波束ダイナミクス法を用いた有機半導体でのポーラロン輸送機構の理論研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760024
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 石井 宏幸 筑波大学, 数理物質系, 助教 (00585127)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 物性理論 / 分子性固体 / 半導体物性

研究概要

次世代電子デバイス材料として、有機半導体が注目を集めているが、その電子伝導機構は明らかになっていない。そこで私は、有機半導体の伝導機構を原子・分子レベルから解明するために、数千万個の分子からなる結晶の伝導物性を量子論に基づいて解析できる大規模量子伝導計算法「時間依存波束拡散法」を開発した。さらに、第一原理計算から個々の材料のパラメータを導出する方法も確立し、ペンタセンやルブレンなどの材料の電子物性・伝導物性の定量的比較やHall効果の解析を可能にした。実験結果と比較・検討することで、伝導機構の微視的理解を進めることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Strong anisotropy of momentum- relaxation time induced by intermolecular vibrations (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ishii, Nobuhiko Kobayashi, Kenji Hirose
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: vol. 88 ページ: 205208-1—205208-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.88.205208
  • 査読あり
• [学会発表] Dynamical and static disorder effects on charge transport property of organic semiconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ishii, Nobuhiko Kobayashi, Kenji Hirose
  • 学会等名: American Physical Society, March meeting
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 20140303-07
• [学会発表] 原子・分子描像に基づいた大規模電子伝導計算法の開発とその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井宏幸
  • 学会等名: 表面科学若手勉強会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20131129-30
• [学会発表] 時間依存波束拡散法を用いた有機半導体のキャリア輸送計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井宏幸
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] Molecular Vibration Effects on Charge Transport of Organic Semiconductors–Time-Dependent Wave-Packet Diffusion Method - (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ishii, Nobuhiko Kobayashi, Kenji Hirose
  • 学会等名: The 14th International Conference on the Formation of Semiconductor interfaces (ICFSI14)
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 20130630-0705
• [図書] Electronic processes in organic electronics : Bridging electron states and device properties (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Ishii, K. Kudo, T. Nakayama, N. Ueno, Y. Nakayama, S. Kera, F. Bussolotti, S. Duhm, A. Hinderhofer, M. Nakamura, T. Karatsu, T. Fujikawa, H. Ishii, K. Kaneko, K. Nishikawa, T. Yamada
  • 出版者: Springer Japan(印刷中)
• [備考]
  • URL: http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~ishii/index.html