電気伝導性と発光特性を兼ね備えた峡バンドギャップ配位高分子の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

配位高分子は金属イオンが有機架橋配位子からなる無機・有機複合材料であり、本研究では電子デバイスへの応用を目的として、これまで様々な導電性配位高分子を合成してきた。今回特に、薄膜太陽電池への応用を目指し、電気伝導性と発光性を兼ね備えた峡バンドギャップ配位高分子を開発する。すなわち、半導体材料を薄膜太陽電池の活性層として活用し、高効率化を実現するためには、そのキャリア移動度とバンドギャップ制御に加えて、光励起によって生じた励起子が熱失活せずにドナー・アクセプター界面まで到達できる発光性材料を用いる必要がある。このような観点から合成された配位高分子はこれまでになく、本研究では高いキャリア移動度を示しなおかつ発光する峡バンドギャップ配位高分子を合成し、薄膜太陽電池へと応用することで、配位高分子における新たな研究領域の開拓を目指している。2022年度はフッ素を置換基として有するキノリン誘導体や1,5-Naphthyridineや4,7-Phenanthrolineなどの架橋配位子を用いて配位高分子を合成し、構造を決定した。その物性を評価した結果、これらはいずれも導電性と発光性を兼ね備えた配位高分子であった。特に、フッ素を置換基として有するキノリン誘導体を配位子として用いた配位高分子は、すり潰すことによって発光色が変化するメカノクロミック特性を示した。また、峡バンドギャップ配位高分子を合成するために、ジケトピロロピロールを骨格に有する配位子を合成した。この配位子と基板上に成膜したヨウ化銅(I)とを反応させることで、基板表面で直接配位高分子薄膜を作製し、有機薄膜太陽電池素子を作製したところ、配位子の吸収による光電変換を示すことを確認することができた。