TRMC@Interfaces： あらゆる有機高分子界面での電子伝導特性計測

• 研究課題/領域番号: 26620104
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高分子化学
• 研究機関: 京都大学 (2015-2016); 大阪大学 (2014)
• 研究代表者: 関 修平 京都大学, 工学研究科, 教授 (30273709)
• 研究分担者: 佐伯 昭紀 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10362625) ; 櫻井 庸明 京都大学, 工学研究科, 助教 (50632907)
• 研究協力者: 崔 旭鎮 京都大学, 大学院工学研究科, 研究員 ; 筒井 祐介 京都大学, 大学院工学研究科, 研究員 ; 松田 若菜
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: Interfaces / マイクロ波 / 移動度 / 伝導度 / 高分子構造 / 界面 / 電荷注入 / キャリア / グラフェン / 非接触 / 非破壊 / TRMC / TRMC@Interfaces / 持続長 / ヘテロ接合 / 光電変換 / FI-TRMC / 電荷移動度

研究成果の概要

界面選択的電荷輸送評価法であるFI-TRMC測定法を用いて高分子―有機分子の界面における電子輸送を評価した。高い移動度を有する有機半導体の伝導機構を明らかにするために、BTBTおよびBBTBDTの構造異性体に対してFI-TRMC測定を行い、DFT計算を経て、2,7-C12-BTBTおよびBBTBDT中の高い電荷移動度はではS-S相互作用を介したヘリングボーン構造の安定化によるものと結論できる。さらにペンタセンやC8-BTBTなど、広く用いられている有機半導体に対して、2次元拡散モデルを基盤に解析を行ったところ、トラップ密度、トラップ深さ、トラップ脱出頻度を見積もることに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] ブリュッセル自由大学(ベルギー)
• [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)
• [国際共同研究] Universidad Complutense de Madrid(スペイン)
• [雑誌論文] Rapid Evaluation of Electron Mobilities at Semiconductor-Insulator Interfaces in an Ambient Atmosphere by a Contactless Microwave-Based Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Inoue, Y. Tsutsui, W. Choi, K. Kubota, T. Sakurai, and S. Seki
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 1 ページ: 164-170
  • DOI: 10.1021/acsomega.6b00428
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complex permittivity analysis revisited: Microwave spectroscopy of organic semiconductors with resonant cavity (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Choi, Y. Tsutsui, T. Sakurai, and S. Seki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 110 号: 15 ページ: 153303-153303
  • DOI: 10.1063/1.4980078
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient Benzodithiophene/Benzothiadiazole-Based n-Channel Charge Transporters (2017)
  • 著者名/発表者名: R. S. Torrientes, J. Calbo, W. Matsuda, W. Choi, J. Santos, S. Seki, E. Orti, and N. Martin
  • 雑誌名: ChemPlusChem 巻: 82 号: 7 ページ: 1105-1111
  • DOI: 10.1002/cplu.201700047
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new class of epitaxial porphyrin metal-organic framework thin films with extremely high photocarrier generation efficiency: promising materials for all-solid-state solar cell (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, W. Zhou, J. Liu, Y. Fujimori, T. Higashino, H. Imahori, X. Jiang, J. Zhao, T. Sakurai, Y. Hattori, W. Matsuda, S. Seki, S. K. Garlapati, S. Dasgupta, E. Redel, L. Sun, and C. Wöll
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 4 号: 33 ページ: 12739-12747
  • DOI: 10.1039/c6ta04898f
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unraveling Unprecedented Charge Carrier Mobility through Structure Property Relationship of Four Isomers of Didodecyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsutsui, G. Schweicher, B. Chattopadhyay, T. Sakurai, J.-B. Arlin, C. Ruzié, A. Aliev, A. Ciesielski, S. Colella, A. R. Kennedy, V. Lemaur, Y. Olivier, R. Hadji, L. Sanguinet, F. Castet, D. Beljonne, J. Cornil, P. Samorì, S. Seki, and Y. H. Geerts
  • 雑誌名: Adv. Mater. 巻: 28 号: 33 ページ: 7106-7114
  • DOI: 10.1002/adma.201601285
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly ordered n/p-co-assembled materials from small molecules, with remarkable charge mobilities (2015)
  • 著者名/発表者名: Javier Lopez-Andarias, M Jose Rodriguez, Carmen Atienza, Juan Luis Lopez, Tsubasa Mikie, Santiago Casado, Shu Seki, Jose Lopez Carrascosa, Nazario Martin
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 2 ページ: 893-897
  • DOI: 10.1021/ja510946c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiconducting Nanotubes by Intrachain Folding Following Macroscopic Assembly of a Naphthalene Diimide (NDI) Appended Polyurethane (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mondal, T. Sakurai, S. Yoneda, S. Seki, and S. Ghosh
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 48 号: 4 ページ: 879-888
  • DOI: 10.1021/ma502410d
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure Modulation of Backbone Conformation and Intermolecular Distance of Conjugated Polymers Toward Understanding the Dynamism of π-Figuration of their Conjugated System (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, A. Saeki, T. Fujiwara, S. Yamanaka, M. Kumano, T. Sakurai, N. Matsuyama, M. Nakano, N. Hirao, Y. Ohishi, and S. Seki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 119 号: 24 ページ: 7219-7230
  • DOI: 10.1021/jp5100389
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of the intrinsic charge carrier transporting properties of linear- and bent-shaped π-extended benzo-fused thieno[3,2-b]thiophenes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsutsui, T. Sakurai, S. Minami, K. Hirano, T. Satoh, W. Matsuda, K. Kato, M. Takata, M. Miura and S. Seki
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 17 号: 15 ページ: 9624-9628
  • DOI: 10.1039/c5cp00785b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photoinduced Charge-Carrier Generation in Epitaxial MOF Thin Films: High Efficiency as a Result of an Indirect Electronic Band Gap? (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, W. Zhou, J. Liu, I. Howard, G. Kilibarda, S. Schlabach, D. Coupry, M. Addicoat, S. Yoneda, Y. Tsutsui, T. Sakurai, S. Seki, Z. Wang, P. Lindemann, E. Redel, T. Heine, and C. Wöll
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 54 号: 25 ページ: 7441-7445
  • DOI: 10.1002/anie.201501862
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two-Dimensional Tetrathiafulvalene Covalent Organic Frameworks: Towards Latticed Conductive Organic Salts (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Jin, T. Sakurai, T. Kowalczyk, S. Dalapati, F. Xu, H. Wei, X. Chen, J. Gao, S. Seki, S. Irle, and D. Jiang
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 号: 45 ページ: 14608-14613
  • DOI: 10.1002/chem.201402844
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2,6-Diphenyl- and -Distyryl-Capped 3,7-Dialkoxybenzo[1,2-b:4,5-b’]dithiophenes and Their Dithieno-Annulated Higher Homologs: Structural Phase Transition with Enhanced Charge Carrier Mobility (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Minami, M. Ide, K. Hirano, T. Satoh, T. Sakurai, K. Kato, M. Takata, S. Seki, and M. Miura
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 16 号: 35 ページ: 18805-18812
  • DOI: 10.1039/c4cp03002h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ion-based assemblies of planar anion complexes and cationic PtII complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Sekiya, R.; Tsutsui, Y.; Choi, Y.; Sakurai, T.; Seki, S.; Bando, Y.; Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 73 ページ: 10615-10618
  • DOI: 10.1039/c4cc04565c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-contact, non-destructive, quantitative probing of interfacial trap sites for charge carrier transport at semiconductor-insulator boundary (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Choi, T. Miyakai, T. Sakurai, A. Saeki, M. Yokoyama, and S. Seki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 105 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.4891052
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Electron mass and conductivity on π-conjugated molecules in their condensed phases and at interfaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Shu Seki
  • 学会等名: Solvay Workshop
  • 発表場所: Université Libre de Bruxelles
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マイクロ波を用いた低分子有機半導体の局所伝導度評価法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 筒井 祐介、崔 旭鎮、櫻井 庸明、関 修平
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟県朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 共振器を用いたマイクロ波分光による有機半導体の複素誘電率解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 崔 旭鎮、筒井 祐介、櫻井 庸明、関 修平
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟県朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] n型有機半導体/絶縁体界面における空間選択的キャリアダイナミクス評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上 純一、筒井 祐介、崔 旭鎮、櫻井 庸明、関 修平
  • 学会等名: 第5回JACI/GSCシンポジウム
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル神戸
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] Electron Mobility of Zero, One and Two Dimensional Nanocarbons in their Bulk States / Interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu Seki
  • 学会等名: PACIFICHEM2015
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マイクロ波を用いた電荷輸送の非接触・非破壊計測と界面・高圧下伝導計測への展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関 修平
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] マイクロ波共振法によるグラフェン上の電荷輸送特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 崔 旭鎮，筒井 祐介，林 健太郎，竹内 友宏，櫻井 庸明，関 修平
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 有機デバイスのPN接合界面における電荷輸送特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 崔 旭鎮，筒井 祐介，井上 純一，櫻井 庸明，関 修平
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 電界注入型マイクロ波共振法による界面における電荷キャリア輸送評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 筒井 祐介, 崔 旭鎮, 櫻井 庸明, 佐伯 昭紀, 関 修平
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] マイクロ波を用いた界面電荷輸送特性の非接触定量分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 崔 旭鎮
  • 学会等名: 第１回π造形科学若手研究会
  • 発表場所: 紀州鉄道熱海ホテル（静岡県熱海市）
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [学会発表] Non-Destructive Probing of Charge Carrier Transport in Electronic Conductive Molecular Materials and Their Interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu Seki
  • 学会等名: International Symposium of Integrated Molecular/Materials Science and Engineering 2014
  • 発表場所: Southeast University, Nanjing, China
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] 非混和性側鎖を駆動力とするπ電子系ディスコチック液晶の設計と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 筒井 祐介・櫻井 庸明・関 修平
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学（長崎県長崎市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] マイクロ波法によるグラフェン上のディラック電子の電荷輸送特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 崔 旭鎮、櫻井庸明、佐伯昭紀、関 修平
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [備考] 京都大学大学院工学研究科 分子工学専攻 関研究室
  • URL: http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_06/index-j.htm
• [備考] FI-TRMC法
  • URL: http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_06/research/index.html