2022 年度研究成果報告書

電気化学-減衰全反射型紫外分光法による有機半導体/イオン液体界面の電子状態研究

研究課題

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研究課題/領域番号	20K15312
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分34020:分析化学関連
研究機関	立教大学 (2022) 大阪大学 (2020-2021)
研究代表者	田邉一郎立教大学, 理学部, 准教授 (80709288)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	界面分光 / トランジスター
研究成果の概要	本研究では、申請者が最近開発した、電気化学環境下で測定可能な減衰全反射型紫外分光装置(EC-ATR-UV装置)を利用して、近年注目を集めるイオン液体-電気二重層-有機電界効果トランジスタ(IL-EDL-OFET)の有機半導体/イオン液体界面での電子状態を明らかにすることを目的にした。その結果、電圧印可による有機半導体薄膜と界面イオン液体のスペクトル変化を明らかにした。有機半導体薄膜のスペクトル変化は、トランジスタ特性を強く反映したものであった。また、界面イオン液体のスペクトル変化の検出は、光路長の短いATR-UV分光法ならではの成果であると言える。
自由記述の分野	分光分析
研究成果の学術的意義や社会的意義	研究対象としたイオン液体-電気二重層-有機電界効果トランジスタ(IL-EDL-OFET)は、従来のトランジスタの1%以下の電圧で動作する、省電力型デバイスである。このトランジスタの劇的な低電圧駆動は、有機半導体/イオン液体界面に形成される電気二重層によりキャリアが効率的に注入されることに由来する。本研究で開発した電気化学環境下で測定可能な減衰全反射型紫外分光装置(EC-ATR-UV装置)では、この界面部分を測定することが可能であり、実際にトランジスタ動作中の界面スペクトルの測定に成功した。また、測定したスペクトルとデバイス特性の間に相関がみられた。本手法は、様々なデバイスに応用可能である。