研究課題
独自に開発した高移動度の有機単結晶半導体が、極めて長いスピン拡散長を有するという最近の実験結果に基づいて、有機単結晶スピントロニクスデバイスの作成・評価を行い世界初となる室温における有機トランジスタの実証を行うことを目的とする。フレキシブルスピントロニクス素子を構成する最重要ビルディングブロックは、超薄膜の有機半導体単結晶である。初年度は、有機半導体におけるスピン軌道相互作用に着目した新規材料の化学合成・薄膜成膜技術の開発と薄膜デバイスにおけるスピン緩和機構の解明を目的として研究を遂行し、厚み方向にわずか１～2分子層で形成される超薄膜有機半導体単結晶を成膜することに成功した。２年度は高分子半導体におけるアニオン交換を用いた新規ドーピング手法の原理の解明、アニオン交換法を用いた高分子半導体への高効率ドーピング、高分子半導体のラメラ構造へのドーパントインターカレーション機構の解明、化学ドープされた有機半導体単結晶のフェルミ縮退解明、等の成果を得た。今年度は、これまでに確立した超薄膜有機半導体分子のスピン緩和機構にについて、スピン共鳴やラマン分校計測技術をベースに掘り下げ、室温付近でさらに長スピン緩和長が実現する物質開拓を行い「高移動度有機半導体のスピン緩和」、「分子とイオンとその隙間で作る新しい金属プラスチック」（応用物理学会）などを発表した。有機半導体における電子電荷・スピン輸送において大きく理解が進展し、特に無機半導体で用いられている電子輸送の標準理論に柔らかいフォノンの効果を取り入れることが重要であることを世界に先駆けて報告した。当初の研究計画に遅れは無く、非常に長いスピン緩和時間や低温での金属状態の実現など、当初の計画以上の物性研究の進展が得られた。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2020 2019 その他
すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件) 備考 (1件)
PNAS
巻: 117(1) ページ: 80-85
10.1073/pnas.1909932116
Nature
巻: 572 ページ: 634-8211
10.1038/s41586-019-1504-9,
Appl. Phys. Express
巻: 12 ページ: 071001
10.7567/1882-0786/ab23ca,
http://www.organicel.k.u-tokyo.ac.jp/
