研究課題
昨年度，OPVのドナー／アクセプター界面である，sexithiophene (6T)/PC61BM界面の電子構造を紫外光電子分光(UPS)とX線光電子分光(XPS)で測定し，X線回折(XRD)・原子間力顕微鏡(AFM)で界面形成の様子を明らかにした．透明電極であるインジウムスズ酸化物(ITO)基板のPC61BMスピンコート膜の秩序構造を加熱処理で制御した．PC61BM薄膜を160度で加熱することで，既報の文献通りにPC61BMが結晶化したことを面内・面外XRDで確認した．また，加熱していないPC61BM膜上では，表面が平滑な6Tのドメインが形成されるが，加熱後のPC61BM膜の上では凹凸のあるドメインが観察される．PC61BM(加熱無し)/6T界面のUPSスペクトルでは，6Tを4.5層分蒸着しても6Tの明確なHOMOピークが出現しない．一方，PC61BM(加熱有り)/6T界面では，おおよそ単層の6Tを蒸着すると6T由来の光電子ピークが明確に観測される．前者の界面に対するXPS測定から，PC61BMのO 1sピークが6Tの蒸着量に対して指数関数的には減衰しないため，PC61BMと6Tの混合か，6Tの島状成長が示唆される．また，界面形成に伴い，PC61BMの加熱処理に関わらず，単調に仕事関数が低下し，6Tの電子準位が高束縛エネルギー側にシフトすることも分かった．これは，PC61BM/6T界面で熱力学平衡を達成するために，6T層の電子がフェルミディラック分布に従って占有されるため，HOMOから電子が引き抜かれ，正のポテンシャルが6T層に形成されたためである．なお，基礎的な検討として，HOPG/F16ZnPc/6T界面のUPS/XPS測定も行い，F16ZnPc/6T界面では極めて複雑な電子準位接続が観測された．
3: やや遅れている
HOPG/F16ZnPc/6T界面で観測された非単調な真空準位シフトをITO/PC61BM(加熱無し)/6T界面でも期待していたが，観測されなかった．研究計画にある下地有機層の結晶性の違いによる界面電子構造・界面構造の違いは明らかにできたが，構造解析が十分でなく，例えば，PCBM膜上での6Tの分子配向や，F16ZnPc/6T界面における構造の詳細は分かっていない．そのため，研究計画通りに円滑に研究が進んでいるとは言い難い．
アニール前後のPC61BM膜の表面分子配向・表面エネルギーの変化や，6Tを蒸着したヘテロ構造のXRDを検討し，界面形成の詳細を調べる予定である．F16ZnPc/6T界面については，共同研究により，超高真空STMを用いた界面構造の詳細な検討を行うことになった．また，既に太陽電池作製・評価装置は立ち上げており，今後はPC61BM/6T界面を用いたOPVデバイスの評価を行い，界面電子構造との関連を探って行く予定である．関連して，来年度はOPV関連の界面における電子準位接続とキャリアダイナミクスを，過渡光起電力法などを用いて，詳細に関連付ける予定である．
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)
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巻: 26 ページ: 2493 - 2502
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