• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

有機ドナー・アクセプタ界面のカスケード電子構造と電荷再結合過程の関連の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K14301
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

中野 恭兵  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (00726896)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード有機半導体 / 電子状態 / 光電変換 / 過渡電気測定 / 光電子分光
研究実績の概要

本研究は、電子を受け取る電子アクセプタ性の有機半導体材料と、電子を受け渡す電子ドナー性の有機半導体材料の接触界面におけるエネルギー的なカスケード構造と、電荷(電子とホール)の授受によって生じる自由電荷の再結合過程の関係を過渡電気測定の観点から調べるものである。
初年度・次年度においては、過渡光電圧/光電流(Transient Photovoltage/Photocurrent:
TPV/TPC)測定とインピーダンス分光(Impedance Spectroscopy: IS)測定の測定系の構築、およびそれらを用いて電荷寿命・電荷量を実際に評価し、測定法の妥当性を議論した。有機半導体を用いた光電変換素子(太陽電池など)では、アクセプタ材料とドナー材料を溶液中で混合し、それをキャストすることで得た混合固体薄膜、通称バルクヘテロジャンクション(BHJ)構造が用いられることが多い。BHJ構造では二種材料の界面面積が電極面積よりも大きく、素子の幾何容量の影響が小さいので、TPV/TPCとインピーダンス分光は同じ結果を与えた。一方で平面積層型では幾何容量の影響が大きく、インピーダンス分光では妥当な測定結果を得られなかった。
本年度は、界面での電子状態を評価することを目標に、ケルビンプローブによる仕事関数の評価計の構築、光電子収量測定による最高占有分子軌道(HOMO)エネルギーの評価、および自己無撞着計算による静電ポテンシャル計算プログラムの作成を行った。当初は、材料のHOMO/LUMOのエネルギーを個別に評価しその値を使って界面でのカスケード電子状態を表せると素朴に考えていたが、研究が進捗するにつれてその方法は現実の電子状態を簡略化しすぎていることがわかった。そのため数値計算と仕事関数・HOMOエネルギーの実測を組み合わせて、界面近傍での電子状態を明らかにすることを試みた。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] 半導体高分子薄膜のFET移動度と状態密度分布幅の相関2020

    • 著者名/発表者名
      中野 恭兵
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 高分子薄膜表面と底面のFET移動度および状態密度分布2020

    • 著者名/発表者名
      中野恭兵
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi