| 研究課題/領域番号 |
22340080
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
黒田 新一 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20291403)
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| 研究分担者 |
伊東 裕 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10260374)
田中 久暁 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50362273)
丸本 一弘 筑波大学, 大学院・数理物質科学科, 准教授 (50293668)
下位 幸弘 産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (70357226)
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| キーワード | 有機半導体 / 電界注入 / 電子スピン共鳴 / ルブレン / ペンタセン / フラーレン / ポリアルキルチオフェン / ポーラロン |
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| 研究概要 |
本年度は、電場誘起電子スピン共鳴(FI-ESR)法を以下の有機デバイスに適用した。
1. 名古屋大の永野らと共同し、ポリヘキシルチオフェン(P3HT)の単分子配向膜FETを作製した。FET移動度は高分子主鎖方向でπ-スタック方向よりも数倍高い値を示した。また、キャリヤ(ポーラロン)のFI-ESR信号の角度依存性から、高分子鎖方向、π-スタック方向、及び基板法線方向で異なるg値・線幅が得られた。g値・線幅の異方性や分子配向分布を考慮したスペクトルシミュレーションでFI-ESR信号はよく再現され、高分子鎖の一軸配向性がミクロに明らかとなった。さらに、決定された斜方対称的なg値は、DFT計算の結果とよく一致した。
2. 両極性FET材料として期待されるRR-P3HT/PCBM複合体FETのFI-ESR測定を行った。高分子上の正ポーラロンの信号は異方的であり、上記の配向膜で得られたg値、線幅等のパラメータを用いて分子配向性が精度よく決定された。その結果、PCBMを高濃度に複合化すると、界面でラメラ構造を形成していたP3HT分子のチオフェン環が基板と平行となる、flat-on配向が部分的に形成されることが示された。このことは、PCBM濃度の上昇に伴い正キャリヤのFET移動度が減少する原因の一つと考えられる。
3. 大阪大の竹谷教授、東大の岩佐教授らと共同し、ルブレン単結晶のFI-ESR観測を行った。界面の化学修飾により移動度の異なるデバイスを作製した結果、motional narrowing効果により尖鋭化したFI-ESR線幅と、FET移動度の間に明瞭な相関性が見出された、ESR線幅の解析から、キャリヤのトラップ時間が短いほどFET移動度が高くなることが明らかになった。
上記に加え、P3HT/PCBM複合体の光キャリヤの4分子再結合過程の解明や、有機半導体の2次元格子におけるポーラロンの広がりの理論計算等を進めた。
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