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層状物質の薄片剥離およびヘテロ積層による新奇物性発現

Research Project

Project/Area Number 19656011
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

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

Principal Investigator

上野 啓司  Saitama University, 大学院・理工学研究科, 准教授 (40223482)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywordsグラフェン / 単層剥離 / 可溶化グラフェン / 有機薄膜太陽電池 / 有機電界効果トランジスタ / 透明電極 / 層状物質 / 酸化グラファイト / フレキシブル素子 / 層状カルコゲナイド / 薄片剥離法 / exfoliation
Research Abstract

この研究課題では,「柔軟で安定度が高く,電気的特性のよい半導体薄膜素子」の実現手法として,「層状構造を持つ物質の利用」を提案し,研究を進めた。具体的には「単層化グラファイト(グラフェン)」および「単層化層状カルコゲナイド」の利用を試みている。平成20年度は,単層剥離した層状物質,特にグラファイトの溶液中単層剥離によって得られた可溶化グラフェンを,高機能な素子材料として応用することを目指して実験を進めた。研究成果は以下の通りである。
(1)酸化グラフェン溶液を用いて薄膜を塗布し,さらに化学/加熱還元する手法の改良に努めた結果,導電性が高く(2000S/cm台)可視光~近赤外領域で透明なグラフェン薄膜の形成に成功した。この透明グラフェン薄膜を電極に用いた有機薄膜太陽電池を試作したところ,これまでに最高で1.2%の光電変換効率が得られている。
(2)塗布グラフェン薄膜をソース/ドレイン電極とするボトムコンタクト型有機電界効果トランジスタ(FET)を試作したところ,p型(P3HT活性層),n型(PCBM活性層)の両方でFETの塗布形成に成功した。またこれらのFETでは,金蒸着膜を電極とする素子よりも高い移動度が得られた。グラフェン電極と有機半導体の接触抵抗を測定したところ,金電極よりも低い値が得られている。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Origin of the ambipolar operation of a pentacene field-effect transistor fabricated on a poly(vinyl alcohol)-coated Ta_2O_5 gate dielectric with Ausource/drain electrodes2009

    • Author(s)
      S.Takebayashi, S.Abe, K.Saiki, K.Ueno
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 94

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Organic Buffer Layer on Performiance of Pentacene Field-Effect Transistor Fabricated on Natural Mica Gate Dielectric2007

    • Author(s)
      A. Matsumoto, R. Onoki, S. Ikeda K. Saiki and K. Ueno
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: 913-916

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] グラフェン塗布電極を用いた有機電界効果トランジスタの動作特性2009

    • Author(s)
      菅沼洸一, 吉田雅史, 斉木幸一朗, 上野啓司
    • Organizer
      2009年春季 第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば)
    • Year and Date
      2009-04-02
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフェンによる透明導電膜およびFET電極形成と評価2009

    • Author(s)
      吉田雅史, 菅沼洸一, 斉木幸一朗, 上野啓司
    • Organizer
      2009年春季 第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば)
    • Year and Date
      2009-04-01
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 透明グラフェン塗布電極を用いた有機ポリマー太陽電池2009

    • Author(s)
      中山真一, 吉田雅史, 白井肇, 上野啓司
    • Organizer
      2009年春季 第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば)
    • Year and Date
      2009-03-30
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学的薄片剥離を用いたグラフェン薄膜形成手法の比較検討2008

    • Author(s)
      吉田雅史, 斉木幸一朗, 上野啓司
    • Organizer
      日本物理学会 2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      岩手大学(盛岡)
    • Year and Date
      2008-09-21
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学的薄片剥離により形成したグラフェンおよび酸化グラフェン薄膜の電子分光測定2008

    • Author(s)
      石川良, 吉田雅史, 斉木幸一朗, 上野啓司
    • Organizer
      2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知)
    • Year and Date
      2008-09-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学的薄片剥離により形成したグラフェン薄膜を用いた電界効果トランジスタの動作特性2008

    • Author(s)
      菅沼洸一, 石川良, 吉田雅史, 斉木幸一朗, 上野啓司
    • Organizer
      2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知)
    • Year and Date
      2008-09-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学的薄片剥離により形成した酸化グラフェン/グラフェン薄膜の加熱による抵抗変化2008

    • Author(s)
      吉田雅史, 斉木幸一朗, 上野啓司
    • Organizer
      2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知)
    • Year and Date
      2008-09-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 「化学的薄片剥離により生成したグラフェンを用いた透明電極形成」2008

    • Author(s)
      吉田 雅史, 斉木 幸一朗, 上野 啓司
    • Organizer
      2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉)
    • Year and Date
      2008-03-27
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://surface-www.chem.saitama-u.ac.jp/

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://surface-www.chem.saitama-u.ac.jp/

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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