THz分光エリプソメトリによる導電性高分子PEDOT:PSS膜のキャリア伝導解析

• 研究課題/領域番号: 26630140
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 山下 将嗣 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 上級研究員 (10360661)
• 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); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: テラヘルツ分光 / エリプソメトリ / 導電性高分子 / キャリア伝導 / 分光エリプソメトリ / キャリア輸送 / 非破壊測定 / テラヘルツ電磁波 / キャリア輸送特性 / 非破壊評価法 / 非破壊評価

研究成果の概要

入射角可変テラヘルツ時間領域分光エリプソメトリの開発を行い、導電性高分子PEDOT:PSS薄膜の異方的キャリア伝導の解析を行った。入射角度は30～75度の範囲で可変であり、複数の入射角度でエリプソメトリックパラメータを測定を行い、異方的キャリア伝導を仮定した光学モデルを構築することにより、導電性高分子薄膜の面内及び垂直方向の光学伝導度を数値解析により求めた。得られた光学伝導度の周波数依存から、面内方向は、乱れた金属状態の伝導ネットワーク形成が示唆され、垂直方向は局在準位間のホッピング伝導的な振る舞いを示すことが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Rotational Dynamics of Li+ Ions Encapsulated in C60 Cages at Low Temperatures (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, M. Ishida, M. Yamashita, C. Otani, K. Kawachi, K. Kasama, E. Kwon
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 46 ページ: 31384-38387
  • DOI: 10.1039/c6cp06949e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of ultra-broadband terahertz time domain ellipsometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Masatsugu Yamashita, Chiko Otani
  • 雑誌名: Proc. SPIE Terahertz Emitters, Receivers, and Applications VI 巻: 9585 ページ: 95850J-95850J
  • DOI: 10.1117/12.2186928
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] THz・赤外分光を用いた導電性高分子PEDOT:PSSの高導電性発現機構の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下将嗣、山田雄介、大谷知行
  • 学会等名: シンポジウム「THz科学の最先端III」
  • 発表場所: 坂井市、福井県
  • 年月日: 2016-11-23
  • 国際学会
• [学会発表] High conductivity mechanism of conducting polymer PEDOT:PSS studied by terahertz and infrared spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, Y. Yamada, C. Otani
  • 学会等名: SPIE Photonics Asia 2016
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High conductivity mechanism of conducting polymer PEDOT:PSS investigaed by terahertz and infrared spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, Y. Yamada, C. Otani
  • 学会等名: 5th EOS Topical meeting on Terahertz Science and Technology
  • 発表場所: Becs, Hungary
  • 年月日: 2016-05-09
  • 国際学会
• [学会発表] pH effect on carrier transport in conducting polymer PEDOT:PSS investigated by terahertz and infrared-visible spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita and Y. Yamada, Y. Mochizuki, H. Okuzaki, C. Otani
  • 学会等名: IRMMW-THz 2015
  • 発表場所: 香港（中国）
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] Development of ultra-broadband terahertz time domain ellipsoemtry (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita and C. Otani
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics
  • 発表場所: サンディエゴ （米国）
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] THz-IR-vis spectroscopy of organic conducting polymer PEDOT:PSS (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, Y. Yamada, C. Otan
  • 学会等名: 福井セミナー
  • 発表場所: 福井大学（福井）
  • 年月日: 2015-08-09
• [学会発表] pH Dependence of Carrier Transport in Conducting Polymer PEDOT:PSS Observed by Terahertz and Infrared-Visible Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Yamashtia, Y. Yamada, Y. Mochizuki, H. Okuzaki, C. Otani
  • 学会等名: The Joint symposium of 3rd international symposium on microwave/terahertz science (MTSA2015) and applications and the 5th International symposium on Terahertz Nanoscience (Teranano 2015)
  • 発表場所: OIST(沖縄）
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] 超広帯域テラヘルツ分光装置の開発とキャリアダイナミクス評価への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下将嗣
  • 学会等名: 国際光年記念シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 （東京）
  • 年月日: 2015-04-21
• [学会発表] 超広帯域テラヘルツ分光の開発とキャリアダイナミクス解析への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下将嗣、大谷知行
  • 学会等名: 理研シンポジウム & NICT研究会
  • 発表場所: 東北大学 仙台
  • 年月日: 2015-02-09 – 2015-02-10
• [学会発表] THz-IR-vis spectroscopy of organic conducting polymer PEDOT:PSS (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, Y. Yamada, C. Otani
  • 学会等名: 5th International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: Marinique, France
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 熱電変換応用に向けた導電性高分子PEDOTのキャリア輸送特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下将嗣、山田雄介、Xavier Crispin、大谷知行
  • 学会等名: テラヘルツ秋の学校
  • 発表場所: 安曇野、松本
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] 導電性高分子PEDOT:PSS薄膜のTHz-IR分光によるキャリア輸送解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田 雄介, 山下 将嗣, 橋本 顕一郎, 佐々木 孝彦, 奥崎 秀典, 大谷 知行
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 導電性高分子PEDOT:Tos薄膜のキャリアダイナミクスの温度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下将嗣、山田雄介、大谷知行、Xavier Crispin
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 導電性高分子PEDOT:Tosのキャリアダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下将嗣、山田雄介、Xavier Crispin, 大谷知行
  • 学会等名: 応用物理学会秋季講演会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌、北海道
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 導電性高分子PEDOT:PSS薄膜のTHz-IR分光によるキャリア輸送解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田 雄介, 山下 将嗣, 橋本 顕一郎, 佐々木 孝彦, 奥崎 秀典, 大谷 知行
  • 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、札幌、北海道
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Carrier Transport of Conducting Poymer PeDOT:PSS Investigated By Temperature Dependence of THz And IR Spectra (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, M. Yamashita, C. Otani
  • 学会等名: the 39th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 発表場所: The University of Arizona, Tucson, AZ, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-19
• [学会発表] Study of carrier transport of conducting polymer PEDOT:PSS by temperature dependence of THz and IR spectra (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, M. Yamashita, K. Hashimoto, T. Sasaki, H. Okuzaki
  • 学会等名: International Symposium on Frontier of Terahertz Science
  • 発表場所: OIST, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-06
• [学会発表] Carrier delocalization in conducting polymer PEDOT:PSS investigated by temperature dependence of THz conductivity and infrared reflectance spectra (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, Y. Yamada, K. Hashimoto, T. Sasaki, H. Okuzaki, C. Otani
  • 学会等名: The international conference on synthetic Metals 2014
  • 発表場所: Turku, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-05
• [学会発表] Ultrabroadband terahertz time domain spectroscopic ellipsometry (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, H. Takahashi, C. Otani
  • 学会等名: 3rd Advanced Laser and Photon Sources, Optics and Photonics International Congress 2014,
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
• [図書] 導電性ポリマー材の高機能化と用途開発最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下将嗣、他 執筆者計42名
  • 総ページ数: 286
  • 出版者: NTS Inc.