表面偏析単分子膜を用いた有機半導体薄膜構造の精密制御とその応用

表面偏析单分子层有机半导体薄膜结构的精确控制及其应用

基本信息

批准号：
20H00393
负责人：
但馬敬介
金额：
$ 28.45万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

今年度は、有機薄膜の分子構造と自発配向分極（SOP）の関係を調べるために、2,5,8-トリス（1-フェニル-1H-ベンゾ［d］イミダゾール-2-イル）ベンゾ［1，2-b：3，4-b´：5，6-b´］トリチオフェン（TPBTT）およびそのエチル誘導体（m-エチル-TPBTT）を合成した。分光エリプソメトリおよび2次元斜入射広角X線散乱法により、TPBTTおよびm-ethyl-TPBTTの真空蒸着膜は、 2′，2″-（1，3，5-ベンジントリル）-トリス（1-フェニル-1-H-ベンズイミダゾール）（TPBi）に比べて基板に平行な分子配向の度合いが高いことがわかった。π共役ベンゾトリチオフェンのコアが大きく水平配向しやすいものと考えられる。しかし、TPBTT膜はTPBi膜（+77.3 mV/nm）に比べてSOPが+54.4 mV/nmと低く、分子配向だけではSOPは決まらないことがわかった。一方、m-エチル-TPBTTは、膜中で+104.0mV/nmと大きなSOPを示した。密度汎関数理論に基づく量子化学計算により、TPBTTとm-エチル-TPBTTの安定コンフォメーションや永久双極子モーメントの違いが、SOPの違いを引き起こしたことが示唆された。これらの結果から、薄膜中で大きなSOPを得るためには、分子の配向秩序とコンフォメーションを同時に制御することが重要であることが示唆された。また、1,3,5,7-テトラキス（1-フェニル-1H-ベンゾ［d］イミダゾール-2-イル）アダマンタン（TPBAD）のSOPと光安定性について検討し、TPBiと比較した。TPBAD（正四面体状）とTPBi（円盤状）の分子形状は大きく異なるが、これらの真空蒸着膜はそれぞれ+74.7および+77.2 mV/nmという同様の高いSOPを示した。アダマンタンの非共役コアにより、TPBADはTPBi（3.50 eV）よりも広い光学バンドギャップ（4.22 eV）を有していた。この結果、TPBAD膜中のSOPの光照射下での安定性が向上し、減衰時定数はTPBi膜の10倍となった。

今年，我们将研究有机薄膜2-b:3,4-b':5,6-b']三噻吩（TPBTT）及其乙基的分子结构与自发取向极化（SOP）之间的关系。合成了衍生物（m-乙基-TPBTT）。利用光谱椭偏仪和二维斜入射广角X射线散射技术，制备了TPBTT和m-乙基-TPBTT的真空沉积薄膜。结果发现，分子平行于基底的取向程度高于2',2''-(1,3,5-苯甲酰基)-三(1-苯基-1-H-苯并咪唑)(TPBi)。人们认为π-共轭苯并三噻吩的核较大并且倾向于水平排列。然而，与TPBi膜(+77.3 mV/nm)相比，TPBTT膜的SOP为+54.4。 mV/nm，表明SOP不是仅由分子取向决定的。另一方面，根据密度泛函理论，m-乙基-TPBTT显示出+104.0 mV/nm的大SOP。这些结果表明TPBTT和m-乙基-TPBTT之间稳定构象和永久偶极矩的差异导致了SOP的差异。，有人建议同时控制分子的取向顺序和构象）金刚烷（。 TPBAD（四面体）和TPBi（盘状）的SOP和光稳定性显着不同，但它们的真空沉积膜分别为+74.7和+77.2。由于金刚烷非共轭核，TPBAD 具有比 TPBi (3.50 eV) 更宽的光学带隙 (4.22 eV)，其在光照射下的稳定性得到改善，并且衰减时间常数为 10。是 TPBi 薄膜的 2 倍。