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分子軌道の精密制御による高性能n型半導体ポリマーの創出

通过精确控制分子轨道创建高性能n型半导体聚合物

基本信息

批准号：
22K14745
负责人：
三木江翼
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究計画において、強すぎない「適度な」電子欠損性を持つキノキサリンイミド（QI）骨格を基盤に、LUMOが非局在化した高性能n型半導体ポリマーの開発を計画していた。今年度は、量子計算からLUMOの非局在化が最も期待できるQIとチオフェンからなる半導体ポリマーPQITを合成し、その電気化学的・光学的物性を評価した。また、有機電界効果トランジスタ（OFET）を作製し、PQITの電荷輸送性を評価した。電気化学測定によりモノマーとポリマーのエネルギー準位をそれぞれ評価したところ、「適度な」電子欠損性を有するQIモノマーは、それ自身は十分に低いLUMO準位を持たないが、PQITとしてポリマーに組み込まれることではじめて、n型半導体特性を発現しうる低いLUMO準位を示すことが確認できた。すなわち、LUMOの非局在化は、LUMO準位の低下に効果的である可能性は高い。また、PQIT薄膜のX線回折測定では、ポリマーのπスタックに由来する分子間距離が約3.4Åと非常に小さく、高い結晶性を示すことがわかった。この要因として、PQIT三量体モデルの量子計算から、QI骨格とチオフェン環の間の二面角が10°以下と比較的小さく、ポリマー主鎖の共平面性が高いことが挙げられる。さらに、OFETを作製しPQITの電荷輸送性を評価したところ、低いLUMO準位と高い結晶性に起因して、1.0 cm2/Vsを超える高い電子移動度を示すことを確認した。

The research plan is to develop a high-performance n-type semiconductor with a high degree of electron loss and a high degree of electron loss. This year, quantum computing is expected to be the most important part of the non-local transformation of LUMO. The charge transport properties of PQIT are evaluated by the control of OFET. Electric chemistry measurement: low LUMO level: low LUMO level: low LUMO level: The possibility of LUMO non-local transformation and LUMO level lowering is high. The X-ray reflection of PQIT thin films shows that the molecular distance is about 3.4 μ m and the crystallinity is very small. The main reason for this is that the quantum calculation of the PQIT three-dimensional ring is less than 10°, and the coplanarity of the PQIT three-dimensional ring is less than 10°. The charge transport properties of PQIT were evaluated for the low LUMO level, high crystallinity, and high electron mobility.

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ester-functionalized quinoxaline-based polymers for application in organic photovoltaics

DOI：
10.1016/j.matchemphys.2022.126225
发表时间：
2022-05
期刊：
Materials Chemistry and Physics
影响因子：
4.6
作者：
Tsubasa Mikie;Yuka Iwasaki;I. Osaka
通讯作者：
Tsubasa Mikie;Yuka Iwasaki;I. Osaka

キノイド型拡張縮環骨格を有する狭バンドギャップ半導体ポリマーの合成と電荷輸送特性

醌型稠环骨架窄带隙半导体聚合物的合成及电荷传输性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nakao Naoya;Saito Masahiko;Mikie Tsubasa;Ishikawa Takumi;Jeon Jihun;Kim Hyung Do;Ohkita Hideo;Saeki Akinori;Osaka Itaru;岩﨑優佳・三木江翼・尾坂格
通讯作者：
岩﨑優佳・三木江翼・尾坂格

テトラチエノアセンジオン骨格を有するπ共役系ポリマーの合成と物性

四噻吩并二酮骨架π共轭聚合物的合成及物理性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nakao Naoya;Saito Masahiko;Mikie Tsubasa;Ishikawa Takumi;Jeon Jihun;Kim Hyung Do;Ohkita Hideo;Saeki Akinori;Osaka Itaru;岩﨑優佳・三木江翼・尾坂格;松井和哉・三木江翼・瀬尾卓司・家裕隆・尾坂格;岩﨑優佳・三木江翼・尾坂格
通讯作者：
岩﨑優佳・三木江翼・尾坂格

Naphthobispyrazine bisimide-based semiconducting polymers as electron acceptors for all-polymer photovoltaic cells

DOI：
10.1038/s41428-022-00749-2
发表时间：
2023-01
期刊：
Polymer Journal
影响因子：
2.8
作者：
Kenta Okamoto;Yuka Iwasaki;Tsubasa Mikie;I. Osaka
通讯作者：
Kenta Okamoto;Yuka Iwasaki;Tsubasa Mikie;I. Osaka

ジチエノナフトビスチアジアゾールを有するπ共役系ポリマーの合成と有機トランジスタ特性

二噻吩萘并双噻二唑π共轭聚合物的合成及有机晶体管性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nakao Naoya;Saito Masahiko;Mikie Tsubasa;Ishikawa Takumi;Jeon Jihun;Kim Hyung Do;Ohkita Hideo;Saeki Akinori;Osaka Itaru;岩﨑優佳・三木江翼・尾坂格;松井和哉・三木江翼・瀬尾卓司・家裕隆・尾坂格
通讯作者：
松井和哉・三木江翼・瀬尾卓司・家裕隆・尾坂格