光電流増倍現象を利用した電流注入制御型有機トランジスター

利用光电流倍增现象的电流注入控制有机晶体管

基本信息

批准号：
13750276
负责人：
中山健一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、有機半導体薄膜デバイスにおいて観測される光電流増倍現象(光電流量子収率が100%を越える現象)のメカニズムを応用することにより、全く新しい動作原理に基づく有機トランジスターデバイスを開発することにある。この光電流増倍現象は、光生成したホールが有機/金属界面に蓄積することで高電界を形成し、その結果大量のトンネル電子注入が引き起こされ光電流が大幅に増幅される現象である。ここで、この光生成ホールに相当する電荷を有機薄膜中に挿入した第3の電極から供給することができれば、わずかな電流を大量の電流に増幅するトランジスターデバイスとして動作することが期待できる。申請者らは昨年度、光電流増倍を示す有機半導体であるペリレン顔料の蒸着膜中に100mmピッチのストライプ状アルミ電極を挿入した3端子デバイスで、最大25倍程度の電流増幅効果を観測し、全く新しい電荷注入制御型有機トランジスターの動作原理実験に成功した。本年度は、素子中を流れる電流成分の解析を行った結果、観測される入力・出力電流には目的とする増幅とは関係のない漏れ電流成分が多く含まれており、素子性能の向上のためにはこれを抑制することが最も重要であることを見いだした。実際、得られた設計指針に基づいてベース電極下に絶縁層を設けた素子を作製することで、電流増幅率を70倍程度にまで向上させることができた。さらにこの設計指針を推し進めて、リソグラフィーによってストライプ状の絶縁層の上にベース電極を精密にパターニングした基板を用いて素子を作製した結果、漏れ電流をほぼ抑制することができ、最高1000倍以上の電流増幅率を達成することができた。

这项研究的目的是通过应用光电流繁殖现象的机理（一种在有机半导体薄膜设备中观察到的光电流量子产率超过100％的现象）来开发基于全新操作原理的有机晶体管装置。这种光电流乘法现象是一种现象，其中光生的孔在有机/金属界面上积聚，产生了高电场，从而导致大量的隧道电子注入，从而导致大量的光电扩增。如果可以从插入有机薄膜的第三个电极提供与该光生成孔相对应的电荷，则可以预期它可以作为晶体管设备运行，该晶体管将小电流放大至大量电流。去年，申请人在三端设备中观察到了高达25次的当前扩增效果，其中100 mm螺距的条纹铝电极被插入到佩利烯色素的沉积膜中，Perylene Perylene颜料是一种有机的半导体，该薄膜表现出光电电流的繁殖，并成功地进行了全新的跨式启动器的实验。今年，我们分析了流过设备的当前组件，发现观察到的输入和输出电流包含大量与目标扩增无关的泄漏电流组件，并且抑制这些组件是改善设备性能的最重要的事情。实际上，通过基于获得的设计指南在基本电极下制造一个绝缘层的元素，可以将当前的放大因子提高到约70倍。此外，通过推动该设计指南，使用底物制造了该设备，在该基板上通过光刻在条纹状的绝缘层上精确地图案化了基板，因此，几乎可以抑制泄漏电流，从而实现高达1000次或更多次的电流放大因子。