酸化物半導体表面に構築した共役系単分子膜の電気物性計測と単一分子発光素子への展開

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20241034
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 村田 英幸 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10345663)
• 研究分担者: 富取 正彦 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10188790) ; 高村 由起子 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 准教授 (90344720)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 分子デバイス

研究概要

本研究では,共役系高分子の化学構造と秩序構造を精密に制御可能な合成法を開発し,これらの構造制御が共役系高分子の光学物性と電気物性に及ぼす影響を評価することを目指した。その結果,酸化物半導体(Indium-Tin-Oxide:ITO)表面上に芳香族アルデヒド化合物をアセタール化反応によって化学的に固定化できることを見出すと共に,芳香族アルデヒドとジアミンとの反応によって分子鎖長を精密に制御した共役系宇高分子を合成することに成功した。さらに独自に開発したエレクトロスピニング法よって作製した共役系高分子ナノファイバを延伸することによる分子鎖の配向性向上に伴う導電率の増加を観測することができた。

研究成果

• [雑誌論文] True photoluminescence spectra revealed in electrospun light-emitting single nanofibers (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii and H. Murata
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. 巻: 22 ページ: 4695-4703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical, morphological, electrical, and electroluminescence characteristics of organic semiconductor films prepared at various deposition rates (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, K. Shiomura, S. Naka, H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520 ページ: 2283-2288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved initial drop in operational lifetime of blue phosphorescent organic light emitting device fabricated under ultra-high vacuum condition (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yamamoto, J. Brooks, M. S. Weaver and J. J. Brown, T. Murakami and H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 99 ページ: 033301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electroluminescence from Conjugated Polymer Electrospun Nanofibers in solution processable OLEDs (2011)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, U. Giovanella, R. Tubino, H. Murata, C. Botta
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 5 ページ: 5572-5578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced charge-carrier injection caused by molecular orientation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima and H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 98 ページ: 253307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of a submicron-channel organic field-effect transistor using a controllable electrospun single fibre as a shadow mask (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, H. Sakai and H. Murata
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22 ページ: 205202-205207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interfacial charge transfer and charge generation in organic electronic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, G.-H. Jin, Y. Kanai, T. Yokota, S. Kitada, T. Kishi and H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 12 ページ: 520-528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical second harmonic generation at heterojunction interfaces of a molybdenum trioxide layer and an organic layer (2010)
  • 著者名/発表者名: A. B. EL Basaty, Y. Miyauchi, G. Mizutani, T. Matsushima and H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 97 ページ: 193302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, characterization, and OLED application of oligo(p-phenylene ethynylene) s with polyhedral oligomeric silsesquioxanes(POSS) as pendant groups (2010)
  • 著者名/発表者名: V. Ervithayasuporn, J. Abe, X. Wang, T. Matsushima, H. Murata and Y. Kawakami
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 66 ページ: 9348-9355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption state of 4, 4"-diamino-p-terphenyl through an amino group bound to Si(111)-7×7 surface examined by X-ray photoelectron spectroscopy and scanning tunneling microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, A. Itabashi, A. Sasahara, H. Murata, T. Arai and M. Tomitori
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 11109-11114
  • 査読あり
• [雑誌論文] High electron mobility layers of triazines for improving driving voltages, power conversion efficiencies, operational stability of organic light-emitting diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima M. Takamori, Y. Miyashita, Y. Honma, T. Tanaka, H. Aihara, and H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 11 ページ: 16-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced change of dielectric permittivity in molecular doped polymer layer (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Murata, M. Murakami, K. Ohkubo, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 95 ページ: 252901(3)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of space-charge-limited current due to charge generation at interface of molybdenum dioxide and organic layer (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima and H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 95 ページ: 203306(3)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced performance of organic light-emitting diodes by inserting wide-energy-gap interlayer between hole-transport layer and light-emitting layer (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, T. Matsushima, and H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 545-547
  • 査読あり
• [雑誌論文] An organic nonvolatile memory using space charge polarization of a gate dielectric (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Konno, H. Sakai, T. Matsushima and H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 534-536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of threshold voltage of organic field-effect transistors by space charge polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Konno, and H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 510-513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of submicron patterned electrodes using a single electrospun fiber as a shadow-mask (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, H. Sakai, and H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 647-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immobilization of aromatic aldehyde molecules on indium tin oxide surface using acetalization reaction (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama, T. Matsushima and H. Murata
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 739-742
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ternary mixing : A simple method to tailor the morphology of organic solar cells (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Campoy-Quiles, Y. Kanai, A. El-Basaty, H. Sakai and H. Murata
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 10 ページ: 1120-1132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-lived exciplex formation and delayed exciton emission in bulk heterojunctio blends of silole derivative and polyfluorene copolymer : The role of morphology onexciplex formation and charge separation (2009)
  • 著者名/発表者名: J. J. Benson-Smith, J. Wilson, C. Dyer-Smith, K. Mouri, S. Yamaguchi, H. Murata and J. Nelson
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 113 ページ: 7794-7799
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning of threshold voltage of organic field-effect transistors by space charge polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Konno and H. Murata
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 94 ページ: 073304(3)
  • 査読あり
• [学会発表] ITO基板上の分子の配向性の違いが有機デバイスの電荷注入・取り出し効率に与える効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山岡靖明,村田英幸
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] ラビングにより分子を面内配向させた有機太陽電池 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松島敏則,村田英幸
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Enhanced charge-carrier injection caused by molecular orientation at organic/organic interface (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Murata and T. Matsushima
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2011(KJF-ICOMEP 2011)
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Organic Light Emitting Diodes(OLED) having Conjugated Polymer Electrospun Nanofibers as the Active Electroluminescent Material (2011)
  • 著者名/発表者名: V. Vohra, U. Giovanella, R. Tubino, H. Murata and C. Botta
  • 学会等名: International Conference on Organic Electronics(ICOE 2011)
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] Characterization of a post-drawn single electrospun nanofibers (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, H. Sakai, Y. Furukawa, H. Murata
  • 学会等名: International Conference on Organic Electronics(ICOE 2011)
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] 一軸配向した共役系高分子ナノファイバーの物性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井佑弥,酒井平祐,古川行夫,村田英幸
  • 学会等名: 平成23年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] 共役系高分子ナノファイバー束における自己吸収の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井佑弥,村田英幸
  • 学会等名: 平成23年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] Self-absorption within light emitting submicron fibers (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii and H. Murata
  • 学会等名: The sixth international conference on molecular electronics and bioelectronics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 一軸配向したシングルサブミクロン共役系高分子ファイバーの物性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井佑弥,酒井平祐,古川行夫,村田英幸
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] 金属酸化物表面に化学結合した共役系アゾメチンオリゴマーの形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 米内洋貴,馬場愛,松島敏則,村田英幸
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] 金属酸化物表面に構築した共役系自己組織化単分子膜の作成と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬場愛,米内洋貴,村上達也,松島敏則,村田英幸
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] ITO/YSZ(111)上のテレフタルアルデヒド分子の雰囲気制御FM-AFMによる観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山谷寛,山村隆介,鵜飼洋平,川江健,森本章治,米内洋貴,村田英幸,大田昌弘,粉川良平,新井豊
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] 透明電極基板上π共役分子TPAのSTMによる微視的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高田真希,中村翔,山谷寛,山村隆介,鵜飼洋平,川江健,森本章治,米内洋貴,村田英幸,新井豊
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] Fabrication of Conjugated Azomethine Compounds on Metal Oxide Surface (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yonai and H. Murata
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(Pacific hem 2010)
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Highly Orientedπ-Conjugated Polymer Chains in Electrospun Nanofiber (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: Kumamoto, Japan
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] Enhancement of hole injection at organic/organic heterojunction interface due to control of molecular orientation (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsushima, and H. Murata
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Advanced Materials in Asia-Pacific and JAIST International Symposium on Nano Technology
  • 発表場所: Ishikawa, Japan
  • 年月日: 2010-09-30
• [学会発表] π-conjugated molecules on metal oxide surfaces analyzed by FM-AFM in an environment-controlled atmosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yamatani, T. Arai, T. Kawae1, A. Morimoto1, H. Yonai, H. Murata, N. Oyabu, M. Ohta, R. Kokawa
  • 学会等名: The 13th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 2010-07-31
• [学会発表] Si(100)と(111)表面上のジアミノパラターフェニル分子の吸着状態の比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西村高志,村田英幸,笹原亮,新井豊子,富取正彦
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] FM-AFMによるテレフタルアルデヒド分子の結合特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山谷寛,新井豊子,村田英幸
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 金属酸化物表面に化学結合した共役系アゾメチン化合物の形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 米内洋貴,村田英幸
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Highly Oriented MEH-PPV/Polyethyleneoxide Nanofibers Fabricated by Electro spinning Method (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Murata
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Emergence of Highly Elaboratedπ-space and its Function
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2009-12-18
• [学会発表] Significant Increase in Electrical Conductivity of Electrospun MEH-PPV/PEO/LiCF3SO3 Submicron Fibers by Post-stretching (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishii, H. Sakai and H. Murata
  • 学会等名: Material Research Society 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] Highly oriented MEH-PPV/polyethyleneoxide nanofibers fabricated by electro spinning method (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Murata, Y. Ishii, M. Campoy-Quiles, and H. Sakai
  • 学会等名: The 1st Asian Conference on Organic electronics
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] アミノ化p-terphenyl誘導体のSi(111) 7x7表面上の結合状態のSTMとXPSによる評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西村高志,板橋敦,笹原亮,村田英幸,新井豊子,富取正彦
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 茨木
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Immobilization of aromatic aldehyde on ITO surface using an acetalization reaction (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama and H. Murata
  • 学会等名: The 8th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] Immobilization of organic monolayer on metallic oxide surface using an acetalization reaction (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama and H. Murata
  • 学会等名: JAIST Nano Technology 2008 International Symposium on Novel Nano-electro-Mechanical 3D Structures : Fabrication and Properties
  • 発表場所: Ishikawa, Japan
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] Si(111) 7x7表面上に室温蒸着した4, 4"-diamino-p-terphenylの熱処理効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村高志,板橋敦,笹原亮,村田英幸,新井豊子,富取正彦
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] アセタール化反応を用いた金属酸化物電極表面への有機単分子膜の固定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中山智裕,村田英幸
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] STM and XPS Studies of 4, 4'-diamino-p-terpehney adsorbed on Si(111)-(7x7) (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, A. Itabashi, A. Sasahara, H. Murata, and M. Tomitori
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience+Technology
  • 発表場所: Colorado, USA
  • 年月日: 2008-07-20
• [図書] 有機EL技術体系 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田英幸
  • 総ページ数: 10-25
  • 出版者: グローバルネット株式会社
• [産業財産権] 有機材料含有デバイスに適した基板とその製造方法,およびこれを用いた有機材料含有デバイス (2011)
  • 発明者名: 村田英幸
  • 権利者名: 独立行政法人、科学技術振興機構
  • 産業財産権番号: 特許権、特許第4706047号
  • 取得年月日: 2011-03-25
• [産業財産権] 有機EL素子 (2010)
  • 発明者名: 村田英幸,松島敏則
  • 権利者名: 国立大学法人、北陸先端科学技術大学院大学
  • 産業財産権番号: 特許権、特願2009-541137
  • 出願年月日: 2010-05-06