2015 Fiscal Year Research-status Report
有機デバイスの動作環境における価電子状態の断層解析
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26390044
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
青木 優 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (50302823)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 有機デバイス / 価電子状態 / 電子分光 / 電子放射顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，有機－金属，有機－半導体といった有機デバイスにおいて動作環境下(電圧印加，光照射)でどのような電子準位接続が生じるかに着目する．最先端の電子分光や電子放射顕微鏡を駆使して，真空準位，価電子バンドなど，固体マテリアルの電子物性を左右する準位を断層的に分析し，界面も含めたデバイスの系全体における電子準位接続の3次元マッピングを行う．特にフェルミ準位近傍に出現する電子状態(そのエネルギー位置や空間分布を含めた状態密度)の理解を深めることで，新規デバイス作製にとって最も重要な要素となる電荷注入障壁や電荷輸送特性を自在に制御するための指針を与える．
金単結晶基板上にピセン分子薄膜を作製し，その電子状態解析を行った．単分子層から多層膜へ膜厚が変化すると，集合状態や価電子状態が変化することを見出した．
シリコン自然酸化膜上にペンタセン薄膜を作製し，その薄膜の集合状態を光電子顕微鏡で追跡した．ペンタセン薄膜はフラクタル成長することが確かめられ，フラクタル次元の解析を行った．
有機電界効果トランジスタを模した試料を真空槽内で作製し，その価電子状態を電子分光で明らかにした．ペンタセンバンドの結合エネルギーは各観測場所で異なることが見出され，特に高電位側の電極付近でが大きく変化していることが分かった．
金基板上のペンタセン，ピセン分子の電子状態の解析をを第一原理計算で行った．特にペンタセンについてはバイアス印加状態を仮定した計算も行い，有機―金属界面で生じるポテンシャルを比較検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度の研究計画は以下の通りであった．
デバイス動作環境下での電子状態解析．電極を備えた，デバイスを模した試料作製を行い，次のようなカテゴリー区分をつけてカテゴリー間のフィードバックをかけながら効率よく解析する．(i) PEEMによる仕事関数(真空準位)の二次元マッピング，(ii) UPS，MAESによる価電子バンドベンディングの解析
電界効果トランジスタを模した試料については，解析が順調に進んだ．デバイス動作環境の第一原理計算については当初困難と思われていたが，モデル系を工夫することにより計算できるようになった．有機太陽電池を模した試料についてはまだ実現できていないが，平成28年度の課題としたい．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は昨年度と同様，デバイス動作環境下での電子状態解析を行う．電極を備えた，デバイスを模した試料作製を行い，以下のようなカテゴリー区分をつけてカテゴリー間のフィードバックをかけながら効率よく解析する．(i) PEEMによる仕事関数(真空準位)の二次元マッピング，(ii) UPS，MAESによる価電子バンドベンディングの解析
また，第一原理計算による電子準位接続の理論的解析をさらに進め，電子分光実験で得られた知見を理論的に説明できるよう試みる．有機太陽電池を模した試料についても実現し，電子状態観測を行う予定である．
今年度は最終年度に当たるため，以上の研究成果の発信を積極的に行う．
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| Causes of Carryover |
真空部品，電子部品で一部の消耗品を次年度に使用することになったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
真空部品，電子部品として使用する．
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