2011 Fiscal Year Annual Research Report
化学修飾したナノ粒子による有機・無機ハイブリッドの新機能性と革新的デバイスの創成
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23360140
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
内藤 裕義 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (90172254)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 隆史 大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (10342784)
永瀬 隆 大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (00399536)
松川 公洋 大阪市立工業研究所, 電材課, 研究員 (90416321)
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| Keywords | 有機・無機ハイブリッド / シリカナノ粒子 / 塗布プロセス / 電界効果トランジスタ / 薄膜太陽電池 / インピーダンス分光 |
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| Research Abstract |
本研究は、表面を化学修飾したシリカナノ粒子と有機半導体からなる有機・無機ハイブリッドにおいて新規な機能性を発現させ、その発現メカニズムを明らかにする。さらに、見出した機能性を用いた薄膜トランジスタ、太陽電池などのフレキシブルかつプリンタブルなデバイスを構成し、従来の有機デバイスと比較して、革新的に製造プロセスが簡単になり、デバイス特性が向上することの実証を目的とする。本年度は、極めて高い正孔電界効果移動度を有することで知られているdioctylbenzothieno[3,2-b]benzothiophene(C8-BTBT)を対象とし、シリカナノ粒子添加C8-BTBTの塗布特性向上および結晶性の向上を実証した。あわせて、電界効果移動度などの電子物性を評価した。C8-BTBTの塗布プロセスを最適化し、電界効果トランジスタの特性向上を行った。高沸点溶媒であるクロロベンゼンおよびシクロヘキサノン溶媒を用いて作製したトップゲート型C8-BTBT電界効果トランジスタにおいて、電界効果移動度が4cm^2/Vsを超える値を実現することができた。埋め込み電極構造を用いることで、さらに電界効果移動度が向上し、5cm^2/Vsを実現した。さらに、来年度以降実施予定であったバルクヘテロ接合太陽電池の開発のため、太陽電池作製プロセスをP3HT:PCBMバルクヘテロ接合において最適化した。P3HT:PCBM系において最高水準と言える電力変換効率3.5%を達成し、来年度の太陽電池開発の礎とした。加えて、同じく来年度以降実施予定であったインピーダンス分光によるデバイス評価の有用性を物性値が良く知られているAlq3、NPBダイオードで、電子、正孔ドリフト移動度を同時測定することにより実証した。なお、ここで、P3HT : poly (3-hexylthiophene)、PCBM : phenyl-rC61-butyric acid methyl ester (PCBM)、Alq3 : aluminato-tris-8-hydroxyquinolate、NPB : (N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene)である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シリカナノ粒子添加の効果を明確にするためには、無添加時のデバイス特性を予め最適化しておく必要がある。このため、本年度は電界効果トランジスタ、薄膜太陽電池の作製プロセスを最適化した。このため、様々なナノ粒子合成に遅れが出たが、他方、薄膜太陽電池のプロセス最適化を一年、前倒しで行うことができた。このような成果を総合的に見て上の自己評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
電界効果トランジスタのプロセス最適化には様々な観点から行う必要がある。例えば接触抵抗の低減が最も重要な課題である。すでに、接触抵抗がC8-BTBT半導体において1kΩcm以下の電界効果トランジスタを実現しているが、さらなる、低抵抗化による移動度向上に傾注する。
他方、ナノ粒子を添加した有機・無機ハイブリッドの評価に遅れが出ているが研究分担者および研究協力者の協力を得、多様なナノ粒子の合成、評価にも傾注する。
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