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第一原理計算に基づく有機半導体中の不純物欠陥の理論

研究課題

研究課題/領域番号 26400310
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関千葉大学

研究代表者

中山 隆史  千葉大学, 大学院理学研究科, 教授 (70189075)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード有機半導体 / 第一原理計算 / 不純物欠陥 / 金属クラスター / 原子間相互作用 / 不純物分布 / 吸着構造 / 励起子散乱 / 欠陥準位 / 相互作用 / クラスター / 不純物散乱 / キャリア伝導 / PTCDA / ペンタセン / 次元依存性 / パイエルス転移
研究成果の概要

本研究では、量子力学に基づく大型数値計算を用いて、有機分子半導体中に侵入した金属不純物原子の安定な形態と電子物性を調べた。その結果、不純物原子には半導体中に分散して分布するものとクラスターをつくるものの2種類があること、前者の不純物はイオン化していてキャリアの易動度を劣化させること、後者の不純物は電子を放出してトンネルリーク電流を発生させること等を明らかにした。これら成果は、有機半導体の不純物欠陥物理の進展をもたらし、将来のデバイス開発にも指針を与えるものである。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 10件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 16件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Metal-atom interactions and clustering in organic semiconductor systems2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tomita, T. Park, T. Nakayama
    • 雑誌名

      J. Electronic Materials

      巻: 印刷中 号: 7 ページ: 3927-3932

    • DOI

      10.1007/s11664-016-5090-4

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ionization and diffusion of metal atoms under electric field at metal/insulator interfaces; First-principles study2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Asayama, M. Hiyama, T. Nakayama
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processng

      巻: 印刷中 ページ: 78-82

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2016.09.010

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tunneling current characteristics by Al+N isoelectronic traps in Si-TFET; first-principles study2017

    • 著者名/発表者名
      S.Iizuka, Y.Asayama, T.Nakayama
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Semicond. Processing

      巻: 印刷中 ページ: 279-282

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2016.11.031

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fundamental processes of exciton scattering at organic solar-cell interfaces: One-dimensional model calculation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Masugata, H. Iizuka, K. Sato, T. Nakayama
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 8 ページ: 081601-081601

    • DOI

      10.7567/jjap.55.081601

    • NAID

      210000146929

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability and electronic structures of isoelectronic impurity complexes in Si: First-principles study2016

    • 著者名/発表者名
      S. Iizuka, T. Nakayama
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 10 ページ: 101301-101301

    • DOI

      10.7567/jjap.55.101301

    • NAID

      210000147118

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Defect distribution and Schottky barrier at metal/Ge interfaces: Role of metal-induced gap states2016

    • 著者名/発表者名
      S. Sasaki, T. Nakayama
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 11 ページ: 111302-111302

    • DOI

      10.7567/jjap.55.111302

    • NAID

      210000147222

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Physics of Metal/Ge Interfaces; Interface Defects and Fermi-Level Depinning2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, S. Sasaki, Y. Asayama
    • 雑誌名

      ECS trans

      巻: 75 ページ: 643-650

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum process of exciton dissociation at organic semiconductor interfaces; Effects of interface roughness and hot exciton2016

    • 著者名/発表者名
      H. Iizuka, T. Nakayama
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 2 ページ: 021601-021601

    • DOI

      10.7567/jjap.55.021601

    • NAID

      210000146019

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First-Principles Calculation of Electronic Properties of Isoelectronic Impurity Complexes in Si2015

    • 著者名/発表者名
      S. Iizuka, T. Nakayama
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 8 号: 8 ページ: 081301-081301

    • DOI

      10.7567/apex.8.081301

    • NAID

      210000137599

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tunneling Desorption of Atomic Hydrogen on the Surface of Titanium Dioxide2015

    • 著者名/発表者名
      T. Minato, S. Kajita, C-L. Pang, N. Asao, Y. Yamamoto, T. Nakayama, M. Kawai, and Y. Kim
    • 雑誌名

      ACS Nano.

      巻: 9 号: 7 ページ: 6837-6842

    • DOI

      10.1021/acsnano.5b01607

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study of doping properties in ZnSnAs22015

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, T. Nakayama
    • 雑誌名

      phys. stat. sol. (c)

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 814-817

    • DOI

      10.1002/pssc.201400277

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Physics of Metal/Ge Interfaces: Interface Defects and Fermi-level Depinning2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, S. Sasaki, Y. Asayama
    • 学会等名
      PRiME 2016 (Pasific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-state Science)
    • 発表場所
      Honolulu USA
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Charge Retention and Stability of Metal Nanodots in SiO2: First-principles Study on Metal Dependence2016

    • 著者名/発表者名
      S. Yamazaki, Y. Asayama, Y. Onda, T. Nakayama
    • 学会等名
      SSDM 2016 (Int. Conf. Solid State Devices and Materials)
    • 発表場所
      Epochal Tsukuba (Tsukuba Japan)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal-Atom Penetration and Clustering Processes in PTCDA Thin Films; First-Principles Study of Film Degradation2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kawabata, T. Nakayama
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Epochal Tsukuba (Tsukuba Japan)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of optical properties of incommensurate TlInSe2 and TlInS22016

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, T. Nakayama, K. Wakita, Y. G. Shim, N. Mamedov
    • 学会等名
      ICTMC-20 (20th Int. Conf. Ternary and Multinary Compounds)
    • 発表場所
      Halle Germany
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural and electronic stability of metal nanodots in amorphous SiO22016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, Y. Asayama, Y. Onda
    • 学会等名
      ICSNN 2016 (19th Int. Conf. on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices)
    • 発表場所
      Hong Kong China
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal-atom interactions and clustering in organic semiconductor systems2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tomita, T. Nakayama
    • 学会等名
      19th Int. Conf. Superlattices, Nanostructures and Nanodevices
    • 発表場所
      Hong Kong China
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of Giant thermoelectric power in incommensurate TlInSe2 and TlInS22016

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, T. Nakayama, K. Wakita, Y. G. Shim, N. Mamedov
    • 学会等名
      19th Int. Conf. Superlattices, Nanostructures and Nanodevices
    • 発表場所
      Hong Kong China
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum processes of exciton scattering at organic solar organic solar cell interfaces2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama
    • 学会等名
      EMN (Energy Materials Nanotechnology) Qingdao Meeting 2016
    • 発表場所
      Qingdao China
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ionization and diffusion of metal atoms under electric field at metal/insulator interfaces; First-principles study2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Asayama, M. Hiyama, T. Nakayama
    • 学会等名
      ISCSI-VII/ISTDM2016(7th Int. Symp. on Control of Semiconductor Interfaces & Int. SiGe Technology and Device Meeting)
    • 発表場所
      Nagoya Univ. (Nagoya Japan)
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tunneling current characteristics by Al+N isoelectronic traps in Si-TFET; first-principles study2016

    • 著者名/発表者名
      S. Iizuka, T. Nakayama
    • 学会等名
      ISCSI-VII/ISTDM2016(7th Int. Symp. on Control of Semiconductor Interfaces & Int. SiGe Technology and Device Meeting)
    • 発表場所
      Nagoya Univ. (Nagoya Japan)
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum processes of exciton dissociation at organic solar-cell interfaces; Effects ofinterface disorder, hot exciton, and polaron2015

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, H. Iizuka, Y. Masugata
    • 学会等名
      Int. Symp. Advanced Nanodevices and Nanotechnology (ISANN 2015))
    • 発表場所
      Kona (USA)
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Vibration Effects on Exciton Scattering Processes at Organic Semiconductor Interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Masugata, T. Nakayama
    • 学会等名
      15th Int. Conf. Formation of Semiconductor Interfaces (ICFSI-15)
    • 発表場所
      International Conference Center Hiroshima (Hiroshima, Hiroshima)
    • 年月日
      2015-11-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of TlInSe2 and TlInS22015

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, T. Nakayama, K. Wakita, N. Mamedov
    • 学会等名
      Int. Conf. Thermoelectric Materials Science 2015 (TMS2015)
    • 発表場所
      Nagoya University (Aichi, Nagoya)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリタイプ結晶の電子物性 -積層欠陥と空孔秩序を中心に-2015

    • 著者名/発表者名
      中山隆史
    • 学会等名
      第45回結晶成長国内会議 (NCCG45)
    • 発表場所
      北海道大学 (北海道,札幌)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemical Trend of Isoelectronic Traps in Si Tunnel FET; First-Principles Study2015

    • 著者名/発表者名
      S. Iizuka, T. Nakayama
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials (SSDM 2015)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center (Hokkaido, Sapporo)
    • 年月日
      2015-09-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of Nanostructure of TlInSe22015

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, T. Nakayama, K. Wakita, N. Mamedov
    • 学会等名
      Euro. MRS 2015
    • 発表場所
      Warsaw (Poland)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physics of Metal/Ge Interfaces: Fermi-level Unpinning and Interface Disorders2015

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama
    • 学会等名
      2015 Energy Materials Nanotechnology Cancun Meeting
    • 発表場所
      Cancun (Mexico)
    • 年月日
      2015-07-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Why Defect Density Remarkably Increases at Metal/Ge Interfaces;2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama
    • 学会等名
      2014 Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINDS)
    • 発表場所
      Kohala USA
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum process of exciton dissociation at disordered organic solar-cell interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      H. Iizuka, T.Nakayama
    • 学会等名
      The 7th Int. Symp. Surface Science
    • 発表場所
      Matsue Japan
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical study of current fluctuation in multi-contact molecular bridge systems2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukuda, T.Nakayama
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials (SSDM2014)
    • 発表場所
      Tsukuba Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Defect distribution and MIGS at metal/Ge interfaces: first-principles study2014

    • 著者名/発表者名
      S. Sasaki, T.Hiramastu, K.Kobinata, T.Nakayama
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials (SSDM2014)
    • 発表場所
      Tsukuba Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Physics of Metal/Ge Interfaces: Fermi-level Unpinning and Interface Disorders2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, K.Kobinata, S.Sasaki
    • 学会等名
      Int. Uni. Material Research Society (IUMRS 2014)
    • 発表場所
      Fukuoka Japan
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum Process of Exciton Dissociation at Organic Semiconductor Interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, Y.Masugata, K.Sato
    • 学会等名
      Int. Conf. Superlattice, Nanostructures, and Nanodevices (ICSNN 2014)
    • 発表場所
      Savannah USA
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Physics of Fermi-level Unpinning at Metal/Ge Interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, K.Kobinata, S.Sasaki
    • 学会等名
      Int. Conf. Superlattice, Nanostructures, and Nanodevices (ICSNN 2014)
    • 発表場所
      Savannah USA
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] First-Principles Study of N, O, and F Molecule-Dot Doping in III-V and II-VI Semiconductors2014

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, T.Nakayama
    • 学会等名
      Int. Conf. Superlattice, Nanostructures, and Nanodevices (ICSNN 2014)
    • 発表場所
      Savannah USA
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] Electronic processes in organic electronics: Bridging nanostructure, electronic states and device properties2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Tomita, T. Nakayama
    • 総ページ数
      427
    • 出版者
      Springer Japan
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 千葉大学理学研究科中山研究室ホームページ

    • URL

      http://phys8.s.chiba-u.ac.jp/nakayamal/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-05-15  

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