分子設計による半導体ポリマーの機能制御と機能性電極への応用

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本年度行った研究の主な成果は、電解酸化重合法によた作製した3種類のチオフェン誘導体ポリマーのp型とn型伝導性の実証、光ド-ピング法の開発およびそのpnホモ接合型ポリマーダイオード作製への応用に関して得られた以下に記述する新しい知見である。これまでに報告されたn型伝導性を示すポリマーの例は少なく、またそれも酸素が存在しない条件でのin situ測定による実験結果からn性を推論しているケースであった。このような背景のもとで本研究ではポリ(チオフェン)、ポリ(3-メチルチオフェン)(PMT)とポリ(2,2′-ビチオフェン)について、電流-電圧特性、光吸収スペクトル、並びに伝導率の測定結果および大気(酸素存在)下での仕事関数の測定結果などによりn型伝導性とその経時変化、安定性を明らかにした。アニオン(p)およびカチオン(n)ドープが可能な高分子膜の内部にpnホモ接合界面を形成する新しい光ド-ピング法を開発した。あらかじめ電気化学的にカチオン(n)ドープしたPMT膜の片側を、ルテニウム(11)錯体)([Ru(bpy)_3]^<2+>)の光励起種がS_2O_8^<2->によって消光される際に生成する[Ru(bpy)_3]^<3+>と硫酸ラジカルの強酸化力を利用して酸化アニオン(p)ドープする方法である。この方法を一枚のPMT膜に適用し、p-nホモ接合ポリマーフォトダイオードの作製に成功した。作製したダイオードは良好な整流効果を示し、その光応答性は速く、また再現性にも優れていた。