2022 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization and Improvement of Organic Semiconductor Lasers
| Project/Area Number |
21H01790
|
|---|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
下谷 秀和 東北大学, 理学研究科, 准教授 (60418613)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
|
| Keywords | 有機電界効果トランジスター / 有機半導体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
我々が研究している有機単結晶電界効果トランジスター構造を基にした有機半導体レーザーは時間とともに出力が低下するため，安定した特性評価が難しいという問題衣を抱えている．有機半導体レーザーの出力の不安定性はエネルギー的に深いトラップ準位による電荷キャリアのトラップに起因すると考えられる．また，エネルギー的に浅いトラップは電荷キャリアを一次的に捕獲するため，電荷キャリアの実効的な易動度を減少させ，有機電界効果トランジスターの電流密度を減少させてしまうという問題がある．
そこで，本年度は有機電界効果トランジスター中の有機半導体と絶縁体の界面がキャリアトラップに与える影響を明らかにした．具体的には，絶縁層として用いているSiO2膜の表面を各種の高分子膜でコーティングした有機電界効果トランジスターを作製し，電界効果伝導度の温度依存性の測定およびTime-of-Flight法からキャリアトラップ準位に関するデーターを得た．有機半導体材料としてはフェニレンチオフェンコオリゴマーおよびルブレンを用いた．その結果，従来，有機電界効果トランジスターの半導体中のチャネルを流れる電荷キャリアの輸送に影響を与える絶縁層の電気的性質として，電気双極子モーメントのみが考えられていたが，その他に重要となるファクターを明らかにすることができた．その結果，エネルギー的に浅いキャリアトラップを減少させるための新しい絶縁層修飾材料の選択指針を立て，実際に電子易動度を向上させることに成功した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度当初に予定していた有機電界効果トランジスターにおける絶縁層修飾膜が半導体中の電荷キャリアのトラップに与える影響を明らかにし，その知見を基に有機電界効果トランジスターの出力を最も安定させる絶縁層修飾法を確立するという目標を達成することができた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を基に出力の安定した有機半導体レーザーを作製し，その発光特性を評価する．また，有機半導体における発光スペクトルの先鋭化には誘導放出によるものと超蛍光によるものがあり，本研究で扱う材料でも，どちらも起こりうることが明らかになっている．そこで，どのような場合にどちらの現象が優勢になるのかを明らかにする．
|
