電子・光機能性共役高分子・低分子の分子設計

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発光ダイオードや電界効果トランジスター,金属・絶縁体・半導体ダイオードなどの電子デバイスの材料として,共役高分子の分子設計を行う際に基礎となる実験データを構築することを目的として,共役高分子のキャリヤーである正ポーラロン(電荷,+e;スピン,1/2)と正バイポーラロン(電荷,+2e;スピン,0)について研究した.本年度は電荷効果ドーピングにより生成するキャリヤーについて研究した.ポリチオフェン誘導体を材料として金属・絶縁体(アルミナ)・半導体ダイオードを製作して,ゲート電極に電圧を印加することにより電場効果ドーピングを行った.赤外反射的吸収測定法とFT-IR差スペクトル法を組み合わせることにより電圧誘起赤外吸収スペクトルを測定し,電場効果ドーピングにより生成したキャリヤーについて検討した.その結果,ポーラロンが生成していることがわかった.また,電場効果トランジスターを製作して,ソース電極とドレイン電極間すなわちチャンネルの電気伝導度の温度依存性を室温から4Kまで,2端子法で測定した.その結果,半導体的な挙動が観測された.電場効果ドーピングでは,共役高分子に注入されるキャリヤー密度(電荷移動量)は印加する電圧に比例し,今回の実験におけるキャリヤー密度は10_<13>/cm^2弱と見積もられる.ゲート電圧を約40V以上にすると,デバイスが壊れてしまい,キャリヤー密度を10^<14>/cm^2のオーダーにすることができなかった.今後,高い電圧まで壊れないデバイスを作る必要がある.