分子間バンド分散の精密観測による有機半導体の電気伝導特性の定量的解明

• 研究課題/領域番号: 24685032
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 山根 宏之 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (50402459)
• 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: 26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2013年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2012年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
• キーワード: 有機半導体 / 電子状態 / 角度分解光電子分光法 / シンクロトロン光 / 薄膜・界面 / 角度分解光電子分光 / エネルギーバンド / 分子間相互作用 / 表面・薄膜

研究成果の概要

有機半導体の電気伝導は、有機トランジスタや有機太陽電池などの有機エレクトロニクスにおける基本的かつ重要な過程の一つである。このような物質の電気特性を理解する上で、角度分解光電子分光法によって得られるエネルギーと波数の関係（エネルギーバンド分散）は直接的な知見を与える。
本研究では、一般的にバンド幅が非常に小さい分子間バンド分散測定における諸問題を解決することで、分子間バンド分散の精密評価法を確立し、有機半導体の弱い分子間バンド分散を系統的に研究した。これにより、有機半導体の電気伝導特性と結晶構造の相関を定量的に解明することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Systematic study on intermolecular valence-band dispersion in molecular crystalline films (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yamane and N. Kosugi
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 未定 ページ: 61-67
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2015.04.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Site-specific intermolecular valence-band dispersion in α-phase crystalline films of cobalt phthalocyanine studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamane and N. Kosugi
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 141(22) 号: 22
  • DOI: 10.1063/1.4902912
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Substituent-induced intermolecular interaction in organic crystals revealed by precise band-dispersion measurements (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yamane and N. Kosugi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.086602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-assembled nanowires with giant Rashba split bands (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Park, S. W. Jung, M-C. Jung, H. Yamane, N. Kosugi, H. W. Yeom
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.036801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band Alignment of a carbon nanotube/n-type 6H-SiC heterojunction formed by surface decomposition of SiC using photoelectron spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Satoshi Sakakibara, Shigeya Naritsuka, Wataru Norimatsu, Michiko Kusunoki, Hiroyuki Yamane, Nobuhiro Kosugi (Takahiro Maruyama)
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 101 号: 9 ページ: 92106-92106
  • DOI: 10.1063/1.4748792
  • 査読あり
• [学会発表] Quantitative determination of weak electronic interaction in organic thin films and interfaces using high-resolution photoemission spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yamane
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会・アジア国際シンポジウム－物理化学－
  • 発表場所: 日本大学（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] 二次元超構造分子薄膜の構造秩序性に由来する電子状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山根宏之，小杉信博
  • 学会等名: 第8回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] Advanced spectroscopic studies on molecular electronic states at UVSOR-III facility (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yamane
  • 学会等名: Asia-Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research 2014
  • 発表場所: National Synchrotron Radiation Research Center（Hsinchu, Taiwan）
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Weak intermolecular interaction and its site specificity in 3D and 2D molecular crystalline films (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yamane
  • 学会等名: Sweden-Japan-Germany Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
  • 発表場所: Lund大学（Lund, Sweden）
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-11
• [学会発表] 共鳴光電子分光による分子性固体中の励起電子ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 山根宏之，小杉信博
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島県広島市）
• [学会発表] 有機半導体のバンド分散測定の系統的研究への展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山根宏之, 小杉信博
  • 学会等名: 第26回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2013-01-12
• [学会発表] Precise ARPES experiments on weakly interacting molecular systems: New and deeper insights into organic electronic properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Yamane
  • 学会等名: 38th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics: VUVX2013
  • 発表場所: Crowne Plaza Hefei （合肥／中国）
  • 招待講演
• [学会発表] 有機薄膜・界面の構造と電子状態の相関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山根宏之
  • 学会等名: 第33回表面科学会学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 招待講演
• [学会発表] 分子間バンド分散の精密測定による有機結晶膜中の局所分子間相互作用の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山根宏之，小杉信博
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市）
• [学会発表] Weak intermolecular interaction of organic crystalline films revealed by high-precision valence-band measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yamane, N. Kosugi
  • 学会等名: 12th International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure
  • 発表場所: Saint Malo (France)
  • 年月日: 2012-09-18
• [備考] 有機デバイスの中をゆっくり動くホールの性質を解明
  • URL: http://www.ims.ac.jp/news/2013/09/post-10.html