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2020 年度 実施状況報告書

蓄積電荷測定法による有機/金属界面の電荷注入障壁測定

研究課題

研究課題/領域番号 18K05064
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

田島 裕之  兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (60207032)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード蓄積電荷測定法 / 電荷注入障壁 / ACM / 有機デバイス / フタロシアニン / ペンタセン
研究実績の概要

一昨年度の研究で成果を得た蓄積電荷測定法による電子注入障壁の決定に関する論文を、アメリカ化学会の雑誌、J.Phys. Chem. Cに投稿し受理された。
また、蓄積電荷測定法で得られる実験データを精密な理論計算により再現することに成功した。蓄積電荷測定で得られる電荷注入パラメータと内部電圧のグラフには2通りのパターンがあることはわかっていたが、この違いが電荷抽出プロセスの違いによることがこの解析により初めて明らかになった(熱平衡型と準安定状態型の電荷抽出プロセス)。計算結果は学術雑誌への投稿ができるようにとりまとめたところであり、現在投稿のための作業を行っている。
また、上記の2つの研究成果に加えて、有機FET関連の研究を行い、論文として公表した。
蓄積電荷測定法の実験を進めるにつれて、電極/絶縁体/有機半導体/電極からなるコンデンサーでは、電荷注入が不完全になる現象(有機半導体への電荷注入が起こっているにもかかわらず、微分電気容量が絶縁層の電気容量よりも小さくなる現象)がわりと頻繁に起こることがわかった。この現象は、有機FETで観測される電界効果移動度が試料作成条件によって変わる現象とも密接に関連していると考えられる。蓄積電荷測定を行わない限り観測できないため、この現象はこれまでの研究でほとんど認識されていない。不完全電荷注入現象は電気化学のヘルムホルツ層に類似した電荷注入ができない層が有機半導体層の一部に存在することを示唆する。この現象の解明は蓄積電荷測定のみならず、有機デバイス研究において非常に重要と思われるので、今後はこの現象の解明に力を注ぐ。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

精密な理論計算により、蓄積電荷測定法で得られる実験データを理論モデルで再現することに成功したことは既に記載したが、実験結果と理論計算の一致は予想以上であった。さらに、電極/絶縁体/有機半導体/電極の構造を持つコンデンサー型試料の電荷抽出プロセスにおいて、電荷抽出プロセスに異なるタイプがあるという発見は、想定外の発見であった。この発見により、蓄積電荷測定の研究は一段と進むことが予想される。以上のことから、当初の計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

当座は、理論計算の結果をまとめて論文として発表することに力を注ぐ。またこの結果から、蓄積電荷測定の電圧掃引方式を変えることにより、トラップ等の影響を減らして実験を行える可能性を見いだしたので、その実験を試みる。また今回得られた理論研究の成果を土台として、不完全電荷注入現象の解明に力を注ぐ。

次年度使用額が生じた理由

昨年度は緊急事態宣言発令のため参加予定の学会が開催されず、主に旅費の点で残を生じた。パンデミックによる学会開催の延期は今年度も継続しそうなため、この分は今年度の研究における物品費、装置の修理費、論文投稿費用等に充てる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Accumulated Charge Measurement: Control of the Interfacial Depletion Layer by Offset Voltage and Estimation of Band Gap and Electron Injection Barrier2021

    • 著者名/発表者名
      Shimomoto Sunao、Kadoya Tomofumi、Tanimura Toshiaki、Maenaka Kazusuke、Yokomatsu Tokuji、Komino Takeshi、Tajima Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 ページ: 1990~1998

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c04974

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Steric effect of halogen substitution in an unsymmetrical benzothienobenzothiophene organic semiconductor2020

    • 著者名/発表者名
      Kadoya Tomofumi、Mano Shotaro、Hori Aoi、Tahara Keishiro、Sugimoto Kunihisa、Kubo Kazuya、Abe Masaaki、Tajima Hiroyuki、Yamada Jun-ichi
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 78 ページ: 105570~105570

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.105570

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferrocene on Insulator: Silane Coupling to a SiO2 Surface and Influence on Electrical Transport at a Buried Interface with an Organic Semiconductor Layer2020

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takashi、Tahara Keishiro、Kadoya Tomofumi、Tajima Hiroyuki、Toyoda Noriaki、Yasuno Satoshi、Ozawa Yoshiki、Abe Masaaki
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 ページ: 5809~5819

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00515

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immobilizing a π-Conjugated Catecholato Framework on Surfaces of SiO2 Insulator Films via a One-Atom Anchor of a Platinum Metal Center to Modulate Organic Transistor Performance2020

    • 著者名/発表者名
      Tahara Keishiro、Ashihara Yuya、Ikeda Takashi、Kadoya Tomofumi、Fujisawa Jun-ichi、Ozawa Yoshiki、Tajima Hiroyuki、Toyoda Noriaki、Haruyama Yuichi、Abe Masaaki
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 ページ: 17945~17957

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c02163

    • 査読あり
  • [学会発表] 蓄積電荷測定法による金属/有機半導体界面の電荷注入障壁測定2020

    • 著者名/発表者名
      下元純、角屋智史、谷村利精、前中一介、横松得滋、小簔剛、田島裕之
    • 学会等名
      分子科学討論会
  • [図書] 化学便覧 基礎編 改訂6版2021

    • 著者名/発表者名
      公益社団法人 日本化学会
    • 総ページ数
      1534
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      978-4-621-30521-8

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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