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2023 年度 実績報告書

半導体性混合液晶構築によるエネルギーギャップ制御と機能応用

研究課題

研究課題/領域番号 23H01446
配分区分補助金
研究機関大阪工業大学

研究代表者

藤井 彰彦  大阪工業大学, 工学部, 教授 (80304020)

研究分担者 尾崎 雅則  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50204186)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
キーワード液晶性半導体 / フタロシアニン / 半導体性混合液晶 / 有機薄膜トランジスタ / 有機薄膜太陽電池
研究実績の概要

以下の3項目について実施した。
(A)半導体性混合液晶の開発と秩序構造・結晶構造解析:高移動度を示す液晶性フタロシアニンを基盤として、種々の同族列体、類似構造体の開発と混合液晶化を試み、熱物性評価と偏光顕微鏡観察におけるテクスチャー変化を合わせて状態図の決定を行った。また、液晶相、結晶相における混和性、薄膜中の結晶構造、面内及び面外分子配向秩序をXRDを用いて明らかにした。特に、類似の基礎物性を示すアルキル置換基体は混和性が明確であり、フタロシアニン骨格の電子状態に影響を与えることがわかった。
(B)半導体性混合液晶薄膜の作製と分子配向・電子物性評価:混合液晶について一軸掃引塗布プロセスにより薄膜作製を行った。その電子・光物性について分光測定および電気測定により評価し、エネルギー準位及びキャリア輸送特性を明らかにした。また、偏光分光手法を用いて分子配向方向を明らかにし、混合液晶薄膜中の配向秩序状態を決定した。特に、紫外可視分光法及び光電子分光手法により、イオン化ポテンシャルとエネルギーギャップを明らかにした。偏光分光手法を用いて光学的異方性を評価し、2色性比を算出した。
(C)半導体性混合液晶の電気伝導機構の解明:薄膜試料について過渡電流波形測定によるキャリア輸送特性評価を行った。開発材料の結晶相及び液晶相の分子配向状態に対し、主として正孔移動度の変化を明らかにした。また、分光感度特性評価より光電変換効率を決定した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究代表者の所属研究機関が変更となり、研究環境の整備、実験設備・機器の移設、実験系の立ち上げ作業のため、半年を要した。そのため、研究実績の概要で示した(B)および(C)に関しては当初計画よりも遅れているため、2年目に重点的に実施する予定である。一方で、(A)については、前所属研究機関と研究分担者の全面的な協力があり、予定よりも前倒しで遂行できた。

今後の研究の推進方策

研究代表者の所属研究機関が変更となったが、国内の研究協力者等などとの連携には問題はない。オンラインによる議論はもちろんのこと、地理的に訪問は容易であるため、定期的な研究打ち合わせを引き続き予定している。また、所属研究機関の変更に伴い、一部実験設備の追加立ち上げが必要であるため、2024年度中に物品の調達と調整を行う予定である。これにより、研究実績の概要で示した(B)および(C)に関して重点的に遂行する。さらに、今後は(D)半導体性混合液晶を用いたヘテロ接合デバイスにおける光電変換特性評価についても計画しているが、本項目で使用する機器は先行して立ち上げ作業を完了しているため、計画どおり開始することに問題はない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 2D/3D Perovskite Heterostructure Solar Cell with Orientation Controlled Dion-Jacobson 2D Phase2023

    • 著者名/発表者名
      G. Uzurano, N. Kuwahara, T. Saito, K. Abe, S. Miyake, D. Hishida, Y. Takeoka, A. Fujii and M. Ozaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 16 ページ: 041005-1-5

    • DOI

      10.35848/1882-0786/accd44

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-plane uniaxial crystal growth in CH3NH3PbI3 bar-coated thin film by evaporation-site-controlled annealing2023

    • 著者名/発表者名
      T. Saito, A. Fujii and M. Ozaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 62 ページ: 050904-1-5

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acd42b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of p-type dopant on photovoltaic performance of pervoskite solar cells using phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin hole transport materials: a combined theoretical and experimental study2023

    • 著者名/発表者名
      T.-H. Le, N.-A. Tran, A. Fujii, M. Ozaki and Q.-D. Dao
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 787 ページ: 140134-1-10

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2023.140134

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] π共役高分子の液中凝集と薄膜形成ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      籔内湧太、蓑輪裕、藤井彰彦、尾崎雅則
    • 雑誌名

      電気材料技術雑誌

      巻: 32 ページ: 18-25

  • [学会発表] 有機系太陽電池のブレードコート作製技術における課題2024

    • 著者名/発表者名
      藤井彰彦
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] トリプルカチオンペロブスカイトのバーコート製膜における基板温度の影響2024

    • 著者名/発表者名
      三宅紹心、藤井彰彦、尾崎雅則
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Crucial effects of surface defect states on the halide perovskites properties and their solar cells characteristics2023

    • 著者名/発表者名
      R. Hidayat, A. A. Nurunnizar, V. R. Yandri, A. Fariz, A. Fujii and M. Ozaki
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 連続バーコートプロセスによる2次元/3次元ペロブスカイト積層薄膜の作製と光電変換特性2023

    • 著者名/発表者名
      阿部健太郎、藤井彰彦、尾崎雅則
    • 学会等名
      第339回電気材料技術懇談会
  • [学会発表] D-A 型共役高分子塗布薄膜におけるedge-on/face-on 配向とキャリア移動度の関係性2023

    • 著者名/発表者名
      長崎秀斗、藤井彰彦、尾崎雅則
    • 学会等名
      第339回電気材料技術懇談会
  • [学会発表] 溶媒蒸発サイト制御型一軸掃引加熱におけるCH3NH3PbI3バーコート薄膜中の面内結晶成長2023

    • 著者名/発表者名
      藤井彰彦、齋藤智樹、尾崎雅則
    • 学会等名
      2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] トリプルカチオンペロブスカイトのバーコート製膜と太陽電池特性2023

    • 著者名/発表者名
      三宅紹心、藤井彰彦、尾崎雅則
    • 学会等名
      2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] バーコート法による有機無機ハライドペロブスカイト薄膜の作製と太陽電池応用2023

    • 著者名/発表者名
      藤井彰彦、尾﨑雅則
    • 学会等名
      令和5年電気関係学会関西連合大会
    • 招待講演
  • [学会発表] トリプルカチオンペロブスカイト製膜におけるバーコート法の適用と太陽電池特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      三宅紹心、藤井彰彦、尾﨑雅則
    • 学会等名
      令和5年電気関係学会関西連合大会

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公開日: 2024-12-25  

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