フォトクロミック分子の電子機能変化を用いた有機半導体メモリ

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15350111
• 研究機関: 大阪教育大学
• 研究代表者: 辻岡 強 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (30346225)
• 研究分担者: 谷 敬太 大阪教育大学, 教育学部, 助教授 (60207165)
• キーワード: フォトクロミック / メモリ / 有機半導体 / 電子機能 / キャリア

研究概要

フォトクロミック・ジアリールエテンは、次世代の情報記録様材料として期待されている。従来は光反応を用いたフォトンモード光メモリ材料として検討されてきたが、今回有機半導体メモリへの応用の可能性を探求した。
電流注入によりジアリールエテン分子に異性化反応を起こすには、電子とホールの両方をキャリアするバイポーラー性分子の開発が不可欠である。これまでに分子中のアリール基をトリフェニルアミンにより修飾することでホール輸送性を持つことは知られていたが、今回さらに電子輸送性をも有する分子として、アリール基をオキサジアゾール基で修飾した非対称型ジアリールエテンを用いた実験を行った。ITOガラス基板上に、ホール輸送層としてα-NPB層、さらに上記ジアリールエテン層を順に真空蒸着により形成し、Mg陰極を形成して、紫外光照射により得た着色状態を初期状態とした上で、電圧を印加し電流注入を行った。その結果、電流注入により電流の絶対量が低下し、またこの低下した電流値は紫外線照射で復帰することが確認出来、有機半導体メモリの動作原理が確認された。また本メモリに最適な分子構造を目指して、アリール基をカルバゾール基で修飾したジアリールエテン分子も開発中である。
ジアリールエテン薄膜へのキャリア注入・輸送メカニズムに関しては、同薄膜が着色状態とはいえ閉環体、開環体両異性体の混合状態で形成されていることから、単純なエネルギーバンドモデルでは説明しきれない面がある。そこで、同薄膜へのホール注入・輸送メカニズムを明らかにするために、異性化の比率と電流特性の関係を詳しく調べた。その結果、着色体(閉環体)10-20%程度までの低異性化比率までは、開環体分子中にイオン化ポテンシャル値の異なる閉環体が存在することによるキャリアトラップにより、プールフレンケル型のメカニズムにより電流が制限されていることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Tsuyoshi Tsujioka: "Organic Bistable Molecular Memory using Photochromic Diarylethene"Applied Physics Letters. 83・5. 937-939 (2003)
• [文献書誌] 辻岡 強: "フォトクロミック材料の電子機能変化と非破壊再生への応用"光学. 32・9. 548-550 (2003)
• [文献書誌] Tsuyoshi Tsujioka: "Electrical Carrier-Injection and Transport Characteristics of Photochromic Diarylethene Film"Applied Physics Letters. 83・24. 4978-4980 (2003)
• [文献書誌] Keita Tani: "Synthesis and Properties of Carbazole-Terephthalate Cyclophane"Chemistry Letters. 32. 910-911 (2003)
• [文献書誌] Hiroaki Benten: "Exciplex Emission of Carbazole-Terephthalate Cyclophane and Its Application as a Fluorescent Probe for Local Polarity of Solvents"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 77. 393-399 (2004)
• [文献書誌] Hiroaki Benten: "Evaluation of Local Polarity of Polymer Solids by a Rigid Fluorescent Probe of Carbazole-Terephthalate Cyclophane"Polymer. (in press).
• [文献書誌] 辻岡 強(分担執筆): "次世代光ディスクの高密度・高精度・高速化"株式会社 技術情報協会. 370 (2004)
• [文献書誌] 辻岡 強(分担執筆): "ナノ・IT時代の分子機能材料と素子開発"株式会社 エヌ・ティー・エス. 771 (2004)