有機半導体のキャリア種と移動度に関する研究

有机半导体载流子种类和迁移率研究

• 批准号: 13750761
• 负责人: 功刀 義人
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hiroshima 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750761/
• 关键词: FET; キャリア移動度; 有機半導体; 電気化学; 分子構造; オリゴチエニレン

有機半導体をデバイスとして使用する場合、その膜内のキャリア移動度はデバイスの応答速度を決定付ける重要な因子となる。本研究課題では、高移動度もつ有機半導体の分子設計指針を得ることを目的に、各種有機半導体薄膜のキャリア移動度をFET法,電気化学的手法などを用いて測定した。FET法では未ドープのサンプルを、電気化学法ではドープ率を制御したサンプルを対象に移動度と分子構造、発生キャリア種と移動度の関係を調査した。(1)FET法による移動度の評価本年度はオリゴチオフェン系、ナフトチオフェン系に加えセレノフェン系、n型有機半導体について、蒸着膜、スピンコート膜のX線回折,AFM表面観察を行い、分子構造,膜の作製条件の変化に伴い、膜の結晶構造,微結晶の会合状態,表面状態などがどのように変化するかを調査した。主なキャリアはホール(n型についてはエレクトロン)で分子設計により、ほぼ単結晶膜の作製に成功し、低分子膜では配向分子と基板との角度、微結晶のグレインサイズなどが膜内のキャリア移動度に敏感に反映されることが確認された。また、膜の配向を制御した、オリゴセレノフェン膜でホールの移動度が0.03cm^2V^<-1>s^<-1>と極めて高い値を示すセレノフェン系有機薄膜の作製に成功した。(2)キャリアの同定と電気化学法による移動度の評価主にポリ・オリゴチオフェン系の高分子を対象にドープ率(酸化状態)を制御した膜で、in-situ可視-近赤外分光測定、ならびにin-situ ESR測定を行い、発生キャリア種の同定を行った。酸化過程でキャリア種は著しく変化し、移動度も5桁以上の変化を観測した。新キャリア種の発見とともに、ドープ過程でのキャリア移動過程の機構解明に成功した。

Organic semiconductor を デ バ イ ス と し て use す る occasions, そ の membrane is の キ ャ リ ア mobile degrees は デ バ イ ス の 応 を decided to pay a speed け る important factor な と な る. This research topic で は, high degree of mobile も つ organic semiconductor の pointer を molecular design to る こ と に を purpose, all kinds of organic semiconductor thin film の キ ャ リ ア mobile degrees を FET method, electric chemical methods な 気 ど を with い て determination し た. FET method で は not ド ー プ の サ ン プ ル を, electricity 気 chemical で は ド ー プ rate を suppression し た サ ン プ ル を like に mobile と molecular structure, seaborne 発 raw キ ャ リ ア kind と mobile degrees の を masato department investigation し た. (1) FET に よ る の review 価 mobile degrees this year は オ リ ゴ チ オ フ ェ ン, ナ フ ト チ オ フ ェ ン department に plus え セ レ ノ フ ェ ン, n type organic semiconductor に つ い て, steamed film, ス ピ ン コ ー ト membrane の X-ray inflexion, AFM surface line 観 examine を い, molecular structure, membrane の の cropping conditions - に with い, membrane の crystal structure of micro crystal の Combined state, surface state な が が <e:1> ように ように transformation する を を investigation た た. Main な キ ャ リ ア は ホ ー ル (n-type に つ い て は エ レ ク ト ロ ン) で molecular design に よ り, ほ ぼ 単 に し success the crystallization membrane の cropping, low molecular membrane で は match to the molecular と substrate と の angles, micro crystal の グ レ イ ン サ イ ズ な ど が membrane is の キ ャ リ ア sensitive degree of mobile に に reflect さ れ る こ と が confirm さ れ た. ま た, membrane の match to を suppression し た, オ リ ゴ セ レ ノ フ ェ ン membrane で ホ ー ル の mobile が 0.03 cm ^ 2 v ^ ^ < 1 > s < 1 > と め extremely high て い numerical を shown す セ レ ノ フ ェ ン series organic film の cropping に successful し た. (2) the キ ャ リ ア の 気 chemical method with fixed と electricity に よ る mobile degrees の review 価 main に ポ リ · オ リ ゴ チ オ フ ェ ン is の polymer を like に seaborne ド ー プ rate (acidification) を suppression し で た membrane, the in - situ visual - nearly red spectral photometry, な ら び に the in - situ ESR measurement line を い, 発 キ ャ リ ア の with fixed を rows っ た. The acidification process involves でキャリア kinds of <s:1> changes in く and <s:1> changes in を観 with a mobility of more than 5 degrees を観. See new キ ャ リ ア kind の 発 と と も に, ド ー プ process で の キ ャ リ ア mobile process and interpret に の institutions し た.

项目成果

Y.KUNUGI: "Organic Field-Effect Transistors Using Oligoselenophene as Active Layers"Chemistry of Materials. 15. 6-7 (2003)

Y.KUNUGI：“使用寡硒吩作为活性层的有机场效应晶体管”材料化学。

L.ZHU: "Electrochemical Properties of Oligothienylene-oligosilanylene Block Copolymers : Influences of Block Sizes"Journal of Applied Electrochemistry. 31. 175-180 (2001)

L.ZHU：“低聚噻吩基-低聚硅烷基嵌段共聚物的电化学性质：嵌段尺寸的影响”应用电化学杂志。

J.OHSHITA: "Preparation of 4, 4-Diary1-2-(tricyanoetheny1)dithenosiloles and Vapor-chromic Behavior of the Film"Organic Letters. 4. 1891-1894 (2002)

J.OHSHITA：“4, 4-Diary1-2-(tricyanoetheny1)dithenosiloles 的制备和薄膜的气相变色行为”有机快报。

Y.KUNUGI: "Low Operating Voltage Bilayer Organic Light Emitting Diodes Using Electrochemically Synthesized and p-Doped Starburst-Polymer as Hole Transport Layer"Chemistry Letters. 656-657 (2001)

Y.KUNUGI：“使用电化学合成和 p 掺杂星爆聚合物作为空穴传输层的低工作电压双层有机发光二极管”化学快报。

Y.KUNUGI: "Organic Field-Effect Transistors Using Di(2-thienyl) naphtodithiophenes as Active Layers"Chemistry Letters. 958-959 (2002)

Y.KUNUGI：“使用二（2-噻吩基）萘二噻吩作为活性层的有机场效应晶体管”化学快报。