2018 Fiscal Year Research-status Report
不均一系有機薄膜のデバイス駆動状態における局所価電子状態の2次元分布の観測
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17K05050
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
奥平 幸司 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50202023)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 有機デバイス / 駆動状態 / 不均一系 / イオン化ポテンシャル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機トランジスタにおいて，実デバイスで集積化を考えた時必須となる金属と絶縁層が混在する複合基板を用い，実デバイスの駆動状態での，イオン化ポテンシャル2次元分布を調べることを目的とする。実駆動状態で光電子放出顕微鏡(PEEM)像からイオン化ポテンシャルの2次元分布解析するための、予備的な各種測定を行った。
具体的には(1) 有機半導体として高い移動度を示すDNTT分子を用いた。またボトムタイプ(OTFT)の実デバイス構造(基板として、絶縁層SiO2に電極である銅が配線されていること)を考慮して、銅(前年度とは異なり、酸化過程が少ない銅基板(わずかに大気にさらすだけで実際のプロセスで用いられる基板に近い)を用いた、銅上のDNTT分子薄膜の軟x線吸収スペクトルや、斜入射ｘ線回折、角度分解紫外光電子スペクトルを測定し、その分子配向、およびイオン化ポテンシャルを明らかにした。(2)大量生産が可能な塗布法が適用できることから、実用有機薄膜トランジスタに最も近いと思われる高分子タイプの有機半導体(具体的にはP3HT-PCBM系)に着目した。P3HT－PCBMは、複数の有機半導体からの混合物であるが、その構造においても結晶性の部分と、結晶性の低い(非晶室に近い)部分が混在し、イオン化ポテンシャルの2次元分布がみられる不均一系であると考えられる。P3HT-PCBMの斜入射X線回折だけでなく、同じ試料の、軟ｘ吸収ペクトルも測定した。これにより、分子配向の平均値を求めただけでなく、X線回折からは知見が得られにくく、これまで有益な知見がなかった結晶性の低い領域に着目し、結晶質と非晶性部分の割合を定量的に決めることに成功した。上記の実験には高強度のX線源、軟x線領域での波長選択が必要なことから、放射光施設で実験を行った。(このために旅費を使用しました)
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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
有機トランジスタにおいて，実デバイスで集積化を考えた時必須となる金属と絶縁層が混在する複合基板を用い，実デバイスの駆動状態での，イオン化ポテンシャル2次元分布を調べることを目的とする。実際に，ソース，ドレイン，ゲートに電圧を印可した駆動状態について測定を行うため、電子顕微鏡(PEEM)-測定用，試料部(サンプルホルダー)を作製し、電圧印加についてテストを行った。しかしながら、短絡、接触不良等で、十分な電圧印加ができなかった。使用予定のPEEM(機種名LEEMIII)の標準サンプルホルダーの電圧印加方法を利用し、それに必要な電気的接続をもたらすインターフェースを付けくわえる方式に変更し新たな試料ホルダーの設計を行っている、一方、実駆動状態でPEEM像からイオン化ポテンシャルの2次元分布解析するための、予備的な各種測定を行った。具体的には実用有機薄膜トランジスタに最も近いと思われる、高分子タイプの有機半導体(具体的にはP3HT-PCBM系)に着目した。P3HT－PCBMは、複数の有機半導体からの混合物であるが、それだけでなく、その構造においても結晶性の部分と、非結晶性部分が混在したイオン化ポテンシャルに2次元分布がみられる不均一系であると考えられる。これまでX線回折等から、結晶領域に関しては、結晶構造や分子配向等、移動度に深く関連する性質が明らかになってきている。今回はP3HT-PCBMの斜入射X線回折だけでなく、同じ試料の、軟ｘ吸収ペクトルも測定することにより得た分子配向の平均値から、これまで有益な知見がなかった結晶性の低い部分に着目し、結晶質の領域との割合を定量的に決めることに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
有機トランジスタにおいて，実デバイスで集積化を考えた時必須となる金属と絶縁層が混在する複合基板を用い，実デバイスの駆動状態での，イオン化ポテンシャル2次元分布を調べることを目的としている。実際に，ソース，ドレイン，ゲートに電圧を印可した駆動状態について，測定を行うため、電子顕微鏡(PEEM)-測定用，試料部(サンプルホルダー)を作製し、電圧印加についてテストを行った。しかしながら、短絡、接触不良等で、十分な電圧印加ができなかった。しかしながら、短絡、接触不良等で、十分な電圧印加ができなかった。使用予定のPEEM(機種名LEEMIII)の標準サンプルホルダーの電圧印加方法を利用し、それに必要な電気的接続をもたらすインターフェースを付けくわえる方式に変更し新たな試料ホルダーの設計を行っている。この改良した試料部を用いて、これまで予備実験を行いイオン化ポテンシャルや分子配向を明らかにしてきたDNTT/SiO2+(酸化)銅混在基板の試料、および複数の有機半導体からなり、かつ結晶性と結晶性の低い領域が混在する不均一系のP3HT-PCBMの、実駆動状況でのPEEM像からイオン化ポテンシャルの2次元分布像を得ることを目的とする。
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