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2014 年度 実績報告書

金属/有機半導体界面を利用した大面積高感度フレキシブル圧力センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25600078
研究機関大阪府立大学

研究代表者

野内 亮  大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (70452406)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード圧力センサ / 電荷注入障壁 / 有機半導体 / 電極仕事関数 / 自己組織化単分子膜 / 分子スイッチ / プッシュバック効果 / 双極子効果
研究実績の概要

本研究は、新しい原理に基づくことにより、フレキシブル圧力センサの高感度化を目指すものである。本研究で開発を目指すセンサは、研究代表者がこれまでに進めてきている電極/有機半導体界面における電荷注入障壁の外部電場による変調効果を発展させ、圧力による電荷注入障壁制御により実現するものである。より具体的には、電極表面修飾層として用いる自己組織化単分子膜(SAM)の構造スイッチングを外場により起こし、結果として生じる電荷注入障壁の変調に伴う電気抵抗変化を利用する。

今年度はまず、本研究における素子構造である電極/半導体/電極において、どのような電気的特性が得られるか、理論的考察を行った。特に、二つの電極/半導体界面における電荷注入障壁に対して外場により差異を導入した場合について着目した。それにより、実験的に得られた単一の電流電圧特性のみから、両界面における電荷注入障壁の高さといった重要な界面パラメータを抽出する方法を見出した。

次に、SAMの構造スイッチングが電荷注入障壁変調へとつながるメカニズムの解明をめざし、種々のベンゼンチオール誘導体をSAM分子として用いて包括的な理解を試みた。それにより、スイッチング方向は、SAM分子が有する永久双極子に関して、その全体としての向きではなく、結合基(チオール基)が有する永久双極子の向きにより決まることが分かった。特に、結合基の傾きに伴うプッシュバック効果がその主体であることを明らかにした。そのことは同時に、結合基の反対側に存在する末端基が、スイッチング方向を決めるほどの効果は持たず、スイッチング強度を変調する程度であることを意味している。また、結合基を複数有する分子の方がスイッチング強度を高くできることを確認した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Extraction of the Schottky parameters in metal-semiconductor-metal diodes from a single current-voltage measurement2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nouchi
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 116 ページ: 184505-1-6

    • DOI

      10.1063/1.4901467

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Effect of Permanent Dipoles of Interfacial Modification Molecules on Switching of a Charge-Injection Barrier at Electrode/Organic-semiconductor Interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Tanimoto, Ryo Nouchi
    • 学会等名
      2014 Materials Research Society Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, Massachusetts, U.S.A.
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
  • [学会発表] 電極/有機半導体界面の電荷注入障壁スイッチングに対する電極表面分子の永久双極子の効果2014

    • 著者名/発表者名
      谷本敬明,野内亮
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学 札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] 単一の電流電圧特性からのダブルショットキーパラメータ抽出2014

    • 著者名/発表者名
      野内亮,谷本敬明
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学 春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] Electrically-Stimulated Reversible Switching of Charge Injection Barriers at Metal/Organic Interfaces with Disordered Molecular Modification Layers2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nouchi, Takaaki Tanimoto
    • 学会等名
      2014 Materials Research Society Spring Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, California, U.S.A.
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25

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公開日: 2016-06-01  

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