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電荷注入層と有機強誘電体薄膜の複合化による超高圧光電変換素子の高効率化

通过电荷注入层与有机铁电薄膜的结合提高超高压光电转换器件的效率

基本信息

批准号：
01603535
负责人：
松重和美
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は有機強誘電体薄膜の異常光起電力効果を利用した光電交換の高効率化に関し、下記の成果を得た。(1)電荷注入層との複合化による高効率化: 高分子および有機薄膜において発生する光電流値は非常に低い。その一因は光照射時に生成するキャリア数が少ないことにあると考えられる。そこで、高分子強誘電体薄膜試料の上に電荷注入層としてSe膜を積層した試料を作製したところ、APV電流値は積層しない場合と比べて数倍と上昇した。また、開放端電圧値も数分以内に採用した測定系の限界値である120Vに達した。また、積層試料を数枚更に積層すれば、数百〜千Vと超高圧の光誘起電圧の発生も可能と考えられ、この光電セルは、高電圧のみを必要とする用途には十分実用化の可能性があることを示唆する。(2)平行光入射法による高効率化: 通常の薄膜試料面に対して垂直方向から光を入射する方法では光吸収効率は極端に悪い。そこで、膜面に平行方向から光を照射する方法を採用した結果、APV電流の照射単位面積当りの値は垂直光入射法に較べ、約千倍も向上することがわかった。その一因として、この異常光起電力効果では光電変換機能は試料内部全域で発生するという発現機構が考えられる。(3)電界下真空蒸着法による超薄膜光電変換素子作製の可能性: 有機材料における光電変換機能の格段の向上を目指すには、高度の分子配向および構造制御が不可欠であると考えられる。そこで、真空蒸着装置および高電界印加可能試料セルを用いてPVDFの真空蒸着を試みた。その結果、電界無印可では非極性のα型結晶が生成するのに対し、蒸着過程で直流の高電界を印可することにより自発分極を有するβ型結晶の分子配向試料が生成すること、作製した超薄膜試料は明確な圧電・焦電性を示すことを確認した。

This year, we have obtained the results of utilizing the abnormal photoelectricity of organic ferroelectric thin films to improve the efficiency of photoelectric exchange. (1)The recombination of charge injection layer and high efficiency: polymer and organic thin film photocurrent generation is very low The number of light rays generated by the light rays is less than that of the light rays. The charge injection layer on the polymer ferroelectric thin film sample was prepared by adding a thin film of Se to the sample, and the APV current value was increased several times. The limit value of the measurement system is 120V within a few minutes of the open terminal voltage value. The possibility of generating ultra-high voltage photoinduced voltage by several layers of multilayer samples is very high. (2)High efficiency of parallel light incidence method: Generally, the method of light incidence in vertical direction of thin film sample surface is extremely high in light absorption efficiency. The method of light irradiation in parallel to the film surface results in that the irradiation area of APV current is about 1,000 times higher than that of normal light incidence method. The abnormal photoelectricity effect is caused by the photoelectric conversion function and the detection mechanism of the internal whole area of the sample. (3)Possibility of ultra-thin film photoelectric conversion element preparation by vacuum evaporation method under electric field: organic materials, high molecular alignment and structural control The vacuum evaporation device and the high electric field can be used for the vacuum evaporation of PVDF. As a result, the formation of nonpolar α-type crystals was confirmed during the evaporation process, and the formation of molecular alignment samples of β-type crystals was confirmed during the preparation of ultra-thin film samples.