2022 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of Innovative Theoretical Approaches for the Design of Amorphous Organic Semiconductors
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20H02716
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
小関 史朗 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80252328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
麻田 俊雄 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10285314)
八木 繁幸 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (40275277)
内藤 裕義 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 特任教授 (90172254)
松井 康哲 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90709586)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アモルファス有機半導体 / キャリア移動度 / 正孔輸送材 / 量子化学計算 / 理論シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
理論計算グループは，機械学習を活用して目的とするホール移動度を示す新規な有機分子を設計できるシステムを構築した．予めアモルファス相における 321 個の有機分子のホール移動度の実験値を収集しホール移動度のデータセットを構築し，ランダムフォレスト (RF) により機械学習をさせ正孔移動度を敏速に予測することができる．計算時間を短縮するために69個の構造記述子のみを用いてRFを最適化し，トレーニングとテストのデータセットに対する相関係数 0.89 と 0.76を達成した．記述子の重要度評価から，硫黄原子数が0～1およびトポロジカル極性表面積が8A^2の時に高いホール移動度を示すことが明らかになった．すなわち，triphenyl amineまたはcarbazolyl基を1～2個有する分子が高いホール移動度を示す．
有機合成グループは，ジチエノベンゾチアゾール誘導体の物性評価を行った．特に，エチル基を有する誘導体の結晶構造は，複数方向に高い電荷移動積分を有し，電界効果トランジスタを作製したところ，約0.16cm2/Vsという中程度の正孔移動度を得た．さらに，溶液塗布型有機発光ダイオード（OLED）に資する発光層ホストポリマーの開発を目的として，カルバゾール系p型および両極性低分子有機半導体を側鎖に有するアクリレートポリマーの重合反応について，ポリマー主鎖の伸長方法について検討した．
デバイス作製・評価グループは，短時間（３秒以下）でOLEDのインピーダンス・スペクトルを取得できる分光系の信号対雑音SN比をさらに向上させるため，time-stretched pulseの周波数スペクトルを最適化した．機械学習を用いて，多数のインピーダンス・スペクトルから瞬時に電子物性を評価する手法を開発し，OLEDの電子物性評価に用い，その有用性を示した．
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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