• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2015 Fiscal Year Annual Research Report

高移動度を示す有機トランジスター中のキャリアの電子状態とダイナミクス

Research Project

Project/Area Number 25287073
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

黒田 新一  公益財団法人名古屋産業科学研究所, その他部局等, 研究員 (20291403)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 久暁  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50362273)
下位 幸弘  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究チーム長 (70357226)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords有機半導体 / 電界効果デバイス / 非線形素励起 / 電子スピン共鳴 / 理論計算
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、高移動度有機半導体を用いた薄膜トランジスタ(TFT)のESR観測をさらにすすめ、特にイオン液体ゲートトランジスタ構造を用いて、高分子材料への高効率キャリア注入下でのESR観測に成功し、以下の結果を得た。
1.結晶性の高い高移動度高分子材料PBTTTのイオン液体TFTのESRでは、ドーピングに伴う電子状態の顕著な変化が明らかとなった。ESRによるスピン濃度と、素子の充電電流による電荷濃度との比較(スピン・電荷関係)から、キャリア濃度を増すと、スピンと電荷を共に持つポーラロンから、スピンを持たないバイポーラロンへ変化することが示され、光吸収スペクトルの変化からも裏付けられた。さらにキャリア濃度を増すとESR線幅が顕著に増加し角度依存性や温度依存性が伝導電子のスピン緩和(エリオット機構)を示すとともに、スピン磁化率の温度依存性からは金属相に特有なパウリ磁化率が観測され、高濃度のキャリア注入によるPBTTTの金属化が明瞭に示された。同様な金属転移は、化学ドーピング法でもすでに報告しているが、最近、F4-TCNQをアクセプタとした高ドープPBTTTについても、ケンブリッジ大との共同研究で明らかにしている。
2. 電界発光性高分子として注目されるF8T2のイオン液体TFTを作製し、正・負キャリアの高効率注入とESR観測を行った。その結果固体ゲート絶縁膜では見られなかった負キャリアのESR信号が明瞭に観測された。負キャリアの信号は正キャリアに比べて顕著なgシフトを示し、負キャリアの波動関数がF8T2の硫黄原子上に大きなスピン密度を持つためであることが、g値やキャリア波動関数のDFT計算から明らかになった。
これまでの研究から、高移動度材料のキャリアダイナミクスや、キャリア注入による電子状態制御の可能性がミクロに示され、高移動度分子材料の今後の発展への展望が得られた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Two-Dimensional Coherent Charge Transport in Highly Ordered Conducting Polymers Doped by Solid State Diffusion2016

    • Author(s)
      K. Kang, S. Watanabe, K. Broch, A. Sepe, A. Brown, I. Nasrallah, M. Nikolka, Z. Fei, M. Heeney, D. Matsumoto, K. Marumoto, H. Tanaka, S. Kuroda, and H. Sirringhaus
    • Journal Title

      Nature Mater.

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Optically visible phase separation between Mott-Hubbard and charge-density-wave domains in a Pd-Br chain complex2016

    • Author(s)
      T. Yoshida, S. Takaishi, H. Iguchi, H. Okamoto, H. Tanaka, S. Kuroda, Y. Hosomi, S. Yoshida, H. Shigekawa, T. Kojima, H. Ohtsu, M. Kawano, B. K. Breedlove, L. Gué rin, and M. Yamashita
    • Journal Title

      ChemistrySelect

      Volume: 2 Pages: 259-263

    • DOI

      10.1002/slct.201600065

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical regime for the insulator-metal transition in highly-ordered conjugated polymers gated with ionic liquid2016

    • Author(s)
      H. Ito, T. Harada, H. Tanaka, S. Kuroda
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Microscopic signature of insulator-to-metal transition in highly-doped semicrystalline conducting polymers in ionic-liquid-gated transistors2015

    • Author(s)
      H. Tanaka, S. Nishio, H. Ito, and S. Kuroda
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 107 Pages: 243302-1-5

    • DOI

      10.1063/1.4938137

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 高移動度分子C10-DNTT を用いた有機FET の低温ESR2016

    • Author(s)
      黒田新一、田中久暁、木下裕太郎、下位幸弘、瀧宮和男
    • Organizer
      日本物理学会 第71 回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] DPP 系共役高分子を用いた有機トランジスタにおけるキャリアのESR 観測2016

    • Author(s)
      田中久暁、近藤正弘、若松綾人、黒田新一
    • Organizer
      日本物理学会 第71 回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] 導電性高分子F8T2 を用いたイオン液体トランジスタにおける両極性キャリアのESR 観測2016

    • Author(s)
      堀貴登、中村悠基、田中久暁、下位幸弘、黒田新一
    • Organizer
      日本物理学会 第71 回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] ポリフルオレン系共役高分子を用いたイオン液体トランジスタにおける両極性キャリアのESR観測2015

    • Author(s)
      田中久暁、中村悠基、下位幸弘、黒田新一
    • Organizer
      第54回電子スピンサイエンス学会(SEST2015)
    • Place of Presentation
      新潟 朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2015-11-02 – 2015-11-04
  • [Presentation] イオンゲルトランジスタを用いた高移動度有機半導体分子へのキャリア注入とESR2015

    • Author(s)
      田中久暁、小西弘記、西尾聡志、黒田新一、下位幸弘、瀧宮和男
    • Organizer
      日本物理学会第2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] 高移動度導電性高分子PDVT-10における電場誘起キャリアのESR観測2015

    • Author(s)
      若松綾人、田中久暁、黒田新一
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] Pressure Induced Structural Change of Rubrene Crystal: Computational Crystal Structure Prediction2015

    • Author(s)
      S. Obata, H. Goto, Y. Shimoi
    • Organizer
      13th European Conference on Molecular Electronics
    • Place of Presentation
      Strasbourg
    • Year and Date
      2015-09-04 – 2015-09-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ESR Observation of Charge Carriers in Highly-Doped Semicrystalline Conjugated Polymer PBTTT2015

    • Author(s)
      S. Kuroda, H. Tanaka, M. Hirate, S. Nishio, H. Ito, S. Watanabe
    • Organizer
      13th European Conference on Molecular Electronics
    • Place of Presentation
      Strasbourg
    • Year and Date
      2015-09-01 – 2015-09-05
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi