Characterization and Improvement of Organic Semiconductor Lasers

有机半导体激光器的表征和改进

基本信息

批准号：
21H01790
负责人：
下谷秀和
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

我々が研究している有機単結晶電界効果トランジスター構造を基にした有機半導体レーザーは時間とともに出力が低下するため，安定した特性評価が難しいという問題衣を抱えている．有機半導体レーザーの出力の不安定性はエネルギー的に深いトラップ準位による電荷キャリアのトラップに起因すると考えられる．また，エネルギー的に浅いトラップは電荷キャリアを一次的に捕獲するため，電荷キャリアの実効的な易動度を減少させ，有機電界効果トランジスターの電流密度を減少させてしまうという問題がある．そこで，本年度は有機電界効果トランジスター中の有機半導体と絶縁体の界面がキャリアトラップに与える影響を明らかにした．具体的には，絶縁層として用いているSiO2膜の表面を各種の高分子膜でコーティングした有機電界効果トランジスターを作製し，電界効果伝導度の温度依存性の測定およびTime-of-Flight法からキャリアトラップ準位に関するデーターを得た．有機半導体材料としてはフェニレンチオフェンコオリゴマーおよびルブレンを用いた．その結果，従来，有機電界効果トランジスターの半導体中のチャネルを流れる電荷キャリアの輸送に影響を与える絶縁層の電気的性質として，電気双極子モーメントのみが考えられていたが，その他に重要となるファクターを明らかにすることができた．その結果，エネルギー的に浅いキャリアトラップを減少させるための新しい絶縁層修飾材料の選択指針を立て，実際に電子易動度を向上させることに成功した．

我们正在研究的有机半导体激光器基于有机单晶场效应晶体管结构，由于输出随着时间的推移而下降，因此难以评估稳定的特性。有机半导体激光器输出的不稳定性被认为是由高能量深陷阱能级捕获电荷载流子引起的。另一个问题是，能量浅陷阱暂时捕获电荷载流子，这降低了电荷载流子的有效迁移率并降低了有机场效应晶体管的电流密度。因此，今年我们阐明了有机场效应晶体管中有机半导体和绝缘体之间的界面对载流子陷阱的影响。具体来说，我们制作了一种有机场效应晶体管，其中用作绝缘层的SiO2膜的表面涂覆有各种聚合物膜，并测量了场效应电导率的温度依赖性，并使用飞行时间法进行了测量。我们获得了载流子陷阱水平的数据。苯并噻吩共聚低聚物和红荧烯被用作有机半导体材料。因此，虽然只有电偶极矩被认为是影响流过有机场效应晶体管半导体沟道的电荷载流子传输的绝缘层的电学性质，但其他重要因素也变得重要。能够澄清这一点。因此，我们制定了选择新绝缘层改性材料以减少能量浅载流子陷阱的指南，并成功地实际提高了电子迁移率。