Studies on delocalized Frenkel excitons in organic semiconductor single-crystals exhibiting band transport

有机半导体单晶中离域弗伦克尔激子的能带传输研究

• 批准号: 22H02055
• 负责人: 中山 泰生
• 金额: $ 11.73万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 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 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02055/
• 关键词: エキシトン; エピタキシャル界面; 光電子分光法; 時間分解分光法; 電子エネルギー損失分光法; 有機半導体単結晶; 角度分解光電子分光法

電子状態の非局在化は半導体光エレクトロニクスの駆動効率を最大化するための必要条件である。これに対し，分子固体である有機半導体では荷電キャリアおよび励起子は個々の分子に束縛されて局在化し，有機半導体の光エレクトロニクスデバイスにおいて動作効率を制約する要因となっている。一方で，分子を高秩序に整列させた単結晶試料では複数の分子に非局在化した電子状態（電子バンド）を生じる有機半導体も存在する。しかし，こうしたバンド伝導性有機半導体結晶における励起子の性質は十分に検討されていない。本研究は，エピタキシャル成長によるバンド伝導性有機p-n接合の自発形成と，そこに非局在化するキャリア・励起子の統一的な物性解明を目的とするものである。2022年度には，専用の走査型プローブ顕微鏡装置を研究代表者機関に導入し，多くのバンド伝導性有機半導体材料について結晶作製やヘテロエピタキシャル成長条件を緻密に調整して構造評価を繰り返すことができる態勢を整えた。例えば，これを当グループが見出した「準ホモエピタキシャル」有機半導体界面試料系に適用し，高秩序界面が得られる製膜条件の探査を進め，得られた試料に対してシンクロトロン放射光(SPring-8，分子科学研究所UVSOR)を用いた高分解能表面X線回折法による精密な構造決定や角度分解光電子分光実験による電子バンド分散の測定実験を実施している。一方，研究分担者（細貝）が所有するフェムト秒レーザーを用いた過渡発光分光測定による励起子の時間発展分析も進めており，迅速かつ高感度な計測により多数の有機EL材料として期待される熱活性化遅延蛍光材料の発行特性を取得し機械学習へ適用した研究成果を報告した原著論文は，専門誌の表紙に採択されるなど注目を集めている。

The necessary conditions for maximizing the dynamic efficiency of semiconductor light In this regard, molecular solids such as organic semiconductors are charged, excited, and bound to organic molecules, and organic semiconductors are subject to significant factors affecting their performance. On the one hand, molecules are highly ordered and crystalline, and on the other hand, organic semiconductors exist in the electronic state of a plurality of molecules. The properties of conductive organic semiconductor crystals are very important. The purpose of this study is to clarify the self-formation of conductive organic p-n junctions in the growth of organic compounds, and to clarify the physical properties of organic compounds in the non-organic phase. In 2022, the research representative organization of the research type of micro-mirror device was introduced, and the growth conditions of various conductive organic semiconductor materials were adjusted and the structural evaluation was adjusted. For example, the organic semiconductor interface sample system is suitable for high order interface, and the film formation conditions are investigated to obtain the emission light of the organic semiconductor interface sample system.(SPring-8, UVSOR, Institute of Molecular Science) The measurement of electron dispersion by means of high resolution energy surface X-ray reflection method with precise structure determination angle resolution photoelectron spectroscopy was carried out. On the other hand, the research collaborators (small shell) have made progress in the analysis of the time development of excitation drivers in the application of transient photoluminescence measurement, and have rapidly developed high-sensitivity measurement in the application of most organic EL materials. The emission characteristics of thermally activated photoluminescent materials have been obtained, and the mechanical learning and application of the research results have been reported.

项目成果

Epitaxial Organic Molecular Interfaces as Well-ordered Model Systems for Molecular Semiconductor p-n Junctions for Optoelectronic Applications

外延有机分子界面作为光电应用分子半导体 p-n 结的有序模型系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 井坂友香;宮前孝行;Yasuo Nakayama
• 通讯作者: Yasuo Nakayama

有機半導体分子間の高秩序な界面の形成と電子構造計測

有机半导体分子之间高度有序界面的形成和电子结构的测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 三成 剛生;孫 晴晴;李 玲穎;李 万里;劉 旭影;中山泰生
• 通讯作者: 中山泰生

Analysis of Interface Crystal Structures of Pentacene Thin Films on the C₆₀(111) Surface

C₆₀(111)表面并五苯薄膜界面晶体结构分析

• DOI: 10.18957/rr.10.4.386
• 发表时间: 2022
• 期刊: SPring-8/SACLA Research Report
• 作者: 遠藤 豪太;北江 泰隆;鶴田 諒平;笠松 昂平;染谷 大地;伊藤 航世;クマーラ ロシャンタ;小金澤 智之;中山 泰生
• 通讯作者: 中山 泰生

ジナフトチエノチオフェン単結晶上にC60を積層したヘテロ界面の結晶構造評価

二萘并噻吩并噻吩单晶上 C60 异质界面的晶体结构评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮前孝行;三成 剛生;伊藤航世，竹内陸，山内要，中西優生，伊澤誠一郎，解良聡，平本昌宏，クマーラ ロシャンタ，小金澤智之，中山泰生
• 通讯作者: 伊藤航世，竹内陸，山内要，中西優生，伊澤誠一郎，解良聡，平本昌宏，クマーラ ロシャンタ，小金澤智之，中山泰生

High-throughput transient photoluminescence spectrometer for deep learning of thermally activated delayed fluorescence materials

• DOI: 10.1039/d3tc00482a
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Materials Chemistry C
• 影响因子: 6.4
• 作者: Minori Furukori;Y. Nagamune;Yasuo Nakayama;T. Hosokai