2021 Fiscal Year Annual Research Report
非線形分光による有機デバイス界面電荷輸送機構の定量的解析と分子配向挙動
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19H02793
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
宮前 孝行 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80358134)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 友哉 東京理科大学, 理工学部物理学科, 助教 (80836370)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機デバイス / オペランド計測 / 界面 / 電荷蓄積 / 和周波発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電界誘起和周波発生(EFI-SFG)を駆使した，有機トランジスタ(OFET)の電荷挙動の直接観測の研究に関しては，千葉大学内の他のグループと協力して，シリコン基板上に大気中でも安定動作することが知られる有機半導体DPh-BTBTを用いたOFETの作成を試みた．ゲート絶縁膜として酸化シリコン上にHMDS単分子膜を吸着させ，その上からDPh-BTBTを真空蒸着し，Auを電極としてトップコンタクトロボトムゲート型素子を作成し，大気下での測定においても良好なトランジスタ特性を示すことを確認した．
このOFETについて，(1)電圧開放状態，(2)ゲート電圧印加時，(3)ソース‐ドレイン印加時のそれぞれソース‐ドレイン間のチャネル領域にレーザー光を照射し，SFGスペクトルの測定を進めた．電圧印加なしの状態では，DPh-BTBTの末端フェニル基由来のCH伸縮，及びHMDS単分子膜由来のSi-CH3伸縮振動が観測されている．ゲート全圧を印加すると，スペクトル強度が変化してくるが詳しく解析したところ，各々の振動モードの強度変化はほとんど見られず，ゲート電圧の増加に伴い非共鳴バックグラウンド信号強度が増加することが確認できた．
また，複数回電圧を印加したOFETでしばしば起こる「ゲートバイアスストレス」現象が起こっている素子について，そのSFGのスペクトル挙動を解析したところ，一旦電圧を印加し，閾値電圧が上昇した素子については，電圧印加をやめても非共鳴バックグラウンド信号が初期強度にまで回復せず，長時間放置することにより完全にSFGスペクトルが元に戻る．これに伴って，素子の電流―電圧特性も初期状態に回復することが分かった．このことは，チャネル領域に注入された電荷が有機半導体/絶縁体界面にトラップされ，電圧印加を止めた後にもそのまま残っており，閾値電圧を引き上げていることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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