導電性高分子-フラーレン-ナノチューブ複合体の電子・光機能性と光電デバイス応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205046
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 吉野 勝美 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70029205)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 彰彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80304020) ; 尾崎 雅則 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50204186)
• Keywords: 導電性高分子 / フラーレン / カーボンナノチューブ / C_<60> / 光誘起電荷移動 / 太陽電池 / 光電変換素子 / フォトダイオード

Research Abstract

本研究では、導電性高分子の光励起状態におけるダイナミックスやポーラロン-ポーラロン相互作用などの特異的相互作用、フラーレンとの相互作用についての高効率光電変換や新規機能応用の原理の提案を目的とした。
(1)種々の導電性高分子を用いてフラーレン-ドープ導電性高分子システムを調製し、その基底状態および光励起状態の電気光物性を検討した。特に基底状態及び光励起状態における吸収、蛍光について調べ、光誘起電荷移動について検討した。
(2)フラーレンについては、C_<60>を化学修飾したものについても検討し、アルキル置換基、ピロリジン置換基、アミン系置換基の導入を試み、導電性高分子との複合体の光伝導特性において置換基依存性を見いだし、フラーレン誘導体による新たな展開を提案した。また、La原子を内包したフラーレンについても導電性高分子との間の有効な光誘起電荷移動がおこることを見いだした。
(3)導電性高分子-フラーレン-ナノチューブ積層構造システムを作製し、その電流電圧特性、光起電力特性を明らかにした。正孔輸送性導電性高分子、及び電子輸送性色素低分子等を利用することにより電荷輸送能及び電荷取り出し効率が向上することが明らかとなった。
(4)ピコ秒時間分解変調分光システムを構築しフラーレン-ドープ導電性高分子システム、導電性高分子-粒状フラーレン複合システムおよび導電性高分子-フラーレン積層構造システムについて、時間分解光誘起吸収、時間分解蛍光及び時間分解電界誘起吸収を測定しさらに電界及び温度の影響を調べた。これらの検討より光誘起電荷移動におけるエキシトンの挙動とベクトリアル電荷移動および格子緩和の動的過程についての知見を得た。

Research Products

• [Publications] A.Fujii et al.: "Photocurret Enhancement in Conducting Polymer Device by Doping of Endohedral Metallofullerene La@C_<82>"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 2254-2255 (2002)
• [Publications] S.Nespurek et al.: "Origin of Broad Visible Luminescence in Poly[methyl(phenyl)silylene]Thin Films"Journal of Luminescence. 99. 131-140 (2002)
• [Publications] A.Fujii et al.: "Preparation and Optical Properties of n-Type Alternating Copolymer with π-Conjugation"Japanese Journal of Applied Physics. 41. L804-L807 (2002)
• [Publications] R.Hidayat: "Time-resolved Optical and Electrical Study of Second-order Processes Responsible for the Formation of Free Polarons in Conjugated Polymers"Physical Review B. 66. 075214-1-075214-7 (2002)
• [Publications] T.Umeda et al.: "Photoconduction Properties in Mono-and Disubstituted Polyacetylene Films"Japanese Journal of Applied Physics. 41. L1499-L1501 (2002)