π共役ポリマーの超高速伝導光スイッチ

由π共轭聚合物制成的超快传导光开关

基本信息

批准号：
18039034
负责人：
阿部二朗
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Aoyama Gakuin 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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

光応答性など外場応答機能を有する多機能型導電性高分子に注目が集まっており、数多くのポリチオフェン(PTh)類縁体が研究されている。本特定領域研究では、PTh主鎖にm-phenyleneリンカーを組み込んだ1,3-ビス(ビチエニル)ベンゼンが電解重合によって良質な導電性高分子薄膜を形成することを見いだした。さらに、PThの光機能化を図ることを目的として、可視光領域に強い吸収帯を持つ亜鉛ポルフィリンを側鎖に有するビチオフェン誘導体を合成し、電解重合により得られたPTh薄膜の光化学特性について検討を行なった。合成したポリマーの薄膜デバイスにおける光導電性および光起電力特性を明らかにすることを目的として、ITOガラス電極上に電解重合により50nm程度の高分子薄膜を形成した後、Alを真空蒸着しITO/ポリマー/Al非対称セルを作製した。ポルフィリンのSoret帯およびQ帯の吸収波長領域にあたる400〜700nmの可視光を用い、作製したITO/ポリマー/Alセルの光化学特性の検討を行なった。ITO側から光照射し電流-電圧特性の測定を行なったところ、電流値は小さいものの、暗電流に比べ、きわめて大きな光電流が見られ、光導電性が確認された。-1V印加時の光電流と暗電流の比は118:1であった。小さな電流値は、このポリマーの導電性が低いことを示しており、これは電解吸収スペクトルから示唆されたポーラロンおよびバイポーラロンの局在化に由来するものであると考えている。また、短絡電流の光応答性測定の結果より、光照射開始にともない、スパイク状の電流が観測され、良好な光応答性が見られた。これにより、本デバイスが光起電流特性を持つことが明らかとなった。照射光強度16.5mW/cm^2時の短絡電流密度は-0.43μA/cm^2、開放電圧は0.34Vであった。

有趣的是，正在研究具有外部场反应函数（例如光响应性）和许多聚噻吩（PTH）类似物的多功能导电聚合物。在这项特定领域的研究中，我们发现将M-苯基连接器融入PTH主链中的1,3-双（Bitienyl）苯在PTH主链中，通过电聚合形成了高质量的导电聚合物薄膜。此外，为了实现PTH的光功能化，在可见光区域中具有强吸收带，其侧链中具有强吸收带，并在侧链中合成了锌卟啉，并研究了通过电解聚合获得的PTH薄膜的光化学性质。为了阐明合成聚合物薄膜设备的光电导率和光伏性能，通过在ITO玻璃电极上的电聚合剂形成了约50 nm的聚合物薄膜，然后将Al沉积Al以制备ITO/Polymer/Alymymmetric细胞。使用400-700 nm的可见光研究了制备的ITO/聚合物/Al细胞的光化学特性，这对应于卟啉的sORET和Q带的吸收波长范围。当从ITO侧照射光时，测量了电流 - 电流特性，尽管电流值很小，但与暗电流相比，观察到非常大的光电流，并确认了光电导率。应用-1V时光电流与暗电流的比率为118：1。较小的电流值表明聚合物的电导率较低，我们认为这是从电解吸收光谱所暗示的偏极和双丙酸的定位中得出的。此外，从对短路电流的光响应性测量，在光照射开始时观察到了尖峰状电流，并且观察到了良好的光疗力。这表明该设备具有光伏特性。 16.5 mW/cm^2的辐射强度下的短路电流密度为-0.43μA/cm^2，开路电压为0.34V。