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2011 Fiscal Year Annual Research Report

電子構造を任意に設計できる可溶性半導体の開発と素子機能の基礎研究

Research Project

Project/Area Number 22350055
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

稲辺 保  北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (20168412)

Keywords可溶性半導体 / ドーピング / ヨウ化スズ / 有機無機複合ペロブスカイト / 半導体素子
Research Abstract

有機溶媒に可溶な半導体である金属-ハロゲン化物系有機・無機複合ペロブスカイトについて、有機カチオンや金属、ハロゲンの選択による電子構造(バンドギャップ)・ドーピング量・電気物性の変化を系統的に調べ、電子構造/物性設計の指針を見いだすことを一つの目的とする。また、溶液プロセス可能な半導体材料として、他の有機化合物も含め、ドーピング手法開発と実際にデバイス構造での性能の調査も目的とする。
Sn-I系立方晶ペロブスカイトでのドーピングによるキャリア濃度の増加は熱電能により確認されていたが、キャリア濃度を見積るためにホール効果の測定を新たに行い、ドーピング量を定量的に明らかにした。また、立方晶の(Pb,Sn)-I合金系も作製し、光学測定から不均質なドメイン形成が起きていることを見出し、エネルギーギャップの小さな物質系の開拓の糸口を掴んだ。層状ペロブスカイト系では(Pb,Sn)-I合金系で溶液プロセスによるFET特性の組成依存性を調べている。また、Sn-Br系やPb-Br系についても結晶作製と電子構造解析に着手し、同時にドーピングの可能性も調べている。FET素子作製に役立つと考えられる接触型ドーピングによる有機半導体結晶表面の高伝導化については、二成分錯形成と電荷注入の両方の機構が働くことを明らかにした。また、組合せによって2つの機構の一方のみを選択することも可能であることも見出された。この手法を応用することで、ダイオード構造を簡便に作製できることから、種々の半導体物質について適用を検討している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

・Sn-I系立方晶ペロブスカイトについて、ホール効果の測定による定量的なキャリア濃度の決定に成功
・Sn-BrおよびPb-Br系について、結晶作製、構造解析に成功
・接触型ドーピングの機構解明に成功

Strategy for Future Research Activity

・Sn-I系について、ホール効果によるキャリア濃度の決定を層状化合物についても行い、ドーピング効率の向上にはどのような条件が必要か調べる。
・有機無機複合ペロブスカイトを用いた素子作製のための薄膜化について、可溶性の特性を活かしたスピンコート法について、有機カチオンの選択と溶媒系の最適化を調べる。
・素子作製に有効と考えられる接触型ドーピングの適応範囲を対象物質を広げて調べ、有機無機複合ペロブスカイトにも利用できるか検討する。

  • Research Products

    (25 results)

All 2012 2011

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (24 results)

  • [Journal Article] What Happens at the Interface between TTF and TCNQ Crystals (TTF=Tetrathiafulvalene and TCNQ=7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane)?2012

    • Author(s)
      Y.Takahashi, K.Hayakawa, T.Naito, T.Inabe
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.C

      Volume: 116 Pages: 700-703

    • DOI

      10.1021/jp2074368

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電荷移動錯体Anthracene-TCNQの構造相転移2012

    • Author(s)
      横倉聖也, 高橋幸裕, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会2012
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] (Sn,Pb)-I系立方晶ペロブスカイトの電気物性と電子構造2012

    • Author(s)
      大崎剛, 工藤勇, 高橋由香利, 高橋幸裕, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会2012
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] (Pb,Sn)-I系層状ペロブスカイト型化合物の電子機能開拓2012

    • Author(s)
      工藤勇, 高橋由香利, 高橋幸裕, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会2012
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] 臭化スズ系有機・無機ハイブリッド半導体へのドーピング効果2012

    • Author(s)
      長谷川裕之, 大崎剛, 工藤勇, 高橋由香利, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会2012
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] 電荷移動錯体結晶表面に成長するナノサイズ結晶(1)2012

    • Author(s)
      高橋幸裕, 早川渓, 中川裕貴, 長谷川裕之, 稲辺保, 内藤俊雄
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会2012
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] 電荷移動錯体結晶表面に成長するナノサイズ結晶(2)2012

    • Author(s)
      中川裕貴, 高橋幸裕, 長谷川裕之, 稲辺保, 内藤俊雄
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会2012
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] Sn-I系ペロブスカイト型化合物へのドーピングによる導電性制御の試み2012

    • Author(s)
      高橋由香利, 長谷川裕之, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会2012
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] (Pb,Sn)-I系立方晶ペロブスカイトの電気物性と電子構造2012

    • Author(s)
      大崎剛, 稲辺保
    • Organizer
      化学系協会北海道支部2012冬季研究発表会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      20120130-20120201
  • [Presentation] 有機Mott絶縁体ET-F_2TCNQ表面に成長するナノサイズ結晶2011

    • Author(s)
      中川裕貴, 高橋幸裕, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      第20回有機結晶シンポジウム
    • Place of Presentation
      富山大学(富山市)
    • Year and Date
      20111020-20111021
  • [Presentation] TTFを接触させた有機単結晶表面の伝導特性12011

    • Author(s)
      早川渓, 高橋幸裕, 横倉聖也, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      第20回有機結晶シンポジウム
    • Place of Presentation
      富山大学(富山市)
    • Year and Date
      20111020-20111021
  • [Presentation] TTFを接触させた有機単結晶表面の伝導特性22011

    • Author(s)
      高橋幸裕, 早川渓, 中川裕貴, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      第20回有機結晶シンポジウム
    • Place of Presentation
      富山大学(富山市)
    • Year and Date
      20111020-20111021
  • [Presentation] 有機Mott絶縁体結晶への接触型ドーピング2011

    • Author(s)
      中川裕貴, 高橋幸裕, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      第5回分子科学討論会2011札幌
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • Year and Date
      20110920-20110923
  • [Presentation] (Pb,Sn)-I系層状ペロブスカイト型化合物の電子機能開拓2011

    • Author(s)
      工藤勇, 高橋由香利, 高橋幸裕, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      第5回分子科学討論会2011札幌
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • Year and Date
      20110920-20110923
  • [Presentation] 分子結晶表面に成長する導電性ナノサイズ結晶2011

    • Author(s)
      早川渓, 高橋幸裕, 横倉聖也, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      第5回分子科学討論会2011札幌
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • Year and Date
      20110920-20110923
  • [Presentation] 臭化スズ系有機・無機ハイブリッド半導体の構造と物性2011

    • Author(s)
      長谷川裕之, 工藤勇, 高橋由香利, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      第5回分子科学討論会2011札幌
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • Year and Date
      20110920-20110923
  • [Presentation] 分子結晶表面への結晶接触型キャリヤドーピング2011

    • Author(s)
      高橋幸裕, 早川渓, 中川裕貴, 横倉聖也, 長谷川裕之, 稲辺保
    • Organizer
      第5回分子科学討論会2011札幌
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • Year and Date
      20110920-20110923
  • [Presentation] 有機ジカチオンを用いた有機・無機複合Sn-I系層状ペロブスカイト型化合物へのカチオン欠損による導電性制御の試み2011

    • Author(s)
      高橋由香利, 長谷川裕之, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      第5回分子科学討論会2011札幌
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンタ(札幌市)
    • Year and Date
      20110920-20110923
  • [Presentation] Functional Nano-Size Crystals Grown on the Surface of TCNQ Complex Crystal2011

    • Author(s)
      K.Hayakawa, S.Muroi, Y.Takahashi T.Inabe, T.Naito
    • Organizer
      ECME2011
    • Place of Presentation
      The AXA Auditorium(スペイン)
    • Year and Date
      20110707-20110710
  • [Presentation] Physical and FET Properties of Alloyed Organic-Inorganic Hybrids2011

    • Author(s)
      Y.Kudo, Y.Takahashi, Y.Takahashi, T.Inabe, T.Naito
    • Organizer
      ECME2011
    • Place of Presentation
      The AXA Auditorium(スペイン)
    • Year and Date
      20110707-20110710
  • [Presentation] Contact Carrier Doping to the Organic Mott Insulator Single Crystal2011

    • Author(s)
      Y.Nakagawa, Y.Takahashi, T.Inabe, T.Naito
    • Organizer
      ECME2011
    • Place of Presentation
      The AXA Auditorium(スペイン)
    • Year and Date
      20110707-20110710
  • [Presentation] Carrier Doping and Patterning Electrodes on Molecular Crystals by Conjugating Donor Crystal2011

    • Author(s)
      Y.Takahashi, K.Hayakawa, Y.Nakagawa, S.Yokokura, T.Inabe, T.Naito
    • Organizer
      ECME2011
    • Place of Presentation
      The AXA Auditorium(スペイン)
    • Year and Date
      20110707-20110710
  • [Presentation] Hole Doping in Soluble Organic-Inorganic Hybrid Perovskites using organic dications2011

    • Author(s)
      Y.Takahashi, Y.Takahashi, T.Inabe, T.Naito
    • Organizer
      ECME2011
    • Place of Presentation
      The AXA Auditorium(スペイン)
    • Year and Date
      20110707-20110710
  • [Presentation] 電荷移動錯体結晶表面に成長するナノサイズ結晶2011

    • Author(s)
      中川裕貴, 室井俊介, 高橋幸裕, 稲辺保, 内藤俊雄
    • Organizer
      日本化学会北海道支部2011年夏季研究発表会
    • Place of Presentation
      室蘭工業大学(室蘭市)
    • Year and Date
      2011-07-23
  • [Presentation] (Pb,Sn)-I系層状ペロブスカイトのFET特性2011

    • Author(s)
      工藤勇, 高橋由香利, 高橋幸裕, 内藤俊雄, 稲辺保
    • Organizer
      日本化学会北海道支部2011年夏季研究発表会
    • Place of Presentation
      室蘭工業大学(室蘭市)
    • Year and Date
      2011-07-23

URL: 

Published: 2013-06-26  

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