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高移動度を示す有機トランジスター中のキャリアの電子状態とダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 25287073
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関公益財団法人名古屋産業科学研究所 (2015)
名古屋大学

研究代表者

黒田 新一  公益財団法人名古屋産業科学研究所, その他部局等, 研究員 (20291403)

研究分担者 田中 久暁  名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教 (50362273)
下位 幸弘  産業技術総合研究所, その他部局等, 研究チーム長 (70357226)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2013年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワード有機半導体 / 電界効果デバイス / 非線形素励起 / 電子スピン共鳴 / 理論計算 / 有機トランジスタ / 導電性高分子
研究成果の概要

最近の有機トランジスタ(FET)では新しいπ共役系分子や高分子の開発により移動度の向上が著しい。本研究では、代表的な高移動度材料であるチエノチオフェン系を中心に材料やFET中のキャリアを電子スピン共鳴(ESR)により直接観測し、キャリアダイナミクスや電子状態を解明した。特にアルキル鎖と拡張されたπ電子系を有する低分子材料(C10DNTT)では約10meVという有機材料中でも最も低い移動度活性化エネルギーを明らかにし、高結晶性高分子(PBTTT)では、イオン液体絶縁膜トランジスタ構造などによる高キャリアドーピング下でポーラロンからバイポーラロンをへて金属状態に至る電子状態の変化と制御に成功した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Two-Dimensional Coherent Charge Transport in Highly Ordered Conducting Polymers Doped by Solid State Diffusion2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kang, S. Watanabe, K. Broch, A. Sepe, A. Brown, I. Nasrallah, M. Nikolka, Z. Fei, M. Heeney, D. Matsumoto, K. Marumoto, H. Tanaka, S. Kuroda, and H. Sirringhaus
    • 雑誌名

      Nature Mater.

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optically visible phase separation between Mott-Hubbard and charge-density-wave domains in a Pd-Br chain complex2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, S. Takaishi, H. Iguchi, H. Okamoto, H. Tanaka, S. Kuroda, Y. Hosomi, S. Yoshida, H. Shigekawa, T. Kojima, H. Ohtsu, M. Kawano, B. K. Breedlove, L. Gué rin, and M. Yamashita
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 2 号: 2 ページ: 259-263

    • DOI

      10.1002/slct.201600065

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Critical regime for the insulator-metal transition in highly-ordered conjugated polymers gated with ionic liquid2016

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

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: in press

    • NAID

      210000146183

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microscopic signature of insulator-to-metal transition in highly-doped semicrystalline conducting polymers in ionic-liquid-gated transistors2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, S. Nishio, H. Ito, and S. Kuroda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 107 号: 24

    • DOI

      10.1063/1.4938137

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical prediction of crystal structures of rubrene2014

    • 著者名/発表者名
      S. Obata, T. Miura, Y. Shimoi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 1S ページ: 01AD02-01AD02

    • DOI

      10.7567/jjap.53.01ad02

    • NAID

      210000143280

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 密度汎関数法を用いたgテンソルの理論計算:有機半導体分子の界面分子配向をめぐって2014

    • 著者名/発表者名
      下位幸弘
    • 雑誌名

      電子スピンサイエンス

      巻: 12 ページ: 28-32

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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 実績報告書
  • [学会発表] 高移動度分子C10-DNTT を用いた有機FET の低温ESR2016

    • 著者名/発表者名
      黒田新一、田中久暁、木下裕太郎、下位幸弘、瀧宮和男
    • 学会等名
      日本物理学会 第71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] DPP 系共役高分子を用いた有機トランジスタにおけるキャリアのESR 観測2016

    • 著者名/発表者名
      田中久暁、近藤正弘、若松綾人、黒田新一
    • 学会等名
      日本物理学会 第71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 導電性高分子F8T2 を用いたイオン液体トランジスタにおける両極性キャリアのESR 観測2016

    • 著者名/発表者名
      堀貴登、中村悠基、田中久暁、下位幸弘、黒田新一
    • 学会等名
      日本物理学会 第71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ポリフルオレン系共役高分子を用いたイオン液体トランジスタにおける両極性キャリアのESR観測2015

    • 著者名/発表者名
      田中久暁、中村悠基、下位幸弘、黒田新一
    • 学会等名
      第54回電子スピンサイエンス学会(SEST2015)
    • 発表場所
      新潟 朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-11-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] イオンゲルトランジスタを用いた高移動度有機半導体分子へのキャリア注入とESR2015

    • 著者名/発表者名
      田中久暁、小西弘記、西尾聡志、黒田新一、下位幸弘、瀧宮和男
    • 学会等名
      日本物理学会第2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高移動度導電性高分子PDVT-10における電場誘起キャリアのESR観測2015

    • 著者名/発表者名
      若松綾人、田中久暁、黒田新一
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Pressure Induced Structural Change of Rubrene Crystal: Computational Crystal Structure Prediction2015

    • 著者名/発表者名
      S. Obata, H. Goto, Y. Shimoi
    • 学会等名
      13th European Conference on Molecular Electronics
    • 発表場所
      Strasbourg
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ESR Observation of Charge Carriers in Highly-Doped Semicrystalline Conjugated Polymer PBTTT2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kuroda, H. Tanaka, M. Hirate, S. Nishio, H. Ito, S. Watanabe
    • 学会等名
      13th European Conference on Molecular Electronics
    • 発表場所
      Strasbourg
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [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] ESR法による結晶性共役高分子の高ドープ状態における金属相の観測2015

    • 著者名/発表者名
      田中久暁
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会(2015年)、領域7、領域8合同シンポジウム「分子性固体におけるキャリアドーピングの新展開」
    • 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] Microscopic Signature of Metallic State in Highly-Doped Semicrystalline Conducting Polymers2014

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka and S. Kuroda
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP 2014)
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] THEORETICAL PREDICITON OF CRYSTAL STRUCTUES OF ORGANIC SEMICONDUTORS: PENTACENE AND RUBRENE2014

    • 著者名/発表者名
      N. Niitsu, S. Obata, T. Miura, Y. Shimoi
    • 学会等名
      XXIII INTERNATIONAL MATERIALS RESEARCH CONGRESS 2014
    • 発表場所
      カンクン、メキシコ
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] MOLECULAR ARRANGEMENT OF OLIGOACENES: TEORETICAL PREDICTION OF CRYSRAL STRUCTURES2014

    • 著者名/発表者名
      N. Niitsu, S. Obata, T. Miura, Y. Shimoi
    • 学会等名
      ICSM2014 (International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals)
    • 発表場所
      Turku, フィンランド
    • 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] CRYSTAL STRUCTURE PREDICTIONS OF ORGANIC SEMICONDUCTING MOLECULES IN THEORETICAL SIMULATIONS2014

    • 著者名/発表者名
      S. Obata, T. Miura, Y. Shimoi
    • 学会等名
      ICSM2014 (International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals)
    • 発表場所
      Turku, フィンランド
    • 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] 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
      ICSM2014 (International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals)
    • 発表場所
      Turku, フィンランド
    • 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] Theoretical Aspects of Organic Device Materials: Molecular Orientation and Packing2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimoi
    • 学会等名
      3rd International Conference on Advanced Nanomaterials and Nanotechnology (ICANN-2013)
    • 発表場所
      Guwahati(インド)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theoretical Prediction for Crystal Structures of Semiconducting and Pharmaceutical Organic Molecules2013

    • 著者名/発表者名
      S. Obata, Y. Shimoi, T. Miura, H. Goto
    • 学会等名
      International Conference on Molecular Simulation (ICMS 2013)
    • 発表場所
      神戸
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Prediction of Crystal Structures of Semiconducting Aromatic Compounds2013

    • 著者名/発表者名
      S. Obata, N. Niitsu,T. Miura, Y. Shimoi
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF 2013)
    • 発表場所
      釜山(韓国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CRYSTAL POLYMORPHISM OF ORGANIC MOLECULES: THEORETICAL PREDICTION OF CRYSTAL STRUCTURES2013

    • 著者名/発表者名
      S. Obata, Y. Shimoi, H. Goto
    • 学会等名
      The 15th Asian Chemical Congress
    • 発表場所
      シンガポール
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Prediction of Crystal Structures of Organic Semiconductors2013

    • 著者名/発表者名
      S. Obata, T. Miura, Y. Shimoi
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Functional π-electron systems (Fπ-11)
    • 発表場所
      Arcachon(フランス)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 名古屋大学プレスリリース

    • URL

      http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20131217_sci.pdf

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 広がる有機の可能性: 導電性高分子の電気伝導メカニズムをミクロに解明

    • URL

      http://nu-research.com/index.php/ja/research-highlights/155-2014-01-22-02-45-41.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-21   更新日: 2020-05-15  

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