不均一系有機薄膜のデバイス駆動状態における局所価電子状態の2次元分布の観測

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05050
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 奥平 幸司 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50202023)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 有機デバイス / 非均一系 / 分子配向 / イオン化ポテンシャル / 有機薄膜

研究成果の概要

高分子タイプの有機半導体(P3HT-PCBM系)の斜入射X線回折と軟x吸収ペクトルの測定から，分子配向の平均値を求めただけでなく、結晶質と非晶性部分の割合を決めることに成功した。ボトム型トランジスタの基板にみられる複数の物質(SiO2と(酸化）銅))上に作成したDNTT薄膜の，分子の回転角まで含めた分子配向を精密に決定した。P3HT-PCBMおよび，DNTT/SiO2，DNTT/Cuこれらの系は結晶性の部分と非晶質に近い部分が混在し、イオン化ポテンシャルの2次元分布がみられる不均一系であることを明らかにした。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機半導体デバイスの電荷の移動層は，結晶質領域と非晶質領域が共存しており，それぞれの領域のモルフォロジーだけでなくイオン化ポテンシャルが異なる2次元不均一系である。本研究では，代表的な有機高分子系であるP3HT－PCBM薄膜や，本来結晶性が高いと考えられるDNTTなどの小分子量有機半導体薄膜の分子配向を異なる手法で精密に調べ，その結果から結晶領域と非晶質領域の膜作成プロセスによる変化に関する知見を得ることができた。本研究の結果は，有機デバイスの電荷移動機構に関する知見を与えるだけでなく，より高移動度の有機デバイス作成プロセスへの指針を与えるものと考えている。