2015 Fiscal Year Annual Research Report
有機半導体薄膜の導電性基板界面の構造調整による電子物性制御
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25410093
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 直樹 京都大学, 化学研究所, 教授 (10170771)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MURDEY Richard 京都大学, 化学研究所, 助教 (20447931)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機エレクトロニクス / 有機半導体 / 薄膜構造 / 電極界面 / 光電荷担体発生 / 量子収率 / トラップ状態 / 電荷注入障壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機エレクトロニクスの発展に資するため、有機半導体薄膜の導電性電極基板との界面に係る基本的な未解決問題について、電荷担体の発生や輸送過程の精確な把握を通じた解明を念頭に置き、超高真空中で導電性基板上に有機半導体薄膜を調製しつつその電導性や光伝導性を「その場」観測する実験手法を駆使して5点の要素研究－1) 導電性基板の選択に伴う構造的・電子構造的要因の解明、2) 基板上に形成する有機半導体薄膜の成長過程の把握、3) 基板界面や成長に伴う薄膜の構造挙動と電荷担体の発生・消滅の相関解明、4) 電荷担体輸送の膜構造依存性の精査、5) 外場印加や光照射などによる界面環境と電荷挙動の追跡－を系統的に進め、得られた結果を総括して有機半導体薄膜系の電子物性の発現・制御要因を押さえるべく本研究を遂行した。
最終年度は、前二年間に有機半導体薄膜素子の特に電極界面に注目して得た主に1)～4)に係る知見を踏まえ、有機／有機の界面も視野に入れた5) の研究として、ドナー性のペンタセンとアクセプター性のフラーレンの二層薄膜について、光誘起電荷発生の量子収率と原子間力顕微鏡、赤外多角入射分解分光やＸ線回折の測定に基づく薄膜構造の精査から、量子収率が積層配列に強く依存することを見出し、それが薄膜中の分子配向ではなく粒子サイズや結晶性の違いによることを確認した。また、前年度からの研究を進めて、光誘起電荷担体の発生過程が異なる有機半導体の内因性光伝導と外因性光伝導とを、有機半導体薄膜と金属電極との界面電子構造の制御により選択できることも明らかにした。
個々のデバイスに依らないトラップ状態や電荷注入障壁なども含む基本的な重要問題の解決を目指した三年間の研究は、以上のように十分に目的を果たしたと考えられ、その成果は今後、それぞれ特定の有機半導体薄膜素子の動作・機能の制御や向上に寄与するものと思われる。
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