新規な光電変換用分子システムの開発

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本研究では、有機光電変換素子の変換効率が小さい原因の一つは、有機半導体のバルク抵抗が無機半導体に比べて大きいことにあると考え、以下の点を検討した。(1)オリゴチオフェンを用いるpnヘテロ接合型光電変換素子の作製と特性新しい光電変換用有機材料の開発を目指して、酸素による自発的酸化によって半導性を示すと考えられる各種オリゴチオフェンの光電物性について検討した。p型半導体としてチオフェン5量体、7量体および8量体、n型半導体としてペリレン顔料を用いてpnヘテロ接合型光電変換素子を作製し、それらの特性を比較検討した。オリゴチオフェンの共役鎖長が長くなるに従って、変換効率は大きくなり、ITO/ペリレン顔料/チオフェン8量体/Au素子は、ITO電極から白色光(105mWan^<-2>)を照射した場合、フィルファクター0.5、照射光に対する変換効率0.6%を示した。以上の結果から、オリゴチオフェンが優れた一群の光電変換用p型有機半導体として機能することがわかった。(2)側鎖にトリフェニルアミンを有する新規ポリピロールを用いる光電変換新規な光電変換用分子システムの開発を目指して、全π電子共役系高分子ポリピロールに光・電子機能を有するπ電子系クロモフォア(トリフェニルアミン)をアルキルスペーサーで結合させた新しい光電変換用高分子を設計した。この高分子の場合、側鎖のトリフェニルアミンは、キャリヤ-の光生成のための活性基として働き、主鎖のポリピロールは、生成したキャリヤ-を運ぶ役割を果たすと考えられる。トリフェニルアミンを含む新規ピロールモノマーとピロールとの電解共重合を行い、その膜をアルミニウムとITOで挟んだ構造のショットキー型光電変換素子を作製した。各種の酸化状態のフィルムを用いて光電変換特性を検討した結果、電極を透過した光(366nmの単色光、光強度:269μWcm^<-2>)に対する変換効率は、トリフェニルアミンが中性状態、主鎖ポリピロールがドープ状態のフィルムを用いた素子が一番大きく、約0.1%であった。