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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Carrier transfer in conducting polymer PEDOT:PSS films investigated by terahertz time domain spectroscopic ellipsometry

Research Project

Project/Area Number 26630140
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

山下 将嗣  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 上級研究員 (10360661)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsテラヘルツ分光 / 分光エリプソメトリ / 導電性高分子 / キャリア輸送 / 非破壊測定
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、テラヘルツ時間領域分光エリプソメトリを用いた他入射角・偏光分光測定による導電性高分子poly(3,4 ethylenedioxythiophene):poly(styrensulfonate)(PEDOT:PSS)薄膜の異方的キャリア伝導解析を行う。PEDOT:PSSは透明電極や熱電素子、有機ELや有機太陽電池などのさまざまな応用が期待されているが、その構造に起因する違法的キャリア伝導機構は十分解明されていない。本研究によってキャリア伝導機構を解明しその輸送特性を非破壊評価することはこれらのデバイスの性能向上・長寿命化を図る上でも重要である。

H28年度は、構築した他入射THz分光エリプソメトリ装置を用いて、高抵抗Si基板上にPEDOT:PSS水溶液からスピンコーティング法によって成膜したPEDOT:PSS試料の測定を行った。PEDOT:PSS水溶液にはエチレングリコールを添加することにより、面内導電率が100 S/cmを超える金属的にあ試料を用いた。面内方向(xy方向)と垂直方向(z方向)のTHz帯伝導度スペクトルを測定し、キャリア輸送特性の解析を行った。得られたTHz帯伝導度スペクトルの周波数依存性を解析することにより、面内方向は乱れた金属的なキャリア伝導特性を示すのに対して、垂直方向は局在化した準位間をホッピングする伝導特性を示すことが明らかになった。これは面内についてPEDOT結晶の凝集により金属的なキャリア伝導経路が形成されるのに対して、面間方向では凝集がすすまず伝導経路が形成されていないことを示唆していると考えれる。

  • Research Products

    (4 results)

All 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Rotational Dynamics of Li+ Ions Encapsulated in C60 Cages at Low Temperatures2016

    • Author(s)
      H. Suzuki, M. Ishida, M. Yamashita, C. Otani, K. Kawachi, K. Kasama, E. Kwon
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      Volume: 18 Pages: 31384-38387

    • DOI

      10.1039/C6CP06949E

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] THz・赤外分光を用いた導電性高分子PEDOT:PSSの高導電性発現機構の検討2016

    • Author(s)
      山下将嗣、山田雄介、大谷知行
    • Organizer
      シンポジウム「THz科学の最先端III」
    • Place of Presentation
      坂井市、福井県
    • Year and Date
      2016-11-23 – 2016-11-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High conductivity mechanism of conducting polymer PEDOT:PSS studied by terahertz and infrared spectroscopy2016

    • Author(s)
      M. Yamashita, Y. Yamada, C. Otani
    • Organizer
      SPIE Photonics Asia 2016
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2016-10-12 – 2016-10-14
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High conductivity mechanism of conducting polymer PEDOT:PSS investigaed by terahertz and infrared spectroscopy2016

    • Author(s)
      M. Yamashita, Y. Yamada, C. Otani
    • Organizer
      5th EOS Topical meeting on Terahertz Science and Technology
    • Place of Presentation
      Becs, Hungary
    • Year and Date
      2016-05-09 – 2016-05-11
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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