2019 Fiscal Year Research-status Report
Determination of charge injection barriers in organic semiconductors
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18K05064
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
田島 裕之 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (60207032)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 蓄積電荷測定法 / 電荷注入障壁 / ACM / 有機デバイス / フタロシアニン / ペンタセン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の蓄積電荷測定法では、高ドープシリコン基板を熱酸化し形成したSiO2絶縁膜上に、有機半導体薄膜を作成して試料としていた。この場合、電荷が注入されると見かけの電気容量が変化するという問題があった。そこでこの問題を解決するように、蓄積電荷測定専用の基板（制限背面電極型基板）を作成した。この基板上に作成した測定試料に関する実験結果については、Org.Electron.誌に公表した。
新しい基板を作成している際に、見かけの電荷注入障壁は基板（特に絶縁膜）の特性に大きく作用されることを見出した。また、一見して電荷注入が困難になっている試料に関しても、丁寧に解析すると、電極から有機半導体への電荷注入は起こっており、電極－有機半導体の界面特性には変化がないことが分かった。この結果は非常に興味深い成果であり、現在論文として投稿すべく準備を行っている。
また、電子注入障壁を観測するために、試料に印加できる最大電圧を、これまでの10Vから40Vまで拡大した。印加電圧の拡大は、電圧増幅アンプを用いれば簡単にできるように思われるが、この場合、印加電圧のノイズも拡大されるため、測定に悪い影響を与える。そこで、直流電源と発振器を組み合わせて波形を作ることにより、印加電圧の拡大を行った。これによりノイズを増やさずに市販の装置を大幅に上回る印加電圧の発振器を作ることができた。このように印加電圧を拡大した新測定システムを用いて実験を行うことにより、観測可能な電荷注入障壁を3V近くまで拡張することに成功した。また、フタロシアニン薄膜の電子注入障壁の直接観測に初めて成功した。この結果は現在論文として投稿中である。
上記以外に、新しい有機半導体薄膜に関する実験結果を公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
装置の改良を行い、目標としていた電子注入障壁の観測に成功したことから、研究は当初の計画以上に進展していると考える。この成果に関しては、現在論文投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
蓄積電荷測定法の実験により、絶縁膜の特性および絶縁膜／有機半導体界面の性質が、実効的な電荷注入特性に大きく影響を与えることが分かった。このことは定性的には従来から知られていたことであるが、蓄積電荷測定法を用いると、定量的に議論していくことが可能となる。そこで、今後はこの現象の起源を明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの流行で年度末の学会が中止になり、旅費（学生を含めて３人分）が不要になったことが原因で、残ができた。残額は13万程度であり、旅費あるいは消耗品代として2020年度に有効に活用する。
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