弾性変形によるマックスウェル・ワグナー効果の光第二次高調波測定と新規有機素子機能

由于弹性变形和新的有机器件功能而产生的麦克斯韦-瓦格纳效应的光学二次谐波测量

• 批准号: 23860020
• 负责人: 山本 哲也
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-08-24 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-23860020/
• 关键词: 有機トランジスタ; Maxwell-Wagner効果; 弾性変形; EFISHG法; 有機トランジスタ; Maxwell-Wagner効果; 弾性変形; EFISHG法

本研究課題の目的は、フレキシブルな有機電子素子を変形した時のキャリア挙動の変化を電界誘起光第二次高調波測定(EFISHG)による実験とマックスウェル-ワグナー(MW)理論を拡張した理論解析を組み合わせることによって明らかにすることである。本年度は、フレキシブルな有機電界効果トランジスタ(OFET)に弾性変形を加えると、MW効果によってチャネル部に蓄積する電荷密度が変化することを、弾性体理論と誘電体理論(MW理論)を組み合わせて説明することに成功した。弾性体理論とMW理論は物理学の異なる分野であり、それらを組み合わせるのは困難であるが、弾性変形に伴って幾何形状が変化した素子の内部の電界を曲がった座標で解析することによってこの問題を解決した。OFETのような有機素子では、素子の幾何形状の変化だけでなく、変形に伴って素子内部の誘電率・移動度の変化も蓄積電荷密度に寄与する。本研究では、有機電子素子は、物質の幾何形状によって蓄積電荷密度が決定する多くのMW系とは異なり、変形に伴う材料パラメータの変化も蓄積電荷密度とチャネルを横切って流れるドレイン電流に重要な役割を果たす系であることを明らかにした。本理論は、電気的測定によってOFETの変形に伴う特性変化を評価する時に用いるモデルとして有用である。本研究は、Journal of Applied Physicsに掲載された。実験的には、TIPSペンタセンという材料を用いてOFETを作成し、EFISHGを用いて評価を行った。TIPSペンタセンで作成した有機活性層はマイクロメートルオーダーのドメインを形成する。変形を加えない時おいて、有機活性層に注入されたキャリアがドメインによって散乱される様子を観測することができた。現在、OFETを変形した時のキャリア挙動の変化を、EFISHG法を用いて調べている。

本研究主题的目的是阐明当使用电场诱导的第二次谐波测量（EFISHG）与扩展Maxwell-Wagner（MW）理论的理论分析相结合时，通过使用电场诱导的第二次谐波测量（EFISHG）将实验变形时阐明载体行为的变化。今年，我们成功地解释说，当将弹性变形应用于柔性有机场效应晶体管（OFET）时，由于MW效应而通过结合弹性人体理论和介电理论（MW理论）而导致通道中积累的电荷密度。弹性人体理论和MW理论是物理学的不同领域，很难将它们结合起来，但是通过分析元素内部的电场来解决该问题，该元素内部的几何形状因弯曲坐标的弹性变形而变化。在诸如OFET等有机设备中，不仅会改变设备的几何形状，而且在设备内部的介电常数和迁移率变化时会改变，因为它变形有助于累积的电荷密度。在这项研究中，我们透露，与许多MW系统不同，在许多MW系统中，累积电荷密度取决于材料的几何形状，由于变形而导致的材料参数变化在累积的电荷密度和流过通道的排水电流中也起着重要作用。该理论可作为用于评估与电气测量相关的特征变化的模型。这项研究发表在《应用物理学杂志》上。在实验上，使用称为pistacene的材料制备OFET，并使用efishg进行了评估。用尖端五苯制成的有机活性层形成了微米级的域。当未施加变形时，可以观察到植入有机活性层被域分散的载体。当前，使用EFISHG方法研究了OFET变形时载体行为的变化。