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2019 Fiscal Year Annual Research Report

異種固体界面における高分子半導体の光電荷および分子鎖ダイナミクス

Research Project

Project/Area Number 17H03118
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

川口 大輔  九州大学, 工学研究院, 准教授 (70362267)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords正孔移動度 / 表面偏析 / 有機・高分子半導体 / 有機電界効果トランジスタ
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、有機・高分子半導体の電荷移動特性に及ぼす界面効果について検討した。試料として、8つに分岐した星形構造を有するかご型シルセスキオキサン(s-POSS)とポリメタクリル酸メチル(PMMA)のブレンド薄膜をゲート絶縁層とする有機電界効果トランジスタ(OFET)を作製した。有機半導体としてペンタセンを用いた。また、ゲート電極およびドレイン・ソース電極として、それぞれ、アルミニウムおよび金を蒸着した。原子間力顕微鏡観察の結果、s-POSS/PMMA膜の表面粗さはs-POSSの添加量とともに増大することを明らかにした。X線光電子分光測定の結果、s-POSS/PMMAブレンド薄膜表面にはs-POSSが濃縮し、表面s-POSS分率はs-POSSの添加量とともに増加することを明らかにした。また、対水接触角測定の結果、表面s-POSS分率が増加するにつれて、表面がより疎水的になることを明らかにした。s-POSS/PMMA膜上に蒸着したペンタセンのドメインサイズは、PMMA膜表面のそれと比較して有意に小さいことを明らかにした。s-POSSのバルク重量分率が1 wt%のs-POSS/PMMAブレンド膜を絶縁層に用いたOFETの正孔移動度は、PMMA単独膜を用いた場合よりも有意に高い値を示した。一方、s-POSSのバルク重量分率が2 wt%のs-POSS/PMMAブレンド膜を用いた場合、OFETの移動度は、PMMA単独膜の場合よりも低く、5 wt%ブレンド膜を用いた場合、OFETの移動度は測定下限以下であった。以上のことから、OFETの性能はゲート絶縁層の表面粗さおよび濡れ性などの界面特性に強く影響を受けることを明らかにした。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (28 results)

All 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] The effect of interfacial dynamics on the bulk mechanical properties of rubber composites2019

    • Author(s)
      Sugimoto Shin、Inutsuka Manabu、Kawaguchi Daisuke、Tanaka Keiji
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 52 Pages: 217~223

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41428-019-0254-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elucidation of a Heterogeneous Layered Structure in the Thickness Direction of Poly(vinyl alcohol) Films with Solvent Vapor-Induced Swelling2019

    • Author(s)
      Miyazaki Tsukasa、Miyata Noboru、Asada Mitsunori、Tsumura Yoshihiro、Torikai Naoya、Aoki Hiroyuki、Yamamoto Katsuhiro、Kanaya Toshiji、Kawaguchi Daisuke、Tanaka Keiji
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 35 Pages: 11099~11107

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b01665

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancing the organic solar cell efficiency by combining plasmonic and Forster Resonance Energy Transfer (FRET) effects2019

    • Author(s)
      Jang Yu Jin、Kawaguchi Daisuke、Yamaguchi Shuhei、Lee Sunghee、Lim Ju Won、Kim Heejun、Tanaka Keiji、Kim Dong Ha
    • Journal Title

      Journal of Power Sources

      Volume: 438 Pages: 227031~227031

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227031

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Plasmon and Upconversion Mediated Broadband Spectral Response in TiO2 Inverse Opal Photocatalysts for Enhanced Photoelectrochemical Water Splitting2019

    • Author(s)
      Boppella Ramireddy、Marques Mota Filipe、Lim Ju Won、Kochuveedu Saji Thomas、Ahn Sunghyun、Lee Jiseok、Kawaguchi Daisuke、Tanaka Keiji、Kim Dong Ha
    • Journal Title

      ACS Applied Energy Materials

      Volume: 2 Pages: 3780~3790

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acsaem.9b00469

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Protein Resistance Driven by Polymer Nanoarchitecture2019

    • Author(s)
      Endoh Maya K.、Morimitsu Yuma、Salatto Daniel、Huang Zhixing、Sen Mani、Li Weiyi、Meng Yizhi、Thanassi David G.、Carrillo Jan-Michael Y.、Sumpter Bobby G.、Kawaguchi Daisuke、Tanaka Keiji、Koga Tadanori
    • Journal Title

      ACS Macro Letters

      Volume: 8 Pages: 1153~1159

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.9b00518

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Surface Effect on Frictional Properties for Thin Hydrogel Films of Poly(vinyl ether)2019

    • Author(s)
      Itagaki Nozomi、Kawaguchi Daisuke、Oda Yukari、Nemoto Fumiya、Yamada Norifumi L.、Yamaguchi Tetsuo、Tanaka Keiji
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 52 Pages: 9632~9638

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b01786

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ナフィオン薄膜界面の凝集状態に及ぼす湿度の効果2020

    • Author(s)
      川口大輔,米盛茂樹,Keunwon Song,宮田 登,吉田鉄生,宮崎 司,青木裕之,田中敬二
    • Organizer
      2019年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [Presentation] Impact of Solid Interface on Ion Transport in Polyelectrolyte Thin Films2019

    • Author(s)
      Daisuke Kawaguchi
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Characterization of Tough Polymer Interfaces by Interface-Sensitive Spectroscopy2019

    • Author(s)
      Daisuke Kawaguchi, Shin Sugimoto, Satoru Yamamoto, Keiji Tanaka
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Aggregation States and Thermal Molecular Motion of Fluororubber Chains Adsorbed onto Model Carbon Interfaces2019

    • Author(s)
      Daiki Saito, Kazuki Sasahara, Yoshihisa Takeyama, Mitsugu Uejima, Daisuke Kawaguchi, Satoru Yamamoto, Keiji Tanaka
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2019
  • [Presentation] 固体界面分子鎖の絶対配向評価2019

    • Author(s)
      笹原一輝, 川口大輔, 山本 智, 田中敬二
    • Organizer
      接着界面科学研究会PartⅥ第7回例会
  • [Presentation] 炭素フィラー界面におけるフッ素系ゴム分子鎖の凝集状態および熱運動性2019

    • Author(s)
      齋藤大輝, 笹原一輝, 武山慶久, 上島 貢, 山本 智, 川口大輔, 田中敬二
    • Organizer
      九州地区高分子若手研究会・冬の講演会
  • [Presentation] 半導体高分子ナノファイバーをフィラーとする高分子複合材料の調製と力学物性2019

    • Author(s)
      光木紘介, 川口大輔, 田中敬二
    • Organizer
      九州地区高分子若手研究会・冬の講演会
  • [Presentation] Aggregation states of thin polyamide films prepared by a layer-by-layer method2019

    • Author(s)
      Keunwon Song, Daisuke Kawaguchi, Keiji Tanaka
    • Organizer
      2019 Pusan-Gyeongnam/Kyushu-Seibu Joint Symposium on High Polymers(19th) and Fibers(17th) (PGKS 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パーフルオロスルホン酸薄膜のプロトン伝導特性に及ぼす湿潤環境効果2019

    • Author(s)
      川口大輔, 米盛茂樹, Keunwon Song, 山田悟史, 宮田 登, 吉田鉄生, 宮崎 司, 青木裕之, 田中敬二
    • Organizer
      第66回レオロジー討論会
  • [Presentation] 束縛状態にある半導体高分子の熱運動と励起子ダイナミクスのカップリング2019

    • Author(s)
      川口大輔, 山口修平, 緒方雄大, 田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] モデル炭素界面に吸着したフッ素ゴム分子鎖の凝集状態と熱運動性2019

    • Author(s)
      齋藤大輝, 笹原一輝, 武山慶久, 上島 貢, 山本 智, 川口大輔, 田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] 熱硬化性樹脂混合物における表面偏析2019

    • Author(s)
      中山峰花, 川口大輔, 岩下健一, 横澤 勉, 田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] 高分子の界面形成過程における鎖吸着挙動2019

    • Author(s)
      織田ゆか里, 川口大輔, 田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子討論会
  • [Presentation] Preparation and Mechanical Properties of All Polymer Nanocomposites2019

    • Author(s)
      Kosuke Mitsuki, Daisuke Kawaguchi, and Keiji Tanaka
    • Organizer
      Japan Taiwan Bilateral Polymer Symposium 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オールポリマーナノコンポジットの調製と力学特性2019

    • Author(s)
      光木紘介, 川口大輔, 田中敬二
    • Organizer
      第56回化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] 固体表面上へのポリメタクリル酸メチル鎖の吸着挙動2019

    • Author(s)
      山本晃平, 織田ゆか里, 川口大輔, 田中敬二
    • Organizer
      第56回化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] 固体界面におけるゴム状分子鎖の熱運動特性2019

    • Author(s)
      川口大輔, 杉本 晋, Hung Kim Nguyen, 山本 智, 田中敬二
    • Organizer
      第57回日本接着学会年次大会
  • [Presentation] 固体界面における分子鎖配向の絶対評価2019

    • Author(s)
      笹原一輝, 犬束 学, 山本 智, 川口大輔, 田中敬二
    • Organizer
      第57回日本接着学会年次大会
  • [Presentation] 調湿環境下における高分子電解質薄膜の凝集状態とプロトン伝導特性2019

    • Author(s)
      川口大輔, 米盛茂樹, 山田悟史, 宮田 登, 宮崎 司, 田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
  • [Presentation] 位相敏感和周波発生分光測定によるポリメタクリル酸メチル鎖の固体界面局所コンフォメーション2019

    • Author(s)
      笹原一輝, 犬束 学, 川口大輔, 山本 智, 田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
  • [Presentation] 石英界面におけるアクリロニトリルブタジエンゴム鎖の熱運動特性2019

    • Author(s)
      川口大輔, 杉本 晋 , Hung Kim Nguyen, 犬束 学, 山本 智, 田中敬二
    • Organizer
      レオロジー学会第46年会
  • [Book] 基礎高分子科学 第2版 (第2版 11.5節)2020

    • Author(s)
      高分子学会
    • Total Pages
      496
    • Publisher
      東京化学同人
    • ISBN
      9784807909629

URL: 

Published: 2021-01-27  

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