分子配向を利用した偏光検出型面状フォトセンサの開発に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

チタニルフタロシアニン(TiOPc)は近赤外領域に吸収を持ち、高いキャリア輸送特性を有するp型有機半導体材料である。前年度は、ペリレン誘導体配向膜との吸収スペクトルの重なりが小さなTiOPcを用いることで、偏光検出型フォトダイオードにおける偏光検出感度が改善できることを示してきた。本年度は、光照射によって生じるフォトキャリアを効率的に取り出すため、キャリア移動に有利な配向構造の制御を目的とした。配向構造の制御方法として、1)有機溶媒処理、2)蒸着レートおよび基板温度のコントロール、3)下地基板をテンプレートとした方法に着目し、薄膜作製とX線回折による配向構造の評価を行った。ラビングしたペリレン誘導体(PTCBI)超薄膜の上に、低速レートのもとでPTCBIを蒸着することで一軸配向膜とすることができ、この配向膜は分子面が基板に対して平行、つまり基板に寝転んだ構造をとっていた。このPTCBI配向膜の上に、基板温度150℃で低速レートのもとでTiOPcを蒸着することにより、フタロシアニンの分子面が基板に平行な配向構造をとることがわかった。一方、ラビングを施さないPTCBI薄膜は、分子面が基板に対してある程度の傾きを持つ垂直配向構造をとっていた。このPTCBI垂直配向膜の上に上記と同じ条件のもとでTiOPcを真空蒸着すると、フタロシアニン分子面もある程度の傾きを持つ配向構造をとることがわかった。有機光電変換デバイスは、薄膜の積層方向にキャリアが移動することで信号を得るデバイスであるから、分子面が基板に対して平行で、πスタックが基板垂直方向に発達した分子薄膜はキャリア移動に有利である。本研究で得られた配向多層膜を有機光電変換デバイスに用いれば、その高いキャリア移動度によって量子効率が改善できると期待される。