2014 Fiscal Year Annual Research Report
分子配向が制御された界面におけるキャリア注入機構の解明
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25790040
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松島 敏則 九州大学, 最先端有機光エレクトロニクス研究センター, 准教授 (40521985)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 分子配向 / イオン化ポテンシャル / キャリア移動度 / 有機太陽電池 / 表面ダイポール / 開放電圧 / 冷間等方圧加圧 / 熱間等方圧加圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度まではラビング法により分子配向を制御することを試みてきた。しかし、この方法で分子配向を高度に制御することは難しかった。そこで本年度は、有機薄膜中の分子配向を制御するために様々な手法を検討することから着手した。その結果、冷間等方圧加圧法を用いると分子配向が変化することを見出した。そこで本年度は、有機薄膜への冷間等方圧加圧とキャリア注入・輸送特性の関係について検討した。真空蒸着法で成膜したメタルフリーフタロシアニン(H2PC)薄膜に200MPa・60分間の条件で冷間等方圧加圧を行うと、キャリア移動に劣るc軸方向からキャリア移動に優れたa軸方向に分子配向が変化することを見出した(Toshinori Matsushima,* Yu Esaki and Chihaya Adachi*, Applied Physics Letters 105, 243301 (2014). doi: 10.1063/1.4904463)。冷間等方圧加圧により分子配向を制御することで、H2PCバルクのホール移動度が約2000倍に向上することを見出した。また、電極から染み出した電子雲とH2PCのπ軌道の重なりが向上するために、電極からH2PC薄膜へのホール注入効率も向上することを見出した。別途の研究で、膜中の空隙が押し潰されること、キャリアトラップが減少することもキャリアの注入と輸送が向上した原因であることを突き止めた。本手法は、H2PCのような結晶性薄膜や溶液法で成膜したポリマー薄膜に応用可能であることを実証した(論文投稿準備中)。また、本手法を用いると有機ELの駆動電圧が減少し、有機トランジスタのホール移動度が向上し、有機太陽電池特性が向上することを見出した(論文投稿準備中)。今後は、本手法を溶液プロセスで作製した有機ELやバルクヘテロ太陽電池へと応用し、デバイス特性を向上させることを狙いたいと考えている。
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