PEDOT:PSSにおけるカスケード・ドーピングの解明と熱電材料の開発

PEDOT:PSS中级联掺杂的阐明和热电材料的开发

• 批准号: 22K05028
• 负责人: 古川 行夫
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Waseda University
• 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 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05028/
• 关键词: 導電性ポリマー; PEDOT:PSS; 硫酸処理; 2次ドーピング; キャリヤー; 移動度

PEDOT:PSSは，高い電気伝導度と透明性，優れた耐熱性と安定性をもち，実用化されている．成膜後に濃硫酸で処理すると電気伝導度が大幅に増加し，カスケード・ドーピングや2次ドーピングと呼ばれている．2022年度は，市販のPEDOT:PSS（Clevios PH 1000）を購入し，スピンキャストフィルムを作製して，硫酸処理に伴う電気的性質と構造の変化を研究した．硫酸処理により電気伝導度は81から2254 S/cmに増大した．また，本研究費で購入した電気化学測定システム（北斗電工HZ-7000）を使用して，電気化学的還元（脱ドーピング）に伴う電流を積分して脱ドーピングに伴う電荷量すなわちドーピング電荷量を求めた．電荷数密度は硫酸処理前後でともに7.3xE21 /cm3であった．移動度を計算すると，0.070から1.9 cm2/Vsと大きくなった．熱電特性の基礎となるゼーベック係数は処理前で5.86 μV/K，処理後で14.5 μV/Kであった．紫外・可視・近赤外吸収スペクトルの測定から，硫酸処理によりPSS（ポリアニオン）がフィルムから抜けたことが分かった．PSSの替わりに硫酸イオンが取り込まれてイオン交換が起こったと考えられる．また，観測スペクトルから，キャリヤーは正バイポーラロンと考えられる．GIXRDの測定を行ったところ，硫酸処理後に回折線が現れ，アモルファスから多結晶に変化したことが分かった．結晶化に伴い，鎖間やドメイン間の伝導が改善され，移動度が大きくなったと考えられる．研究計画になかったが，ホール効果測定を行う機会があり，処理前フィルムではデータを得られなかったが，処理後フィルムではデータを得ることができた．通常の方法で求めた電荷数密度は非常に大きく，解析方法を改良することが必要であることが分かった．次年度の課題の一つとする．

PEDOT: PSS has high electrical conductivity, transparency, excellent heat resistance, and stability. After the film formation, the conductivity of electricity increased significantly after concentrated sulfuric acid treatment. In 2022, PEDOT: PSS (Clevios PH 1000) was purchased from the market, and the property and structure of electricity accompanying sulfuric acid treatment were studied. Sulfuric acid treatment increased electrical conductivity from 81 to 2254 S/cm. This study was conducted to investigate the application of electrochemistry in the determination of the electric charge (Beidou Electric HZ-7000). Charge density before and after sulfuric acid treatment 7.3xE21/cm3. Mobility calculation: 0.070 1.9 cm2/Vs. Thermoelectric characteristics of the basis UV, visible, near-infrared absorption, measurement, sulfuric acid treatment, PSS, PSS. The determination of GIXRD was carried out in the presence of sulfuric acid, and the fold line was found after sulfuric acid treatment. Crystallization, lock and lock between the two sides of the channel to improve the mobility of the two sides of the channel. The research plan is to determine the opportunity of the process before and after the process. The usual method of calculating the charge density is very large, and the analytical method is improved. The next year's topic is a question.

项目成果

硫酸処理した高導電性高分子PEDOT:PSSのホール効果測定と解析

硫酸处理高导电聚合物PEDOT:PSS的霍尔效应测量与分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Toshio Asada;Keijin Nakaguro;Takashi Yamaguchi;Tomohiro Oshiyama(Konica Minolta);Yuki Mitsuta;下川大地，古川行夫，朝野剛
• 通讯作者: 下川大地，古川行夫，朝野剛