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分子集合体における電子局在性とその電子-フォノン相互作用の影響

研究課題

研究課題/領域番号 18H03904
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
研究機関分子科学研究所

研究代表者

解良 聡  分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 教授 (10334202)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円)
2020年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
2019年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2018年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
キーワード有機半導体 / 電子フォノン相互作用 / 光電子分光 / シンクロトロン放射光 / 電子状態 / 表面界面物性 / 電荷輸送 / 準位接合 / 分子集合体 / 波動関数
研究成果の概要

高感度紫外光電子分光およびシンクロトロン放射光施設を利用した高分解能角度分解光電子分光実験により半導体機能が関与する分子薄膜表面・界面の電子状態研究を行った。有機・無機界面の弱いファンデルワールス相互作用による吸着構造と電子状態の相関について、各種分析法を駆使することにより精密に評価し、分子内の電子の局在性の点から機能や物性のメカニズムを議論した。特に次世代エネルギー変換材料として期待される有機無機ハイブリッド型のペロプスカイト結晶について、伝導帯電子の局在性を世界で初めて定量評価することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

機能分子関連の複雑な薄膜の集合構造を最適化することで物理現象を整理し、各種電子状態の精密計測に成功した。弱い相互作用やフォノン(分子振動)が電子の局在性に及ぼす影響を実験的に検出し、その重要性を見出すことに成功した。柔らかな物質系に対する既存の概念に基づく近似的な物理モデルを打破する必要性が明確になり、今後の理論的な発展や分子デバイスへの応用展開における設計指針を与える点で社会的貢献があった。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (11件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 14件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 16件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 揚州大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] イエナ大学/フンボルト大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] リンショーピン大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 揚州大学/蘇州大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] イエナ大学/ユーリッヒ総合研究機構/フンボルト大学ベルリン(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] モントリオール大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] イエナ大学/ユーリッヒ研究所/チュービンゲン大学(ドイツ)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 蘇州大学(中国)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ワイツマン研究所(イスラエル)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Accessing the Conduction Band Dispersion in CH3NH3PbI3 Single Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Jinpeng、Sato Haruki、Orio Hibiki、Liu Xianjie、Fahlman Mats、Ueno Nobuo、Yoshida Hiroyuki、Yamada Takashi、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 12 号: 15 ページ: 3773-3778

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c00530

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental Observation of Anisotropic Valence Band Dispersion in Dinaphtho[2,3-b:2′,3′-f]thieno[3,2-b]thiophene (DNTT) Single Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Riku、Izawa Seiichiro、Hasegawa Yuri、Tsuruta Ryohei、Yamaguchi Takuma、Meissner Matthias、Ideta Shin-ichiro、Tanaka Kiyohisa、Kera Satoshi、Hiramoto Masahiro、Nakayama Yasuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 5 ページ: 2938-2943

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c09239

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Soluble CsPbBr3 Perovskite Quantum Dots for Solution-Processed Light-Emission Devices2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yongfeng、Tang Shi、Fan Junpeng、Gracia-Espino Eduardo、Yang Jinpeng、Liu Xianjie、Kera Satoshi、Fahlman Mats、Larsen Christian、Wagberg Thomas、Edman Ludvig、Wang Jia
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 4 号: 2 ページ: 1162-1174

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c02797

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bulk and Surface Band Dispersion Mapping of the Au(111) Surface by Acceptance-cone Tunable PES System2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui Fumihiko、Makita Seiji、Matsuda Hiroyuki、Ueba Takahiro、Horigome Toshio、Yamane Hiroyuki、Tanaka Kiyohisa、Kera Satoshi、Kosugi Nobuhiro
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 18 号: 0 ページ: 18-23

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2020.18

    • NAID

      130007795888

    • ISSN
      1348-0391
    • 年月日
      2020-02-08
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temperature-dependent band structure evolution determined by surface geometry in organic halide perovskite single crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Jinpeng、Meissner Matthias、Yamaguchi Takuma、Xi Bin、Takahashi Keishi、Rahman Shed A. Abd.、Liu Xianjie、Yoshida Hiroyuki、Fahlman Mats、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.245101

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Role of Initial and Final States in Molecular Spectroscopies: Example of Tetraphenyldibenzoperiflanthene (DBP) on Graphite2020

    • 著者名/発表者名
      Kirchhuebel Tino、Kera Satoshi、Munakata Toshiaki、Ueno Nobuo、Shiraishi Ryo、Yamaguchi Takuma、Yonezawa Keiichirou、Ueba Takahiro、Bussolotti Fabio、Yang Jinpeng、Yamada Takashi、Mori Ryosuke、Kunieda Shogo、Huempfner Tobias、Gruenewald Marco、Forker Roman、Fritz Torsten
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 36 ページ: 19622-19638

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c05448

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoelectron Momentum Microscope at BL6U of UVSOR-III synchrotron2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui Fumihiko、Makita Seiji、Matsuda Hiroyuki、Yano Takayuki、Nakamura Eiken、Tanaka Kiyohisa、Suga Shigemasa、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 6 ページ: 067001-067001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab9184

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrostatic Interactions Shape Molecular Organization and Electronic Structure of Organic Semiconductor Blends2020

    • 著者名/発表者名
      D’Avino Gabriele、Duhm Steffen、Della Valle Raffaele Guido、Heimel Georg、Oehzelt Martin、Kera Satoshi、Ueno Nobuo、Beljonne David、Salzmann Ingo
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 32 号: 3 ページ: 1261-1271

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.9b04763

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Valence band dispersion measured in the surface normal direction of CH3NH3PbI3 single crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Jin-Peng、Ren Si-Xian、Yamaguchi Takuma、Meissner Matthias、Cheng Li-wen、Zhou Lei、Ideta Shinichiro、Tanaka Kiyohisa、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 号: 1 ページ: 011009-011009

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab6134

    • NAID

      210000157799

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Acceptance-cone-tunable electron spectrometer for highly-efficient constant energy mapping2019

    • 著者名/発表者名
      Yamane Hiroyuki、Matsui Fumihiko、Ueba Takahiro、Horigome Toshio、Makita Seiji、Tanaka Kiyohisa、Kera Satoshi、Kosugi Nobuhiro
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 90 号: 9 ページ: 093102-093102

    • DOI

      10.1063/1.5109453

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Well-Ordered Monolayer Growth of Crown-Ether Ring Molecules on Cu(111) in Ultra-High Vacuum: An STM, UPS, and DFT Study2019

    • 著者名/発表者名
      Nemoto Ryohei、Kr?ger Peter、Putri Hartini Ayu Novita、Hosokai Takuya、Horie Masaki、Kera Satoshi、Yamada Toyo Kazu
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 31 ページ: 18939-18950

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b03335

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gap states induce soft Fermi level pinning upon charge transfer at ZnO/molecular acceptor interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Schlesinger Raphael、Bussolotti Fabio、Yang Jinpeng、Sadofev Sergey、Vollmer Antje、Blumstengel Sylke、Kera Satoshi、Ueno Nobuo、Koch Norbert
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 3 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.3.074601

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic band dispersion determination in azimuthally disordered transition-metal dichalcogenide monolayers2019

    • 著者名/発表者名
      Park S.、Schultz T.、Han A.、Aljarb A.、Xu X.、Beyer P.、Opitz A.、Ovsyannikov R.、Li L.-J.、Meissner M.、Yamaguchi T.、Kera S.、Amsalem P.、Koch N.
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 2 号: 1

    • DOI

      10.1038/s42005-019-0166-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The role of initial and final states in molecular spectroscopies2019

    • 著者名/発表者名
      Kirchhuebel Tino、Monti Oliver L. A.、Munakata Toshiaki、Kera Satoshi、Forker Roman、Fritz Torsten
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 21 号: 24 ページ: 12730-12747

    • DOI

      10.1039/c8cp07318j

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Widely Dispersed Intermolecular Valence Bands of Epitaxially Grown Perfluoropentacene on Pentacene Single Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yasuo、Tsuruta Ryohei、Moriya Naoki、Hikasa Masataka、Meissner Matthias、Yamaguchi Takuma、Mizuno Yuta、Suzuki Toshiyasu、Koganezawa Tomoyuki、Hosokai Takuya、Ueba Takahiro、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 10 号: 6 ページ: 1312-1318

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b03866

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular parameters responsible for thermally activated transport in doped organic semiconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Schwarze Martin、Gaul Christopher、Scholz Reinhard、Bussolotti Fabio、Hofacker Andreas、Schellhammer Karl Sebastian、Nell Bernhard、Naab Benjamin D.、Bao Zhenan、Spoltore Donato、Vandewal Koen、Widmer Johannes、Kera Satoshi、Ueno Nobuo、Ortmann Frank、Leo Karl
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 18 号: 3 ページ: 242-248

    • DOI

      10.1038/s41563-018-0277-0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modification of TiO2(110)/organic hole transport layer interface energy levels by a dipolar perylene derivative2018

    • 著者名/発表者名
      Winkler Stefanie、Xin Qian、Li Chen、Kera Satoshi、Mullen Klaus、Ueno Nobuo、Koch Norbert、Duhm Steffen
    • 雑誌名

      Electronic Structure

      巻: 1 号: 1 ページ: 015007-015007

    • DOI

      10.1088/2516-1075/aada95

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anisotropic valence band dispersion of single crystal pentacene as measured by angle-resolved ultraviolet photoelectron spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Yasuo、Hikasa Masataka、Moriya Naoki、Meissner Matthias、Yamaguchi Takuma、Yoshida Koki、Murata Mimi、Mase Kazuhiko、Ueba Takahiro、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Research

      巻: 33 号: 20 ページ: 3362-3370

    • DOI

      10.1557/jmr.2018.315

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Band Dispersion and Hole Effective Mass of Methylammonium Lead Iodide Perovskite2018

    • 著者名/発表者名
      Yang Jin-Peng、Meissner Matthias、Yamaguchi Takuma、Zhang Xiu-Yun、Ueba Takahiro、Cheng Li-Wen、Ideta Shinichiro、Tanaka Kiyohisa、Zeng Xiang-Hua、Ueno Nobuo、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      Solar RRL

      巻: 2 号: 10 ページ: 1800132-1800132

    • DOI

      10.1002/solr.201800132

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing Triplet Excited States and Managing Blue Light Emission of Neutral Tetradentate Platinum(II) Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      You Cong、Xia Fang、Zhao Yue、Zhang Yin、Sheng Yongjian、Wu Yipei、Hang Xiao-Chun、Chen Fei、Ma Huili、Shen Kang、Sun Zhengyi、Ueba Takahiro、Kera Satoshi、Zhang Cong、Zhang Honghai、Chen Zhi-Kuan、Huang Wei
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 9 ページ: 2285-2292

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b00797

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Evolution of Intermolecular Energy Bands of Occupied and Unoccupied Molecular States in Organic Thin Films2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kashimoto, Keiichirou Yonezawa, Matthias Meissner, Marco Gruenewald, Takahiro Ueba, Satoshi Kera, Roman Forker, Torsten Fritz, Hiroyuki Yoshida
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C (ACS editors' choice)

      巻: 未定 号: 22 ページ: 12090-12097

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b02581

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Soft-X-ray photoelectron momentum microscopy for selective atomic/molecular orbital excitation2020

    • 著者名/発表者名
      F. Matsui, S. Makita, H. Matsuda, Y. Okano, T. Yano, E. Nakamura, S. Suga, Y. Hasegawa, S. Kera
    • 学会等名
      Next generation spectro-microscopy and micro-spectroscopy workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Twisted bilayer graphene with clean interface by direct transfer of CVD graphene2020

    • 著者名/発表者名
      H. Imamura, R. Uotani, A. Visikovskiy, T. Iimori, T. Miyamachi, K. Nakatsuji, K. Mase, K. Horiba, T. Shirasawa, S. Kera, F. Komori, S. Tanaka
    • 学会等名
      Graphene2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoelectron spectroscopy of semiconducting organic molecules2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      18th European Conference on Applications of Surface and interface Analysis (ECASIA)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of pi orbital state upon assembling the molecules on the surface2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      14th International Symposium on Functional pi-electron Systems (FP14)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Energy and spatial distribution of frontier orbital state for organic thin films2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      2nd International Conference on Materials research and Innovation (ICMARI)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A perspective of frontier orbital state for weakly bound molecules on the surface2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      25th Users' Meeting & Workshops at NSRRC
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機半導体の輸送電荷の特徴:光電子分光法による電子状態測定から2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      第4回固体化学フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機半導体分子の電子状態の特徴とその局在性の変遷2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会第176回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子集合体における電子局在性2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      第17回SPring-8ユーザー協同体 顕微ナノ材料科学研究会合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機半導体結晶における電子格子相互作用2019

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子性結晶の電子状態の特徴:局在性の変遷2018

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会(シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 紫外光電子分光法による有機半導体の物性・機能評価2018

    • 著者名/発表者名
      解良 聡
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季年会(シンポジウム:有機半導体の構造・キャリア輸送制御の最前線)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic band dispersion of perovskite single crystal: MAPbI32018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kera
    • 学会等名
      International Workshop on Organic Semiconductors and Related Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of electron localization upon assembling the molecules on the surface2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kera
    • 学会等名
      9th Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Charge delocalization upon molecular assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kera
    • 学会等名
      9th International Workshop on Low Enerfgy Electron Diffraction and Related Techniques
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exploring function and property of organic materials by photoelectron spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kera
    • 学会等名
      Recent Progress of Organic Electronics in Japan and Korea
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Impacts of charge relaxation on the energy-level alignment: Tin(IV)phthalocyanine dichloride monolayer on graphite2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kera
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Thechnological Advances of Thin Films and Surface Coatings
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of Electron Localization upon Molecular Assembling2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kera
    • 学会等名
      International Symposium on Spectroscopy and Dynamics at Surface and Interface
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室サイト

    • URL

      https://groups.ims.ac.jp/organization/kera_g/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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