有機半導体のキャリア種と移動度に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750761
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 功刀 義人 広島大学, 総合科学部, 助手 (90243518)
• Keywords: キャリア移動度 / 電気化学 / 有機半導体 / 分子構造 / オリゴチエニレン

Research Abstract

有機半導体をデバイスとして使用する場合、その膜内のキャリア移動度はデバイスの応答速度を決定付ける重要な因子となる。本研究課題では、高移動度もつ有機半導体の分子設計指針を得ることを目的に、各種有機半導体薄膜のキャリア移動度をFET法,電気化学的手法などを用いて測定した。FET法では未ドープのサンプルを、電気化学法ではドープ率を制御したサンプルを対象に移動度と分子構造、発生キャリア種と移動度の関係を調査した。
(1)FET法による移動度の評価
オリゴチオフェン系、ナフトチオフェン系の低分子について、蒸着膜、スピンコート膜のX線回折,AFM表面観察を行い、分子構造,膜の作製条件の変化に伴い、膜の結晶構造,微結晶の会合状態,表面状態などがどのように変化するかを観測した。主なキャリアはホール(ポーラロン)で低分子膜では配向分子と基板との角度、微結晶のグレインサイズなどが膜内のキャリア移動度に敏感に反映されることが示唆された。
(2)キャリア種の同定と電気化学法による移動度の評価
主にオリゴチオフェン系の高分子を対象にドープ率(酸化状態)を制御した膜で、in-situ可視-近赤外分光測定、ならびにin-situ ESR測定を行い、発生キャリア種の同定を行った。分子構造を変化させることにより、ポーラロン・バイポーラロンの他にπダイマーなどの化学種を発生させる膜、πダイマーのみが生成する膜、πダイマーの生成が確認できない膜などが見つかった。次年度で、移動度との関連を明らかにしていく。

Research Products

• [Publications] Y.KUNUGI: "A Mobility Study on Highly Stacked Conducting Polymer Films"Synthetic Metals. 119. 433-434 (2001)
• [Publications] Y.KUNUGI: "Low Operating Voltage Bilayer Organic Light Emitting Diodes Using Electrochemically Synthesized and p-Doped Starburst-Polymer as Hole Transport Layer"Chemistry Letters. 656-657 (2001)
• [Publications] X.JIANG: "Mobilities of Charge Carriers Hopping Between π-conjugated Polymer Chains"Journal of Materials Chemistry. 11. 3043-3048 (2001)
• [Publications] L.ZHU: "Electrochemical Properties of Oligothienylene-oligosilanylene Block Copolymers : Influences of Block Sizes"Journal of Applied Electrochemistry. 31. 175-180 (2001)
• [Publications] L.ZHU: "A Relationship Between Driving Voltage and the Highest Molecular Orbital Level of Hote-ransporting Metallophthalocyanine Layer for Organic EL devices"Thin Solid Films. 396. 214-219 (2001)