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2016 年度 実績報告書

精密電子状態評価による有機半導体界面に特徴的な電子機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26248062
研究機関分子科学研究所

研究代表者

解良 聡  分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 教授 (10334202)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード表面界面物性 / 電子状態 / 電荷輸送機構
研究実績の概要

精密な温度依存低速電子線回折実験のため、測定槽に低温高精度マニピュレータを組み込んだ。高感度紫外光電子分光光電子分光およびシンクロトロン放射光施設を利用した各種光電子分光実験等により有機薄膜界面の電子状態研究について、6件の論文成果を発表した(他投稿中あり)。一例として以下の成果を得た。
<表面を反応場とした有機金属反応と電荷移動制御>投稿準備中
金属基板上に有機分子が吸着すると、強い相互作用によりLUMOへの電荷移動が生じる例が報告されているが、相互作用が弱くなることによる界面電子状態への影響を調べた。パイ共役系有機半導体DBP分子は、側鎖のフェニル基立体障害により、基板電子との相互作用が弱められ、主としてHOMOバンドの軌道混成により界面熱平衡が実現した。ドイツとの国際共同研究である。
<半導体界面における電子準位接合の実験及び理論検証>
ファンデルワールス力を基本とした弱い相互作用による電子状態の変化は、極めて微細であるため実験検証が困難である。物性発現とその制御に対して非常に重要な知見となる、フェルミ準位のピン止め現象を実験と理論により検証し定量的な評価を行った。一部成果について論文発表し(Appl.Phys.Lett.2016)、総括論文を投稿中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

装置の移設作業および真空装置の立ち上げ作業がやや遅れ、また軌道分布測定のための海外シンクロトロン放射光施設の採択を得たが、装置トラブルのため実験を実施できなかった。次年度に再度実験を試みる予定であるが、当初計画の電荷輸送機構の解明にむけた「分子軌道の自由度とエネルギー」へのリンクつけが難航している。それ以外の電荷移動や電子準位接合実験について補足データの取得は順調に進行しており、研究全体の進捗状況は問題ない。

今後の研究の推進方策

逆光電子分光実験装置の調整を進め、構造規定された同一試料について価電子帯と伝導帯のその場測定を実施する。配向単分子層結晶膜を作製し、運動エネルギーに依存した振動結合状態の測定のため、高精度角度分解光電子分光実験を進める。シンクロトロン放射光を利用した先端光電子分光実験を行い、相互作用に依存した軌道分布変調について実験を行う。電子準位接合・電荷輸送機構についてこれまでの結果をふまえ研究総括を行う。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] イエナ大学/ドレスデン工科大学/ユーリッヒ研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      イエナ大学/ドレスデン工科大学/ユーリッヒ研究所
  • [国際共同研究] ワイツマン研究所(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      ワイツマン研究所
  • [国際共同研究] 蘇州大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      蘇州大学
  • [雑誌論文] Picene thin films on metal surfaces: Impact of molecular shape on interfacial coupling2017

    • 著者名/発表者名
      2.Qi Wang, Qian Xin, Rong-Bin Wang, Martin Oehzelt, Nobuo Ueno, Satoshi Kera, and Steffen Duhm
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi (RRL)

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/pssr.201700012

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nitrogen Substitution Impacts Organic-Metal Interface Energetics2016

    • 著者名/発表者名
      A. Yang, A. Canellas, M. Sato, B. Wang, R.-B. Wang, H. Koike, I. Salzmann, P. K.Thakur, T.-L. Lee, L.-J. Liu, S.Kera, A. Gerlach, K. Kanai, J. Fan, F. Schreiber, and S.Duhm
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 ページ: 155426-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.94.155426

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative Fermi level tuning in amorphous organic semiconductor by molecular doping: Toward full understanding of the doping mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      J.P. Yang, W.Q. Wang, F. Bussolotti, L.W. Cheng, Y.Q. Li, S. Kera, J.X. Tang, X.H. Zeng, and N. Ueno
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 109 ページ: 093302-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4962052

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Halide-substituted electronic properties of organometal halide perovskite films: direct and inverse photoemission studies2016

    • 著者名/発表者名
      C. Li, J. Wei, M. Sato, H. Koike, Z.-Z. Xie, Y.-Q. Li, K. Kanai, S. Kera, N.Ueno, J.X. Tang
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 8 ページ: 11526-11531

    • DOI

      10.1021/acsami.6b02692

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transient Monolayer Structure of Rubrene on Graphite: Impact on Hole-Phonon Coupling2016

    • 著者名/発表者名
      Y. He, F. Bussolotti, Q. Xin, J.P. Yang, S. Kera, N. Ueno, and S.Duhm
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 ページ: 14568-14574

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b04848

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Tracking charge transport in rubrene single crystal2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kera
    • 学会等名
      Workshop on Organic Semiconductors: Charge transport, Doping and Electronic states
    • 発表場所
      千葉大学、千葉県、千葉市
    • 年月日
      2017-01-31 – 2017-01-31
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mass, momentum and energy of an electron in rubrene single crystal2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kera
    • 学会等名
      The 4th Workshop on Physics in Organic Optoelectronics
    • 発表場所
      蘇州大学(中国、蘇州)
    • 年月日
      2016-12-10 – 2016-12-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A perspective of quasiparticle state in organic crystals2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kera
    • 学会等名
      The 18th International conference on solid states and surfaces (ICSFS18)
    • 発表場所
      ケムニッツ工科大学(ドイツ、ケムニッツ)
    • 年月日
      2016-08-30 – 2016-08-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deep insight into electronic states of functional molecular materials2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kera
    • 学会等名
      The International Conference on Electronic Materials (ICMRS-ICEM2016)
    • 発表場所
      サンテック国際会議場(シンガポール、シンガポール)
    • 年月日
      2016-07-04 – 2016-07-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] グループweb

    • URL

      https://groups.ims.ac.jp/organization/kera_g/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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