高次π空間形成を利用した高性能有機デバイスの構築

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 高次π空間の創発と機能開発
• 研究課題/領域番号: 20108012
• 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: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 村田 英幸 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10345663)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 有機薄膜太陽電池 / 有機EL 素子 / 光誘起誘電率変化 / エレクトロスピンニング / トランジスタ型不揮発性メモリ / 濃度傾斜構造 / エネルギー分散型X 線分析

研究概要

π共役系分子(P3HT)と汎用高分子(ポリスチレン)の示す分子間相互作用に起因した相分離現象を用いてP3HT 薄膜にナノポーラス界面構造を自己組織的に形成させることに成功した。さらにP3HT 表面をラビング処理した後にPCBM 層をスピンコート法で製膜した2 層積層構造では太陽電池にとって理想的な濃度傾斜構造が誘起されることが分かった。これらを有機薄膜太陽電池の活性層に組み込むことで素子特性を大きく向上させることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular orientation induced by high-speed substrate transfer during vacuum vapor deposition of organic films (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 13 ページ: 222-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] True photo-luminescence spectra revealed in electrospun light-emitting single nanofibers (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, H. Murata
  • 雑誌名: J. Mater. Chem 巻: 22 ページ: 4695-4703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular order, charge injection efficiency and the role of intramolecular polar bonds at organic/organic heterointerfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, T. Matsushima, H. Murata, A. Fleurence, Y. Yamada-Takamura, R. Friedlein
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 13 ページ: 1853-1858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of hole injection and electroluminescence characteristics by a rubbing-induced lying orientation of alpha-sexithiophene (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 112 ページ: 024503 (9 pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Vertical Concentration Gradient in Rubbed P3HT:PCBM Graded Bilayer Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, G. Arrighetti, L. Barba, K. Higashimine, W. Porzio, H. Murata
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 3 ページ: 1820-1823
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Organic Thin Film Solar Cells Using 3-Diode Equivalent Circuit Model with Inverted Diode (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakurada, Y. Ota, H. Watanabe, H. Murata, K. Nishioka
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 725 ページ: 179-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Solar Cells Based on Nanoporous P3HT Obtained from Self Assembled P3HT:PS Templates (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, M. Campoy-Quiles, M. Garriga, H. Murata
  • 雑誌名: J. Mater. Chem 巻: 22 ページ: 20017-20025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly stable fullerene memory transistors with an electron-trapping polymer (2012)
  • 著者名/発表者名: T. T. Dao, T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 13 ページ: 2709-2715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electroconductive・-Junction Au Nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kanehara, J. Takeya, T. Uemura, H. Murata, K. Takimiya, H. Sekine, T. Teranishi
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: 85 ページ: 957-961
  • 査読あり
• [雑誌論文] Addition of Regiorandom P3HT to Solution Processed P3HT:PCBM Graded Bilayers to Tune the Vertical Concentration Gradient (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, K. Higashimine, T. Murakami, H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 101 ページ: 173301 (4 pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical, morphological, electrical & electroluminescence characteristics of organic semiconductor films prepared at various deposition rates (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, K. Shiomura, S. Naka, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520 ページ: 2283-2288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved initial drop in operational lifetime of blue phosphorescent organic light emitting device fabricated under ultra high vacuum condition (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yamamoto, J. Brooks, M. S. Weaver, J. J. Brown, T. Murakami, H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 033301 (3 pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electroluminescence from Conjugated Polymer Electrospun Nanofibers in solution processable OLEDs (2011)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, U. Giovanella, R. Tubino, H. Murata, C. Botta
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 5 ページ: 5572-5578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced charge.carrier injection caused by molecular orientation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 98 ページ: 253307 (3pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of a submicron-channel organic field-effect transistor using a controllable electrospun single fiber as a shadow mask (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishii, H. Sakai, H. Murata
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22 ページ: 205202-205207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interfacial charge transfer and charge generation in organic electronic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, G.-H. Jin, Y. Kanai, T. Yokota, S. Kitada, T. Kishi, H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 12 ページ: 520-528
  • 査読あり
• [雑誌論文] High electron mobility layers of triazines for improving driving voltages,power conversion efficiencies, operational stability of organic light-emitting diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, M. Takamori, Y. Miyashita, Y. Honma, T. Tanaka,H. Aihara, H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 11 ページ: 16-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption state of 4,4"-diamino-p-terphenyl through an amino group bound to Si(111)-7×7 surface examined by X-ray photoelectron spectroscopy and scanning tunneling microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, A. Itabashi, A. Sasahara, H. Murata, T. Arai, M. Tomitori
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 11109-11114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, characterization, and OLED application of oligo(p-phenylene ethynylene)s with polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) as pendant groups (2010)
  • 著者名/発表者名: V. Ervithayasuporn, J. Abe, X. Wang, T. Matsushima, H. Murata, Y. Kawakami
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 66 ページ: 9348-9355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical second harmonic generation at heterojunction interfaces of a molybdenum trioxide layer and an organic layer (2010)
  • 著者名/発表者名: A. B. EL Basaty, Y. Miyauchi, G. Mizutani, T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 97 ページ: 193302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced change of dielectric permittivity in molecular doped polymer layer (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Murata, M. Murakami K. Ohkubo, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 95 ページ: 252901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of space-charge-limited current due to charge generation at interface of molybdenum dioxide and organic layer (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 95 ページ: 203306 (3 pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced performance of organic light-emitting diodes by inserting wide-energy-gap interlayer between hole-transport layer and light-emitting layer (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 545-547
  • 査読あり
• [雑誌論文] An organic nonvolatile memory using space charge polarization of a gate dielectric (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Konno, H. Sakai, T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 534-536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of threshold voltage of organic field-effect transistors by space charge Polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Konno, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 510-513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of submicron patterned electrodes using a single electrospun fiber as a shadow-mask (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, H. Sakai, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 647-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ternary mixing: A simple method to tailor the morphology of organic solar cells (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Campoy-Quiles, Y. Kanai, A. El-Basaty, H. Sakai, H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 10 ページ: 1120-1132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-lived exciplex formation and delayed exciton emission in bulkheterojunction blends of silole derivative and polyfluorene copolymer: The role of morphology on exciplex formation and charge separation (2009)
  • 著者名/発表者名: J. J. Benson-Smith, J. Wilson, C. Dyer-Smith, K. Mouri, S. Yamaguchi, H. Murata, J. Nelson
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 113 ページ: 7794-7799
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning of threshold voltage of organic field-effect transistors by space charge polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Konno, H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 94 ページ: 073304 (3 pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immobilization of aromatic aldehyde molecules on indium tin oxide surface using acetalization reaction (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama, T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 739-742
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of stability for organic solar cells by using molybdenum trioxide buffer layer (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanai, T. Matsushima, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 537-540
  • 査読あり
• [学会発表] Observation of Vertical Phase Segregation in Bulk Heterojunction Organic Solar Cells by Using Electron Dispersive X-ray Spectroscopy(EDS) (2013)
  • 著者名/発表者名: N. T. Razali, V. Vohra, K. Higashimine, N. Otsuka and H. Murata
  • 学会等名: 第60回 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] Graded Bilayer Organic Solar Cells:An opportunity to process P3HT independently of PCBM (2013)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, H. Murata, K. Higashimine, M.Campoy-Quiles, M. Garriga, W. Porzio, M. Arrighetti, L. Barba
  • 学会等名: The Sixth Advanced Materials and Nanotechnology Conference (AMN6)
  • 発表場所: Auckland, New Zealand
  • 年月日: 20130211-15
• [学会発表] Tuning the Vertical Concentration Gradient in P3HT:PCBM Graded Bilayer Solar Cells by Adding Regiorandom P3HT (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, K. Higashimine, H. Murata
  • 学会等名: The 10th International Conference on Nano-molecular Electronics
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 20121212-14
• [学会発表] Enhanced Efficiency of Graded Bilayer P3HT/PCBM Solar Cells by Morphological Control of Intermixed Layer (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, K. Higashimine, H. Murata, M. Campoy-Quiles, M. Garriga, G. Arrighetti, L. Barba, W. Porzio
  • 学会等名: The 10th International Conference on Nano-molecular Electronics
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 20121212-14
• [学会発表] True photoluminescence spectra revealed in electrospun light-emitting single nanofibers and their evaluation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, H. Murata, M. Fukuda
  • 学会等名: Material Research Society 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20121125-30
• [学会発表] Enhancement of Photovoltaic Performances in Phase Separated Nanostructured Organic Devices (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, M. Campoy-Quiles, M. Garriga, H. Murata
  • 学会等名: International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials (NANOSMAT-USA)
  • 発表場所: Florida, USA
  • 年月日: 20120327-30
• [学会発表] Enhanced Power Conversion Efficiency by Tuning the Vertical Concentration Gradient in P3HT:PCBM Bilayer Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: OIST International Symposium on Organic Electronics
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2012-10-05
• [学会発表] 分子配向制御による有機薄膜太陽電池の性能向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田英幸,松島敏則,Varun Vohra
  • 学会等名: 有機・無機エレクトロニクスシンポジウム
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2012-06-29
• [学会発表] Highly Efficient Polymer Light-Emitting Diodes Realized by Triplet-Triplet Annihilation (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Murata, J. Abe
  • 学会等名: The 219th ECS Meeting
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20110501-06
• [学会発表] Highly Efficient Polymer Light-Emitting Diodes Using Polymer Blend Emission Layers (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Murata, and J. Abe
  • 学会等名: The 3rd Annual CNSI-JAIST Workshop2011
  • 発表場所: Los Angels, USA
  • 年月日: 20110113-14
• [学会発表] Enhanced carrier injection and stability of OLED due to molecular orientation at organic/organic interface (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: International Workshop on OrganicElectronics
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 機能性ゲート絶縁層を用いた不揮発性有機メモリー (2011)
  • 著者名/発表者名: 村田英幸、矢島覚、今野広大、酒井平祐
  • 学会等名: 第75回半導体・集積回路技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] Highly Oriented π-Conjugated Polymer Chains in Electrospun Nanofiber (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20101126-27
• [学会発表] Highly Efficient Polymer Light-Emitting Diodes realized by Triplet-Triplet Annihilation (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: The Asian Conference on Organic Electronics (A-COE 2010) & the Asian Symposium on Organic Materials for Electronics and Photonics (ASOMEP 2010)
  • 発表場所: Seoul、 Korea
  • 年月日: 20101103-05
• [学会発表] Highly Efficient Polymer Light-Emitting Diodes Realized by Triplet annihilation (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Murata,J. Abe
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Advanced Materials in Asia-Pacific, JAIST International Symposium on Nano Technology 2010
  • 発表場所: 石川
  • 年月日: 20100930-1001
• [学会発表] Enhancing Open-Circuit Voltage in Organic Solar Cells by Interface Engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Murata, Y. Kinoshita, T. Matsushima
  • 学会等名: Material Research Society 2010 SpringMeeting
  • 発表場所: San Francisco、 USA
  • 年月日: 20100404-10
• [学会発表] 空間電荷分極を利用した不揮発性有機メモリー (2010)
  • 著者名/発表者名: 村田英幸
  • 学会等名: 電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-07-12
• [学会発表] Highly Oriented MEH-PPV/ Polyethyleneoxide Nanofibers Fabricated by Electrospinning Method (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Emergence of Highly Elaborated・-space and its Function
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20091218-19
• [学会発表] Impact of Interface Engineering on Device Performance in Organic Electronic Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: Workshop on Molecular/Organic Devices including Electronic Devices, OPVs, and Sensors
  • 発表場所: Amritsar、India
  • 年月日: 20090922-25
• [図書] 「高次π空間の創発と機能開発」第3章10節自己組織的高次π空間を利用した高効率有機薄膜太陽電池 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村田英幸
  • 総ページ数: 183-186
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「有機 EL技術体系」第 1章 有機 ELの基礎 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田英幸
  • 総ページ数: 10-25
  • 出版者: グローバルネット
• [産業財産権] 光電変換装置を生産する方法、光電変換装置及び光電変換装置の製造装置 (2012)
  • 発明者名: 村田英幸、松島敏則
  • 権利者名: 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
  • 産業財産権番号: 特許権、特願2012-041906
  • 出願年月日: 2012-02-28
• [産業財産権] 光照射によって誘電率が変化する膜およびそれを用いた電子デバイス発明者 (2009)
  • 発明者名: 村田英幸、酒井平祐、福住俊一、大久保敬、村上元信
  • 権利者名: 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学、国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許権、特願 2009-205923
  • 出願年月日: 2009-09-07