High work function polymeric electrodes for Ohmic contact and efficient photoelectric conversion

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15358
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: Yamashita Yu 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMSポスドク研究員 (80847773)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 有機半導体 / 高分子半導体 / 化学ドーピング / 仕事関数

Outline of Final Research Achievements

In this study, high work function polymeric electrodes were developed through p-type chemical doping of polymeric semiconductors. Work function of 5.7 eV was achieved, which exceeds that of a Pt polycrystalline film. Ambient stability of such high-work-function polymers was improved dramatically through employment of large dopant ions and development of polymer-ion supramolecular cocrystal structures. A novel n-type doping method was also developed, which achieves low work function of 3.9 eV and moderate ambient stability. Employment of the chemical doping and lamination methods enabled fabrication of diode devices, which would contribute to develop high performance photo-electronic devices.

Free Research Field

機能性有機材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高分子半導体を含む有機半導体は低コストな溶液プロセスによって大面積な光・電子素子を作製可能であり、今後の情報化社会を支える半導体材料として注目されている。有機半導体による素子は真性半導体状態である中性分子を用いて作成されることが多く、無機半導体素子に見られる高度なドーピング制御は実現してない。本研究は高分子半導体を化学ドーピングすることで高仕事関数や低仕事関数を有するドープ薄膜を実現し、素子作製に十分な大気安定性を担保できることを明らかにした。本研究の手法を用いた高性能な光・電子素子の研究が進展することにより、低コスト・高性能な半導体素子の実現に寄与すると考えられる。