2015 Fiscal Year Research-status Report
イオン液体による有機結晶の溶解・析出プロセスの分子論的解明
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26620008
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
福井 賢一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60262143)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 溶解・析出プロセス / 有機半導体 / 界面制御 / 電解効果トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，イオン液体/有機半導体界面のAFM直接観察で申請者が見い出した，もっぱら“きれいな界面”で促進される界面有機分子の溶出現象の起源を明らかにするとともに，欠陥のないキャリア輸送界面を安価に創製するための方法へとつなげようとするものである。
Ｈ２７年度は本研究課題の最終年度として，「電気化学ポテンシャルによる界面溶出・析出プロセスの制御」の課題に重点的に取り組んだ。高いホール移動度を有するルブレン有機半導体単結晶について，ホールが注入される電位印加状態において構造欠陥を起点とするイオン液体中への溶出が促進されることにより，キャリア輸送に理想的な界面が自動的に生成し，電気二重層電界効果トランジスタにおけるキャリア移動度が上昇していくという新現象が確実なものであることを実証し，論文としてまとめた。従来にない全く新しい概念の創出であると位置づけられる。
さらに，スパコンを用いた分子動力学計算による解析により，電極と接する界面イオン液体の分子配向や運動性を評価し，印加する電位の大きさと極性によって異なるきっかけにより秩序構造化が進行することを見出した。また，その構造化が及ぶ電極からの距離の違いが生まれる要因も分かってきた。これらの解析結果は，我々が開発した電気化学FM-AFMによる界面イオン液体の電位依存性を定性的に説明でき，その起源を明らかにした成果として論文発表を予定している。以上の成果について，招待講演，国際会議を含む７件の学会発表も実施した。
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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
電気化学ポテンシャルによって，イオン液体／有機半導体の界面における有機半導体分子の溶出を制御することで，有機半導体表面をイオン液体と接するだけでキャリア輸送に理想的な界面が自動的に生成し，電気二重層電界効果トランジスタ(EDL-FET)におけるキャリア移動度が上昇していくという新現象が確実なものであることを実証し，論文としてまとめて発表(学術論文１報，学会発表７件)することができた。従来にない全く新しい概念の創出であると位置づけられる。
さらに，分子動力学計算による解析で，界面イオン液体の構造化要因が明らかとなり，界面溶出現象による理想界面の形成と併せて有機半導体を用いたEDL-FETの更なる性能向上を図る基盤が創出できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
延長の理由通り，これまでの成果を論文にまとめ，発表する。
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| Causes of Carryover |
当該研究で得られた結果について，論文投稿を準備しているが，得られた結果の一部を特許申請する可能性について検討している。当該研究での成果と分かる形で公表するために一部費用を特許申請後の論文投稿に使用したい。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
論文投稿料および消耗品費として使用する。
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[Journal Article] Gradual Improvements of Charge Carrier Mobility at Ionic Liquid / Rubrene Single Crystal Interfaces2016
Author(s)
Yasuyuki Yokota, Hisaya Hara, Yusuke Morino, Ken-ichi Bando, Sakurako Ono, Akihito Imanishi, Yugo Okada, Hiroyuki Matsui, Takafumi Uemura, Jun Takeya, and Ken-ichi Fukui
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 108
Pages: 083113
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Spontaneous Hole Mobility Increase for Organic Field Effect Transistor using Ionic Liquid/ Pentacene Single Crystal Interface2015
Author(s)
Sakurako Ono, Ken-ichi Bando, Yusuke Morino, Hisaya Hara, Akihito Imanishi, Yasuyuki Yokota, Yugo Okada, Takafumi Uemura, Hiroyuki Matsui, Jun Takeya, Ken-ichi Fukui
Organizer
3rd Kansai Nanoscience and Nanotechnology and 11th Handai Nanoscience and nanotechnology International Symposium
Place of Presentation
大阪大学（大阪府吹田市）
Year and Date
2015-12-08 – 2015-12-08
Int'l Joint Research
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