SHG-ラマン分光による有機FET中の電界・電荷イメージングと素子動作モデル

• 研究課題/領域番号: 21686029
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 間中 孝彰 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (20323800)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円); 2011年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2010年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2009年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
• キーワード: 有機トランジスタ / 移動度 / キャリア / SHG / ラマン分光 / 電荷変調分光 / 電界分布 / 電荷分布 / 光第2次高調波発生

研究概要

有機デバイスを評価する新規な手法として、時間分解顕微SHG分光法により電界分布の過渡変化を、ラマン分光・電荷変調分光法より電荷分布をイメージングする手法を開発した。過渡的な電荷輸送については、絶縁膜依存性を実験的に評価し、デバイスシミュレーションにより理論的に見積もることで、トラップによる影響を検討した。また、それぞれの評価法で見積もられた電界分布と電荷分布から、これらの相補性について検討した。

研究成果

• [雑誌論文] Direct probing of selective electron and hole accumulation processes along the channel of an ambipolar double-layer field-effect transistor by optical modulation spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Le Zhang, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 100 号: 10 ページ: 103301-103301
  • DOI: 10.1063/1.3692581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling carrier transport and electric field evolution in Gaussian disordered organic field-effect transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: F. Liu, J. Lin, T. Manaka, M. Iwamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 109(10) ページ: 104512-104512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of trap-filling effect on transient carrier transport in pentacene field effect transistors by time-resolved optical second harmonic generation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, T. Manaka, M. Iwamoto
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 507(1-3) ページ: 195-198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Carrier Density in Organic Field-Effect Transistor by Charge Modulated Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Manaka, S. Kawashima, M. Iwamoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 50(4)
  • NAID: 210000070375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of space charge field in tetracene field-effect transistor using time-resolved microscopic optical second harmonic generation (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Satou, Y. Ohshima, H. Kohn, T. Manaka, M. Iwamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 109(5) ページ: 54506-54506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge modulation spectroscopy for probing ambipolar carrier injection into pentacene field effect transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka, Satoshi Kawashima, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 507 号: 1-3 ページ: 195-198
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2011.03.068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Carrier Density in Organic Field-Effect Transistor by Charge Modulated Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka, Satoshi Kawashima, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 50 号: 4S ページ: 04DK12-04DK12
  • DOI: 10.1143/jjap.50.04dk12
  • NAID: 210000070375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of trap-filling effect on transient carrier transport in pentacene field effect transistors by time-resolved optical second harmonic generation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Tanaka, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 507 ページ: 195-198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of electron behavior in ambipolar polymer-based light-emitting transistor by optical second harmonic generation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ohshima, Eunju Lim, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto, Henning Sirringhaus
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 巻: 110 号: 1 ページ: 13715-13715
  • DOI: 10.1063/1.3606423
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier Propagation Dependence on Applied Potentials in Pentacene Organic Field Effect Transistors Investigated by Impedance Spectroscopy and Electrical Time-of-Flight Techniaues (2011)
  • 著者名/発表者名: Jack Lin, Martin Weis, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 50 号: 4S ページ: 04DK01-04DK01
  • DOI: 10.1143/jjap.49.04dk01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of interfacial charging and discharging in double-layer pentacene-based metal-insulator-metal device with polyterpenol blocking layer using electric field induced second harmonic generation (2011)
  • 著者名/発表者名: Kateryna Bazaka, Mohan V.Jacob, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 503 ページ: 105-111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of space charge field in tetracene field-effect transistor using time-resolved microscopic optical second harmonic generation (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Satou, Yuki Ohshima, Hideki Kohn, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 巻: 109 ページ: 92109-92109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge modulated reflectance topography for probing in-plane carrier distribution in pentacene field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Manaka, S. Kawashima, M. Iwamoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: Vol.97, Article No.113302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of traps on transient electric field and mobility evaluation in organic field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Manaka, F Liu, M. Weis, M. Iwamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: Vol.107, Article No.043712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron injection into pentacene field-effect transistor observed by time-resolved optical second harmonic generation Imaging (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Manaka, M. Nakao, F. Liu, M. Weis, M. Iwamoto
  • 雑誌名: Japanese J. Appl. Phys. 巻: Vol.49, Article No.04DK05
  • NAID: 210000068338
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insight into the contact resistance problem by direct probing of the potential drop in organic field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Weis, J. Lin, D. Taguchi, T. Manaka, M. Iwamoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 97(26) ページ: 263304-263304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge modulated reflectance topography for probing in-plane carrier distribution in pentacene field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka, Satoshi Kawashima, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 97 ページ: 113302-113302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron Injection into Pentacene Field-Effect Transistor Observed by Time-Resolved Optical Second Harmonic Generation Imaging (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka, Motoharu Nakao, Fei Liu, Martin Weis, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49
  • NAID: 210000068338
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Organic Field-Effect Transistors Using Charge Modulation Spectroscopy : Behavior of Injected Carriers (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Miyazawa, Dai Taguchi, Martin Weis, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insight into the contact resistance problem by direct probing of the potential drop in organic field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Martin Weis, Jack Lin, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 97 ページ: 263304-263304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing and modeling of interfacial carrier motion in organic devices by optical second harmonic generation (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto, Takaaki Manaka, Martin Weis, Dai Taguchi
  • 雑誌名: J.Vac.Sci.Technol.B 巻: 28
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Charge Transport in Organic Field-Effect Transistor as an Interface Charge Propagation : The Maxwell-Wagner Effect Model and Transmission Line Approximation (2010)
  • 著者名/発表者名: Martin Weis, Jack Lin, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49 ページ: 71603-71603
  • NAID: 210000068771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of traps on carrier injection and transport in organic field-effect transistor (2010)
  • 著者名/発表者名: Martin Weis, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: IEEJ Trans.Electr.Electron.Eng. 巻: 5 ページ: 391-394
  • NAID: 10027369090
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of traps on transient electric field and mobility evaluation in organic field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Manaka, F Liu, M.Weis, M.Iwamoto
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Trap Density on Carrier Propagation in Organic Field-Effect Transistors Investigated by Impedance Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Lin, M.Weis, D.Taguchi, T.Manaka, M.Iwamoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 49
  • NAID: 210000067855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron injection into pentacene field effect transistor observed by time-resolved optical second harmonic generation imaging (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Manaka, M.Nakao, F.Liu, M.Weis, M.Iwamoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)
  • NAID: 210000068338
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mobility measurement based on visualized electric field migration in organic field-effect transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Manaka, F. Liu, M. Weis, M. Iwamoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: Vol.2, Article No.061501
  • NAID: 10025086514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing electric field distribution in underlayer of an organic double-layer system by optical second-harmonic generation measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibata, M. Nakao, T. Manaka, E. Lim, M. Iwamoto
  • 雑誌名: Japanese J. Appl. Phys. 巻: Vol.48, Article No.021504
  • NAID: 40016464748
  • 査読あり
• [雑誌論文] Displacement current analysis of carrier behavior in pentacene field effect transistor with poly(vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene) gate insulator (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshita, R. Tamura, D. Taguchi, M. Weis, E. Lim, T. Manaka, M. Iwamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: Vol.106, Article No.024505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing carrier injection into pentacene field effect transistor by time-resolved microscopic optical second harmonic generation measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nakao, T. Manaka, M. Weis, E. Lim, M. Iwamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: Vol.106, Article No.014511
  • 査読あり
• [学会発表] 光学的手法による有機トランジスタの電界・電荷分布評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: 2012年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 円偏光2光子重合によるキラルポリジアセチレン薄膜の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: 春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 弾性歪みによる有機トランジスタのキャリア挙動の変化の解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本哲也
  • 学会等名: 春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 電荷変調分光法による2層積層両極性トランジスタのキャリア伝搬レイヤの検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 張楽
  • 学会等名: 春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 時間分解顕微光第二次高調波測定によるペンタセンFET素子のキャリア輸送とトラップ準位の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中康之
  • 学会等名: 春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] TRM-SHG法によるポリビニルフェノールをゲート絶縁膜とするペンタセンFETの自発的チャネル形成過程の直接観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 正田洋
  • 学会等名: 春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Study of carrier dynamics in TIPS pentacene field-effect transistors by time resolved microscopic SHG (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 学会等名: IJWBME2011
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] Trap Effect on Transient Carrier Transport in Pentacene Field Effect Transistors by Time-Resolved Optical Second Harmonic Generation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 学会等名: ICTF-15
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Microscopic optical second harmonic generation and charge modulated reflectance imaging for visualizing carrier density and electric-field distribution in pentacene field effect transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 学会等名: IDC-NICE2011
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] Analyzing diffusion-like interfacial carrier transport process in pentacene organic field-effect transistors by time-resolved second harmonic generation and impendence spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Le Zhang
  • 学会等名: SSDM2011
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] Probing ambipolar carrier injection into pentacene field effect transistors using charge modulation spectroscopy and displacement current measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 学会等名: SSDM2011
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] 時間分解顕微SHG測定によるペンタセンFETのトラップキャリアの評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中康之
  • 学会等名: 平成23年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] ポリビニルフェノールを絶縁膜としたペンタセンFETのTRM-SHG測定によるキャリア伝播の直接観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 正田洋
  • 学会等名: 秋季第72回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 電荷変調分光法による2層積層型両極性トランジスタのキャリア蓄積層の分離測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 張楽
  • 学会等名: 秋季第72回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] TIPSペンタセンFETのグレイン境界におけるキャリア挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: 秋季第72回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 電荷変調分光法・光第2次高調波発生法による有機FETの動作解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰,川島啓,田中康之,岩本光正
  • 学会等名: 電子情報通信学会有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 産総研九州センター
  • 年月日: 2011-04-15
• [学会発表] 電荷変調分光法・光第2次高調波発生法による有機FETの動作解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: 電子情報通信学会OME研究会
  • 発表場所: 佐賀(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-15
• [学会発表] 電荷変調分光法によるペンタセンFETにおける両極性動作の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: Jack Lin
  • 学会等名: 春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Ambipolar device operation in pentacene field effect transistors studied using charge modulation spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 学会等名: The 6th international conference on molecular electronics and bioelectronics (M&BE6)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] Microscopic Charge Modulated Reflectance Spectroscopy and Optical Second Harmonic Generation Imaging for Studying Carrier and Electric-Field Distribution in Pentacene Field-Effect Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 学会等名: The 9th International Conference on Nano-Molecular Electronics (ICNME 2010)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Carrier Propagation Dependence on Applied Potentials in OFET Investigated by Impedance Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: The 9th International Conference on Nano-Molecular Electronics (ICNME 2010)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] TRM-SHG experiment on pre-charged organic field-effect transistor reveals inhomogeneous energetic disorder distribution in the devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Fei Liu
  • 学会等名: The 9th International Conference on Nano-Molecular Electronics (ICNME 2010)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] Study of trap-controlled carrier mobility in pentacene field effect transistors by timeresolved optical second harmonic generation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Tanaka
  • 学会等名: The 9th International Conference on Nano-Molecular Electronics (ICNME 2010)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] 光学的手法でみる有機デバイス中のキャリアダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰,岩本光正
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会
  • 発表場所: なら100年会館
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] 光学的手法でみる有機デバイス中のキャリアダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第7回研究集会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 光学的手法による有機デバイスの動作評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: 第184回JOEM研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-29
• [学会発表] Charge modulated reflectance measurement for probing carrier distribution in the pentacene field effect transistor (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 学会等名: 2010 International conference on solid state device and materials (SSDM 2010)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] SHG-CMSイメージングによる有機FETチャネル間の移動度マッピング (2010)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰
  • 学会等名: 秋季第71回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 電荷変調反射イメージングによる有機FET動作時におけるキャリア分布評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 川島啓
  • 学会等名: 秋季第71回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 有機FETにおけるキャリアダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰,岩本光正
  • 学会等名: 電子情報通信学会有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2010-01-12
• [学会発表] Microscopic Raman and SHG imaging for studying carrier and electric field distribution in organic field-effect transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Manaka, S. Kawashima, Y. Tanaka, M. Iwamoto
  • 学会等名: India-Japan workshop on biomolecular electronics and organic nanotechnology for environment preservation(IJWBME2009)
  • 発表場所: インド、デリー
  • 年月日: 2009-12-18
• [学会発表] Microscopic Raman and SHG Imaging for Studying Carrier and Electric Field Distribution in Organic Field-Effect Transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰, 川島啓, 田中康之, 岩本光正
  • 学会等名: India-Japan Workshop on Biomolecular Electronics and Organic Nanotechnology for Environment Preservation
  • 発表場所: Delhi, India
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] Carrier and electric field distribution in organic FET studied by the microscopic SHG and Raman imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰, 川島啓, 田中康之, 岩本光正
  • 学会等名: 5th International Symposium on Molecular Materials : Electronics, Photonics and Spintronics
  • 発表場所: Rennes, France
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] Effect of Carrier Trap on the Electron Transport in Pentacene FET Observed by the Time-resolved Microscopic SHG Measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Manaka, F.Liu, M.Nakao, W.Martin, M.Iwamoto
  • 学会等名: 2009 International Conference on Solid State Device and Materials
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] 有機FETにおけるキャリアダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰, 岩本光正
  • 学会等名: 電子情報通信学会有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 東京機械振興会館
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] チャネル部のラマンイメージングによるペンタセンFETの動作評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 間中孝彰, 川島啓, 田中康之, 岩本光正
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10