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2014 Fiscal Year Annual Research Report

局所加熱型走査ゼーベック顕微鏡の開発と高性能有機熱電材料の探索

Research Project

Project/Area Number 25600097
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

小林 圭  京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (40335211)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords走査プローブ顕微鏡 / 熱電材料 / 光熱励振
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、カンチレバーを局所的に加熱できるレーザ照射系および試料加熱冷却機構を備えた原子間力顕微鏡(AFM)をベースに、局所熱電性能を評価できる走査ゼーベック顕微鏡(SSM)法を開発することを目的とした。SSMを用いれば、有機/無機を問わず様々な熱電材料を対象にナノスケール熱電性能を評価することが可能であり、熱電性能と組成・構造との相関を明らかにできる。本研究では有機薄膜材料を対象とし、温度変化による電位変化とナノスケールの組成・構造との対応を評価した。
まず、現有のAFM装置における強度変調レーザ照射系の集光系を最適化し、漏れ光による試料表面の温度上昇を避け、探針直下のみを効率よく加熱できるように改造し、探針部の温度のみを選択的に上昇させることができることを確認した。一方、カンチレバーに直接通電加熱した方がより効率よく探針直下を加熱することができることも判明した。これらの探針加熱方法を用いて、試料表面上の各点で有機薄膜の局所電位評価を行い、局所的な熱電性能を評価できることを確認した。
一方、現有の周波数変調方式(FM)AFM装置において、有機薄膜トランジスタ試料を対象に、ケルビンプローブフォース顕微鏡(KPFM)により有機薄膜上の電位分布評価を行い、その温度依存性(-120℃~50℃)を調べ、ここから局所活性化エネルギーを算出、2次元マッピングすることに成功した。

  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Interlayer Resistance and Edge-Specific Charging in Layered Molecular Crystals Revealed by Kelvin-Probe Force Microscopy2015

    • Author(s)
      Y. Yamagishi, K. Noda, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 119 Pages: 3006-3011

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b00611

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 動作中の有機トランジスタにおける過渡的キャリア分布のナノスケール可視化2015

    • Author(s)
      山岸 裕史、木村 知玄、小林 圭、野田 啓、山田 啓文
    • Organizer
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-13
  • [Presentation] 時間分解静電気力顕微鏡による有機半導体グレインへの電荷注入・排出過程の可視化2015

    • Author(s)
      木村 知玄、山岸 裕史、小林 圭、山田 啓文
    • Organizer
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-13
  • [Presentation] ケルビンプローブフォース顕微鏡によるペンタセン薄膜トランジスタの局所活性化エネルギー評価2015

    • Author(s)
      黄 子玲、木村 知玄、小林 圭、山田 啓文
    • Organizer
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-11
  • [Presentation] Surface Potential Mapping of Operating Pentacene Organic Thin-film Transistors at Various Temperatures2014

    • Author(s)
      T.-L. Huang, T. Kimura, K. Kobayashi and H. Yamada
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • Place of Presentation
      Matsue, Japan
    • Year and Date
      2014-11-03 – 2014-11-07
  • [Presentation] 周波数変調ケルビンプローブ原子間力顕微鏡による有機トランジスタの局所しきい値電圧マッピング2014

    • Author(s)
      山岸 裕史, 野田 啓, 小林 圭, 山田 啓文
    • Organizer
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-18
  • [Presentation] ペンタセン薄膜トランジスタの局所表面電位の温度依存性評価2014

    • Author(s)
      黄 子玲, 木村 知玄, 小林 圭, 山田 啓文
    • Organizer
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-17
  • [Presentation] 電極表面処理による電極-有機グレイン界面物性の局所影響評価2014

    • Author(s)
      木村 知玄, 小林 圭, 山田 啓文
    • Organizer
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-17
  • [Presentation] Kelvin-Probe Force Microscopy Study of Charge Trapping and Transport in Thin Molecular Crystals2014

    • Author(s)
      Y. Yamagishi, K. Noda, K. Kobayashi, H. Yamada
    • Organizer
      International Conference on Nanoscience and Technology
    • Place of Presentation
      Colorado, USA
    • Year and Date
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [Presentation] Local Impedance Characterization of Pentacene Thin Films by Frequency-Modulation Scanning Impedance Microscopy2014

    • Author(s)
      T. Kimura, K. Kobayashi, H. Yamada
    • Organizer
      International Conference on Nanoscience and Technology
    • Place of Presentation
      Colorado, USA
    • Year and Date
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [Book] 産業応用を目指した無機・有新材料創製のための構造解析技術2015

    • Author(s)
      小林圭
    • Total Pages
      290ページ程度
    • Publisher
      シーエムシー出版

URL: 

Published: 2016-06-01  

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