有機薄膜界面の特異構造が生み出す有機デバイス固有の電子機能 : 分子レベルからの解明

有机薄膜界面独特结构创造的有机器件独特电子功能：从分子水平阐明

• 批准号: 12F02056
• 负责人: 上野 信雄
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02056/
• 关键词: 有機デバイス; 界面; 有機薄膜; 電子状態; 薄膜成長; X線回折; 光電子分光; 昇面電子準位接続; 電子構造

紫外光電子分光(UPS), 準安定原子電子分光(MAES)およびX線回折によって, 有機-有機ヘテロ接合系の界面電子準位接続の分子集合構造依存性と電子状態への影響について研究した。特にイオン化エネルギー, 仕事関数, ホール注入障壁などの準位接続に関する分子配列構造依存性についての知見を得た。前年度の研究を発展させ, 特にSiO2上に多結晶DIP薄膜を作製し、その上にC_60膜を成長することによって、下層のDIP薄膜によるテンプレート効果によって、(111)配向した良質のC_60多結晶膜が成長できることを突き止めた。特にC60膜のイオン化エネルギー, 仕事関数, ホール注入障壁などの界面エネルギー準位接続に関する電子状態の膜構造依存性について精密な知見を得た。また、C60薄膜の結晶化度と(111)配高度が低下するとバンドギャップ状態の電子密度が増加し、バンドギャップ中でのフェルミ準位の位置が系統的に変化することを突き止めた。加えて、C_60薄膜中の電荷トラップ密度が、DIPテンプレート膜の利用によって大幅に低下することを超高感度UPSにより定量的に測定することに成功し、膜構造と電荷トラップ(バンドギャップ中の電子準位密度、エネルギー分布)との直接的な相関性を証明した。この結果を利用して(111)配向C_60/DIP/SiO_2を用いてC_60トランジスタ(n型)を作製した結果、DIPテンプレートを用いないC_60トランジスタと比べて電子移動度が15倍、さらに40倍の動作安定性を実現することに成功した。以上、基礎的観点の当初目的を達成し、さらにその結果を実デバイスに適用して、その有効性も確認できた。

Ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS), quasi-stationary atomic electron spectroscopy (MAES), X-ray reflection, molecular assembly structure dependence and electronic state influence of interface electron quasi-junction in organic-organic junction system are studied. The molecular alignment structure dependence of the injection barrier and the alignment structure is obtained. In recent years, the research progress has been made, especially in the preparation of polycrystalline DIP films on SiO2, the growth of C_60 films on the upper layer and the growth of C_60 films on the lower layer with (111) alignment. In particular, C60 films are characterized by a precise understanding of the film structure dependence of the electron state on the injection barrier, the interface, and the alignment of the interface. The crystallization degree of C60 thin film is lower than that of (111), and the electron density of C60 thin film is higher than that of C60 thin film. In addition, the direct correlation between the structure of the film and the charge distribution in the C_60 thin film has been proved. The results show that the electron mobility of C_60/DIP/SiO_2 is 15 times higher than that of C_60/DIP/SiO_2, and the stability of C_60/DIP/SiO_2 is 40 times higher than that of C_60/DIP/SiO_2. The above basic objectives were achieved and the results were confirmed.

项目成果

Geometric and Electronic Structure of Templated C_60 on DIP

DIP 上模板化 C_60 的几何结构和电子结构

• 发表时间: 2013
• 作者: A. Hinderhofer;A. Gerlach;K. Broch;T. Hosokai;K. Yonezawa;K. Kato;J. Yang;Q. Sun;S. D. Wang;S. Kera;N. Ueno;F. Schreiber
• 通讯作者: F. Schreiber

Impact of intermolecular polar bond on electronic state at organic donor/accepter heterojunction,

分子间极性键对有机供体/受体异质结电子态的影响，

• 发表时间: 2013
• 作者: K. Yonezawa;J.-L. Zhang;S. L. Wong;T Niu;A. Hinderhofer;W. Chen;N. Ueno;and S. Kera
• 通讯作者: and S. Kera

Post-growth surface smoothing of thin films of diindenoperylene

• DOI: 10.1063/1.4737168
• 发表时间: 2012-07
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: A. Hinderhofer;T. Hosokai;K. Yonezawa;A. Gerlach;Kengo Kato;K. Broch;C. Frank;J. Novák;S. Kera;N. Ueno;F. Schreiber

Geometric and electronic structure of templated C60 on diindenoperylene thin films

• DOI: 10.1021/jp3106056
• 发表时间: 2013-01
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: A. Hinderhofer;A. Gerlach;K. Broch;T. Hosokai;K. Yonezawa;Kengo Kato;S. Kera;N. Ueno;F. Schreiber

構造欠陥による有機ヘテロ界面エネルギー準位接合制御

利用结构缺陷的有机异质界面能级结控制

• 发表时间: 2013
• 作者: 米澤恵一朗;Alexander. Hinderhofer;細貝拓也;加藤賢悟;上野信雄;解良聡
• 通讯作者: 解良聡