有機薄膜・界面構造の精密制御による電子構造と電荷輸送物性の統一的解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20245039
• 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: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 上野 信雄 千葉大学, 大学院・融合科学研究科, 教授 (40111413)
• 連携研究者: 奥平 幸司 千葉大学, 大学院・融合科学研究科, 准教授 (50202023) ; 解良 聡 千葉大学, 大学院・融合科学研究科, 准教授 (10334202) ; 坂本 一之 千葉大学, 大学院・融合科学研究科, 准教授 (70261542)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 有機半導体 / 有機薄膜 / 界面 / 電気伝導 / 電荷移動度 / 光電子分光 / 電子状態

研究概要

有機半導体のホッピング移動度とバンド移動度等、電荷移動度機構を高精度紫外光電子分光法で研究する方法論、さらに超高感度紫外光電子分光装置(UPS)の製作により有機デバイス界面でのエネルギー準位接合を保障するバンドギャップ中のこれまで観測できなかった電子準位の測定を実現した。また、超高感度UPSが埋もれた界面を直接検出出来ることを見出した。これらによって、有機半導体の電荷輸送と電子状態とを直接的に関連づけることに成功し、当初目的を達成した。

研究成果

• [雑誌論文] Charge reorganization energy and small polaron binding energy of rubrene thin films by ultraviolet photoelectron spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Duhm, Q. Xin, S. Hosoumi, H. Fukagawa, K. Sato, N. Ueno, S. Kera
  • 雑誌名: Adv. Mat 巻: 27-7 ページ: 901-905
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201103262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible Single-Molecule Switching in an Ordered Monolayer Molecular Dipole Array (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. L. Huang, Y. Lu, T. C. Niu, H. Huang, S. Kera, N. Ueno, A. Wee, W. Chen
  • 雑誌名: Small 2012 ページ: 1-6
  • DOI: DOI:10.1002/smll.201101967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of the Fermi level pinning at organic donor-acceptor (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Y. Mao, F. Bussolotti, D. C. Qi, R. Wang, S. Kera, N. Ueno
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 12 ページ: 534-540
  • DOI: DOI:10.1016/j.orgel.2011.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric properties of polar-phthalocyanine monolayer systems with repulsive dipole interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Fukagawa, S. Hosoumi, H. Yamane, S. Kera, N. Ueno
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 085304-1-8
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.085304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of structural imperfection on the energy level alignment in organic films (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Hosokai, H. Machida, A. Gerlach, S.Kera, F. Schreiber, N. Ueno
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 195310-1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.195310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable two-dimensional molecular dipole dot arrays on graphite (2011)
  • 著者名/発表者名: TC. Niu, YL. Huang, JT. Sun, S .Kera, N. Ueno, ATS. Wee, W. Chen
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 143114-1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3647563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of intramolecular polar bonds on interface energetics in perfluoro-pentacene on Ag (111) (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Duhm, S. Hosoumi, I. Salzmann, A. Gerlach, M. Oehzelt, B. Wedl, T-L. Lee, F. Schreiber, N. Koch, N. Ueno, S. Kera
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 81 ページ: 045418-1-6
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.81.045418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band gap states in copper phthalocyanine thin films induced by N_2 exposure (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sueyoshi, H. Kakuta, M. Ono, K. Sakamoto, S. Kera, N. Ueno
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 96 ページ: 093303-1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3332577
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular band dispersion in a self-assembled phthalocyanine derivative film : The case of tetrakis (thiadiazole) porhyrazine (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 ページ: 73408
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.82.073408
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highest-Occupied-MolecularOrbital Band Dispersion of Rubrene Single Crystals as Observed by Angle-Resolved Ultraviolet Photo-electron Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Machida, Y. Nakayama, S. Duhm, Q. Xin, A. Funakoshi, N. Ogawa, S. Kera, N. Ueno, H. Ishii
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 104 ページ: 156401
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.104.156401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-density band-gap states in pentacene thin films probed with ultrahigh-sensitivity ultraviolet photoelectron spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sueyoshi, H. Fukagawa, M. Ono, S. Kera, N. Ueno
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 95 ページ: 183303-1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3258351
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles measurements of charge mobility in organic semiconductors : Valencehole-vibration coupling in organic ultrathin films (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kera, H. Yamane, N. Ueno
  • 雑誌名: Prog. Surf. Sci 巻: 84 ページ: 135-154
  • DOI: DOI:10.1016/j.progsurf.2009.03.002
  • 査読あり
• [学会発表] First-principles experiment on electrical conductivity of organic devices with UPS : Charge delocalization, vibration coupling and band-gap states (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: 76th German Physical Society Spring meeting
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Investigation of morphology and electronic structures in conjugated polymer films (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Hao, T. Smith, K. Ghiggino, N. Ueno
  • 学会等名: The 5th VACPS research workshop
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2011-11-12
• [学会発表] Mechanism of the energy level alignment and band bending in organic devices : Why does the Fermi level move in the HOMO LUMO gap (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: ECI Conference on Carbon-Based Nano-Materials and Devices
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 2011-10-17
• [学会発表] Ultralow density-of-states in the band gap of organic semiconductors : Their origin and role (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: Electronic Properties of pi-conjugated Materials II
  • 発表場所: Wuerzburg, Germany
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] Ultralow-density band-gap states in undoped organic semiconductors : Extrinsic vs spontanious effects (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: 6th International Workshop on Electronic Structure and Processes at Molecular-Based Interfaces (ESPMI-VI)
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2011-09-25
• [学会発表] Electronic structure of organic materials and their mysterious hybrids with inorganics : What we know and what we don't know (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: The KOSMOS Summer University 2011 Frontiers of Organic/Inorganic Hybrid Materials for Electronics and Optoelectronics
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Unraveling mystery in organic devices : Direct measurements of ultralow-density band-gap states in organic semiconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: International Workshop on Organic Composite Optoelectronic Materials and Devices (IWOCOMD 2011)
  • 発表場所: Weihai, China
  • 年月日: 2011-08-04
• [学会発表] Unraveling mysteries in the energy level alignment in organic devices : Detection of ultralow density-of-states in the band gap Symposium Q (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: Interfacial Chemistry and Engineering and Their Applications for Molecular and Organic Electronics, International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 発表場所: Suntec, Singapore
  • 年月日: 2011-06-25
• [学会発表] レーザー照射により帯電を緩和した角度分解紫外光電子分光～ルブレン単結晶のHOMOバンド分散～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 町田真一, 中山泰生, シュテフェンデューム, チェンシン, 舟越亮博, 小川尚記, 解良聡, 上野信雄, 石井久夫
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Open a door to the mysteries at organic-device interfaces : Detection of ultralow density-of-states in the band gap (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: Symposium IRIS 1 : HYBRID SYSTEMS FOR OPTICS AND ELECTRONICS
  • 発表場所: Berlin-Adlershof, Germany
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] 角度分解光電子分光による有機半導体のバンド分散・電子/振動相互作用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上野信雄
  • 学会等名: 物理学会シンポジウム:「有機半導体界面における電子状態プローブの新展開」
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Electronic Structure of radical anion monolayer of F_4TCNQ (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kera, N. Ueno
  • 学会等名: 5th edition of the international workshop on Electronic Structure and Processes at Molecular-Based Interfaces (ESPMI-V)
  • 発表場所: Chiba
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] Bridging electronic states & electrical property of organic devices by ultimate use of UPS (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: The 37th International Conference on the Physics and Chemistry of Surfaces and Interfaces (PCSI-37)
  • 発表場所: Santa Fe, USA
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] Ultraviolet photoelectron spectroscopy of organic semiconductors : Bridging electronic states and electrical properties (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: The K. Siegbahn Prize 2009, Uppsala Oct 2, ASOMEA-V
  • 発表場所: Uppsala, Sweden
  • 年月日: 2009-09-30
• [学会発表] First Principles Measurement of Hole Mobility in Organic Semiconductors with UPS : Bridging Electronic States and Electrical Property (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: ISSP Workshop physics and new phenomena of π-electronic interfaces
  • 発表場所: Kashiwa, Chiba
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] 有機デバイス界面の電子準位接続での巨大なミステリー (2009)
  • 著者名/発表者名: 上野信雄
  • 学会等名: 分子科学シンポジウム「有機分子の界面:電子状態とデバイス」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-06-12
• [学会発表] On the way to First principles experiment of the hole mobility of organic semiconductors with ultraviolet photoelectron spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: The 8th International Conference on Optical Probes of Conjugated Polymers and Organic Nanostructures
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2009-06-06
• [学会発表] The first principles measurement of charge mobility of organic semiconductors with UPS (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno
  • 学会等名: 2009 MRS spring meeting, Symposium B on Concepts in Molecular and Organic Electronics
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2009-04-13
• [図書] 電子構造から見た電荷移動度の改善～(有機デバイス・材料の耐久性向上および長寿命化技術第4節) (2011)
  • 著者名/発表者名: 上野信雄
  • 総ページ数: 95-113
  • 出版者: 情報機構
• [図書] Molecular materials for electronic function (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Ueno, M. Fahlman, N. Koch
  • 総ページ数: 1-136
  • 出版者: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, Preface for Special issue
• [図書] 「有機デバイスのための界面評価と制御技術」第I編第7章,電子状態と電気伝導:界面電子準位接続と電荷移動度研究の課題と現状 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上野信雄
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://ulab-www.tf.chiba-u.jp/