2次元電荷キャリア移動度を時空間で捉える革新的有機材料評価法の開発

• 研究課題/領域番号: 15K13816
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: デバイス関連化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐伯 昭紀 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10362625)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 有機エレクトロニクス / 時間分解マイクロ波伝導度 / 空間分解 / 有機太陽電池

研究成果の概要

有機エレクトロニクス材料の新たな電気特性評価法として、空洞共振器と素子構造を用いて、素子に電圧を印可しながら飛行時間（TOF）測定と時間分解マイクロ波伝導度（TRMC）測定を完全同時に行う新たな装置の開発に成功した。１次元キャリア拡散連立微分方程式に基づいた解析から、ホール移動度の緩和過程を“時間軸”と“空間軸”の両面から明らかにした。さらに、顕微鏡とTRMCを組み合わせた時空間分解マイクロ波分光装置の開発も行い、本課題で掲げた「2次元電荷キャリア移動度を時空間で捉える革新的有機材料評価法」の開発に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] 韓国釜山大学 化学部(韓国)
• [国際共同研究] NIIST(インド )
• [国際共同研究] POLYMAT(スペイン )
• [雑誌論文] Highly efficient air-stable/hysteresis-free flexible inverted-type planar perovskite and organic solar cells employing a small molecular organic hole transporting material (2017)
  • 著者名/発表者名: Reddy Saripally Sudhaker、Shin Sungmin、Aryal Um Kanta、Nishikubo Ryosuke、Saeki Akinori、Song Myungkwan、Jin Sung-Ho
  • 雑誌名: Nano Energy 巻: 41 ページ: 10-17
  • DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.09.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial Inhomogeneity of Methylammonium Lead-Mixed Halide Perovskite Examined by Space- and Time-Resolved Microwave Conductivity (2017)
  • 著者名/発表者名: Caraballo Frank、Kumano Masataka、Saeki Akinori
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 11 ページ: 8020-8026
  • DOI: 10.1021/acsomega.7b01471
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solvent-Coordinated Tin Halide Complexes as Purified Precursors for Tin-Based Perovskites (2017)
  • 著者名/発表者名: Ozaki Masashi、Katsuki Yukie、Liu Jiewei、Handa Taketo、Nishikubo Ryosuke、Yakumaru Shinya、Hashikawa Yoshifumi、Murata Yasujiro、Saito Takashi、Shimakawa Yuichi、Kanemitsu Yoshihiko、Saeki Akinori、Wakamiya Atsushi
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 10 ページ: 7016-7021
  • DOI: 10.1021/acsomega.7b01292
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exploring Alkyl Chains in Benzobisthiazole-Naphthobisthiadiazole Polymers: Impact on Solar-Cell Performance, Crystalline Structures, and Optoelectronics (2017)
  • 著者名/発表者名: Al-Naamani Eman、Gopal Anesh、Ide Marina、Osaka Itaru、Saeki Akinori
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 9 号: 43 ページ: 37702-37711
  • DOI: 10.1021/acsami.7b10619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accomplishment of Multifunctional π-Conjugated Polymers by Regulating the Degree of Side-Chain Fluorination for Efficient Dopant-Free Ambient-Stable Perovskite Solar Cells and Organic Solar Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Kranthiraja Kakaraparthi、Park Sang Ho、Kim Hyunji、Gunasekar Kumarasamy、Han Gibok、Kim Bumjoon J.、Kim Chang Su、Kim Soohyun、Lee Hyunjung、Nishikubo Ryosuke、Saeki Akinori、Jin Sung-Ho、Song Myungkwan
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 9 号: 41 ページ: 36053-36060
  • DOI: 10.1021/acsami.7b09146
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Facile synthesis of dimeric aza-BODIPY analogues from electron-deficient bislactams and their intriguing optical and electrochemical properties (2017)
  • 著者名/発表者名: Tamada Masamichi、Iino Taku、Wang Yemei、Ide Marina、Saeki Akinori、Furuta Hiroyuki、Kobayashi Nagao、Shimizu Soji
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 58 号: 32 ページ: 3151-3154
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2017.06.088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minute-Scale Degradation and Shift of Valence-Band Maxima of (CH3NH3)SnI3 and HC(NH2)2SnI3 Perovskites upon Air Exposure (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishikubo Ryosuke、Ishida Naoki、Katsuki Yukie、Wakamiya Atsushi、Saeki Akinori
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 121 号: 36 ページ: 19650-19656
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b06294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hole Relaxation in Polymer:Fullerene Solar Cells Examined by the Simultaneous Measurement of Time-of-Flight and Time-Resolved Microwave Conductivity (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimata Yoshiki、Saeki Akinori
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 121 号: 34 ページ: 18351-18359
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b05212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational Energy Barriers and Relaxation Times of the Organic Cation in Cubic Methylammonium Lead/Tin Halide Perovskites from First Principles (2017)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kanno; Yutaka Imamura; Akinori Saeki; Masahiko Hada
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 121 号: 26 ページ: 14051-14059
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b04589
  • 査読あり
• [雑誌論文] A ternary blend of a polymer, fullerene, and insulating self-assembling triptycene molecules for organic photovolatics (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kumano, M. Ide, N. Seiki, Y. Shoji, T. Fukushima, A. Saeki
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 4 号: 47 ページ: 18490-18498
  • DOI: 10.1039/c6ta07705f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Charge Dynamics at Heterojunction between Face-on/Edge-on PCPDTBT and PCBM Bilayer: Interplay of Donor/Acceptor Distance and Local Charge Carrier Mobility (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Shimata, Marina Ide, Motomichi Tashiro, Michio Katouda, Yutaka Imamura, Akinori Saeki
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 120 号: 32 ページ: 17887-17897
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b04827
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of Photoelectric Conversion in Benzotrithiophene-Based Conjugated Semiconducting Polymers (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Al-Naamani, M. Ide, A. Gopal, A. Saeki, I. Osaka, and S. Seki
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 28 号: 4 ページ: 605-610
  • DOI: 10.2494/photopolymer.28.605
  • NAID: 130005101125
  • ISSN: 0914-9244, 1349-6336
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pressure Modulation of Backbone Conformation and Intermolecular Distance of Conjugated Polymers Toward Understanding the Dynamism of π-Figuration of their Conjugated System (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, A. Saeki, T. Fujiwara, S. Yamanaka, M. Kumano, T. Sakurai, N. Matsuyama, M. Nakano, N. Hirao, Y. Ohishi, and S. Seki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 119 号: 24 ページ: 7219-7230
  • DOI: 10.1021/jp5100389
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spiro-1,3-Dioxolanofullerenes with Low-Lying LUMO Level for Organic Solar Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Mikie, Akinori Saeki, Naohiko Ikuma, Ken Kokubo, Shu Seki
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 44 号: 3 ページ: 282-284
  • DOI: 10.1246/cl.141008
  • NAID: 130004712953
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Efficient (Thio)acetalized Fullerene Monoadducts for Organic Solar Cells: Characterization Based on Solubility, Mobility Balance, and Dark current (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Mikie, Akinori Saeki, Hiroyuki Masuda, Naohiko Ikuma, Ken Kokubo, Shu Seki
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 3 号: 3 ページ: 1152-1157
  • DOI: 10.1039/c4ta05965d
  • 査読あり
• [学会発表] ホール移動過程の直接評価とデータ科学的統計解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 昭紀
  • 学会等名: 理論・実験計算科学とデータが連携融合した先進的マテリアルズインフォィクスのため基盤技術の構築
  • 招待講演
• [学会発表] 機械学習による高分子フラーレン太陽電池の分子設計 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長澤慎司，佐伯昭紀
  • 学会等名: 2018年応用物理学会春期講演会
• [学会発表] ICAFM-2017 (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki
  • 学会等名: Development of Polymer-Fullerene Solar Cell Based on Time-Resolved Spectroscopy
  • 発表場所: Chennai, India
  • 年月日: 2017-01-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Insight into the Charge Separation and Transport in Polymer Solar Cells Studied Using Microwave Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki
  • 学会等名: International Symposium on JST ACT-C Project“Invention of π-Electronic Organic Molecules toward Electronic Energy Devices”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Charge Transport and Transfer in Perovskite Solar Cells Studied Using Microwave Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki
  • 学会等名: The 4th International Conference on Advanced Electromaterials (ICAE2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Organic-Inorganic Perovskite: A Versatile Motif as Thermoresponsive Materia (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki
  • 学会等名: Materials Horizons Symposium_ Electronic and Photonic Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 有機無機ハイブリッド次世代太陽電池のマテリアル探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第1回物質・材料科学部会勉強会／第7回エネルギー創成科学懇談会
  • 招待講演
• [学会発表] PbおよびSnペロブスカイトの光電気物性と劣化過程 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 昭紀
  • 学会等名: 日本学術振興会 産学協力研究委員会 次世代の太陽光発電システム第175 委員会
  • 招待講演
• [学会発表] 立体不規則性ジケトピロロピロール共重合体の設計と光電子物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青島 健太, 井出 茉里奈, 佐伯 昭紀
  • 学会等名: 2017年応用物理学会秋期講演会
• [学会発表] 高分子フラーレン太陽電池の分子構造と効率の統計解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長澤慎司，佐伯昭紀
  • 学会等名: 長澤慎司，佐伯昭紀
• [学会発表] 高分子フラーレン太陽電池の機械学習 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長澤 慎司，佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第2回フロンティア太陽電池セミナー
• [学会発表] Design, synthesis and optoelectronic properties of unsymmetric diketopyrrolopyrrole conjugated copolymer (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenta Aoshima, Marina Ide, Akinori Saeki
  • 学会等名: 9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE9)
  • 国際学会
• [学会発表] Alkyl chain length influence on photovoltaic performance of a symmetric and planar benzobisthiazole-naphthobisthiadiazole semiconducting polymer (2017)
  • 著者名/発表者名: Eman Al-Naamani, Marina Ide, Anesh Gopal, and Akinori Saeki
  • 学会等名: 2017 Korea-Japan Joint-Forum (KJF) International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
  • 国際学会
• [学会発表] Hole Relaxation in Polymer:Fullerene Solar Cells Examined by Microwave Spectroscopy of a Device (2017)
  • 著者名/発表者名: Akinori Saeki
  • 学会等名: 27th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-27)
  • 国際学会
• [学会発表] ロダニン類基を両端に持つA-D-A型共役分子の設計と光電気・膜物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長澤慎司, Tanwistha Ghosh, Anesh Gopal, Vijayakumar C. Nair, 佐伯昭紀
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 立体規則性を制御したベンゾチエノイソインディゴ共重合体の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井出 茉里奈、小泉 美子、佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 配向制御したドナー・アクセプター界面での電荷分離・再結合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 嶋田 佳幾, 井出 茉里奈, 田代 基慶, 河東田 道夫,今村 穣,佐伯 昭紀
  • 学会等名: 2016年応用物理学会秋期講演会
  • 発表場所: 新潟県新潟市
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Positional Fluctuation of Photoconductivity in Lead Iodide Perovskite films Evaluated by Spatial- and Time-Resolved Microwave Conductivity (2016)
  • 著者名/発表者名: Caraballo Frank, Masataka Kumano, Akinori Saeki
  • 学会等名: 2016年応用物理学会秋期講演会
  • 発表場所: 新潟県新潟市
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Device-less Evaluation of Organic/Perovskite Photovoltaics Towards Improving their Efficiencies (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki
  • 学会等名: The 2nd ANGEL Symposium
  • 発表場所: Yamagata City, Yamagata
  • 年月日: 2015-11-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CH3NH3PbxSn1-xI3ペロブスカイトの局所電荷キャリア移動度 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大賀光，尾込裕平, 早瀬修二，佐伯昭紀
  • 学会等名: 応用物理学会2015年秋季講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ペロブスカイト結晶/共役高分子ヘテロ界面の正孔移動過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田直輝，大賀光, 佐伯昭紀
  • 学会等名: 応用物理学会2015年秋季講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] 配向制御した共役高分子・フラーレン界面での電荷分離機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 嶋田佳幾, 井出茉里奈, 佐伯昭紀
  • 学会等名: 応用物理学会2015年秋季講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
  • 年月日: 2015-09-03
• [備考] Researcher ID
  • URL: http://www.researcherid.com/rid/B-7756-2011
• [備考] ORCID
  • URL: https://orcid.org/0000-0001-7429-2200
• [備考] Lab website
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~cmpc-lab/
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~saeki/cmpc/