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キャリア密度の制御された半導体共役ポリマーにおける動的相関効果

公募研究

研究領域半導体における動的相関電子系の光科学
研究課題/領域番号 23104716
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学

研究代表者

鵜沼 毅也  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20456693)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード有機半導体 / 共役系 / テラヘルツ
研究実績の概要

昨年度に引き続いて,半導体共役ポリマーのキャリア密度制御を行い,光学的・電気的性質を調べた。
1. 直流伝導度が約100から1000S/cmに亘る複数の高導電性ポリアニリン薄膜を用意し,透過配置のテラヘルツ時間領域分光を行った。一般に,導電性の高い試料に対してテラヘルツ波の透過強度と位相シフトの両方を十分な大きさで得ることは容易でないが,本年度の実験では,試料膜厚の最適化および測定系の信号対雑音比向上を注意深く進めた。その結果,上記薄膜試料の系統的な透過測定に成功し,共役ポリマーにおける高密度キャリアの複素伝導度スペクトルを直接的に決定することができた。直流伝導度の上昇と相関して,テラヘルツ領域の複素伝導度スペクトルではキャリアの局在性が弱くなる様子が観測され,特に直流伝導度500S/cm程度を境にして,非局在化の度合いが著しくなることが分かった。
2. ポリチオフェン薄膜の分子鎖配向および化学ドーピングを行い,テラヘルツ領域の複素伝導度スペクトルを測定した。配向に対してテラヘルツ波の電場を平行にした場合と垂直にした場合とで異なる複素伝導度スペクトルが得られ,薄膜の電荷輸送における分子鎖の一次元的形状の寄与が明らかになった。
3. 共役ポリマーのマクロな光学的・電気的性質とミクロな構造の間の関係を探るために,原子間力顕微鏡でナノスケールの電流分布像を観察した。観察用試料としたPEDOT-PSSは,共役ポリマーで導電性を担うPEDOTとドーパントで絶縁性をもつPSSの混合物であり,薄膜作製の過程でエチレングリコール等の有機溶媒を添加するとマクロな導電性の向上を示すことが知られている。得られた電流分布像から,エチレングリコール添加によって伝導領域が細かく分割され,伝導領域間の実効的距離が減少し,マクロな面内伝導度の上昇に大きく寄与していることが分かった。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Causality-based method for determining the time origin in terahertz emission spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      T.Unuma, Y.Ino, K.Peiponen, E.M.Vartiainen, M.Kuwata-Gonokami, K.Hirakawa
    • 雑誌名

      OPTICS EXPRESS

      巻: 19(13) 号: 13 ページ: 12759-12765

    • DOI

      10.1364/oe.19.012759

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] キャリア密度の制御された半導体共役ポリマーにおける動的相関効果2012

    • 著者名/発表者名
      鵜沼毅也
    • 学会等名
      第7回DYCEシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学浅野キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2012-12-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ放射分光における因果律に基づいた時間原点の決定2012

    • 著者名/発表者名
      鵜沼毅也
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Determining the Time Origin in Temporal Waveforms of Terahertz Emission from Semiconductors2011

    • 著者名/発表者名
      T.Unuma
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Terahertz Nanoscience
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター(大阪府)
    • 年月日
      2011-11-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 導電性高分子におけるテラヘルツ複素伝導度のキャリア密度依存性2011

    • 著者名/発表者名
      鵜沼毅也
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山県)
    • 年月日
      2011-09-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Determination of the time origin in terahertz emission spectroscopy : basic schemes and application to semiconductors2011

    • 著者名/発表者名
      T.Unuma
    • 学会等名
      The Ninth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering
    • 発表場所
      Turku (Finland)
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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