Microscopic electronic transport and superconductivity in organic polymers

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本研究では，導電性有機高分子材料に対して，物性物理学的視点から電気伝導機構の解明を試み，更なる高電気伝導化への指針獲得を目指している．研究期間２年目となる本年度は，研究協力者として参画している奥崎秀典教授(山梨大学)，東ソー(株)が新たに開発した自己ドープ型導電性高分子材料S-PEDOTについて，各種の成膜手法，成膜条件による導電性膜の作製及びその電気伝導性，赤外光学反射評価を重点的に行った．S-PEDOTは，これまでに多くの研究が行なわれてきたPEDOT:PSSとは異なり，自己ドープによって伝導キャリアを生成し，また成膜後の後処理などの高電気伝導化するためのプロセスが必要無いなどの特質や利点がある．しかし，新しい材料であるため，基本となるキャリア輸送機構についての情報集積・物理機構理解が進んでいない． S-PEDOTの電気抵抗の温度依存性と赤外反射率測定を，高分子重合度や成膜条件が異なる複数の試料を用いて測定し，電気伝導性についてはいくつかの電気伝導機構モデルを適用した解析を行い，赤外反射率についてはPEDOT:PSSの結果との比較を行った．その結果，PEDOT:PSSの場合は，高電気伝導化が成膜後の処理により進むにつれて，電気伝導機構もホッピング伝導（可変領域型）から乱れた金属(弱局在)に変化していくのに対して，S-PEDOTの場合は，膜作製条件などにより高電気伝導化した試料においてもホッピング伝導を維持したまま局在長が長くなっていく振る舞いが観測された．このことは同程度の高電気伝導性を有するPEDOT:PSSとS-PEDOTにおいて，電気伝導機構が異なることを示している．また，成膜条件などの改良により結晶化度上げることで，さらに高電気伝導性を得るための金属的伝導性を得ることが可能であることを示唆している．