有機デバイスの動作環境下における電子構造と伝導電子の直接観測

直接观察有机器件运行环境中的电子结构和传导电子

• 批准号: 10J07037
• 负责人: 町田 真一
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J07037/
• 关键词: 微少状態密度; ギャップ内準位; 埋もれた界面; 高感度光電子分光; 高感度光電子収量分光; パルスカウント; 超低迷光低エネルギーUPS; ギャップ準位; 有機半導体; 光電子分光; 光電子収量分光; 電子構造; 有機デバイス

本研究で開発した高感度光電子収量分光/高感度低エネルギー光電子分光複合実験装置を用いて,実際の有機薄膜太陽電池と同様の膜厚構造をもつC_<60>/ルブレン/金界面の電子構造を測定した.ルブレン/金界面について,埋もれた界面の電子状態を一般のHe I励起光電子分光よりも高感度に検出し,金基板のフェルミ準位までルブレン薄膜そのものに由来する微少状態密度が存在していることがわかった,また,C_<60>/ルブレン界面について,実際の太陽電池と同程度の圧膜積層構造における電子構造の観測に成功し,界面形成のごく初期の課程でモルフォロジーの変化が生じることを見出した.従来の紫外光電子分光では試料帯電の問題から,実デバイスと同様の圧膜積層構造をもつ系は測定そのものが困難であった.従ってモデル界面の電子構造測定にとどまっており,実際のデバイスの電子構造を必ずしも反映していないことが問題となっていた,本研究では,試料から放出される全光電子数を必要最小限に抑えつつ高感度に光電子を検出することで試料帯電を克服し,より現実のデバイスに近い構造の電子状態を高感度で測定する実験装置の開発に成功した.また,1.4-8.0eVの波長可変低エネルギー光源を用いることによってHeIを励起光源に用いた場合に比べて光電子の検出深度を大きくすることができ,埋もれた界面をこれまでよりも高感度に観測できることもわかった.多くの有機半導体及び有機デバイスにおいて存在すると考えられているエネルギーギャップ内の微少状態密度を実デバイスに則って測定できる本手法の開発は,有機デバイスの動作機構の根本理解につながる重要な成果である.

In this study, we developed a high sensitivity photoelectron spectroscopy/high sensitivity low sensitivity photoelectron spectroscopy recombination device and measured the electronic structure of the C/C/Au interface of organic thin film solar cells with the same film <60>thickness. The electronic state of the interface between gold and silver is generally measured by He I excitation photoelectron spectroscopy with high sensitivity, and the origin of the thin film on the gold substrate has a slight state density<60>. The electronic structure of the solar cell with the same degree of voltage film lamination structure is successfully measured. The initial course of interface formation is successfully detected. In recent years, ultraviolet photoelectron spectroscopy has been used to solve the problem of sample electrification. The electronic structure of the sample interface must be reflected in the determination of the electronic structure of the sample interface. In this study, the necessary minimum number of all photoelectrons emitted from the sample is reduced to suppress the detection of photoelectrons with high sensitivity. The development of the device was successfully carried out by measuring the electronic state of the near structure with high sensitivity. The wavelength of 1.4 -8.0eV can be changed to low sensitivity light source. In the case of excitation light source, the detection depth of photoelectron is larger than that of high sensitivity light source. The development of this method is an important achievement in the fundamental understanding of the operating mechanism of organic semiconductors.

项目成果

光電子分光による単結晶FETモデル界面の電子構造観察

使用光电子能谱观察单晶 FET 模型界面的电子结构

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Mizuno;T.Ishigure;K.Nakamura;町田真一
• 通讯作者: 町田真一

光電子分析によるルブレン単結晶の電子構造観察-光電子収量分光から角度分解光電子分光まで

通过光电子分析观察红荧烯单晶的电子结构 - 从光电子产额光谱到角分辨光电子能谱

• 发表时间: 2010
• 作者: 町田真一;舟越亮博;小川尚記;中山泰生;石井久夫
• 通讯作者: 石井久夫

レーザー照射により帯電を緩和した角度分解紫外光電子分光-ルブレン単結晶のHOMOバンド分散

激光照射弛豫电荷的角分辨紫外光电子能谱 - 红荧烯单晶的 HOMO 带色散

• 发表时间: 2010
• 作者: 町田真一;中山泰生;シュテフェンデューム;チェンシン;舟越亮博;小川尚記;解良聡;上野信雄;石井久夫
• 通讯作者: 石井久夫

高感度光電子収量分光によるルブレン単結晶の微少状態密度測定

使用高灵敏度光电子产率光谱测量红荧烯单晶的微态密度

• 发表时间: 2012
• 作者: A.Kikuchi;E.Fukumura;S.Karasawa;Y.Shiro;A.Miyawaki;町田真一
• 通讯作者: 町田真一

Low-Energy Photoemission Study of C60/Rubrene/Au Interfaces in Practical Device Thickness

实际器件厚度下 C60/Rubrene/Au 界面的低能光电研究

• 发表时间: 2013
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Shin'ichi Machida;Yusuke Ozawa;Juni-ichi Takahashi;Hiroshi Tokairin;Yasuo Nakayama;Hisao Ishii
• 通讯作者: Hisao Ishii