A study of wide-band optical amplifiers using organic semiconductors

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K18786
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 村上 武 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 協力研究員 (40391742)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊木 大介 山形大学, 有機材料システム研究推進本部, 准教授 (80597146)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 有機半導体 / 検出器 / エレクトロニクス / 高エネルギー物理実験

Outline of Annual Research Achievements

本研究では有機半導体薄膜トランジスタ(有機TFT)を使用した紫外から赤外領域までの広帯域光検出増幅素子を製作するための基礎研究として、より検出が困難な赤外領域での光電気変換効率とその波長依存性について測定・研究し赤外線検出器を製作する。これによって複数の有機半導体材料を使用した分光可能な2次元ピクセル検出器の実現可能性も検討する目標で研究を進めてきました。研究目標達成の方法として下記の２つの研究項目で研究してきました。1)有機TFTの赤外領域光に対する応答特性の研究では複数の有機TFTの光応答に関する波長特性の測定から素子設計の基礎データを収集する。2)複数材料を使用した広帯域光検出素子構造の研究では異なった材料を使用し複数波長に感度のある素子の製作・分光素子としての最良条件の選択。光波長依存性の測定ではDNTTを使用し増幅度の波長依存性を調べたときは、分光装置用ハロゲンランプが不安定だったため安定した測定結果を導く為に単色レーザーを使用しキャリブレーションを行った。赤外線分光装置は施設備品を使用するが、結果の確認のために赤色長波長レーザーを用いてクロスチェックを行う。有機TFTの温度特性採取のため、真空プロ―バーシステムのデザイン開発と製造（2019年の物品費にて）を行い出来上がったシステムを使用してデバイスの温度特性等を測定・解析研究する。上記研究成果として光の照射に対して有機TFTの電流増幅度が波長450nm近辺で1000倍大きくなる。温度特性に関して、ゲート電圧のスレッシュ電圧が４V前後変化する温度特定がある。今後の課題としては分光器からの照射光が減衰して強度が少なかったので照射強度を高めて測定解析したい。