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ESRによる有機半導体光デバイス中のキャリア観測法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 24654087
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 物性Ⅰ
研究機関名古屋大学

研究代表者

黒田 新一  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20291403)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード共役高分子 / フラーレン / 電子スピン共鳴 / 光伝導 / 有機電界効果トランジスタ / 有機光電変換デバイス / 光電動
研究成果の概要

本研究では、高い光電変換効率を示すことから近年注目される導電性高分子/フラーレン複合体におけるキャリアの伝導機構や再結合過程を、電子スピン共鳴(ESR)法や伝導測定から明らかにした。結晶性の高い高分子を用いた複合体では、正・負のキャリア2つずつが同時消滅する4分子再結合過程が室温まで観測された。この過程は、高い規則構造を持つ高分子に生成されるバイポーラロンに起因すると考えられる。また、フラーレン混合比率の変化に伴うキャリア移動度の変化をFET特性から直接求めた。正孔移動度は分子配向の変化を反映して変化し、電子と正孔の移動度が等しくなる混合比率で最も光電変換効率が向上することが明らかになった。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Direct probing of gate-bias stress effect in organic transistors by electron spin resonance spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, E. Sawada, K. Azuma, and S. Kuroda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 8 号: 5 ページ: 051603-051603

    • DOI

      10.7567/apex.8.051603

    • NAID

      210000137496

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 電子スピン共鳴法を用いた有機エレクトロニクス材料およびデバイスの研究2015

    • 著者名/発表者名
      黒田新一
    • 雑誌名

      電子スピンサイエンス

      巻: 13巻(通号24) ページ: 4-11

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Signature of the insulator-metal transition of a semicrystalline conjugated polymer in ionic-liquid-gated transistors2015

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Harada, Hiroshi Ito, Yoshihiro Ando, Shun Watanabe, Hisaaki Tanaka and Shin-ichi Kuroda
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 号: 2 ページ: 021601-1

    • DOI

      10.7567/apex.8.021601

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature carrier dynamics in high-mobility organic transistors of alkylated dinaphtho-thienothiophene as investigated by electron spin resonance2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kinoshita, H. Tanaka, Y. Shimoi, K. Takimiya, and S. Kuroda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105 号: 3

    • DOI

      10.1063/1.4890962

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microscopic Signature of Metallic State in Semicrystalline Conjugated Polymers Doped with Fluoroalkylsilane Molecules2014

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, M. Hirate, S. Watanabe, and S. Kuroda
    • 雑誌名

      Adv. MAter.

      巻: in press 号: 15 ページ: 2376-2383

    • DOI

      10.1002/adma.201304691

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocarrier recombination of polymer/fullerene composites in surface-type photocells2014

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, T. Tokai, J. Suzuki, H. Tanaka, S. Kuroda
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 1S ページ: 01AB09-01AB09

    • DOI

      10.7567/jjap.53.01ab09

    • NAID

      210000143267

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 有機エレクトロニクス材料・デバイスのESR研究2013

    • 著者名/発表者名
      黒田新一
    • 雑誌名

      電子スピンサイエンス

      巻: 11 ページ: 30-35

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Balanced Ambipolar Transport of the Composite Film of a Carbazole-Benzothiadiazole Copolymer with a Fullerene Derivative2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, T. Iwata, S. Watanabe, and S. Kuroda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 6 号: 5 ページ: 051601-051601

    • DOI

      10.7567/apex.6.051601

    • NAID

      10031174303

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron spin resonance observation of charge carrier concentration in organic field-effect transistors during device operation2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, M. Hirate, S. Watanabe, K. Kaneko, K. Marumoto, T. Takenobu, Y. Iwasa, S. Kuroda
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.045309

    • NAID

      120007137078

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variable-Range Hopping Conduction in Ion-Gel-Gated Electrochemical Transistors of Regioregular Poly(3-hexylthiophene)2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ando, H. Ito, S. Watanabe, and S. Kuroda
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 37 号: 11 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.114721

    • NAID

      210000109801

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical ESR g Values in Rubrene and Oligoacenes: Implication to Molecular Orientation at Interfaces in Organic FETs2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimoi, K. Marumoto, and S. Kuroda
    • 雑誌名

      Mol. Cryst. Liq. Cryst.

      巻: 566 号: 1 ページ: 33-37

    • DOI

      10.1080/15421406.2012.701113

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 有機エレクトロニクス材料およびデバイスのESR2015

    • 著者名/発表者名
      黒田新一
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会(2015年)、領域3、領域7、領域5合同シンポジウム「スピン分光法の最近の現状と展望」
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electron Spin Resonance Studies of Organic Electronic Materials and Devices2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kuroda
    • 学会等名
      Joint conference of APES2014,IES,SEST2014 (APES-IES-SEST2014)
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ESR spectroscopy of charge carriers in recent high-mobility organic transistors2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kuroda
    • 学会等名
      5th international meeting on spin in organic semiconductors (SpinOS)
    • 発表場所
      姫路
    • 年月日
      2014-10-13 – 2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イオン液体トランジスタ構造を用いた導電性高分子へのキャリアドーピングとESR2014

    • 著者名/発表者名
      黒田新一、中村悠基、西尾聡志、田中久暁、下位幸弘
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Direct observation of field-induced charge carriers in high-mobility transistors of polycrystalline C10-DNTT by ESR2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kuroda, Y. Kinoshita, H. Tanaka, Y. Shimoi, K. Takimiya
    • 学会等名
      International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2014)
    • 発表場所
      Turku, Finland
    • 年月日
      2014-06-30 – 2014-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体トランジスタによる導電性高分子PBTTTの電子状態制御とESR2014

    • 著者名/発表者名
      黒田新一、西尾聡志、安藤良洋、田中久暁、伊東裕
    • 学会等名
      第69回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ESR observation of field-induced charge carriers in high-mobility organic transistors2013

    • 著者名/発表者名
      S. Kuroda
    • 学会等名
      the 12th European Conference on Molecular Electronics (ECME2013)
    • 発表場所
      London
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Charge carrier injection into BEDT-TTF charge transfer salt single crystals using ion-gel-gated transistors2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, S. Iguchi, Y. Ando, S. Kuroda T. Hiramatsu, Y. Yoshida, G. Saito
    • 学会等名
      10th International Symposium on Crystalline Organic Metals Superconductors and Ferromagnets (ISCOM2013)
    • 発表場所
      Montreal
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 電場誘起ESR法による有機半導体のキャリア観測2013

    • 著者名/発表者名
      黒田新一
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会、領域7、領域3合同シンポジウム「有機半導体におけるスピン自由度と電荷ダイナミクス」
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高移動度有機トランジスタ中のキャリアESR観測2013

    • 著者名/発表者名
      黒田新一
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photocarrier recombination of polymer/fullerene composites in surface-type photocells2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, T. Tokai, J. Suzuki, H. Tanaka, and S. Kuroda
    • 学会等名
      7th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 立体規則性ポリチオフェン/可溶性フラーレン複合体における光キャリアの再結合過程2012

    • 著者名/発表者名
      黒田新一,長谷川裕哉,田中久暁
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Photocurrent of Polymer/fullerene Composites in Surface-Type Photocells2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, T. Tokai, J. Suzuki, S. Watanabe, H. Tanaka, and S. Kuroda
    • 学会等名
      BIT’s 2nd Annual World Congress of Nanoscience and Nanotechnology
    • 発表場所
      Qingdao, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Variable-Range Hopping Transport in Ion Gel-Gated Electrochemical Transistors of Regioregular Conjugated Polymers2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, Y. Ando, S. Watanabe, H. Tanaka, and S. Kuroda
    • 学会等名
      IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ESR Observations of Charge Carrier Dynamics in Thienothiophene-Based High-Mobility Transistors2012

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, M. Kozuka, S. Watanabe, Y. Shimoi. K. Takimiya, and S. Kuroda
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific EPR/ESR Symposium (APES2012)
    • 発表場所
      北京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ESR Observation of Low-Temperature Carrier Dynamics in High-Mobility Organic Transistors of a Thienothiophene-Based Small Molecule C8-BTBT2012

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka and S. Kuroda
    • 学会等名
      The 2012 International Conference on Flexible and Printed Electronics (ICFPE 2012)
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ESR Studies of Charge-Carrier g-values and Interfacial Molecular Orientation in High-Mobility Organic Transistors2012

    • 著者名/発表者名
      S. Kuroda, H. Tanaka, S. Watanabe, and Y. Shimoi
    • 学会等名
      The Second International Symposium on Electron Spin Science (ISESS)
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Direct Observation of Charge Carrier Concentration in Operating Organic Transistors by Electron Spin Resonance2012

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, M. Hirate, S. Watanabe, K. Marumoto, T. Takenobu, Y. Iwasa, and S. Kuroda
    • 学会等名
      International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2012)
    • 発表場所
      アトランタ(米国)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ESR Observation of Charge Carriers in High-Mobility Organic Transistors of a Thienothiophene-Based Small Molecule C8-BTBT2012

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, M. Kozuka, S. Watanabe, Y. Shimoi, K. Takimiya, and S. Kuroda
    • 学会等名
      International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2012)
    • 発表場所
      アトランタ(米国)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ariable-range hopping conduction behavior in ion gel-gated thin-film transistors of regioregular poly(3-hexylthiophene)2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, Y. Ando, S. Watanabe, S. Kuroda
    • 学会等名
      International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2012)
    • 発表場所
      アトランタ(米国)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2020-05-15  

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