有機半導体への位置選択的ドーピング

• 研究課題/領域番号: 23656011
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 下谷 秀和 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (60418613)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 有機 / 分子エレクトロニクス / 分子性固体 / 有機トランジスタ / 電気二重奏トランジスタ / 有機半導体 / カーボンナノチューブ / 電界効果トランジスタ / 電気二重層

研究概要

有機半導体へのキャリアドーピングを行い、キャリア易動度と金電極からのキャリア注入の接触抵抗のキャリア濃度依存性を求めた。キャリアドーピングはイオン液体を電解液として用いた電気二重層トランジスタ構造を用いて行い、変位電流法と4端子法によりキャリア易動度と接触抵抗を求めた。その結果、接触抵抗はキャリア濃度の増加とともに初めは減少するが、途中で増加に転じることが分かった。さらに、接触抵抗のキャリア濃度依存性は易動度の依存性と反比例しており、金属・有機半導体拡散制限注入機構が成り立っていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Ambipolar Organic Single-Crystal Transistors Based on Ion Gels (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yomogida、J. Pu、H. Shimotani、S. Ono 、S. Hotta 、Y. Iwasa 、T.Takenobu
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: Vol.24 号: 32 ページ: 4392-4397
  • DOI: 10.1002/adma.201200655
  • 査読あり
• [雑誌論文] External electric field dependence of the structure of the electric double layer at an ionic liquid/Au interface (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Yamamoto, H. Morisaki, O. Sakata, H. Shimotani, H. T. Yuan, Y. Iwasa, T. Kimura, Y. Wakabayashi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 5 ページ: 053122-053122
  • DOI: 10.1063/1.4742920
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric-field-induced superconductivity at 9.4 K in a layered transition metal disulphide MoS2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouji Taniguchi, Akiyo Matsumoto, Hidekazu Shimotani, Hidenori Takagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 4 ページ: 042603-042603
  • DOI: 10.1063/1.4740268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable Spin-Orbit Interaction in Trilayer Graphene Exemplified in Electric-Double-Layer Transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: Z. Y. Chen、H. T. Yuan、Y. F. Zhang、K. Nomura、T. Gao、H. Shimotani、Z. F. Liu 、Y. Iwasa
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: Vol.12 号: 5 ページ: 2212-2216
  • DOI: 10.1021/nl204012c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-Mediated Phase Control and Electrolyte-Gating of Electron-Doped Manganites (2011)
  • 著者名/発表者名: P.H.Xiang, S.Asanuma, H.Yamada, I.H. Inoue, H.Sato, H.Akoh, A.Sawa, K.Ueno, H.T.Yuan, H.Shimotani, M.Kawasaki, Y.Iwasa
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 23 号: 48 ページ: 5822-5827
  • DOI: 10.1002/adma.201102968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular thermal contraction of the Ar@C_<60> endohedral fullerene (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Dragoe, A. M. Flank, P. Lagarde, S.Ito, H. Shimotani, H. Takagi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84巻 号: 15 ページ: 155448-155448
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.155448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accessing the transport properties of graphene and its multilayers at high carrier density (2011)
  • 著者名/発表者名: J. T. Ye、M. F. Craciun、M. Koshino、S. Russo、S. Inoue、H. T. Yuan、H. Shimotani, A. F. Morpurgo、Y. Iwasa
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: Vol.108 号: 32 ページ: 13002-13006
  • DOI: 10.1073/pnas.1018388108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hole reduction and electron accumulation in YBa_2Cu_3O_y thin films using an electrochemical technique : Evidence for an n-type metallic state (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nojima、H. Tada、S. Nakamura、N. Kobayashi、H. Shimotani、Y. Iwasa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.84 号: 2 ページ: 20502-20502
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.020502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid-Gated Ambipolar Transport in Ultrathin Films of a Topological Insulator Bi_2Te_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: H.T.Yuan, H.W.Liu, H.Shimotani, H.Guo, M.W.Chen, Q.K.Xue, Y.Iwasa
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 11 号: 7 ページ: 2601-2605
  • DOI: 10.1021/nl201561u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of superconductivity in KTaO3 by electrostatic carrier doping (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ueno、S. Nakamura、H. Shimotani、H. T. Yuan、N. Kimura、T. Nojima、H. Aoki、Y. Iwasa、M. Kawasaki
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: Vol.6 号: 7 ページ: 408-412
  • DOI: 10.1038/nnano.2011.78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrically Induced Ferromagnetism at Room Temperature in Gobalt-Doped Titanium Dioxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamada, K.Ueno, T.Fukumura, H.T.Yuan, H.Shimotani, Y.Iwasa, L.Gu, S.Tsukimoto, Y.Ikuhara, M.Kawasaki
  • 雑誌名: SCIENCE 巻: 332 号: 6033 ページ: 1065-1067
  • DOI: 10.1126/science.1202152
  • 査読あり
• [学会発表] Continuous Carrier Tuning in Metallic and Semiconducting SWNT Film (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani, Satoshi Tsuda, Hongtao Yuan, Yohei Yomogida, Rieko Moriya, Taishi Takenobu, Kazuhiro Yanagi, Yoshihiro Iwasa
  • 学会等名: Japan-France Seminar : Physics and Control of Clustering Crystals
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(淡路市)
• [学会発表] EDLT of SWNT: single bundle and thin film (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani
  • 学会等名: EDLT TOKYO
  • 発表場所: 東京大 学(東京)
• [学会発表] 固液界面の強電場を利用したキャリア制御による電子相転移の発現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大(兵庫県)
• [学会発表] 電気二重層トランジスタによる金属・有機界面のキャリア注入機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」配列ナノ空間研究会(第3回)
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
• [学会発表] One-dimensional nature in transport property of SWNT thin film electrochemical transistor (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani, Satoshi Tsuda, Hongtao Yuan, Yohei Yomogida, Rieko Moriya, Taishi Takenobu, Kazuhiro Yanagi, Yoshihiro Iwasa
  • 学会等名: APS March Meeting 2012
  • 発表場所: ボストン(アメリカ)
• [学会発表] 金属・半導体分離単層カーボンナノチューブ薄膜の連続的キャリア濃度制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」第9回領域会議
  • 発表場所: 物質・材料研究機構(茨城県)
• [学会発表] EDLT of SWNT: single bundle and thin film (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani
  • 学会等名: EDLT TOKYO
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] Continuous Carrier Tuning in Metallic and Semiconducting SWNT Film (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani
  • 学会等名: Japan-France Seminar : Physics and Control of Clustering Crystals
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場（淡路市）
• [学会発表] 金属・半導体分離単層カーボンナノチューブ薄膜の連続的キャリア濃度制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学 ユビキタス元素戦略」第９回領域会議
  • 発表場所: 物質・材料研究機構（茨城県）
• [学会発表] 電気二重層トランジスタによる金属・有機界面のキャリア注入機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学 ユビキタス元素戦略」配列ナノ空間研究会（第３回）
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都）
• [学会発表] 固液界面の強電場を利用したキャリア制御による電子相転移の発現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 日本物理学会 第67回年次大会(招待講演)
  • 発表場所: 関西学院大(兵庫県)
• [学会発表] One-dimensional nature in transport property of (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani
  • 学会等名: APS March Meeting 2012
  • 発表場所: Boston Convention Center（アメリカ）
• [学会発表] 金属・半導体分離単層カーボンナノチューブ薄膜の連続的キャリア濃度制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 第5回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2011-11-20
• [学会発表] 金属・半導体分離SWNT薄膜の1次元的伝導特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和,津田諭,袁洪涛,蓬田陽平,守屋理恵子,竹延大志,柳和宏,岩佐義宏
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] One-Dimensional Electronic Transport in Nanotube Random Network Transistors at Room Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani, Satoshi Tsuda, Hongtao Yuan, Yohei Yomogida, Rieko Moriya, Taishi Takenobu, Kazuhiro Yanagi, Yoshihiro Iwasa
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Hynes Convention Center、ボストン(アメリカ)
• [学会発表] Continuous Carrier Tuning in Metallic and Semiconducting SWNT Film (2011)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学」若手研究会
  • 発表場所: 東北大学北青葉山キャンパス(宮城県)
• [学会発表] 金属・半導体分離SWNT薄膜の1次元的伝導特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 日本物理学会 2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学（富山県）
• [学会発表] Continuous Carrier Tuning in Metallic and Semiconducting SWNT Film (2011)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学」若手研究会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
• [学会発表] One-Dimensional Electronic Transport in Nanotube Random Network Transistors at Room Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Shimotani
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Hynes Convention Center（アメリカ）