ペンタセン－ラジカル連結系の半導体特性と電流検出磁気共鳴による素子評価

并五苯-自由基耦合体系的半导体特性及电流检测磁共振评估器件

• 批准号: 20J15238
• 负责人: 加藤 賢
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15238/
• 关键词: 電気的検出磁気共鳴; 励起状態ダイナミクス; TIPS-ペンタセン; ペンタセン－ラジカル連結系

初年度は光によるキャリア注入に着目し、光キャリア生成メカニズムの解明手法の構築を目的にラジカル置換基が2個結合したペンタセン－ラジカル連結系とラジカル置換基を持たないペンタセン誘導体であるTIPS-ペンタセンの薄膜の光電流測定と電気的検出磁気共鳴（EDMR）測定とその温度変化測定を行った。TIPS-ペンタセンの薄膜は明瞭な光電流が観測されたが、ペンタセン－ラジカル連結系ではほとんど観測されなかった。ペンタセン-ラジカル連結系はラジカル置換基を持たないペンタセン誘導体に比べて励起状態の寿命がおよそ1000倍以上短いため、キャリアを生成する前に基底状態に失活したと考えられる。ペンタセン－ラジカル連結系は光電流のEDMR信号が得られなかったが、TIPS-ペンタセン薄膜ではESR共鳴条件で光電流が減少するEDMR信号が得られた。この信号は励起状態から電子と正孔に分かれて電荷キャリアを生成する中間状態である弱く相互作用した電子正孔対に由来するものだと考えられる。TIPS-ペンタセンの薄膜を用いてキャリアダイナミクスの詳細を明らかにすることを目的に光電流とEDMRの温度変化測定を行った。光電流の信号強度は低温から高温にかけて指数関数的に増加した。一方、光電流のEDMRの温度変化測定では、EDMRの信号強度は温度に対して線形に変化せず、200 K付近で変化量が最大となった。励起状態から電子正孔対が自発的に生成し、電子正孔対から電荷キャリアの生成が熱活性であると仮定したダイナミクスを考慮した速度方程式から得られた解析解とStochastic-Liouville方程式による数値計算によって温度依存性のシミュレーションを行った。光電流の温度変化測定から見積もった電子正孔対から電荷キャリア生成過程における活性化エネルギーを用いることで、光電流のEDMRの温度依存性をよく再現することに成功した。

Early annual は light に よ る キ ャ リ ア injection に し, light キ ャ リ ア generated メ カ ニ ズ ム の interpret gimmick の build を purpose に ラ ジ カ ル replacement base が 2 combined し た ペ ン タ セ ン - ラ ジ カ ル link system と ラ ジ カ ル replacement base を hold た な い ペ ン タ セ ン inductor で あ る TIPS - ペ ン タ セ ン の film の photocurrent determination と electric 気 検 magnetic Gas resonance (EDMR) measurement とそ とそ temperature change measurement を perform った. TIPS - ペ ン タ セ ン の film は clear な photocurrent が 観 measuring さ れ た が, ペ ン タ セ ン - ラ ジ カ ル link system で は ほ と ん ど 観 measuring さ れ な か っ た. ペ ン タ セ ン - ラ ジ カ ル link system は ラ ジ カ ル replacement base を hold た な い ペ ン タ セ ン inductor に than べ て in excitation state の life が お よ そ 1000 times more than short い た め, キ ャ リ ア を generated す る に basal status before に inactivation し た と exam え ら れ る. ペ ン タ セ ン - ラ ジ カ ル link system は photocurrent の EDMR signal が very ら れ な か っ た が, TIPS - ペ ン タ セ ン film で は ESR resonance condition で photocurrent が reduce す る が EDMR signal to ら れ た. は こ の signal in excitation state か ら electronic と に points are hole か れ て charge キ ャ リ ア を generated す る intermediate state で あ る weak く interaction し た electronics is hole に seaborne origin す る も の だ と exam え ら れ る. TIPS - ペ ン タ セ ン を の film with い て キ ャ リ ア ダ イ ナ ミ ク ス の detailed を Ming ら か に す る こ と を purpose に photocurrent と EDMR の temperature variations change line measurement を っ た. The に increase of the exponent of the <s:1> signal intensity of photocurrent, <s:1> at low temperature ら and に at high temperature けて けて た. One side: Photocurrent <s:1> EDMR <e:1> temperature variation measurement で, EDMR <s:1> signal strength <s:1> temperature に for <s:1> て linear に variation せず, 200 K for nearly で variation が the maximum となった. Wound up state か ら electronics is hole が seaborne since 発 に generated し, electron hole is か seaborne ら charge キ ャ リ ア の が heat of active で あ る と 仮 set し た ダ イ ナ ミ ク ス を consider し た velocity equation か ら must ら れ た analytical solution と Stochastic - Liouville equation に よ る the numerical computing に よ っ て temperature dependency の シ ミ ュ レ ー シ Youdaoplaceholder0 を を lines った. Photocurrent の temperature variations change determination か ら see product も っ た electronics is hole か seaborne ら charge キ ャ リ ア generation process に お け る activeness エ ネ ル ギ ー を with い る こ と で, photocurrent の EDMR の temperature dependency を よ く reappearance す る こ と に successful し た.

项目成果

Study of Photo-Carrier Generation Dynamics in TIPS-Pentacene Film by Temperature Dependence of Electrically Detected Magnetic Resonance Measurements

通过电检测磁共振测量的温度依赖性研究 TIPS-并五苯薄膜中的光载流子生成动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Tashima Naoto;Ohta Satomi;Kuwata Shigeki;Ken Kato and Yoshio Teki
• 通讯作者: Ken Kato and Yoshio Teki

光電流と電気的検出磁気共鳴（EDMR）の温度変化測定による TIPS-ペンタセン薄膜の光伝導キャリアダイナミクスの機構解明

使用光电流和电检测磁共振 (EDMR) 温度变化测量阐明 TIPS-并五苯薄膜中的光电导载流子动力学机制

• 发表时间: 2020
• 作者: Matsui Yasunori;Yokoyama Yudai;Ogaki Takuya;Ishiharaguchi Kenta;Niwa Akitsugu;Ohta Eisuke;Saigo Masaki;Miyata Kiyoshi;Onda Ken;Naito Hiroyoshi;Ikeda Hiroshi;Nobuhiro Yanai;澤中祐太・山科雅裕・豊田真司;加藤賢，手木芳男
• 通讯作者: 加藤賢，手木芳男

Spin Dynamics Study of Photo-Carrier Generation in TIPS-Pentacene Film by Electrically Detected Magnetic Resonance

通过电检测磁共振研究 TIPS-并五苯薄膜中光载流子产生的自旋动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Ken Kato;Yoshio Teki
• 通讯作者: Yoshio Teki

光電流および電気的検出磁気共鳴法によるTIPS-ペンタセン薄膜にお けるキャリアダイナミクスの研究

利用光电流和电检测磁共振方法研究 TIPS-并五苯薄膜中的载流子动力学

• 发表时间: 2020
• 作者: 加藤賢;手木芳男
• 通讯作者: 手木芳男