電荷移動励起子を用いた光電変換機能の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24750190
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 堤 潤也 独立行政法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, 研究員 (30573141)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 有機半導体デバイス / 電荷移動励起子 / 光電変換 / 分子化合物

研究概要

分子間電荷移動（CT）励起子を用いた新たな光電変換機能を開発することを目的とし、これを可能とする分子化合物半導体材料の探索を行った。その結果、中間的な電荷移動度をもつ分子化合物半導体において、光電荷キャリアの生成効率と拡散長が最大化することを見出し、これが光電変換に最適な材料系であることを明らかにした。さらに、このような材料系を用いた光電変換素子の実現にむけて、構成分子にアルキル側鎖を導入することで、製膜性に優れる分子化合物半導体材料の開発にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of relaxed charge-transfer excitons in donor-acceptor-type polymer solar cells (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Tsutsumi, H. Matsuzaki, N. Kanai, T. Yamada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 ページ: 05HB12
  • DOI: 10.7567/JJAP.53.05HB12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge separation of charge-transfer excitons in donor-acceptor polymer solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Tsutsumi, H. Matsuzaki, N. Kanai, T. Yamada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 ページ: 16769
  • DOI: 10.1021/jp404094e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and diffusion of photocarriers in molecular donor-acceptor systems : dependence on charge-transfer gap energy (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Tsutsumi, H. Matsui, T. Yamada, R. Kumai, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 23957
  • DOI: 10.1021/jp308720d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Competition between Exciplex Formation and Photocarrier Generation in Molecular-Scale Donor-Acceptor Heterojunctions (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Tsutsumi, T. Yamada, H. Matsui, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: MRS 巻: 1435(proceedings)
  • DOI: 10.1557/opl.2013.928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocarrier Generation in Molecular-Scale Donor-Acceptor Heterojunctions (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Tsutsumi, H. Matsui, T. Yamada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: IMID 2012 巻: (proceedings)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electroabsorption study of charge-transfer excited state in donor-acceptor-type polymer
  • 著者名/発表者名: J. Tsutsumi, T. Yamada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Trans. Mat. Res. Soc. Japan 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [学会発表] The role of CT excitation on Efficient photoelectric conversion in donor-acceptor-type polymer solar cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松崎弘幸,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 2014 MRS spring meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2014-04-22
• [学会発表] 層状構造を有する新型ドナー・アクセプター型有機半導体の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松岡悟志,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 日本物理学会2014年春季大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] 2次元層状構造を持つ分子化合物半導体C8BTBT-TCNQのデバイス特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松岡悟志,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] Reconsideration of Photocarrier Generation Mechanism in Donor-Acceptor-Type Polymer Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松崎弘幸,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 2014 EMN spring meeting
  • 発表場所: ラスベガス
  • 年月日: 2014-03-01
• [学会発表] Reconsideration of Photocarrier Generation Mechanism in Donor-Acceptor-Type Polymer Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松崎弘幸,金井直之,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 年月日: 2013-12-10
• [学会発表] 電荷移動錯体DBTTF-TCNQ結晶のフェムト秒ポンププローブ分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松崎弘幸,堤潤也,長谷川達生
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] Origin of Efficient Photoelectric Conversion in Donor-Acceptor-Type Polymer Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松崎弘幸,金井直之,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: ICFPE 2013
  • 発表場所: 済州島(韓国)
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Origin of High Efficiency in Donor-Acceptor-Type Polymer Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松崎弘幸,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: The 11th China-Japan Joint Symposium on Conduction and Photocarrier in Organic Solids and Related Phenomena
  • 発表場所: 長春(中国)
  • 年月日: 2013-09-02
• [学会発表] DA型ポリマーにおける電荷移動励起子と光電変換 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松﨑弘幸,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 第2回有機系太陽電池つくば地区研究会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2013-06-21
• [学会発表] 有機電荷移動錯体DBTTF-TCNQのフェムト秒過渡分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松﨑弘幸,堤潤也,長谷川達生
  • 学会等名: 日本物理学会2013年春季大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] DA型ポリマーにおける電荷移動励起子と光電変換II (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松崎弘幸,金井直之,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 日本物理学会2013年春季大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Correlation between Charge-Transfer Gap Energy and Carrier Generation Efficiency in Narrow-Gap Donor-Acceptor Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,長谷川達生
  • 学会等名: 5th International Symposium on Innovative Solar Cells
  • 発表場所: エポカルつくば
  • 年月日: 2013-01-21
• [学会発表] DA型ポリマーにおける電荷移動励起子と光電変換 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,井川光弘,松井弘之,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Photocarrier Generation in Molecular-Scale Donor-Acceptor Heterojunctions (2012)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松井弘之,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: The 12th International Meeting on Information Display (IMID2012)
  • 発表場所: 大邱(韓国)
  • 年月日: 2012-08-28
• [学会発表] 電荷移動励起による電荷キャリアの直接生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,松井弘之,山田寿一,長谷川達生
  • 学会等名: 第1回有機系太陽電池つくば地区研究会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所
  • 年月日: 2012-06-11
• [学会発表] Competition between charge-transfer exciton dissociation and direct photocarrier generation in molecular-scale heterojunctions (2012)
  • 著者名/発表者名: 堤潤也,山田寿一,松井弘之,長谷川達生
  • 学会等名: 2012 MRS spring meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2012-04-09
• [備考] 第23回日本MRS年次大会奨励賞2014年1月17日