電界効果によりキャリア蓄積した有機薄膜の電子状態とデバイス特性との相関解明

阐明因电场效应而积累载流子的有机薄膜的电子状态与器件特性之间的相关性

• 批准号: 22K04923
• 负责人: 江口 敬太郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04923/
• 关键词: オペランド計測; 光電子収量分光法; 有機半導体; 電界効果トランジスタ; 有機薄膜; オペランド測定

本年度は、α-セキシチオフェン（α-6T）とp-セキシフェニル（p-6P）薄膜のイオン化エネルギーとその膜厚依存性について大気中光電子収量分光装置を用いて評価を行った。これまで研究を進めてきたペンタセンの結果と比較して、α-6T薄膜では同様の結果が得られた一方、p-6P薄膜では異なる傾向を示す結果が得られた。具体的には、α-6T薄膜のイオン化エネルギーは膜厚が増加するにつれて減少した。一方、p-6P薄膜のイオン化エネルギーは、膜厚が増加するとともに増加し、ペンタセン薄膜やα-6T薄膜における膜厚依存性とは逆方向の変化であった。これら分子の膜厚依存測定から、イオン化エネルギーがいずれの分子においても膜厚に依存することが分かった。有機薄膜トランジスタのオペランド光電子収量分光スペクトルの解析を簡略化するためには、活性層の有機薄膜の層数を1層以下で行うことが望ましいと考えられる。オペランド光電子収量測定に向けて、まずは電圧を印加していない状態においてどこまで評価することが可能か検討した。一例として、ペンタセンとイオン液体との界面におけるペンタセンの状態密度について調べた結果、ペンタセン薄膜上にイオン液体を蒸着するにつれて、ペンタセン薄膜の最高被占分子軌道（HOMO）の状態密度がブロードになるということが分かった。今回の実験では、イオン液体の厚さは最大で5 nmであり、一般的な光電子分光測定では検出困難な薄膜内部の電子状態を評価することができた。また、バンドパスフィルターを用いることで、HOMOのピークトップに対して4桁にわたるレンジでHOMOの裾の状態密度についてもシグナルを検出することができた。そのため、デバイス駆動時のキャリアの数が分子数に対して1%程度となる場合には、その変化を十分捉えることができる準備が整った。

This year, the film thickness dependence of α-(α-6T) and p-(p-6P) thin films was evaluated in the application of high intensity photoelectron spectroscopy. The results of this study were compared with those of α-6T films and P-6P films. In particular, α-6T thin films have been developed and their thickness has been increased. The film thickness dependence of a p-6P thin film and an α-6T thin film is changed in the opposite direction. The molecular film thickness dependence is determined by the molecular film thickness dependence. The analysis of the organic thin film structure by photoelectron spectroscopy is simplified, and the number of layers of the organic thin film active layer is less than one. The measurement of photoelectron emission is carried out in different directions, in different states and in different ways. For example, the density of state of the liquid on the surface of the thin film is adjusted. The density of state of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the thin film is adjusted. The maximum thickness of the liquid is 5 nm. It is difficult to detect the electronic state inside the film by ordinary photoelectron spectroscopy. For example, if you want to use the HOMO file, you can use the HOMO file to check the status density of the HOMO file. The number of molecules is equal to 1%. The number of molecules is equal to 1%.

项目成果

Evolution of the Ionization Energy in Two- and Three-Dimensional Thin Films of Pentacene Grown on Silicon Oxide Surfaces.

• DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c02723
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: The journal of physical chemistry letters
• 作者: K. Eguchi;H. Murata

SiO2表面上ペンタセン薄膜のイオン化エネルギー

SiO2表面并五苯薄膜的电离能

• 发表时间: 2022
• 作者: Keitaro Eguchi and Hideyuki Murata;江口敬太郎，村田英幸
• 通讯作者: 江口敬太郎，村田英幸