有機/有機ヘテロ接合界面における欠陥準位のXPS観測

有机/有机异质结界面缺陷水平的 XPS 观察

• 批准号: 15760018
• 负责人: 櫻井 岳暁
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760018/
• 关键词: 界面準位; 有機ヘテロ接合; フタロシアニン; 配向制御; XPS; 有機エレクトロニクス

本研究は、接合界面のポテンシャルが欠陥準位に蓄積する電荷によって変化することに着目し、これを直接XPSで観測するバイアス印加XPS法を用い、有機/有機ヘテロ接合界面の欠陥準位を検出することを目指している。また、測定試料としてフタロシアニン(H_2Pc)の正孔輸送層、PTCDAの電子輸送層、そして金属電極からなる有機薄膜太陽電池構造を選択し、界面準位とデバイス(太陽電池)特性の相関を明らかにすることを目指している。ただし、H_2Pcは基板の種類によって配向が変化することが知られており、また、配向の変化に伴い有機/有機ヘテロ界面の分子間相互作用ならびに界面準位の変化することが予想される。従って、本研究では分子配向制御法を確立した上で、配向を制御した有機ヘテロ接合の界面準位の計測を行うことを目指した。具体的には、ガラス基板ならびに透明導電膜上にPTCDA配向膜を形成し、その上にH_2Pc薄膜を形成することで、基板上のH_2Pc薄膜の配向制御を試みた。通常、これらの基板上にH_2Pc薄膜を直接形成した場合、基板-分子間相互作用が弱いためH_2Pc分子面は基板表面に対し垂直方向に配向するが、PTCDA配向膜上のH_2Pc薄膜では、H_2Pc-PTCDA間に働く強い相互作用を利用して、H_2Pc分子面が平行に配向する(α-H_2Pc構造のb軸が基板に対し垂直に配向する)様子が観察された。また、PTCDA配向膜の膜厚を5Åまで薄くした時にも、H_2Pc薄膜の配向を制御できることが明らかになった。さらに、H_2Pc分子面が基板に対し平行に配向したH_2Pc/PTCDA/glass構造では、垂直に配向したH_2Pc/glass構造に比べ光吸収係数の増大する様子が観測され、分子配向の制御がデバイス特性の向上に不可欠であることを示した。現在、H_2Pcの分子配向を変化させた有機太陽電池構造における界面準位の計測を行っている。

本研究着眼于接合界面的电位根据缺陷能级中累积的电荷而变化的事实，并使用偏压XPS方法通过XPS直接观察这一点，以检测有机/有机异质结界面处的缺陷能级。我的目标是做到这一点。此外，我们选择了由酞菁（H_2Pc）空穴传输层、PTCDA电子传输层和金属电极组成的有机薄膜太阳能电池结构作为测量样品，并阐明了界面态与器件之间的相关性（我的目标是做到这一点。然而，已知H_2Pc的取向会根据基材的类型而变化，并且预计有机/有机异质界面的分子间相互作用和界面态将随着取向的变化而变化。因此，在本研究中，我们的目的是建立一种控制分子取向的方法并测量受控取向的有机异质结的界面态。具体来说，我们尝试通过在玻璃基板和透明导电膜上形成PTCDA配向膜，然后在其顶部形成H_2Pc薄膜来控制基板上H_2Pc薄膜的取向。通常，当在这些基板上直接形成H_2Pc薄膜时，由于基板分子相互作用弱，H_2Pc分子平面垂直于基板表面取向。在c-薄膜中，利用H_2Pc与PTCDA之间的强相互作用，观察到H_2Pc分子平面彼此平行取向（α-H_2Pc结构的b轴垂直于基底取向）。还表明，即使PTCDA取向膜的厚度减小到5埃，H_2Pc薄膜的取向也可以被控制。此外，在H_2Pc分子平面平行于基板取向的H_2Pc/PTCDA/玻璃结构中，与H_2Pc分子平面垂直于基板取向的H_2Pc/玻璃结构相比，观察到光吸收系数增加。表明它对于改进至关重要。目前，我们正在测量有机太阳能电池结构中H_2Pc分子取向发生变化的界面态。

项目成果

PTCDA配向膜による有機半導体薄膜の配向制御

使用PTCDA取向膜控制有机半导体薄膜的取向

• 发表时间: 2004
• 期刊: 電気通信学会技術研究報告 104・10
• 作者: 櫻井岳暁;河合俊輔;深澤良介;柴田城;秋本克洋
• 通讯作者: 秋本克洋

Influence of 3,4,9,10-perylene Tetracarboxylic Dianhydride Intermediate Layer on Molecular Orientation of Phthalocyanine

3,4,9,10-苝四甲酸二酐中间层对酞菁分子取向的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics part 1 44・4A(印刷中)
• 作者: Takeaki Sakurai;Shunsuke Kawai;Ryosuke Fukasawa;Jo Shihata;Katsuhiro Akimoto
• 通讯作者: Katsuhiro Akimoto