2017 Fiscal Year Annual Research Report
電界効果トランジスタ構造を用いた有機低分子熱電材料の探索・開発
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17J05098
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
清田 泰裕 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱電材料 / 有機半導体 / 電界効果トランジスタ / 電荷二重層トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機熱電材料は恒久的な環境問題としてのエネルギー不足を解消するため、またその軽量・フレキシブルであるといった利点を生かしてIoTに用いられる電源への応用のため近年盛んに研究が行われている。私が次世代の熱電材料として注目をしている分子性導体において、その電気伝導度、熱起電力といった熱電特性と電子構造の間には密接な関係があると考えられているが、その関係性は十分に調べられていないのが現状である。そこで本研究では分子性導体の熱電材料特性と電子構造の関係性を明らかにするべく、電界効果トランジスタ(FET)構造を用いて有機半導体結晶にキャリアをドーピングした際の熱電特性の測定を行うことを目的としている。
具体的には、初めに代表的な有機FET材料であるルブレンに対してイオン液体などの電解質をゲート絶縁層に用いた電荷二重層トランジスタ(EDLT)によってキャリア数の制御を行い、熱電特性の測定を可能にする。その後熱電特性の温度依存性を測定することにより、熱電特性と電子構造の詳細な議論を行う。さらにこの技術を他の有機FET材料にも適応し、様々な化合物においてこれらの関係性を明らかにすることによって、優れた有機熱電材料の設計指針を確立することを目標としている。
本年度はルブレンを用いたEDLTの作製とその熱電特性の測定を試みた。ルブレン単結晶は昇華法によって作製され、窒素雰囲気下で窒素流量・昇華温度などの検討を行うことによって薄板状のルブレン単結晶の作製に成功した。このように作製したルブレン単結晶ではEDLTにおいても良好な動作を示した。次にボトムゲートボトムコンタクト型のEDLTにて熱起電力の測定を試みたが、全面に蒸着されている金のゲート電極によってチャネル間に温度差を発生させることができなかった。今後EDLT構造の検討を行い、熱起電力測定を成功させる予定である。
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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
目標としていたルブレンを用いた電荷二重層トランジスタにおける熱電特性の測定に関して、ルブレンを用いた電荷二重層トランジスタの作製に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度作製したデバイス構造をさらに改良し、熱起電力測定を試みる予定である。具体的にはチャネル電極とゲート電極の間の熱的絶縁を大きくする、チャネル間にゲート電極を配置せずに電界効果をかけることができるサイドゲート構造にする、などといった改良を行うことによって、チャネル間に温度差が発生することを可能にできると考えている。
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