2014 Fiscal Year Annual Research Report
弱い摂動が誘発する有機半導体の電子機能：有機デバイス関連界面のミステリーの解明
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24245034
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
上野 信雄 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 特別教授 (40111413)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 有機デバイス / 界面 / エネルギー準位接合 / 電荷移動度 / 光電子分光 / 電子状態 / 電子-振動結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の有機材料の高秩序界面の作製とその測定技術の革新によって，分子間相互作用・分子振動・自発的無秩序化による界面準位がすべて0.1 eV程度のエネルギー領域にあり，有機半導体機能の根源が，これらが互いに相関・競合する現象に起因することが分かってきた。特に弱い外的摂動によっても生ずる集合構造の乱れは禁制帯中に新たな準位を出現させ，無機半導体にはない界面機能を提供しうる。本研究では，超高感度での電子状態測定を実現し, 分子の大きさと低い対称性等に起因する「自発的集合構造の乱れ」とその電子機能への影響を研究し，有機デバイス関連界面に普遍的な新しいエネルギー準位接続モデルを提案することを目指した。
改良した超高感度・非破壊UPSの感度のダイナミックレンジが5E5に達し，エネルギー分解能30meVにおいて電子状態密度～1E16/cm3eVの測定を分子に損傷を与えること無く実現した。同時にバロク中の禁制帯中の電子状態や埋もれた界面を直接検出できることになった。有機/有機界面（C60, DIP,ペンタセン,フッ化ペンタセンなど）で電子あるいはホールを注入し，完全に緩和した電子状態を測定した。また，気体暴露による分子集合構造の乱の誘発現象を発見，さらに単結晶を用いて禁制帯中の電子状態への分子集合の乱れによる影響を研究した。これらの結果，バンドギャップ状態は主として集合構造の乱れに起因し，弱相互作用界面（金属/有機、有機/有機界面）での電子準位接続と有機半導体膜中のフェルミ準位のギャップ中での位置がこのわずかな構造の乱れによって発生するバンドギャップ準位によることを実験的に突き止め，これまでのエネルギー準位接続モデルを修正した。これらの研究を発展させ，DIPテンプレート膜を用いてC60薄膜の構造制御を実現し，C60トランジスタの電子移動度と大気中での安定性を大幅に改善することに成功した。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Charged and metallic molecular monolayers through surface-induced aromatic stabilisation2014
Author(s)
G. Heime, S. Duhm, I. Salzmann, A. Gerlach, A. Strozecka, J. Niederhausen, C. Broeker, T. Hosokai, I. Fernandez-Torrente, G. Schulze, S. Winkler, A. Wilke, R. Schlesinger, J. Frisch, B. Bröker, A. Vollmer, B. Detlefs, J. Pflaum, S. Kera, K. J. Franke, N. Ueno, J. I. Pascual, F. Schreiber, and N. Koch
Organizer
578th Wilhelm and Else Heraeus-Seminar (WEH seminar) on “Charge-Transfer Effects in Organic Heterostructures: Fundamentals and Applications”
Place of Presentation
Bad Honnef, Germany
Year and Date
2014-12-09 – 2014-12-12
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[Presentation] Origin of the energy-level alignment at binary molecular monolayer2014
Author(s)
K. Yonezawa, J. L. Zhang, S. Yanagisawa, T. Matsushita, R. Makino, K. Kato, A. Hinderhofer, A. T. S. Wee, W. Chen, N. Ueno, and S. Kera
Organizer
7th Swedish-Japanese-German Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
Place of Presentation
Lund, Sweden
Year and Date
2014-06-08 – 2014-06-11
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[Presentation] Band dispersion measurements of lead-phthalocyanine single crystal by angle-resolved time of flight spectroscopy2014
Author(s)
K. Sato, S. Duhm, T. Kaji, M. Hiramoto, R. Ovsyannikov, M. Gorgoi, S. Krause, M. Oehzelt, N. Maartensson, S. Svensson, N. Ueno, and S. Kera
Organizer
7th Swedish-Japanese-German Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
Place of Presentation
Lund, Sweden
Year and Date
2014-06-08 – 2014-06-11
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