高濃度キャリア制御による有機半導体の機能発現：レーザーと熱電効果

• 研究課題/領域番号: 24684023
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 下谷 秀和 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60418613)
• 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: 27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円); 2014年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2013年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2012年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
• キーワード: 有機半導体 / 有機トランジスタ / 有機エレクトロニクス / 金属有機半導体界面 / 電気二重層トランジスタ / カーボンナノチューブ

研究成果の概要

固体と電解液の界面に生じる電気二重層の強電場を利用した電気二重層トランジスタ構造を用いた高濃度キャリアドーピングにより、様々な物質の物性制御を行った。特に、カーボンナノチューブにおいては固体絶縁層を用いた電界効果トランジスタでは実現できなかった金属カーボンナノチューブの電気抵抗変化を実現した。同時に行った光吸収スペクトルにより、これは伝導に寄与するサブバンド数が変化するためであることが明らかになった。また、有機半導体トランジスタの金属・半導体界面、絶縁体・半導体界面を制御することにより、電子注入障壁の低減やトラップ準位の分布を変化させることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Systematic Study of the Electronic States in Electron-Doped Polyacenes (2014)
  • 著者名/発表者名: Q. T. N. Phan, S. Heguri, Y. Tanabe, H. Shimotani and K. Tanigaki
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: 2014 号: 24 ページ: 4033-4038
  • DOI: 10.1002/ejic.201402381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic studies on anharmonicity of rattling phonons in type-I clathrates by low-temperature heat capacity measurements (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Wu, J. T. Xu, D. Prananto, H. Shimotani, Y. Tanabe, S. Heguri and K. Tanigaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 21
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.214301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous Band-Filling Control and One-Dimensional Transport in Metallic and Semiconducting Carbon Nanotube Tangled Films (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Shimotani, S. Tsuda, H.T. Yuan, Y. Yomogida, R. Moriya, Taishi Takenobu, K. Yanagi and Y. Iwasa
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 24 号: 22 ページ: 3305-3311
  • DOI: 10.1002/adfm.201303566
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tuning of the ground state in electron doped anthracene (2014)
  • 著者名/発表者名: Q. T. N. Phan, S. Heguri, Y. Tanabe, H. Shimotani, T. Nakano, Y. Nozue and K. Tanigaki
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 43 号: 26 ページ: 10040-10045
  • DOI: 10.1039/c4dt00071d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-induced superconductivity in electric double layer transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ueno, H. Shimotani, H. T. Yuan, J. T. Ye, M. Kawasaki, Y. Iwasa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 号: 3 ページ: 032001-032001
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.032001
  • NAID: 210000132977
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ionic liquid gated electric-double-layer transistors based on Mg-doped InN epitaxial films (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Y. Chen, H. T. Yuan, X. Q. Wang, N. Ma, Y. W. Zhang, H. Shimotani, Z. X. Qin, B. Shen, Y. Iwasa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 号: 25
  • DOI: 10.1063/1.4852175
  • 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] 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] 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] 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
• [学会発表] 有機単結晶FETの電子易動度の絶縁層修飾膜依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下谷秀和, 小林昌太, 及川翔, 谷垣勝己
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Control of Carrier Injection Barrier in Organic Thin-Film Transistors by Surface Modification of Dielectric Layer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Shimotani, T. Kanagasekaran, S. Ikeda, H. Shang, R. Kumashiro, K. Tanigaki
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: ボストン（アメリカ）
  • 年月日: 2014-12-01
• [学会発表] Physical Properties Study on Noble Metal Containing Type I Clathrates: Ba8MxGe46-x (M= Cu, Ag, Au), Synthesized by Sn Flux (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiazhen Wu，Satoshi Heguri，Yoichi Tanabe，Hidekazu Shimotani，Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（平塚市）
• [学会発表] Synthesis and electronic states of cage-structured clathrates containing d-transition elements (2014)
  • 著者名/発表者名: Thangavel Kanagasekaran，Jiazhen Wu，Satoshi Heguri，Yoichi Tanabe，Hidekazu Shimotani, Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（平塚市）
• [学会発表] Effects of d-elements substitution on electronic states in clathrate compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: Jiazhen Wu，Dwi Pranant，Satoshi Heguri，Youich Tanabe，Hedekazu Shimotani, Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島市）
• [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)
  • 年月日: 2012-11-07
• [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)
  • 年月日: 2012-09-09