界面形成で生じた構造不均一化が支配する光電変換界面の電子構造・電荷生成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15H06636
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: デバイス関連化学
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 赤池 幸紀 東京理科大学, 理工学部物理学科, 助教 (90581695)
• 研究期間 (年度): 2015-08-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 有機半導体界面 / 光電子分光 / 有機太陽電池 / 有機ヘテロ界面 / 界面構造 / 構造不均一性 / 界面電子構造 / 有機へテロ界面 / 結晶構造

研究成果の概要

本研究では、有機ヘテロ界面の構造と電子構造の関連を探り、有機太陽電池(OPV)の要となる電荷生成への影響を解明することを目指した。まず、OPVの汎用のアクセプター材料であるPC61BMが結晶化によって表面にその側鎖を露出させ、その上に堆積したドナー分子、セキシチオフェン（6T）の薄膜中のドメインのテラスが、表面エネルギーの増加によって著しく増加することを見出した。また、結晶性分子の界面であるF16CuPc/6T界面では、X線回折と走査トンネル顕微鏡観察からF16CuPc層の構造が乱れることが明らかとなり、複雑な電子準位接続の起源を分子スケールで明らかにできた。

研究成果

• [雑誌論文] An autonomous actuator driven by fluctuations in ambient humidity (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Arazoe, D. Miyajima, K. Akaike, F. Araoka, E. Sato, T. Hikima, M. Kawamoto, T. Aida
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 15 号: 10 ページ: 1084-1089
  • DOI: 10.1038/nmat4693
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Work Function Reduction of Practical Electrodes Using an Organometallic Dimer (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Akaike, M. V. Nardi, M. Oehzelt, J. Frisch, A. Opitz, C. Christodoulou, G. Ligorio, P. Beyer, M. Timpel, I. Pis, F. Bondino, K. Moudgil, S. Barlow, S. R. Marder, N. Koch
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 26 号: 15 ページ: 2493-2502
  • DOI: 10.1002/adfm.201504680
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A comprehensive and unified picture of energy-level alignment at interfaces with organic semiconductors (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Akaike, M. Oehzelt, G. Heimel, N. Koch
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 9941 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1117/12.2236848
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 有機ヘテロ界面における電子準位接続 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池 幸紀
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 85 ページ: 776-782
  • NAID: 130007715350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy-level alignment at organic heterointerfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Oehzelt, K. Akaike, N. Koch, G. Heimel
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 1 号: 10
  • DOI: 10.1126/sciadv.1501127
  • NAID: 130007715350
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Impact of Disorder on the Energy Level Alignment at Molecular Donor/Acceptor Interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Akaike, N. Koch, G. Heimel, M. Oehzelt
  • 雑誌名: Advanced Materials Interfaces 巻: 2 号: 13 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1002/admi.201500232
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] PC61BMの結晶性の違いによるPC61BM / α-6T界面の膜形態と電子構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 熊井 拓実、赤池 幸紀、布施 拓也、出窪 俊祐、大西 瞭、田子 達寛、樫本 祐生、沼田 千尭、大内 駿、吉田 弘幸、金井 要
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] グラファイト上に成長したフラーレン薄膜の形態相図 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 利磨、田中 智尉、赤池 幸紀、金井 要
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Energetic landscape correlated with interface structure at organic heterojunctions (2016)
  • 著者名/発表者名: Kouki Akaike, Takumi Kumai, Takuya Fuse, Kaname Kanai
  • 学会等名: Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県・岡崎市）
  • 年月日: 2016-11-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] P3HT:PC61BM 混合膜内の P3HT の電子構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 布施拓也、赤池幸紀、 熊井拓実、 出窪俊祐、 金井要
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会,
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 静電ポテンシャル計算と光電子分光を併用した有機ヘテロ界面の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池 幸紀
  • 学会等名: 応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 研究会
  • 発表場所: 天童ホテル（山形県・天童市）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] 有機へテロ界面における電子準位接続の起源 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀
  • 学会等名: 東北大学 高分子・ハイブリッド材料研究センター(PHyM)若手フォーラム
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2016-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] Energy level alignment at organic heterointerfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouki Akaike
  • 学会等名: The 3rd Workshop on Physics in Organic Optoelectronics
  • 発表場所: Okazaki Conference Center
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Impact of Disorder on the Energy Level Alignment at Molecular Donor/Acceptor Interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Akaike, N. Koch, G. Heimel, M. Oehzelt
  • 学会等名: 2015 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center (Boston)
  • 年月日: 2015-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] ドナー／アクセプター界面における複雑な電子準位接続 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池幸紀，G. Heimel, M. Oehzelt, N. Koch
  • 学会等名: 第７６回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [備考] 東京理科大学 教員プロフィール
  • URL: https://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/achievement.php?6b7b
• [備考] Kouki Akaike's Homepage
  • URL: http://koukisite.web.fc2.com/