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時間分解変位電流評価法の確立と有機デバイスのキャリア生成機構の解明

时间分辨位移电流评估方法的建立及有机器件中载流子产生机制的阐明

基本信息

批准号：
10J07042
负责人：
田中有弥
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は大きく分けて、(1)有機電界効果トランジスタ(OFET)の劣化過程の評価と(2)有機薄膜太陽電池(OSC)内のキャリア挙動の評価を行った。まずは(1)について詳細を示す。一般にOFETの劣化は素子内にトラップが形成されることで生じると考えられているが、素子駆動に伴う詳細なトラップ形成過程は評価されていない。変位電流評価法(DCM)はキャリアの挙動やトラップ形成の有無を評価できる有力な手法であるが、ドレイン電圧を印加したOFET駆動状態における研究はほとんどなされていなかった。本研究ではOFET駆動状態でDCM測定が可能な3端子DCMを提案し、OFETの劣化過程を調べた。素子を低電圧駆動することで閾委電圧のシフトが観測された。またシフト量はDCMで見積もられるトラップ電荷量に比例していることから、OFETの劣化はトラップ電荷によるものと断定できた。また3端子DCM結果から、トラップ電荷は(1)ソース電極直下、(2)チャネル部、(3)ドレイン電極直下と段階的に生じることがわかった。これは電界強度に依存してトラップが形成されるということを明瞭に示している。次に(2)のOSCに関する結果をまとめる。ドナー/アクセプタ積層型のOSCにおいては、Bathocuproine(BCP)層をアクセプタ/カソード界面に挿入することで、変換効率が向上することが報告されている。しかしBCPの最低非占有軌道(LUMO)は1.6-3.0eVと小さく、アクセプタ/BCP界面には大きなエネルギー障壁が存在していることがわかっている。このようなエネルギー障壁は一般に電子の輸送を妨げることから、BCP層挿入による変換効率向上の起源は完全には理解されていないと言える。本研究ではTime-of-flight(TOF)法を使用して電子の放出過程を調べた。その結果、BCP層を挿入しても素子内で生成された電子はスムーズに放出されていることがわかった。これはBCPのLUMO軌道を介して電子放出が生じていると言うよりも、BCPのギャップ内に準位が存在しており、この準位を介して電子放出が生じていることを示唆している。

This year, the following major issues were discussed: (1) Evaluation of degradation process of organic film effect transistor (OFET); and (2) Evaluation of degradation process in organic thin film solar cell (OSC). Please indicate in detail (1). General OFET degradation elements within the formation of the first, second, third, fourth, fourth, A study on the dynamic state of OFET by means of variable current evaluation (DCM). In this study, OFET active state and DCM measurement are possible, 3-terminal DCM is proposed, and OFET degradation process is regulated. The voltage of the cell is measured at the threshold voltage. The amount of DCM is determined by the proportion of OFET degradation to the amount of DCM charge. 3-terminal DCM result: (1) Direct electrode,(2) Direct electrode,(3) Direct electrode,(4) Direct electrode,(5) Direct electrode,(6) Direct electrode,(7) Direct electrode,(8) Direct electrode,(9) Direct The electric field strength is dependent on the electric field strength. The second is OSC. The OSC layer of the base layer type and the Bathocuproine(BCP) layer of the base layer type are included in the interface of the base layer and the conversion rate is reported upward. The lowest unoccupied orbital (LUMO) of BCP is 1.6-3.0eV, and the boundary between BCP and BCP is large. The barrier to electron transport in general is to be understood as a barrier to electron transport in general. In this study, the Time-of-flight(TOF) method was used to modulate the electron emission process. As a result, the BCP layer is formed in the interior of the cell. The LUMO orbital of the BCP is the basis for electron emission.