高圧技術を利用した有機強誘電性薄膜の異常光電性の高能率化

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1.異常光起電力効果現象における短絡電流・開放端電圧の温度特性強誘電性高分子(VDF/TrFE)共重合体(VDF分率54および65mo1%;50μm厚)を対象に, 光起電力電流・電圧の温度特性を温度可変型測定セルを用い真空中で調べた. 約1mW/cm^2の光を薄膜試料に照射すると, 直後の焦電効果による電流ピークの他に照射期間中一定の定常電流が観測された. その電流値の温度特性は, 本共重合体試料の強誘電相から常誘電相への転移温度(Curie点;約65°C)近傍で急激に減少する特徴を示した. 更に, 光起電力電流値が顕著な時間依存性を示すこと, 開放端電圧は57VとBand Gap値を大きく超える値が観測された. 以上の結果から, ポーリング処理した(VDF/TrFE)共重合体の光照射時の電流・電圧は異常光起電力効果に由来するものと結論される.2.(VDF/TrFE)共重合体の強誘電的構造に対する圧力効果VDF分率の異なる(VDF/TrFE)共重合体(54/46, 65/35, 73/27)を用い, X線回折および誘電率測定を400MPaまでの高圧下で行ない, 高圧誘起結晶構造変化特に強誘電相での結晶構造の完全性の向上が確認され, 光電変換の高効率化の一手法になりうることが示唆された.以上のように, 強誘電性高分子(VDF/TrFE)共重合体において, 試料内部に存在する内部電界に起因した光起電力(異常光起電力効果)が発生すること, 57VとBand Gap値を大きく超える開放端電圧値を初めて観測した. これら光起電力電流・電圧値は顕著な時間依存性を示し, イオン性のキャリアの寄与を示唆する. 更に, 圧力の印加により本共重合体の強誘電相での結晶構造はより完全になり, また高分子物質の光吸収スペクトルはRed Shiftし, Band Gap値も低下する事も分かり, 高圧技術の応用による光電効率の向上が期待される.