有機半導体のキャリア移動度異方性を測定する新規手法の開発

• 研究課題/領域番号: 24655164
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 中山 健一 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (20324808)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 有機エレクトロニクス / キャリア移動度 / キャリア濃度 / CELIV法 / 有機トランジスタ / 有機太陽電池 / 有機半導体

研究概要

有機半導体薄膜における横方向（面内方向）および縦方向（膜厚方向）のキャリア移動度の評価を行い、薄膜構造とキャリア移動度の異方性、そしてそれらがデバイス性能におよぼす影響について検討を行った。特に、縦方向の移動度評価する新たな手法としてDark CELIV法を拡張し、熱平衡キャリアの少ない形でも測定できるInjected Dark CELIV法を考案した。縦方向移動度が鍵となるデバイスとして縦型有機トランジスタと薄膜太陽電池について、薄膜構造と縦方向移動度、そしてデバイス性能の相関を調べた。

研究成果

• [雑誌論文] Bulk-Heterojunction Organic Photovoltaic Devices Fabricated Using Asymmetric Soluble Anthracene Core Photoprecursors (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Motoyama, S. Sugii, S. Ikeda, Y. Yamaguchi, H. Yamada, and K. Nakayama
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 53
  • NAID: 210000143260
  • 査読あり
• [雑誌論文] N-type Metal-Base Organic Transistors Having Thin Collector Layers (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ueno, T. Yashima, J. Kido, and K. Nakayama
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-processed anthradithiophene-PCBM p-n junction photovoltaic cells fabricated by using the photoprecursor method (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, Y. Yamaguchi, R. Katoh, T. Motoyama, T. Aotake, D. Kuzuhara, M. Suzuki, T. Okujima, H. Uno, N. Aratani, and K. Nakayama
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 49 ページ: 11638-11640
  • NAID: 120006334967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and photoreactivity of a-diketone-type precursors of acenes and their use in organic-device fabrication (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Suzuki, T. Aotake, Y. Yamaguchi, N. Noguchi, H. Nakano, K. Nakayama, and H. Yamada
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobiol 巻: 18 ページ: 50-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terazulene : A High-Performance n-Type Organic Field-Effect Transistor Based on Molecular Orbital Distribution Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, K. Ogawa, K. Nakayama, Y. Ohba, and H. Katagiri
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135 ページ: 19095-19098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymer material dependence in the polymer/small molecule metal-base organic transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Umetsu, R. Akiba, K. Nakayama, and J. Kido
  • 雑誌名: Mol. Cryst. Liq. Cryst 巻: 580 ページ: 117-124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-conversion and structural properties of the drop-casted films of 6,13-pentacene diketone (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Ohashi, H. Yamada, and K. Nakayama
  • 雑誌名: Mol. Cryst. Liq. Cryst 巻: 580 ページ: 103-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and Field-Effect Transistor Performance of Printed Pentacene Films Prepared by Photoconversion of the Soluble Precursor (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, C. Ohashi, Y. Oikawa, T. Motoyama, and H. Yamada
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C 巻: 1 ページ: 6244-6251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hetero-Layered Organic Photovoltaic Devices Fabricated Using Soluble Pentacene Photoprecursors (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Motoyama, T. Kiyota, H. Yamada, and K. Nakayama
  • 雑誌名: Sol. Energ. Mater. Sol. Cell 巻: 114 ページ: 156-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terazulene: A High-Performance n-Type Organic Field-Effect Transistor Based on Molecular Orbital Distribution Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, K. Ogawa, K. Nakayama, Y. Ohba, and H. Katagiri
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: Vol. 135 号: 51 ページ: 19095-19098
  • DOI: 10.1021/ja410696j
  • 査読あり
• [学会発表] 2,6位で結合したターアズレン異性体の物性とOFET特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口裕二, 田窪舞紀, 中山健一, 片桐洋史
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県、名古屋市)
  • 年月日: 2014-03-27
• [学会発表] 共役長の異なる超分子オリゴチオフェンを用いたバルクヘテロ型太陽電池 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山健一, 谷侑樹, 鈴木美香, 林旭, 佐藤亘, 増尾貞弘, 矢貝史樹
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県、相模原市)
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] Injected CELIV測定によるホール輸送材料の移動度評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片桐千帆, 中山健一
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県、相模原市)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 光前駆体溶液からのペンタセン光単結晶成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大橋知佳, 山田容子, 中山健一
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県、相模原市)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 縦型有機トランジスタの高周波回路への展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山健一
  • 学会等名: ナノテクノロジーセンター第5回若手セミナー
  • 発表場所: 大阪大学産業科学研究所(大阪府、茨木市)
  • 年月日: 2014-02-28
  • 招待講演
• [学会発表] 縦型有機トランジスタの高周波回路への展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山健一
  • 学会等名: ナノテクノロジーセンター第５回若手セミナー
  • 発表場所: 大阪大学産業科学研究所（大阪府、茨木市）
  • 招待講演
• [学会発表] 共役長の異なる超分子オリゴチオフェンを用いたバルクヘテロ型太陽電池 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山健一, 谷侑樹, 鈴木美香, 林旭, 佐藤亘, 増尾貞弘, 矢貝史樹
  • 学会等名: 第6１回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県、相模原市）
• [学会発表] 光前駆体溶液からのペンタセン光単結晶成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大橋知佳、山田容子、中山健一
  • 学会等名: 第6１回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県、相模原市）
• [学会発表] Injected CELIV測定によるホール輸送材料の移動度評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片桐千帆、中山健一
  • 学会等名: 第6１回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県、相模原市）
• [学会発表] 2,6位で結合したターアズレン異性体の物性とＯＦＥＴ特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口裕二、田窪舞紀、中山健一、片桐洋史
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（愛知県、名古屋市）
• [学会発表] Terazulen : Novel Class of N-Type Semicouductor Material (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, K. Ogawa, H. Katagiri, Y. Ohba, K. Nakayama
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Hynes Convention Center, Boston, MA
  • 年月日: 2013-12-02
• [学会発表] メゾフェーズ分子材料による有機光エレクトロニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 中山健一
  • 学会等名: 科学技術振興機構ワークショップ
  • 発表場所: 科学技術振興機構東京本部別館(東京都、千代田区)
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] 水素結合によるオリゴチオフェンナノロッドの形成とバルクヘテロ型太陽電池への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷侑樹, 鈴木美香, 林旭, 矢貝史樹, 中山健一
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府、京田辺市)
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] TMS基を持つベンゾポルフィリンを用いた熱変換型有機薄膜太陽電池 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田直也, 高橋功太郎, 葛西大軌, 山田容子, 中山健一
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府、京田辺市)
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] Vertical mobility measurement of P3HT using a dark CELIV method (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Katagiri, K. Nakayama
  • 学会等名: International Conference on Flexible and Printed Electronics2013
  • 発表場所: The Shilla Hotel, Jeju Island, Korea
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Vertical carrier mobility measurements in organic semiconductor films by using the Dark CELIV and SCLC methods (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Katagiri and K. Nakayama
  • 学会等名: International Conference of Smart Systems Engineering 2013
  • 発表場所: Yamagata University, Yonezawa, Yamagata, Japan
  • 年月日: 2013-07-12
• [学会発表] ペンタセン光前駆体を用いた塗布半導体膜の作製と有機FETへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大橋知佳, 及川悦誠, 元山貴雄, 山田容子, 中山健一
  • 学会等名: 第111回日本画像学会年次大会(Imaging Conference JAPAN 2013)
  • 発表場所: すずかけホール(神奈川県、横浜市)
  • 年月日: 2013-06-13
• [学会発表] P3HT積層型メタルベース有機トランジスタにおける貧溶媒添加効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅津公平, 篠田亘, 城戸淳二, 中山健一
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府、京都市)
  • 年月日: 2013-05-30
• [学会発表] Dark CELIV法によるP3HT薄膜の縦方向移動度評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片桐千帆, 中山健一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県、厚木市)
  • 年月日: 2013-03-30
• [学会発表] Vertical-type metal-base organic transistors using polymer semiconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama
  • 学会等名: JST戦略的国際科学技術協力推進事業日―フィンランド研究交流プログラム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所つくば(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2013-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] メゾフェーズ分子材料による有機光エレクトロニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 中山健一
  • 学会等名: 科学技術振興機構ワークショップ
  • 発表場所: 科学技術振興機構 東京本部別館（東京都、千代田区）
  • 招待講演
• [学会発表] Terazulen: Novel Class of N-Type Semicouductor Material (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, K. Ogawa, H. Katagiri, Y. Ohba, K. Nakayama
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Hynes Convention Center , Boston, MA
• [学会発表] P3HT積層型メタルベース有機トランジスタにおける貧溶媒添加効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅津公平、篠田亘、城戸淳二、中山健一
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都府、京都市）
• [学会発表] ペンタセン光前駆体を用いた塗布半導体膜の作製と有機FETへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大橋知佳，及川悦誠，元山貴雄，山田容子，中山健一
  • 学会等名: 第111回日本画像学会年次大会 (Imaging Conference JAPAN 2013)
  • 発表場所: すずかけホール（神奈川県、横浜市）
• [学会発表] 水素結合によるオリゴチオフェンナノロッドの形成とバルクヘテロ型太陽電池への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷侑樹、鈴木美香、林旭、矢貝史樹、中山健一
  • 学会等名: 第74回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府、京田辺市）
• [学会発表] TMS基を持つベンゾポルフィリンを用いた熱変換型有機薄膜太陽電池 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田直也、高橋功太郎、葛西大軌、山田容子、中山健一
  • 学会等名: 第74回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府、京田辺市）
• [学会発表] Mobility measurement of poly-3-hexythiophene film by using charge extraction linearly increasing voltage method (2012)
  • 著者名/発表者名: C. Katagiri, K. Nakayama
  • 学会等名: The 4th Asian Conference on Organic Electronics
  • 発表場所: Yamagata University, Yonezawa, Yamagata, Japan
  • 年月日: 2012-12-20
• [学会発表] Dark CELIV法によるP3HT薄膜の縦方向移動度評価
  • 著者名/発表者名: 片桐千帆、中山健一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県、厚木市）
• [学会発表] Vertical-type metal-base organic transistors using polymer semiconductors
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama
  • 学会等名: JST戦略的国際科学技術協力推進事業日―フィンランド研究交流プログラム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所つくば（茨城県つくば市）
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://nk.yz.yamagata-u.ac.jp/nk/
• [備考] 山形大学大学院理工学研究科 中山研究室
  • URL: http://nk.yz.yamagata-u.ac.jp/nk/index.html