光誘起分極電流で駆動する光電変換素子

光致极化电流驱动的光电转换元件

• 批准号: 19J01990
• 负责人: 横倉 聖也
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hokkaido University (2021)Nagoya University (2019-2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J01990/
• 关键词: 有機エレクトロニクス; 分極; 光電変換; 界面分極

有機光電変換は，低コスト，光センシングの可変性など多くの利点を持つが，有機半導体は大気中での安定性，キャリア移動度の低さなどの欠点がある．そこで，本研究では，金属（M）/絶縁体（I）/半導体（S）/絶縁体（I）/金属（M）からなるMISIM型光電変換セルを対象に研究を進めた．このセルはS/I/Mの界面をキャリアが通過することなく，純粋な分極電流を誘起できる．これまで，材料の最適化が検討されているが，本研究では照射する変調光のON時間とOFF時間の比（duty比）をパラメータとし，MISIM型デバイスの光応答性を検討し，実用化に向けた光電変換の高速化・高効率化の指針を得ることを目的とした．0.2～2.0マイクロsの班にで変調光のON時間とOFF時間を独立に変化させることにより，過渡光電流の立ち上がり時間がduty比（D = ON時間/(ON時間＋OFF時間)）によって30％改善されることがわかった．また，1サイクルで発生する電荷キャリアはD = 0.5で最大となり，変調周波数の増加とともに時間平均が徐々に増加することを明らかにした．これらの特徴は，RC回路の簡易的な理論モデルでよく説明できる．光電変換以外にも，MISIM型デバイスを用いた分極メモリを作製した．このデバイスはバルク分極を起源とする強誘電体とは異なり，I/S界面の界面分極が起源となり分極ヒステリシスを誘発する．よって，分極を持たない常誘電材料を積層し，外部電場を印可するだけで容易に分極メモリ効果が得られる．この素子の分極値はI層の静電容量と相関があり，材料選択により自由に分極値を制御可能だと期待される．分極値の巨大化や分極反転電圧の改善が今後の課題である．

Organic photoelectric variations in は, low コ ス ト, light セ ン シ ン グ の variations can be な ど more く の tartness を hold つ が, organic semiconductor は large 気 で の stability, キ ャ リ ア low degree of mobile の さ な ど の points less が あ る. そ こ で, this study で は, metal (M) (I)/semiconductor/never try body (S) (I)/off try body/metal (M) か ら な る MISIM type photoelectric variations in セ ル を を like に seaborne research into め た. The で セ セ をキャリアが で を S/I/M <s:1> interface をキャリアが is induced by する する となく となく by pure 粋な polarized current を. こ れ ま で, optimal material の が beg さ 検 れ て い る が, this study で す は irradiation る - dimming の ON time と OFF の than (duty) を パ ラ メ ー タ と し, type MISIM デ バ イ ス の light 応 a sexual を 検 for し, be to け in turn に た photoelectric variations in の high speed, high rate of unseen の pointer を must る こ と を purpose と し た. 0.2 ~ 2.0 マ イ ク ロ s の class に で - dimming の ON time と OFF を independent に variations change さ せ る こ と に よ り, transition photocurrent の stand ON ち が り time が duty ratio (D = ON time/(+) OFF time ON time) に よ っ て 30% improve さ れ る こ と が わ か っ た. ま た, 1 サ イ ク ル で 発 raw す る charge キ ャ リ ア は D = 0.5 で biggest と な り, - the cycle Numbers is の raised と と も に time average が xu 々 に raised plus す る こ と を Ming ら か に し た. <s:1> れら <s:1> characteristics, a simple な theory of RC circuits モデ でよく でよく explanation で る る る. In addition to photoelectric conversion, に に, and for MISIM type デバ スを スを, <s:1> た polarization メモリを is used for making た. こ の デ バ イ ス は バ ル ク points very を origin と す る strong electricity body と lure は different な り, I/S の interface polarization が origin と な り points very ヒ ス テ リ シ ス を 発 lure す る. よ っ て, points very を た な い often induced electric material を horizon し, external electric field can す を seal る だ け で easy に points very メ モ リ fruit comes unseen が ら れ る. The <s:1> isotope <s:1> polarization value <s:1> of the i-layer <s:1> electrostatic capacity と phase relationship があ, material selection 択によ <s:1> free に polarization value を control may だと expect される. Polarization value <s:1> amplification や polarization reverse 転 voltage <s:1> improvement が future <s:1> topics である.

项目成果

有機薄膜デバイスの界面分極安定化による分極ヒステリシス誘発

通过稳定有机薄膜器件中的界面偏振来诱导偏振滞后

• 发表时间: 2022
• 作者: 磯江真綺;鈴木康孝;川俣純;川上良介;今村健志;波多野慎悟;渡辺茂;仁子 陽輔;藤野 智子，亀山 亮平，小野塚 洸太，松尾 一輝，出倉 駿，宮本 辰也，郭 紫荊，岡本 博，森 初果;横倉聖也，島田敏宏，阿波賀邦夫
• 通讯作者: 横倉聖也，島田敏宏，阿波賀邦夫

有機薄膜デバイスの界面分極安定化により誘起される分極ヒステリシス

有机薄膜器件中界面偏振稳定引起的偏振滞后

• 发表时间: 2022
• 作者: 井上和貴;川上良介;村上正基;佐山浩二;今村健志;波多野慎悟;渡辺茂;仁子陽輔;横森 創，出倉 駿，藤野 智子，伊藤 雅聡，今城 周作，森 初果;西本 佳央;横倉聖也，阿波賀邦夫
• 通讯作者: 横倉聖也，阿波賀邦夫

Institute of Experimental Physics,/Freie University Berlin(ドイツ)

实验物理研究所，/柏林自由大学（德国）

分極電流を用いた交流光電変換セルの変調光duty比依存性

使用极化电流的交流光电转换电池的调制光占空比依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: Akamatsu Masaaki;Kimura Ayumi;Yamanaga Koji;Sakai Kenichi;Sakai Hideki;富松明宏，横倉聖也，阿波賀邦夫
• 通讯作者: 富松明宏，横倉聖也，阿波賀邦夫

有機MISIMデバイスにおける界面分極の安定化と分極ヒステリシスの誘発

有机 MISIM 器件中界面极化的稳定和极化滞后的诱导

• 发表时间: 2021
• 作者: 横倉 聖也;富松 明宏;原田 潤;高橋大空，高橋 幸裕;中村 優斗;岸田 英夫;水津 理恵;松下 未知雄;阿波賀 邦夫
• 通讯作者: 阿波賀 邦夫