導電性高分子の構造・物性制御による革新的電子機能の創出

通过控制导电聚合物的结构和物理性能创造创新的电子功能

• 批准号: 22H01935
• 负责人: 田中 久暁
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01935/
• 关键词: 導電性高分子; キャリアドーピング; 電解質ゲート法; マイクロ波伝導; 熱電変換; 絶縁体-金属転移; 電荷輸送; 電子スピン共鳴

本年度は、高結晶性高分子の一つであるPBTTT、及び、ドナー・アクセプタ（D-A）型高分子であるDPPT-TTを対象に電解質ゲート法による連続的キャリアドーピングを行い、ドープ薄膜の電子状態や電荷輸送特性を調べた。前者のPBTTTに関しては、これまでの研究によりドーピングに伴う金属転移や、それを反映した熱電特性の変化が明らかになっていたが、移動度やキャリア濃度などの基礎的な物性パラメータは未解明であった。そこで本年度は、イオン液体からなる電解質ゲート絶縁膜と、SiO2の固体ゲート絶縁膜が共に配置されたデュアルゲート型の薄膜トランジスタ（TFT）を作製し、電解質ゲートにより高濃度に電気化学ドープされたPBTTT薄膜に対し、固体ゲートによりさらに静電的ドーピングを行った。静電的に変調されたキャリア濃度はSiO2絶縁膜の静電容量から計算できるため、観測された電気伝導率の変化から移動度が算出できる。このようにして求めたキャリア移動度は温度低下により増大し、バンド的な伝導機構が確認された。一方で、Hall効果から求めた電気化学ドープ膜のキャリア濃度は、移動度と電気伝導率から算出した値に比べ顕著に大きく、幅広い温度域で局在キャリアが存在することが明らかになった。このような局在キャリアの寄与は、ゼーベック係数の温度依存性測定からも示唆された。また、後者のD-A型高分子DPPT-TTに関しては、高い分子平面性に起因した高い電界効果移動度が報告されている。そこで、電解質ゲート法でキャリアドーピングを行った結果、ESR法を用いた微視的なキャリア観測からはドーピングに伴う金属状態の形成が示された。一方、より巨視的な電気伝導測定からは可変領域ホッピング伝導が見られ、伝導性の向上にはトラップ効果の低減が必要であることがわかった。

は this year, high crystalline polymer の A つ で あ る PBTTT, and び, ド ナ ー · ア ク セ プ タ (D - A) type polymer で あ る DPPT - TT を like に seaborne electrolyte ゲ ー ト method に よ る even 続 キ ャ リ ア ド ー ピ ン グ を い, ド ー プ film の electronic state や charge transport properties を adjustable べ た. The former の PBTTT に masato し て は, こ れ ま で の research に よ り ド ー ピ ン グ に う metal planning move や, そ れ を reflect し た thermoelectric properties の variations change が Ming ら か に な っ て い た が, mobile や キ ャ リ ア concentration な ど の based な property パ ラ メ ー タ は not interpret で あ っ た. そ こ で は this year, イ オ ン liquid か ら な る electrolyte ゲ ー ト never try membrane と, SiO2 の solid ゲ ー ト never try membrane が に total configuration さ れ た デ ュ ア ル ゲ ー ト type の film ト ラ ン ジ ス タ を (TFT) for し, electrolyte ゲ ー ト に よ り high-concentration に electric chemical ド 気 ー プ さ れ た PBTTT film に し seaborne, solid ゲ ー ト に よ り さ ら Youdaoplaceholder0 static electricity ド ピ ピ グを グを line った. Electrostatic に - adjustable さ れ た キ ャ リ ア concentration の は SiO2 never try membrane electrostatic capacity か ら computing で き る た め, 観 さ れ た electric 気 伝 conductivity の variations change か ら が mobile degrees calculate で き る. こ の よ う に し て o め た キ ャ リ ア は mobile degrees low temperature に よ り raised し, バ ン ド of な 伝 guide institutions が confirm さ れ た. Side で, Hall unseen fruit か ら o め た electric chemical ド 気 ー プ membrane の キ ャ リ は ア concentration, mobile と electric 気 伝 conductivity か ら calculate し た numerical に than べ 顕 に large き く, hiroo picture い temperature field で bureau in the キ ャ リ ア が exist す る こ と が Ming ら か に な っ た. The <s:1> ような bureau of ような sent キャリア, ゼ, <s:1> ベッ, ベッ, and <s:1> to the <s:1> for the determination of the temperature dependence of the coefficient of coefficient <e:1> された ら. ま た, the latter の D - type A polymer DPPT - TT に masato し て は, high molecular planarity い に cause し た high い electricity industry working fruit mobile が report さ れ て い る. そ こ で, electrolyte ゲ ー ト method で キ ャ リ ア ド ー ピ ン グ を line っ た results, the ESR method を い た micro visual な キ ャ リ ア 観 measuring か ら は ド ー ピ ン グ に with う metal state の formation が さ れ た. Side, よ り macroscope な electric 気 伝 guide determination か ら は can - field ホ ッ ピ ン グ 伝 guide が see ら れ, 伝 conductivity の upward に は ト ラ ッ プ unseen low fruit の が reduction necessary で あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

Signature of carrier delocalization in electrochemically doped conducting polymer DPPT-TT with electrolyte-gated transistor

电解质门控晶体管电化学掺杂导电聚合物 DPPT-TT 中载流子离域特征

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Tanaka;R. Yamatoko;S. Ito;T. Takenobu
• 通讯作者: T. Takenobu

導電性高分子 PBTTTへの電気化学ドーピング：熱電特性

导电聚合物PBTTT的电化学掺杂：热电性能

• 发表时间: 2023
• 作者: 伊藤駿一郎;金橋魁利;田中久暁;陳斌杰;太田裕道;竹延大志
• 通讯作者: 竹延大志

電解質ゲート法による導電性高分子薄膜の伝導・熱電物性制御

利用电解质门法控制导电聚合物薄膜的导电和热电性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 田中久暁;竹延大志
• 通讯作者: 竹延大志

導電性高分子 PBTTTへの電気化学ドーピング：キャリア移動度

导电聚合物PBTTT的电化学掺杂：载流子迁移率

• 发表时间: 2023
• 作者: 劉峻峰;伊藤駿一郎;田中久暁;竹延大志
• 通讯作者: 竹延大志

Ni(III) Mott-Hubbard-like State Containing High-Spin Ni(II) in a Semiconductive Bromide-Bridged Ni-Chain Compound

半导体溴化桥镍链化合物中含有高自旋 Ni(II) 的 Ni(III) 莫特哈伯德态

• 发表时间: 2022
• 期刊: Inorganic Chemistry
• 影响因子: 4.6
• 作者: M. Wakizaka;M. R. Mian;T. Yoshida;T. Sato;H. Tanaka;T. Miyamoto;H. Okamoto;S. Takaishi;H. Iguchi;and M. Yamashita
• 通讯作者: and M. Yamashita