電界効果デバイス構造を用いる有機半導体界面の電荷輸送の研究

利用场效应器件结构研究有机半导体界面的电荷传输

基本信息

批准号：
09J06819
负责人：
松井弘之
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06819/
关键词：
有機電界効果トランジスタ有機半導体電子スピン共鳴

项目摘要

有機電界効果トランジスタに関するミクロなキャリアダイナミクスからマクロな電気伝導特性までの総合的な理解を目的とし、下記の3項目に渡って研究を実施した。1.グレイン内-グレイン間のキャリアダイナミクスの分離に関する電界誘起電子スピン共鳴(FESR)研究有機電界効果トランジスタの半導体チャネル層は、多くの場合に多結晶性薄膜からなる。このとき微結晶間界面では電子移動が起こりにくく、トランジスタ特性を低下させると予想される。そこでFESRによって微結晶間のキャリアの移動頻度を評価する方法を新たに開発し、測定・解析を行った。その結果、FESRによって測定した微結晶間のキャリア移動頻度は電気的に測定した移動度と強く相関し、この結果からトランジスタの性能の律速要因が微結晶間界面のキャリア移動過程にあることが結論された。同時に、微結晶内のキャリア移動度は測定値よりも1桁前後高いことが示唆された。2.不純物を含む有機電界効果トランジスタのFESR研究電荷輸送を妨げる要因の1つに半導体中の不純物がある。FESR法では異なる分子種の場合にESR信号が異なる位置に観測されることを利用して、キャリアが不純物分子にトラップされていることの実験的観測に成功した。さらに不純物分子の濃度、配向状態、トランジスタ特性への影響について詳細に調べた。3.イオン液体を用いた有機電界効果トランジスタのFESR研究イオン液体を用いた電気二重層トランジスタを作製してFESR測定することにより、有機半導体中に高密度に蓄積されたキャリアの様子を調べた。その結果、キャリア密度は単純なキャパシタンスからの計算値とは一致せず、材料によって大きく異なることが分かった。

为了全面了解有机场效应晶体管，从微载体动力学到大电导率特征，对以下三项进行了研究。 1。田间诱导的电子自旋共振（FESR）研究晶粒内载体动力学的分离。有机场效应晶体管的半导体通道层通常由多晶型薄膜制成。目前，电子传输不太可能在晶间界面上发生，并且预计晶体管特性将降低。因此，开发了一种新方法来评估使用FESR在微晶之间的载体迁移频率，并进行了测量和分析。结果，通过FESR测量的微晶之间的载体迁移频率与电测量的迁移率密切相关，并且该结果得出结论，晶体管性能的限速因子是晶间界面上的载体迁移过程。同时，建议在微晶内的载流子迁移率大约高于测量值的数量级。 2。含有杂质的有机场效应晶体管的FESR研究阻碍电荷运输的一个因素是半导体中的杂质。 FESR方法利用了这样一个事实，即在不同分子物种的不同位置观察到ESR信号，并成功地进行了对杂质分子捕获的载体的实验观察结果。此外，详细研究了浓度，定向状态和对杂质分子晶体管特征的影响。 3。使用离子液体对有机场效应晶体管进行研究，通过使用离子液体制造电动双层晶体管和进行FESR测量，检查了在有机半导体中以高密度积累的载体状态。结果表明，载体密度与简单电容的计算值不匹配，并且在材料之间有显着差异。