2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidating key factors of coherent conduction in polymer semiconductors and modeling of the conduction mechanisms
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15H05455
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
松井 弘之 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (80707357)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 有機電界効果トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の第一の成果として、移動度10 cm2/Vs以上を示す有機トランジスタについて電界誘起電子スピン共鳴測定とホール効果測定を行い、キャリア伝導とスピン緩和の機構を明らかにした。電界誘起電子スピン共鳴測定においては、スピン-格子緩和時間が室温において数十nsであり、その温度依存性は温度のべき乗（-2.85乗）で表されることが分かった。一方、ホール効果測定においては、ホール移動度が室温において16 cm2/Vsであり、その温度依存性もやはり温度のべき乗（-0.85乗）で表されることが分かった。これらの結果から、スピン-格子緩和時間T1と運動量の緩和時間Tpの間にはT1∝Tp/T^2の関係があり、金属などと同様にElliott-Yafet機構でスピンが緩和していると考えられる。（ここで、T^2は温度の2乗を表す。）更に、正孔キャリアがフォノンに散乱された際、Elliott-Yafet機構によってスピンが反転する確率は室温において数百万分の1であると見積もられた。これらの知見は、有機半導体材料の長いスピン寿命を利用した有機スピントロニクス分野において今後重要になると考えられる。
第二の成果として、印刷法を用いて有機トランジスタを集積化し、回路応用を行った。具体的にはp型およびn型有機半導体を組み合わせて相補型オペアンプを作製し、様々な信号処理が可能であることを示した。また、乳酸やKイオンなどを検出可能なバイオセンサと組み合わせ、三電極法で計測するためのフィードバック回路と増幅回路を作製した。これらの知見は、有機トランジスタが今後様々なセンサIoT技術に利用可能であることを示している。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(20 results)
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[Journal Article] One step facile synthesis of a novel anthanthrone dye-based, dopant-free hole transporting material for efficient and stable perovskite solar cells2018
Author(s)
H. D. Pham, K. Hayasake, J. Kim, T. T. Do, H. Matsui, S. Manzhos, K. Feron, S. Tokito, T. Watson, W. C. Tsoi, N. Motta, J. R. Durrant, S. M. Jain, P. Sonar
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Journal Title
J. Mater. Chem. C
Volume: 6
Pages: 3699-3708
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A Printed Organic Amplification System for Wearable Potentiometric Electrochemical Sensors2018
Author(s)
R. Shiwaku, H. Matsui, K. Nagamine, M. Uematsu, T. Mano, Y. Maruyama, A. Nomura, K. Tsuchiya, K. Hayasaka, Y. Takeda, T. Fukuda, D. Kumaki, S. Tokito
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 8
Pages: 3822
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A Printed Organic Circuit System for Wearable Amperometric Electrochemical Sensors2018
Author(s)
R. Shiwaku, H. Matsui, K. Nagamine, M. Uematsu, T. Mano, Y. Maruyama, A. Nomura, K. Tsuchiya, K. Hayasaka, Y. Takeda, T. Fukuda, D. Kumaki, S. Tokito
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 8
Pages: 6368
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Boron-Stabilized Planar Neutral pi-Radicals with Well-Balanced Ambipolar Charge-Transport Properties2017
Author(s)
T. Kushida, S. Shirai, N. Ando, T. Okamoto, H. Ishi, H. Matsui, M. Yamagishi, T. Uemura, J. Tsurumi, S. Watanabe, J. Takeya, S. Yamaguchi
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 139
Pages: 14336-14339
DOI
Peer Reviewed
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