有機半導体・絶縁体界面における分子構造とキャリアダイナミックスの解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22245001
• 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: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松本 吉泰 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70181790)
• 研究分担者: 竹谷 純一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20371289)
• 連携研究者: 渡邊 一也 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (30300718) ; 中井 郁代 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (30446257)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 有機半導体 / 表面・界面 / 非線形分光 / キャリアダイナミックス / 電界効果トランジスタ / 変調分光スペクトル / 正孔 / 電荷移動度

研究概要

近年、開発のめざましい有機半導体デバイスにおける最も重要な課題の一つは電荷輸送機構を微視的に解明することである。本研究では、ルブレン単結晶、およびジナフトチエノチオフェン(DNTT)薄膜の電界効果トランジスタ(FET)における有機半導体・絶縁体界面に注入されたキャリアの電子状態を電荷変調分光法(CMS)により解明した。まずルブレン単結晶FETにおいて従来の透過型CMSが適用できない不透明なデバイスへのCMSの応用を可能とした。さらに、DNTT薄膜トランジスタについては正孔の電子吸収スペクトルが分子両端に導入したアルキル基により大きく変化することを見いだし、スペクトル解析から分子間の電荷移動確率と分子間配向との関連を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Retrieval of Electronic Spectra of Charge Carriers in Organic Field-Effect Transistors from Charge Modulation Reflectance Spectra Distorted by Optical Interference (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Miyata, Y. Ishino, K. Watanabe, K.Miwa, T. Uemura, J. Takeya, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 52 ページ: 062401/1-4
  • DOI: DOI:10.7567/JJAP.52.062401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous pressure effect in heteroacene organic field-effect transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sakai, Y. Okada, S. Kitaoka, J. Tsurumi, Y. Ohishi, A. Fujiwara, K. Takimiya, and J. Takeya
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 110 ページ: 096603/1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.110.096603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible Three-Dimensional Organic Field-Effect Transistors Fabricated by an ImprintingTechnique (2012)
  • 著者名/発表者名: T R. Nakahara, M. Uno, T. Uemura, K. Takimiya, and J. Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 24 ページ: 5212-5216
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201201234
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-performance organic transistors with high-k dielectrics: A comparative study on solution processedsingle crystals and vacuum-deposited polycrystalline films of 2,9-didecyldinaphtho[2,3- b:2' ,3'-f]thieno[3,2-b]thiophene (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Ou-Yang, T. Uemura, K. Miyake, S. Onish, T. Kato, M. Katayama, M. Kang, K.Takimiya, M. Ikeda, H. Kuwabara, M. Hamada, and J. Takeya
  • 雑誌名: Appl.Phys. Lett 巻: 101 ページ: 223304/1-5
  • DOI: DOI:10.1063/1.4769436
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-crystallized organic field-effect transistors with charge-acceptor layers:high-mobility and low-threshold-voltage operation in air (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Soeda, Y. Hirose, M. Yamagishi, A. Nakao, T. Uemura, K. Nakayama, M. Uno, Y. Nakazawa, K. Takimiya, and J. Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 23 ページ: 3309-3314
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201101027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge transport and Hall effect in rubrene single-crystal transistors under high pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Okada, K. Sakai, T. Uemura, Y. Nakazawa, and J. Takeya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 245308
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.245308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monolithic complementary inverters based on organic single crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: emura, M. Yamagishi, Y. Okada, K. Nakayama, M. Yoshizumi, M. Uno, and J. Takeya
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 22 ページ: 3938-3941
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201000480
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature thermal conductivity of bulk and film-like rubrene single crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Okada, M. Uno, Y. Nakazawa, K. Sasai, K. Matsukawa, M. Yoshimura, Y. Kitaoka, Y. Mori, and J. Takeya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 113305/1-4
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.113305
  • 査読あり
• [学会発表] 電荷変調分光による有機半導体・絶縁体界面に注入された正孔の非局在化の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志, 田中駿介, 杉本敏樹, 渡邊一也, 三輪一元, 植村隆文, 姜明辰, 瀧宮和男, 桑原博一,濱田雅裕, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 日本化学会
  • 発表場所: 草津市
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] ジナフトチエノチオフェン薄膜・絶縁体界面に注入されたホールの電子吸収スペクトルにおける分子集合構造依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志, 石野雄太, 杉本敏樹, 渡邊一也,三輪一元, 植村隆文, 姜明辰, 瀧宮和男, 桑原博一, 濱田雅裕, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 表面・界面スペクトロスコピー
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] ジナフトチエノチオフェン薄膜トランジスタ中のキャリアの吸収スペクトルにおける分子集合構造の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志, 石野雄太, 杉本敏樹, 渡邊一也,三輪一元, 植村隆文, 姜明辰, 瀧宮和男, 桑原博一,濱田雅裕, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] ジナフトチエノチオフェン(DNTT)薄膜における超高速励起子緩和 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石野雄太, 宮田潔志, 渡邊一也, 三輪一元,植村隆文, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] ポンプ-プローブ分光によるジナフトチエノチオフェンの電子励起状態ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 石野雄太, 宮田潔志, 渡邊一也, 三輪一元, 植村隆文, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-02-16
• [学会発表] 電荷変調反射分光によるルブレン単結晶トランジスタのキャリアの電子状態観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志, 石野雄太, 渡邊一也, 三輪一元, 植村隆文, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-02-16
• [学会発表] Electronic states of carriers in organic field-effect transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyata, Y. Ishino, K. Watanabe, K. Miwa, T. Uemura, J. Takeya, and Y. Matsumoto
  • 学会等名: 2012 NTHU-KAISTKyoto Junior Chemist Symposium
  • 発表場所: Hsinchu (Taiwan)
  • 年月日: 2012-02-14
• [学会発表] ルブレン単結晶トランジスタにおける有機半導体/絶縁体界面に注入されたキャリアの電子状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志, 石野雄太, 渡邊一也, 三輪一元, 植村隆文, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 表面・界面スペクトロスコピー
  • 発表場所: 神奈川県三浦市
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 過渡吸収分光によるジナフトチエノチオフェン(DNTT)固体の電子励起状態ダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 石野雄太, 宮田潔志, 渡邊一也, 三輪一元, 植村隆文, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 電荷変調反射分光によるルブレン単結晶トランジスタのキャリアの電子状態観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志, 石野雄太, 渡邊一也, 三輪一元, 植村隆文, 竹谷純一, 松本吉泰
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] ルブレン単結晶を用いた電界効果トランジスタにおけるキャリアの電子状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] ルブレン単結晶を用いた有機電界効果トランジスタにおける界面修飾効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志
  • 学会等名: 日本化学会年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 時間・空間分解非線形分光の表面・界面現象への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本吉泰
  • 学会等名: 第57回マテリアルズ・テーラリング研究会(招待講演)
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2010-12-25
• [学会発表] 表面・界面現象への非線形分光の応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本吉泰
  • 学会等名: NIMSナノ計測センター研究成果発表会
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] 電場変調分光を用いた有機電界効果トランジスタにおける界面修飾 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮田潔志
  • 学会等名: 関西薄膜・表面物理セミナー
  • 発表場所: 大阪府交野市
  • 年月日: 2010-10-27
• [備考]
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/molspec/