2013 Fiscal Year Annual Research Report
有機半導体のキャリア移動度異方性を測定する新規手法の開発
| Project/Area Number |
24655164
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
中山 健一 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (20324808)
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| Keywords | 有機エレクトロニクス / キャリア移動度 / キャリア濃度 / CELIV法 / 有機トランジスタ / 有機太陽電池 |
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| Research Abstract |
昨年度、当初計画していなかった新たな展開として見いだしたInjected CELIV法を、新たな測定手法として確立することを目指した。本手法は、CELIV測定において順バイアス側からスイープして意図的に注入したキャリアを取り出すことで移動度を測定する手法で、熱平衡キャリアが少なくても測定できることから、Dark CELIV法の適用範囲を大幅に拡げることが出来る手法として期待される。P3HTを用いてさまざまな条件下での測定を行った結果、移動度の絶対値、電界依存性、キャリア濃度の順バイアス依存性などにおいて、理論から予測される妥当な値を得ることができ、新たな測定手法としてほぼ確立することができた。さらに、有機トランジスタ用材料として典型的なPentacene、有機EL用材料として典型的なNPDなどの種々の材料に本手法を展開し、熱平衡キャリアが少ない材料でもInjected CELIV法により移動度評価ができることを示した。さらに、半導体デバイスシミュレータATLAS（シルバコ製）を用いて過渡電流波形のシミュレーションを行い、Injected CELIV測定時における素子内キャリア分布のシミュレーションに成功した。これにより、本測定手法の妥当性を定量的に議論できる環境が整った。
一方、縦方向と横方向のキャリア移動度異方性とデバイス性能との相関について、縦型有機トランジスタ、有機薄膜太陽電池を舞台として、さまざまな材料系において検証を行った。例えば、縦型メタルベース有機トランジスタにおいては、成膜に使う溶媒によって縦方向の移動度が向上し、その結果出力電流が向上することを見いだした。また、有機薄膜太陽電池に用いられる結晶性の低い材料系においては、縦方向移動度と横方向移動度に大差がないこと、そして太陽電池ではそれでも十分な性能（キャリア取り出し確率）が実現できることを見いだした。
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[Journal Article] Solution-processed anthradithiophene-PCBM p-n junction photovoltaic cells fabricated by using the photoprecursor method2014
Author(s)
H. Yamada, Y. Yamaguchi, R. Katoh, T. Motoyama, T. Aotake, D. Kuzuhara, M. Suzuki, T. Okujima, H. Uno, N. Aratani, and K. Nakayama
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Journal Title
Chem. Commun
Volume: 49
Pages: 11638-11640
Peer Reviewed
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