導電性高分子の構造・物性制御による革新的電子機能の創出

通过控制导电聚合物的结构和物理性能创造创新的电子功能

基本信息

批准号：
22H01935
负责人：
田中久暁
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、高結晶性高分子の一つであるPBTTT、及び、ドナー・アクセプタ（D-A）型高分子であるDPPT-TTを対象に電解質ゲート法による連続的キャリアドーピングを行い、ドープ薄膜の電子状態や電荷輸送特性を調べた。前者のPBTTTに関しては、これまでの研究によりドーピングに伴う金属転移や、それを反映した熱電特性の変化が明らかになっていたが、移動度やキャリア濃度などの基礎的な物性パラメータは未解明であった。そこで本年度は、イオン液体からなる電解質ゲート絶縁膜と、SiO2の固体ゲート絶縁膜が共に配置されたデュアルゲート型の薄膜トランジスタ（TFT）を作製し、電解質ゲートにより高濃度に電気化学ドープされたPBTTT薄膜に対し、固体ゲートによりさらに静電的ドーピングを行った。静電的に変調されたキャリア濃度はSiO2絶縁膜の静電容量から計算できるため、観測された電気伝導率の変化から移動度が算出できる。このようにして求めたキャリア移動度は温度低下により増大し、バンド的な伝導機構が確認された。一方で、Hall効果から求めた電気化学ドープ膜のキャリア濃度は、移動度と電気伝導率から算出した値に比べ顕著に大きく、幅広い温度域で局在キャリアが存在することが明らかになった。このような局在キャリアの寄与は、ゼーベック係数の温度依存性測定からも示唆された。また、後者のD-A型高分子DPPT-TTに関しては、高い分子平面性に起因した高い電界効果移動度が報告されている。そこで、電解質ゲート法でキャリアドーピングを行った結果、ESR法を用いた微視的なキャリア観測からはドーピングに伴う金属状態の形成が示された。一方、より巨視的な電気伝導測定からは可変領域ホッピング伝導が見られ、伝導性の向上にはトラップ効果の低減が必要であることがわかった。

今年，我们将采用电解质栅极方法对高结晶聚合物 PBTTT 和施主-受主 (D-A) 型聚合物 DPPT-TT 进行连续载流子掺杂，以研究掺杂薄膜的电子状态和电荷。研究了传输特性。对于前者，PBTTT，之前的研究已经揭示了与掺杂相关的金属转变以及反映它们的热电性质的变化，但诸如迁移率和载流子浓度等基本物理参数仍然未知。因此，今年，我们制造了双栅极薄膜晶体管(TFT)，其中将由离子液体制成的电解质栅极绝缘膜和SiO 2 固体栅极绝缘膜布置在一起，此外，使用静电掺杂进行。固态门。由于可以根据SiO2绝缘膜的电容来计算静电调制载流子浓度，因此可以根据观察到的电导率的变化来计算迁移率。以这种方式确定的载流子迁移率随着温度降低而增加，并且证实了带状传导机制。另一方面，由霍尔效应确定的电化学掺杂薄膜的载流子浓度明显高于由迁移率和电导率计算的值，揭示了在很宽的温度范围内局部载流子的存在。塞贝克系数的温度相关测量也表明了这种局域载流子的贡献。关于后者的D-A型聚合物DPPT-TT，已经报道了由于高分子平面性而导致的高场效应迁移率。因此，使用电解质栅极方法进行载流子掺杂，并且使用ESR方法的微观载流子观察表明由于掺杂而形成了金属态。另一方面，更宏观的电导测量揭示了可变区跳跃传导，表明减少陷阱效应对于提高电导率是必要的。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Signature of carrier delocalization in electrochemically doped conducting polymer DPPT-TT with electrolyte-gated transistor

电解质门控晶体管电化学掺杂导电聚合物 DPPT-TT 中载流子离域特征

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Tanaka;R. Yamatoko;S. Ito;T. Takenobu
通讯作者：
T. Takenobu

導電性高分子 PBTTTへの電気化学ドーピング：熱電特性

导电聚合物PBTTT的电化学掺杂：热电性能

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤駿一郎;金橋魁利;田中久暁;陳斌杰;太田裕道;竹延大志
通讯作者：
竹延大志

電解質ゲート法による導電性高分子薄膜の伝導・熱電物性制御

利用电解质门法控制导电聚合物薄膜的导电和热电性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
田中久暁;竹延大志
通讯作者：
竹延大志

Ni(III) Mott-Hubbard-like State Containing High-Spin Ni(II) in a Semiconductive Bromide-Bridged Ni-Chain Compound

半导体溴化桥镍链化合物中含有高自旋 Ni(II) 的 Ni(III) 莫特哈伯德态

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
Inorganic Chemistry
影响因子：
4.6
作者：
M. Wakizaka;M. R. Mian;T. Yoshida;T. Sato;H. Tanaka;T. Miyamoto;H. Okamoto;S. Takaishi;H. Iguchi;and M. Yamashita
通讯作者：
and M. Yamashita

導電性高分子 PBTTTへの電気化学ドーピング：キャリア移動度

导电聚合物PBTTT的电化学掺杂：载流子迁移率