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有機半導体薄膜におけるTHz光電物性の探索とTHzイメージング素子への応用

Research Project

Project/Area Number 11J56142
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

李 世光  千葉大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords有機薄膜トランジスタ(OTFT) / Drude-Lorentzモデル / THzセンサ / ポテンシャルゆらぎ / グラフォエピタキシー / ポテンシャル障壁
Research Abstract

本研究の目的、OFETを利用したTHzセンサの検出原理は、(1)ポテンシャルゆらぎの谷底に緩く束縛されているホールにTHz波を照射する。すると、ホールはTHzフォトンからエネルギーを受けてキャリア障壁を乗り越える。(2)ペンタセンOFETのソース・ドレイン間の電界により、THz照射で乗り越えたホールがドリフトし、出力電流の増加として検出される。という2つの過程に分けることができる。
今年度は、(1)の段階として、有機半導体中のチャネル部に誘起されたキャリアによるTHz帯吸収スペクトルを詳しく調べる研究を完成させた。
(1)の段階結果について、OFETの有機層中に電界誘起された自由ホールによる明確なTHz帯吸収スペクトルを得ることに世界で初めて成功している。得られたスペクトルの形状は、測定された0.2~2.0THzの範囲においてフォトンエネルギーが増加するに従って緩やかに増加しており、単純なDrude-Lorentzモデルでは説明が付かない。このようなスペクトル解析によってOFET中の自由キャリアがおかれたポテンシャル環境を調べることができるという点で、新たな物性評価手段としても興味深い結果である。さらに、THz波の総吸収量が電界効果移動度によらずOFET中の自由キャリア量に比例することも示した。この結果は、OFETチャネル部に誘起されたキャリアが確実にTHzフォトンのエネルギーを吸収していることを表すものである。
これらの成果に関して、原著論文1報の他、国際会議でも積極的に発表しており、十分な成果であると認められる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究成果に関して、国際会議発表あるいは論文投稿に至るだけの結果を得た。

Strategy for Future Research Activity

今回実証したTHzセンサの検出原理(1)OFETの有機層中に電界誘起された自由ホールによる明確なTHz帯吸収スペクトルを得る結果に続いて、現在、THzセンサの検出原理(2)の過程であるTHz波照射によるOFETの出力電流の変化を確認する実験を始めており、今後、OFET型THzセンサの実現に向けてさらに研究を進めてゆく。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] THz-wave absorption by field-induced carriers in pentacene thin-film transistors for THz imaging sensors2013

    • Author(s)
      Shi-Gguang Li, Ryosuke Matsubara, Toshio Matsusue, Masatoshi Sakai, Kazuhiro Kudo, and Masakazu Nakamura
    • Journal Title

      Organic Electronics

      Volume: 14 Pages: 1157-1162

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ベンタセン中に電界効果ドーピングされたキャリアによるTHz波吸収2012

    • Author(s)
      李世光、松末俊夫、吉岡勇多、松原亮介、酒井正俊、工藤一浩、中村雅一
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: vol. 112, no. 57 Pages: 41-44

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Journal Article] グラフォエピタキシーにより面内配向制御されたペンタセンFETを利用したTHz波センサの検討2012

    • Author(s)
      吉岡勇多、杢世光、上田智也、松原亮介、中村雅一
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: vol. 112, no. 304 Pages: 43-47

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Journal Article] Orientational control of pentacene crystals on SiO_2 by graphoepitaxy to improve lateral carrier transport2012

    • Author(s)
      Shi-Guang Li, Naoki Nakayama, Masatoshi Sakai, Kazuhiro Kudo, Ryosuke Matsubara, Masakazu Nakamura
    • Journal Title

      Organic Electronics

      Volume: 13 Issue: 5 Pages: 864-869

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2012.01.027

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] THz Absorption by Field-Induced Carriers in Pentacene OFETs2013

    • Author(s)
      Shi-Guane LI, Yuta Yoshioka, Tomoya Ueda, Ryosuke Matsubara, Masatoshi Sakai, Kazuhiro Kudo and Masakazu Nakamura
    • Organizer
      Seventh International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE7)
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2013-03-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] THz-band Absorption by the Accumulated Carriers in Pentacene OFETs2012

    • Author(s)
      Shi-Guans Li, Toshio Matsusue, Yuta Yoshioka, Ryosuke Matsubara, Masatoshi Sakai, Kazuhiro Kudo and Masakazu Nakamura
    • Organizer
      2012 MRS Fall Meeting & Exhibit, Hynes Convention Center
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • Year and Date
      2012-11-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] THz-Wave Absorption by Field-induced Carriers in Pentacene OF ETs2012

    • Author(s)
      Shi-Guaner Li. Tomoya Ueda, Yuta Yoshioka, Ryosuke Matsubara, Masatoshi Sakai, Kazuhiro Kudo and Masakazu Nakamura
    • Organizer
      International Symposium on Green Photonics for Photon-Harvesting Materials and Reactions
    • Place of Presentation
      Ikoma, Japan
    • Year and Date
      2012-11-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] OFET構造を利用したTHz波センサの基礎検討 : ベンタセンFET中に誘起されたキャリアによるTHz帯吸収2012

    • Author(s)
      李世光, 吉岡勇多, 松末俊夫, 松原亮介, 酒井正俊, 工藤一浩, 中村雅一
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学.松山大学
    • Year and Date
      2012-09-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフォエピタキシーによるペンタセン多結晶薄膜の配向制御とキャリア輸送障壁の抑制効果2012

    • Author(s)
      李世光, 中山直樹, 酒井正俊, 工藤一浩, 松原亮介, 中村雅一
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲大学
    • Year and Date
      2012-03-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Orientational Control of Pentacene Crystals on SiO_2 Using Graphoepitaxy2011

    • Author(s)
      Shi-Guang Li, Naoki Nakayama, Masatoshi Sakai, Kazuhiro Kudo, Ryosuke Matsubara, Masakazu Nakamura
    • Organizer
      Eighth Thin Film Materials and Devices Meeting
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2011-11-05
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタセンFETにおけるTHz波吸収のゲート電界変調2011

    • Author(s)
      李世光, 松末俊夫, 酒井正俊, 工藤一浩, 中村雅一
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      2011-08-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Modulation of THz Absorption in Pentacene FETs by Gate Electric Field2011

    • Author(s)
      Shi-Guang Li, Masatohi Sakai, Kazuhiro Kudo, Masakazu Nakamura
    • Organizer
      Sixth International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
    • Place of Presentation
      Sendai International Center, Miyagi, Japan
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] THz Absorption by Electric-Field-Induced Carriers in Pentacene FETs2011

    • Author(s)
      Shi-Guang Li, Toshio Matsusue, Masatoshi Sakai, Kazuhiro Kudo, Ryosuke Matsubara, Masakazu Nakamura
    • Organizer
      2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.gcoe.tf.chiba-u.jp/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.gcoe.tf.chiba-u.jp/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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