| 研究課題/領域番号 |
17K05506
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物性Ⅰ
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| 研究機関 | 公益財団法人豊田理化学研究所 |
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研究代表者 |
黒田 新一 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, フェロー (20291403)
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| 研究分担者 |
伊東 裕 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10260374)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | キャリアドーピング / 有機半導体 / 電子スピン共鳴 / 波動関数 / DFT計算 / 導電性高分子 / 絶縁体－金属転移 / 電界ドーピング / 化学ドーピング / 電荷キャリア / 波動関数の空間広がり / イオン液体 / 金属転移 / スピン状態 |
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| 研究成果の概要 |
有機トランジスタ構造によりチエノチオフェン系の高移動度有機半導体中に電界ドープされたキャリアを主な対象として、電子スピン共鳴（ESR）と伝導測定を同時に用いることにより有機半導体材料の電子状態や伝導機構を解明した。特にアルキル側鎖を有する代表的な低分子材料C8-BTBTでは、ESR信号の超微細相互作用による線幅の観測から、100分子に及ぶキャリア波動関数の空間広がりをはじめて明らかにし、この系のバンド的伝導特性や高い結晶性をミクロに裏付けることに成功した。また高移動度高分子材料PBTTTではイオン液体による高濃度のキャリア注入による金属状態を電気伝導や磁気抵抗測定から明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機半導体は有機トランジスタなどのフレキシブルな薄膜デバイスの素材として注目される。移動度などの性能向上には有機半導体中のキャリアのミクロなレベルでの理解が不可欠である。本研究でのESR法により、チエノチオフェン系分子性半導体でのキャリア波動関数の広がりが、従来の材料よりも格段に大きくバンド的伝導性と良く符合することを示した結果は、平面性の高いチエノチオフェン核とアルキル鎖を効果的に組み合わせた分子構造が高移動度材料の設計指針として有効なことを示し、大きな波及効果をもつ。また、チエノチオフェン系高分子半導体の高濃度ドーピングでは良好な金属特性を発現することも示し熱電材料の開発にも寄与している。
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