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無秩序化した有機ヘテロ界面を導く電子的および構造的要因の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K04944
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

赤池 幸紀  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90581695)

研究分担者 若山 裕  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 副拠点長 (00354332)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード有機半導体ヘテロ界面 / 構造無秩序化 / 局所構造観察 / 走査トンネル顕微鏡 / 有機ヘテロ界面 / 界面電荷 / 界面構造 / 和周波発生分光 / 無秩序化 / 分子配列 / 有機へテロ界面 / 表面エネルギー / 界面混合
研究成果の概要

有機エレクトロニクスの機能発現に重要な異種有機半導体の界面(有機ヘテロ界面)の構造が不均一化する分子的起源を、走査トンネル顕微鏡(STM)と紫外光電子分光(UPS)を併用して解明した。フッ素化銅フタロシアニン(F16CuPc)/セキシチオフェン(6T)界面の形成の様子をSTMで実測することで、無秩序構造の実態を初めて明らかにしたことに加え、構造無秩序化に、分子の剛直性、異分子間相互作用、分子サイズが与える影響を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機半導体界面の表面科学的な評価を通し、「構造が無秩序化した」という表現はこれまでにも数々の論文で見受けられる。しかしながら、具体的に、構造が不均一化した箇所では分子がどのような状態にあるのか、をSTMを用いて明確にできたことに、学術的な意義があると言える。加えて、分子間相互作用の大きさや、剛直さの異なる分子を組み合わせることで、界面構造を制御できることも発見し、機能発現の要となる有機ヘテロ界面の設計、ひいてはデバイス設計につながる知見が得られた。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Philipps-Universitaet Marburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Determining interfacial resistance in thermoelectrochemical cells using transmission line measurement2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Ziwen、Nandal Vikas、Shun Akiko、Jiang Lixian、Horike Shohei、Akaike Kouki、Mukaida Masakazu、Kirihara Kazuhiro、Seki Kazuhiko、Wei Qingshuo
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 号: 24 ページ: 243907-243907

    • DOI

      10.1063/5.0051249

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidation of the enhanced photoactivity of melon calcined with MoO32020

    • 著者名/発表者名
      Kawase Masaki、Akaike Kouki、Aoyama Kenichi、Ito Yuta、Tamura Masafumi、Kanai Kaname
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental

      巻: 273 ページ: 119068-119068

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2020.119068

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] H2O-Induced Crystallization of Organic Luminescent Thin Films by Direct Film Storage in a High Vacuum2020

    • 著者名/発表者名
      Hosokai Takuya、Nakanishi Taiyo、Honda Akinori、Akaike Kouki、Tsuruta Ryohei、Itoh Hiroshi、Nakanotani Hajime、Nakayama Yasuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 45 ページ: 24919-24929

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c08968

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between the surface structure of the gate insulator and the performance of organic thin-film transistors2020

    • 著者名/発表者名
      Katagiri Chiho、Akaike Kouki、Miyamae Takayuki
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 86 ページ: 105928-105928

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2020.105928

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributions of Potential and Contact-Induced Charges in Conventional Organic Photovoltaics2020

    • 著者名/発表者名
      Akaike Kouki
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 10 ページ: 2411-2411

    • DOI

      10.3390/ma13102411

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 産総研における接着関連研究~ラボ、コンソーシアム、研究事例の紹介~2020

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀、田嶌 一樹
    • 雑誌名

      Web Journal

      巻: 3 ページ: 28-33

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Structural Disordering upon Formation of Molecular Heterointerfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Kouki Akaike, Akira Onishi, Yutaka Wakayama, Kaname Kanai
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 19 号: 19 ページ: 12242-12248

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b01123

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solar Cell Applications of π-Conjugated Molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Akaike Kouki、Kanai Kaname
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Carbon-Based Materials (Springer)

      巻: Chapter 10 ページ: 293-332

    • DOI

      10.1007/978-981-13-3417-7_10

    • ISBN
      9789811334160, 9789811334177
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Molecular Orientation of Fullerene Derivative at Donor/Acceptor Interface on Device Performance of Organic Photovoltaics2018

    • 著者名/発表者名
      Kouki Akaike, Takumi Kumai, Kyohei Nakano, Shed Abdullah, Shun Ouchi, Yuuki Uemura, Yuta Ito, Akira Onishi, Hiroyuki Yoshida, Keisuke Tajima, Kaname Kanai
    • 雑誌名

      Chemistry of Matrials

      巻: 30 号: 22 ページ: 8233-8243

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.8b03659

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact on electronic structure of donor/acceptor blend in organic photovoltaics by decontamination of molybdenum-oxide surface2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ito, Kouki Akaike, Takeshi Fukuda, Daisuke Sato, Takuya Fuse, Takashi Iwahashi, Yukio Ouchi, Kaname Kanai
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 123 号: 20 ページ: 205501-205501

    • DOI

      10.1063/1.5027574

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ガラスで化学修飾されたグラファイト状窒化炭素薄膜の光触媒活性2022

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀、細貝 彩子、永島 裕樹、衛 慶碩、細貝 拓也
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ドナーとアクセプターの極性が反転した有機太陽電池2021

    • 著者名/発表者名
      細貝彩子、赤池幸紀
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ金属塩化物との焼成によるグラファイト状窒化炭素へのシアナ ミド基の導入2021

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀、細貝 彩子、永島 裕樹、秋山 陽久
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] シアナミド修飾されたグラファイト状窒化炭素薄膜の合成2021

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀、細貝 彩子、片桐 千帆、嶋村 彰紘、浅川 大樹、中西 大耀 、細貝 拓也、永島 裕樹
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 真空その場発光測定によるIr(ppy)3薄膜の結晶化観察2020

    • 著者名/発表者名
      中西 大耀、本田 暁紀、赤池 幸紀、鶴田諒平、岩澤柾人、山田洋一、井藤 浩志、中野谷一、中山泰生、細貝 拓也
    • 学会等名
      有機EL討論会(2020年)第31回例会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機薄膜トランジスタにおけるSAM絶縁膜の表面構造が素子特性に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      片桐 千帆、赤池 幸紀、宮前 孝行
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 和周波発生分光法による有機高分子トランジスタの電荷挙動の観測2019

    • 著者名/発表者名
      片桐 千帆、赤池 幸紀、宮前 孝行
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Acceptor's Orientation on Device Performance of Bilayer Organic Solar Cell2019

    • 著者名/発表者名
      Kouki Akaike
    • 学会等名
      The 9th NANOTEC-NMRI Joint Research Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural Disordering upon Formation of Organic Heterointerfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Kouki Akaike
    • 学会等名
      the 13th China Japan Joint Symposium on Conduction and Photoconduction in Organic Solids and Related Phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機/有機界面の形成における構造無秩序化2019

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀
    • 学会等名
      日本表面真空学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 窒化炭素ポリマーの電子状態2019

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀
    • 学会等名
      有機EL討論会 第29回例会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機ヘテロ接合の和周波発生分光2019

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀、片桐 千帆、下位 幸弘、宮前 孝行
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒化炭素ポリマーとモリブデン三酸化物の混合物の光触 媒活性向上機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      川瀬 雅樹、青山 健一、伊藤 優太、赤池 幸紀、金井 要
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterizing electronic structure of polymeric carbon nitride2019

    • 著者名/発表者名
      K. Akaike
    • 学会等名
      International Workshop on Organic Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of molecular orientation of fullerene derivative on device performance of bilayer solar cell2018

    • 著者名/発表者名
      K. Akaike, T. Kumai, H. Yoshida, K. Tajima, K. Kanai
    • 学会等名
      9th Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PC61BMの配向が有機太陽電池の特性に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      赤池 幸紀、熊井 拓実、中野 恭兵、吉田 弘幸、但馬 敬介、金井 要
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 無秩序化した有機へテロ界面の局所構造観察2018

    • 著者名/発表者名
      大西 瞭、赤池 幸紀、若山 裕、金井 要
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機ヘテロ界面における局所的無秩序化に関するSTM解析2018

    • 著者名/発表者名
      大西 瞭、赤池 幸紀、若山 裕、金井 要
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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