導電性高分子-フラーレン複合体の分子複合界面制御と光電デバイス応用に関する研究

导电聚合物-富勒烯复合材料分子界面调控及光电器件应用研究

• 批准号: 15656088
• 负责人: 藤井 彰彦
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656088/
• 关键词: 導電性高分子; フラーレン; 光誘起電荷移動; 相互浸透界面; 太陽電池; 光電変換; ポリ(3-アルキルチオフェン); C_<60>

本研究では、分子複合界面をミクロンオーダーさらにはナノサイズで制御する技術を開発、導入することで、導電性高分子-フラーレン複合体光電デバイスの飛躍的な性能の向上を目指すと共に、次世代有機電子デバイスの提案することを目的としている。具体的には、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン骨格といったπ電子共役系が高度に発達し、高い光電変換特性を示す導電性高分子と、C_<60>、C_<70>等のフラーレン及びフラーレン誘導体、さらにはカーボンナノチューブを用いた光電変換素子の作成において、分子複合界面の制御を行った。その結果を以下にまとめる。(1)導電性高分子-フラーレン複合体のヘテロ接合界面におけるナノサイズの分子複合界面の制御として、フォトリソグラフィーの微細加工技術、さらにはSNOMによる微小露光技術を応用し、構造的な断面積の増大を行なった。導電性高分子-フラーレンの分子複合界面の制御における最適な条件を明らかにした。(2)フェムト秒チタンサファイヤレーザー及び時間分解蛍光測定装置を応用し、ピコ秒時間分解変調分光システムを構築し、導電性高分子-フラーレン複合体のヘテロ接合界面の時間分解光誘起吸収、時間分解蛍光及び時間分解電界誘起吸収を測定し、非線形光電導とポーラロン対再結合についての知見を得た。(3)フラーレン蒸着膜上に導電性高分子をスピンコートすることにより、100nm以下の凹凸形状をもったヘテロ接合が形成されることを見出し、導電性高分子-フラーレン相互浸透界面の形成における溶媒依存性、温度依存性、スピンコート条件依存性、膜厚依存性などを明らかにした。更に電極界面の微細加工により分子複合界面の面積増加が可能であることも明らかにした。(4)上記の手法による分子複合界面制御を行なった薄膜を用いて、光電デバイスの作製を行い、光学的性質、電気的性質、光電変換特性等の特性評価を行った。導電性高分子-フラーレン相互浸透界面では反射率が大幅に低下することが明らかになり、光電変換効率についても大幅に改善された。即ち、導電性高分子-フラーレン複合体において分子複合界面が重要であり、その制御が可能であることを明らかにするとともに、複雑な界面形成により有機デバイスの性能の向上を示唆する結果を得た。

This study aims to develop and introduce a new technology for the control of molecular composite interfaces, and to improve the performance of conductive polymer-polymer composite photoelectric devices. Specific examples include: high conductivity polymer, C_, C_, etc., high conductivity polymer, high conductivity <60>polymer, high conductivity polymer<70>, The results are as follows. (1)Fabrication and application of microfabrication technology for conductive polymer-polymer composite interface, microfabrication technology for microfabrication, microfabrication technology for microfabrication, microfabrication technology for microfabrication, microfabrication technology for microfabrication, and increase in cross-sectional area of structures. The optimum conditions for the control of molecular composite interfaces of conductive polymers are discussed. (2)The time-resolved photoinduced absorption, time-resolved photoinduced absorption and time-resolved electroinduced absorption measurement of the interface between conductive polymer-polymer complexes and the time-resolved photoinduced absorption measurement, and the non-linear photoconductivity measurement of the time-resolved photoinduced absorption and time-resolved photoinduced absorption measurement of the interface between conductive polymer-polymer complexes and the time-resolved photoinduced absorption measurement were obtained. (3)The solvent dependence, temperature dependence, temperature condition dependence, and film thickness dependence of the formation of the conductive polymer-film interpenetration interface are clearly demonstrated. Further, the micromachining of electrode interface and the increase of molecular composite interface area are possible. (4)In this paper, the characteristics of molecular composite interface preparation, film application, photoelectric conversion, optical properties and electrical properties are evaluated. The conductivity of conductive polymers is greatly reduced at the interface between them, and the photoelectric conversion efficiency is greatly improved. That is, conductive polymer-polymer complexes in which molecular composite interfaces are important, control is possible, and complex interfaces are formed, organic properties are improved, and results are obtained.

项目成果

Properties of Polaron Pairs in Conjugated Polymers Studied by Two-Correlated-Pulses Technique

双相关脉冲技术研究共轭聚合物中极化子对的性质

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 73
• 作者: T.Shirakawa et al.;A.Fujii et al.;榎本友樹ら;T.Umeda et al.;A.Fujii et al.;Y.Nishihara et al.
• 通讯作者: Y.Nishihara et al.

Solvent Dependence of Interpenetrating Interface Formation in Organic Photovoltaic Cells with Heterojunction of Conducting Polymer and C_<60>

导电聚合物和 C_<60> 异质结有机光伏电池中互穿界面形成的溶剂依赖性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japanese Journal or Applied Physics 43
• 作者: T.Shirakawa et al.;A.Fujii et al.;榎本友樹ら;T.Umeda et al.;A.Fujii et al.
• 通讯作者: A.Fujii et al.

Effect of ZnO layer on characteristics of conducting polymer/C60 photovoltaic cell

• DOI: 10.1088/0022-3727/37/6/007
• 发表时间: 2004-02
• 期刊: Journal of Physics D
• 作者: T. Shirakawa;Tokiyoshi Umeda;Y. Hashimoto;A. Fujii;K. Yoshino

吉野勝美, 藤井彰彦: "ナノ・IT時代の分子機能材料と素子開発"株式会社エヌ・ティー・エス. 15 (2004)

Katsumi Yoshino、Akihiko Fujii：“纳米/IT时代的分子功能材料和器件开发”NTS Corporation 15 (2004)。

導電性高分子/C_<60>相互浸透型ヘテロ接合素子の光電偏光特性におけるITO表面の微細加工効果

ITO表面微加工对导电聚合物/C_<60>互穿异质结器件光电偏振性能的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: 電子情報通信学会論文誌 J87-C
• 作者: T.Shirakawa et al.;A.Fujii et al.;榎本友樹ら
• 通讯作者: 榎本友樹ら