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2023 年度 研究成果報告書

電子スピン選択的な励起子解離による革新的有機光電変換素子の創製

研究課題

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研究課題/領域番号 21H02015
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関九州大学

研究代表者

中野谷 一  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90633412)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード自発配向分極 / 有機半導体 / 分子配向 / 巨大表面電位 / 励起子解離
研究成果の概要

本研究では、極性有機半導体膜中における自発的な励起子解離現象に焦点をあて励起子解離現象における励起スピン状態の役割に関して研究を行い、三重項励起状態からの励起子解離が有利に進行することを明らかとした。また、電荷再結合確率を極力小さくすることで、電子寿命は室温で約1カ月以上という極めて長い寿命を有することを見出すと共に、空間情報も保持可能であることを明らかとした。本研究で得た学術的知見は、高効率かつ超長寿命な電荷分離状態を実現する新たなCT性分子および素子の設計指針を示すだけでなく、受光-電荷保持-発光という物理現象の制御された新奇デバイスの創出に繋がると期待できる。

自由記述の分野

有機光エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、励起子解離により生成した電荷(電子)は、有機薄膜中で1ヶ月間以上に渡って極めて安定に保持されているという事実を初めて見出した。またさらに、長時間保持されている電荷は、有機薄膜中で空間的にも保持されていることを実験的に確認した。これらの事実は、従来不安定であると考えられていた有機薄膜中の電荷(ラジカル状態)は、有機分子の極性によって誘起される自発配向分極の形成により、その有機薄膜界面で安定に保持可能であるということを意味し、光電変換素子の高性能化だけでなく撮像素子やメモリ素子など、将来のIOT社会構築に必須となる様々なデバイスに応用できる可能性があり、得られた学術的意義は大きい。

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公開日: 2025-01-30  

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