2006 Fiscal Year Annual Research Report
ソリトン、ポーラロンによる共役ポリマーデバイスの機能発現とその制御
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17067007
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
黒田 新一 名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (20291403)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊東 裕 名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教授 (10260374)
丸本 一弘 筑波大学, 大学院・数理物質科学科, 助教授 (50293668)
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| Keywords | 共役ポリマー / 電子スピン共鳴 / ポーラロン / バイポーラロン / ポリアルキルチオフェン / フラーレン / LB膜 |
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| Research Abstract |
高分子デバイスにおける電荷担体であるポーラロン、バイポーラロンの研究を行い、下記の成果を得た。まず、立体規則性ポリアルキルチオフェン(RR-P3AT)電界効果デバイスに関して次の結果を得た。(1)前年度に開発したアルミナ絶縁膜によるボトムコンタクト型電界効果トランジスタ(FET)に加え、トップコンタクト型FETを作製し、電子スピン共鳴(ESR)、キャパシタンス、FET特性を同一試料で測定した。スピン注入量は、電荷量と対照的に高電界では増加が抑制されることがわかった。低分子系のペンタセン電界効果デバイスではこのような抑制はなく、高分子系でのポーラロン-バイポーラロン転移の存在が確認された。(2)FETのソース-ドレイン電極間へのバイアス印加に伴うESR信号強度の変化を測定し、グラジュアルチャネル近似に基づくキャリアの濃度勾配を見出した。また、(3)アルミナに比べ表面平滑度の高いSiO_2を絶縁膜とするMIS構造において分子配向を観測し、アルミナ上に比べて分子配向の乱れが少ないことを示した。
また、RR-P3AT/C_<60>複合体の光誘起ESR(LESR)測定を行い、信号強度の光強度依存性や時間応答特性から光キャリアの再結合過程を調べた。(4)全てのアルキル鎖長の場合で2つの正ポーラロンと2つのC_<60>ラジカルが同時消滅する4分子再結合過程が観測され、RR-P3AT上でのバイポーラロン(ポーラロンペア)の形成が示された。(5)光伝導測定においてもサーフェス型セルによる再結合過程の観測が可能となった。一方、(6)可溶性のC_<60>誘導体(PCBM)を用いた複合体でもLESR測定に成功した。更に、(7)光誘起電子核二重共鳴の実験から、アルキル側鎖のないポリチオフェンではRR-P3ATに比べポーラロン波動関数の広がりが小さいことを示した。また、(8)RR-P3AT/脂肪酸混合LB膜を作製し、膜の表面構造や分子配向を原子間力顕微鏡やESRで調べた。
(7)はAO4班阿部グループ、AO1班山本グループとの共同研究である。
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