト抵抗まで含めた熱電素子全体の抵抗が性能を決める重要なファクターであることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

有機電荷移動錯体単結晶を用いた熱電素子を作製することに成功し、その特性評価を行うことができた。ルブレン単結晶を用いた電荷二重層トランジスタを動作させることに成功し、その熱起電力を測定する計画を進める。

Strategy for Future Research Activity

引き続き電荷二重層トランジスタを用いた熱起電力を測定を試みる。熱電材料として金属錯体n型高分子伝導体の検討を行う。最近新しいタイプの分子積層型電荷移動錯体を得ているので、熱起電力などからその伝導機構について明らかにする。

Causes of Carryover

電荷二重層トランジスタを用いた熱起電力を測定装置が開発途上のためこれに関連する物品費を次年度に繰り越して使用する。具体的には薄膜製造装置(スピンコーター)の導入が遅れているため、これを平成30年度前半に導入するために物品費として使用する予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] レンヌ大学(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      レンヌ大学
  • [Journal Article] Thermoelectric Power of Band-Filling Controlled Organic Conductors, β'-(BEDT-TTF)3(CoCl4)2-x(GaCl4)x2018

    • Author(s)
      Y. Kiyota, T. Kawamoto, H. Mori, and T. Mori
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. A

      Volume: 6 Pages: 2004-2010

    • DOI

      10.1039/C7TA06987A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inversion of Charge Carrier Polarity and Boosting the Mobility of Organic Semiconducting Polymers based on Benzobisthiadiazole Derivatives by Fluorination2018

    • Author(s)
      Y. Wang, A. Tan, T. Mori, and T. Michinobu
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. C

      Volume: 6 Pages: 3593-3603

    • DOI

      10.1039/C7TC04993E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Performance n-Channel Organic Transistors Using High-Molecular-Weight Electron-Deficient Copolymers and Amine-Tailed Self-Assembled Monolayers2018

    • Author(s)
      Y. Wang, T. Hasegawa, H. Matsumoto, T. Mori, and T. Michinobu
    • Journal Title

      Adv. Mater.

      Volume: 30 Pages: 1707164

    • DOI

      10.1002/adma.201707164

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-Symmetry Gap Functions of Organic Superconductors2018

    • Author(s)
      T. Mori
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 87 Pages: 044705

    • DOI

      10.7566/JPSJ.87.044705

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Linear-Type Carbazoledioxazine-Based Organic Semiconductors: the Effect of Backbone Planarity on the Molecular Orientation and Charge Transport Properties2018

    • Author(s)
      R. Otsuka, Y. Wang, T. Mori, and T. Michinobu
    • Journal Title

      RSC Adv.

      Volume: 8 Pages: 9822-9832

    • DOI

      10.1039/C8RA01088A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Carrier Charge Polarity in Mixed-Stack Charge-Transfer Crystals Containing Dithienobenzodithiophene (DTBDT)2018

    • Author(s)
      K. Iijima, R. Sanada, D. Yoo, R. Sato, T. Kawamoto, and T. Mori
    • Journal Title

      ACS Applied Mater. Interfaces

      Volume: 30 Pages: 10262-10269

    • DOI

      10.1021/acsami.8b00416

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polarity Engineering of Benzobisthiadiazole-Based Polymer Thin Film Transistors by Variation of Electron Affinity of the Comonomers2017

    • Author(s)
      Y. Wang, R. Hosokawa, T. Mori, and T. Michinobu
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 90 Pages: 1041-1049

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170158

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] D-A1-D-A2 Backbone Strategy for Benzobisthiadiazole Based n-Channel Organic Transistors: Clarifying the Selenium Substitution Effect on the Molecular Packing and Charge Transport Properties in Electron-Deficient Polymers2017

    • Author(s)
      Y. Wang, T. Hasegawa, H. Matsumoto, T. Mori, and T. Michinobu
    • Journal Title

      Adv. Func. Mater.

      Volume: 27 Pages: 1701486

    • DOI

      10.1002/adfm.201701486

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Birhodanines and their Sulfur Analogues for Air-Stable n-Channel Organic Transistors2017

    • Author(s)
      K. Iijima, Y. Le Gal, T. Higashino, D. Lorcy, and T. Mori
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. C

      Volume: 5 Pages: 9121 - 9127

    • DOI

      10.1039/C7TC02886E

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Low-temperature characteristics of the thermoelectric generator using organic charge-transfer salts2018

    • Author(s)
      Y. Kiyota, T. Kawamoto and T. Mori
    • Organizer
      International Conference on Hybrid and Organic Thermoelectrics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子性導体を用いた簡易熱電発電素子2017

    • Author(s)
      清田 泰裕、川本 正、森 健彦
    • Organizer
      応用物理学会秋期学術講演会
  • [Presentation] Thermoelectric Power and Energy Band in [(CH3)4N][Pd(dmit)2]22017

    • Author(s)
      Yasuhiro Kiyota, Tadashi Kawamoto, Reizo Kato, and Takehiko Mori
    • Organizer
      12th International Symposium on Crystalline Organic Metals
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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