有機電子デバイスの動作原理と特性改善に関する研究

大面積化可能、超軽量、超薄型、フレキシブルの特徴を有する有機デバイスの研究が活発化している。富山大学電子デバイス工学研究室では、自己整合技術を用いた有機太陽電池を中心として、自己整合技術または作製プロセスの検討、キャリアの注入と伝導、電極/有機界面の接触、有機/有機界面のバンドアライメントなどのデバイス動作機構の解明で、実用に資する自己整合高性能有機デバイス実現を目指している。具体的には、有機薄膜太陽電池の性能は近年大幅に上昇しており、バルクへテロ接合 (BHJ)構造や新規な有機半導体材料の導入による所が大きい。光電変換効率を向上させる上で、有機膜内におけるキャリアの動的挙動が重要になってくるが、いまだに理解されているとは言えない。そのなか我々は、暗状態と光照射下でポリ（3-ヘキシルチオフェン）（P3HT）とフラーレン誘導体(PCBM)バルクへテロ接合 (BHJ)薄膜の電流密度－電圧(J-V)特性の温度依存性を測定、評価して報告してきた。一方、有機薄膜太陽電池の課題としては、先ず、さらなる信頼性の向上が必要である。特に、材料の信頼性を高めることで、界面層安定性など未解明な部分の多くの課題を明らかとし、基礎的な研究を積み重ねていく必要がある。さらには、低コストである塗布型や印刷法などで作製できると界面層としてのメリットが有り、低コストプロセスで安定した動作機構を解明することも必要である。我々は、Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)の代わりに、酸化物MoO3を使用したP3HTとPCBMのBHJ太陽電池で、素子の信頼性を大幅に向上させた。さらに、素子のI-V特性の評価より、キャリアの伝導および金属/有機界面の検討で、素子信頼性の増加の原因が解明された。

大面積化可能、超軽量、超薄型、フレキシブルの特徴を有する有機デバイスの研究が活発化している。富山大学電子デバイス工学研究室では、自己整合技術を用いた有機太陽電池を中心として、自己整合技術または作製プロセスの検討、キャリアの注入と伝導、電極/有機界面の接触、有機/有機界面のバンドアライメントなどのデバイス動作機構の解明で、実用に資する自己整合高性能有機デバイス実現を目指している。具体的には、有機薄膜太陽電池の性能は近年大幅に上昇しており、バルクへテロ接合 (BHJ)構造や新規な有機半導体材料の導入による所が大きい。光電変換効率を向上させる上で、有機膜内におけるキャリアの動的挙動が重要になってくるが、いまだに理解されているとは言えない。そのなか我々は、暗状態と光照射下でポリ（3-ヘキシルチオフェン）（P3HT）とフラーレン誘導体(PCBM)バルクへテロ接合 (BHJ)薄膜の電流密度－電圧(J-V)特性の温度依存性を測定、評価して報告してきた。一方、有機薄膜太陽電池の課題としては、先ず、さらなる信頼性の向上が必要である。特に、材料の信頼性を高めることで、界面層安定性など未解明な部分の多くの課題を明らかとし、基礎的な研究を積み重ねていく必要がある。さらには、低コストである塗布型や印刷法などで作製できると界面層としてのメリットが有り、低コストプロセスで安定した動作機構を解明することも必要である。我々は、Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)の代わりに、酸化物MoO3を使用したP3HTとPCBMのBHJ太陽電池で、素子の信頼性を大幅に向上させた。さらに、素子のI-V特性の評価より、キャリアの伝導および金属/有機界面の検討で、素子信頼性の増加の原因が解明された。