Complex Permittivity Analysis of 2-Dimensional Charge Transport Based on the Microwave Cavity

これまでの研究より、FI-TRMC法が絶縁体/半導体界面における本質的な局所電荷輸送特性を評価に有効な測定法であることが示されていた。FI-TRMC 法では、その電荷注入方式より注入電荷が全て絶縁体との界面に局在している。そのため、得られる物性はこの界面の2次元に限定された物性であり、2 次元電子系の物性評価に適している。ペンタセンのグレインサイズによるマイクロ波伝導度の変化を測定した結果、グレインサイズの増加に伴いFI-TRMCで現れる電荷キャリア移動度が増加することが見られた。TRMC測定において下層によるポテンシャル揺らぎの影響は小さいことを考えると、この結果はグレインサイズによるものであり、グレイン境界によるトラップを反映していると考えられる。電荷キャリア移動度のグレインサイズ依存性より、グレイン境界のトラップ解放時間を拡散方程式より見積もると、グレイン境界のトラップ脱出時間は9.4 psと見積もられ、先行研究と良い相関を示した。一方、FI-TRMC測定において、電子物性の温度依存性を測定するために、低温用共振器を設計し低温測定を試みた。注入障壁を除いた測定および解析を行うため、正弦波の電圧を印加し、現れる正弦波のマイクロ波信号と電流信号の振幅及び位相を解析するインピーダンス測定解析法を開発した。格温度にいてさまざまな周波数で正弦波の電圧を印加し、現れるマイクロ波信号と電流を解析した結果、金電極からC8-BTBTへの注入障壁は0.4 eVと見積もられた。等価回路解析より注入障壁の影響を除いて界面における電荷輸送特性を解析した結果、電荷キャリア移動度は温度低下と共に増加していくのが見られ、その温度係数は1.4と見積もられることから、C8-BTBTとPMMAの界面においてキャリアはバンド伝導しており、その電荷輸送機構はフォノン散乱が支配的であることが示唆された。

これまでの研究より、FI-TRMC法が絶縁体/半導体界面における本質的な局所電荷輸送特性を評価に有効な測定法であることが示されていた。FI-TRMC 法では、その電荷注入方式より注入電荷が全て絶縁体との界面に局在している。そのため、得られる物性はこの界面の2次元に限定された物性であり、2 次元電子系の物性評価に適している。ペンタセンのグレインサイズによるマイクロ波伝導度の変化を測定した結果、グレインサイズの増加に伴いFI-TRMCで現れる電荷キャリア移動度が増加することが見られた。TRMC測定において下層によるポテンシャル揺らぎの影響は小さいことを考えると、この結果はグレインサイズによるものであり、グレイン境界によるトラップを反映していると考えられる。電荷キャリア移動度のグレインサイズ依存性より、グレイン境界のトラップ解放時間を拡散方程式より見積もると、グレイン境界のトラップ脱出時間は9.4 psと見積もられ、先行研究と良い相関を示した。一方、FI-TRMC測定において、電子物性の温度依存性を測定するために、低温用共振器を設計し低温測定を試みた。注入障壁を除いた測定および解析を行うため、正弦波の電圧を印加し、現れる正弦波のマイクロ波信号と電流信号の振幅及び位相を解析するインピーダンス測定解析法を開発した。格温度にいてさまざまな周波数で正弦波の電圧を印加し、現れるマイクロ波信号と電流を解析した結果、金電極からC8-BTBTへの注入障壁は0.4 eVと見積もられた。等価回路解析より注入障壁の影響を除いて界面における電荷輸送特性を解析した結果、電荷キャリア移動度は温度低下と共に増加していくのが見られ、その温度係数は1.4と見積もられることから、C8-BTBTとPMMAの界面においてキャリアはバンド伝導しており、その電荷輸送機構はフォノン散乱が支配的であることが示唆された。