权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Observation of conduction band structure of organic semiconductor and study of electron-phonon coupling

有机半导体导带结构观察及电子声子耦合研究

基本信息

批准号：
21H01902
负责人：
吉田弘幸
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

有機半導体の機能は、電子と正孔の伝導により発現する。このうち電子の伝導機構は未解明である。有機半導体の電荷(正孔と電子) の伝導を決定するのは、分子間の電子的相互作用 (波動関数の重なり)、電荷－フォノン (分子内振動、分子間振動) 相互作用である。これまで正孔については、角度分解光電子分光法により観測された価電子帯バンド構造を基に正孔伝導機構が解明されてきた。これに対応する電子伝導の研究は皆無であった。代表者は、角度分解低エネルギー逆光電子分光法 (AR-LEIPS) を開発し世界初の有機半導体の伝導帯バンド構造の観測に成功した。これをさらに発展させて電子伝導機構を明らかにするのが本研究である。これまでに、代表者らはペンタセンの室温での伝導帯バンドの解析から、ポーラロンが形成されていることを明らかにしてきた。このバンド構造を再現するように、部分ポーラロンモデルという新しいポーラロン描像を提案した。このモデルを裏付けるため、ペンタセンの伝導帯と価電子帯のバンド幅の温度依存測定（100 Kから300 K）を行った。微小な変化を測定する極めて難しい測定であり、しかも熱膨張の影響が懸念されることから、熱膨張率の異なる基板について複数の測定を行い、温度依存性を確認した。この結果、価電子帯バンド幅は温度にほとんど依存しないのに対して、伝導帯バンド幅は低温でわずかに広がることが分かった。このバンド幅の温度依存は、部分ポーラロンモデルにより定量的に再現することができ、本モデルの妥当性を証明することができた。部分ポーラロンモデルに基いて、波束拡散法により正孔と電子の移動度を計算したところ、高い精度で実験データを再現することができた。このことは、電子-フォノン相互作用が電子移動度を低下させる大きな要因であることを示しており、有機半導体の電子伝導機構解明の大きな一歩である。

Organic semiconductor functions include electron and hole conduction. The electronic transmission mechanism has not been solved. Charge (positive hole and electron) conduction in organic semiconductors is determined by electron interaction between molecules (ratio correlation) and charge-electron interaction (intramolecular vibration and intermolecular vibration). This is the first time that a positive hole has been detected by angular resolution photoelectron spectroscopy. There is no research on electronic conduction in this field. The successful development of the world's first organic semiconductor conduction structure by angular resolution low energy infrared spectroscopy (AR-LEIPS) This paper presents the development of electronic conduction mechanism. This is the first time that the temperature of the room has changed. The structure of this paper is reproduced in the following ways: The temperature dependence measurement of the conduction band and the amplitude of the electron band (100 K to 300 K) was carried out. The measurement of micro-thermal expansion is extremely difficult, and the effect of thermal expansion on the measurement of substrate temperature dependence is confirmed. As a result, electronic cable manufacturers are more sensitive to temperature, while conductive cable manufacturers are more versatile despite low temperatures. The temperature dependence of the amplitude of the particle is partially determined by the quantitative reproduction of the particle. The beam scattering method is used to calculate the mobility of positive holes and electrons. The electron mobility decreases due to the electron-electron interaction. The electron conduction mechanism of organic semiconductors is explained in detail.

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electron affinities of small-molecule organic semiconductors: Comparison among cyclic voltammetry, conventional inverse photoelectron spectroscopy, and low-energy inverse photoelectron spectroscopy

DOI：
10.1016/j.orgel.2022.106551
发表时间：
2022-07-01
期刊：
ORGANIC ELECTRONICS
影响因子：
3.2
作者：
Kubo, Mihiro;Yoshida, Hiroyuki
通讯作者：
Yoshida, Hiroyuki

有機半導体のLUMO バンド構造の実測と伝導機構の解明

有机半导体LUMO能带结构的测量和传导机制的阐明

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshino Haruka;Tomokage Narumi;Mishima Akio;Le Ouay Benjamin;Ohtani Ryo;Kosaka Wataru;Miyasaka Hitoshi;Ohba Masaaki;吉田弘幸
通讯作者：
吉田弘幸

Electron injection and collection barriers at organic/metal interface

有机/金属界面的电子注入和收集势垒