Electoronic states of organic semiconductor/ionic liquids interface using electrochemical ATR-UV spectroscopy

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15312
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Rikkyo University (2022); Osaka University (2020-2021)
• Principal Investigator: Tanabe Ichiro 立教大学, 理学部, 准教授 (80709288)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 界面分光 / トランジスター

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to elucidate the electronic states at the organic semiconductor/ionic liquid interfaces of ionic liquid gated electronic double layer organic field effect transistors (IL-EDL-OFET) using an electrochemical attenuated total reflection ultraviolet spectroscopy (EC-ATR-UV). As a result, we revealed the spectral changes of the organic semiconductor thin film and the interface ion liquid induced by applied voltage. The spectral changes in the organic semiconductor thin film strongly reflected the transistor characteristics. Furthermore, the detection of spectral changes in the interface ion liquid was a unique achievement of the ATR-UV spectroscopy with a short optical path length.

Free Research Field

分光分析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究対象としたイオン液体-電気二重層-有機電界効果トランジスタ(IL-EDL-OFET)は、従来のトランジスタの1%以下の電圧で動作する、省電力型デバイスである。このトランジスタの劇的な低電圧駆動は、有機半導体/イオン液体界面に形成される電気二重層によりキャリアが効率的に注入されることに由来する。本研究で開発した電気化学環境下で測定可能な減衰全反射型紫外分光装置(EC-ATR-UV装置)では、この界面部分を測定することが可能であり、実際にトランジスタ動作中の界面スペクトルの測定に成功した。また、測定したスペクトルとデバイス特性の間に相関がみられた。本手法は、様々なデバイスに応用可能である。