2011 Fiscal Year Research-status Report
有機半導体単結晶によるナノスケール光共振器構造の構築
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23510147
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
熊代 良太郎 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00396417)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / レーザー発振 / 光共振器 / 有機単結晶 / FET |
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| Research Abstract |
既存の光共振器構造と電界効果型トランジスタ（FET）構造とを組み合わせ、有機半導体単結晶に適したレーザー素子構造の構築を中心に研究を実施する、という研究目標を達成するため、新しい高効率発光有機単結晶材料の探索、およびFET構造中の界面状態制御による発光の高効率化をH23年度において試みた。その結果、有機材料合成研究グループとの共同研究によるフェニルチオフェン類の新規誘導体化合物の合成とその単結晶化、発光波長に対する元素置換効果の発現などを達成し、また高誘電体ポリマー絶縁膜に新材料を適用し、雰囲気に対するFET特性の安定度を飛躍的に高めることに成功した。以上の成果をもとにH24年度以降においては、「光共振器－FET複合構造の構築と発光特性の評価」を中心目標とし、物性評価に長けた研究協力者を新たに加えた研究体制により、研究を遂行していく所存である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の目標としては、「既存の光共振器構造と電界効果型トランジスタ（FET）構造とを組み合わせ、有機半導体単結晶に適したレーザー素子構造の構築を中心に研究を実施する」ことを挙げている。レーザー素子に用いられる光共振器構造のうち、本研究では回折格子型構造、特に分布ブラッグ型反射器（DBR）構造に着目した光共振器構造の構築を第一目標とし、平成23年度においてはその基礎段階の研究となる、新しい高効率発光有機単結晶材料の探索、およびFET構造中の界面状態制御による発光の高効率化を試みた。新しい高効率発光有機単結晶材料の探索においては、東北大学原子分子材料科学高等研究機構内の有機材料合成研究グループとの共同研究を開始し、結晶端面発光において高発光効率を有するフェニルチオフェン類の新規誘導体化合物の合成とその単結晶化に成功し、発光波長に対する元素置換効果などの知見を得ることに成功した（S.Ikeda, R.Kumashiro et al., 2011 Fall MRS meeting, (November 28-December 2, 2011, Boston, MA, U.S.A.)など）。FET構造中の界面状態制御による発光の高効率化においては、DBR構造構築において微細構造の作りこみが想定される高誘電体ポリマー絶縁膜に新材料を適用し、雰囲気に対するFET特性の安定度を飛躍的に高めることに成功した（T.Kanagasekaran, R.Kumashiro et al., 日本物理学会第67回年次大会, (March 24-27, 2012, Nishinomiya, Japan)など）。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の到達目標である「既存の光共振器構造と電界効果型トランジスタ（FET）構造とを組み合わせることによる、有機半導体単結晶に適したレーザー素子構造の構築」を実現するため、H24年度以降においては以下のような研究方針を定める。 光共振器－FET複合構造の構築と発光特性の評価：光共振器－FET複合構造に対して光学励起レーザー発振実験を行う。光励起実験の結果から電気励起によるレーザー発振に要する電流出力を見積もり、それを基に繰り返しデバイス構造の最適化を図る。競合する他の研究グループにおいては、有機半導体表面への直接微細加工による光共振器構造の作成と、光学特性評価が行われ、一定の特性増進効果が認められる、という結果が示された。しかしながら上記の方法は有機半導体層に与える構造的な影響が大きく、FET特性の損失に対する懸念がある。本研究で進める光共振器構造作成は高誘電体ポリマー絶縁膜上を想定しており、したがってFET特性への影響は最小限に抑えられると考えられ、またポリマー絶縁膜の化学的性質および可塑性による微細構造作成など、幅広い対応をとることができ、有機半導体層への直接的加工との比較検討も行なっていきたいと考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H23年度の研究費使用計画においては、研究初年度であることから試料調製材料および測定部品などの購入に大きな金額を当てた予算を策定していた。 しかしながら、H23年3月に起きた東日本大震災により研究実施場所である東北大学の研究設備に少なくない被害が生じ、その復旧に時間を要したことで本格的な研究開始時期が当初の予定から遅延が発生し、その結果、主として光学測定系の充実に当てる予定であった予算の一部を次年度に繰り越す措置をとった。 以上のことから、H24年度においては当初計画に加え、光励起実験を高度化するための研究費使用計画を策定している。 また、光学実験を含め、物性研究をより強化するためにH24年度から1名の研究協力者に加わってもらうことになり、前年度からの繰越金をベースに、物性評価実験を充実するための資材購入費用を多く計上している。
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[Presentation] Explorations of Effective Factors for Optimizing Light-Emitting Organic Field-Effect Transistors2011
Author(s)
Susumu Ikeda, Kanagasekaran Thangavel, Ryotaro Kumashiro, Takuto Inoue, Hui Shang, Dairi Hirota, Hidekazu Shimotani, and Katsumi Tanigaki
Organizer
2011 Fall MRS meeting
Place of Presentation
Boston, MA, U.S.A.
Year and Date
November 28, 2011
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[Presentation] X-ray powder diffraction measurement on Ba24Ge100 under high-pressure/low-temperature using helium pressure medium2011
Author(s)
S. Nakano, R. Kumashiro, K. Tanigaki, Y. Imaeda, T. Nakamoto, K. Funahashi, T. Kume, T. Kikegawa, N. Hirao, Y. Ohishi
Organizer
International Conference of New Science Created by Materials with Nano Space: From Fundamentals to Applications
Place of Presentation
Sendai, Japan
Year and Date
November 23, 2011
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