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。

我们对以下三个主题进行了研究，旨在全面了解有机场效应晶体管，从微观载流子动力学到宏观导电特性。 1. 晶粒内和晶粒间载流子动力学分离的场致电子自旋共振（FESR）研究有机场效应晶体管的半导体沟道层通常由多晶薄膜组成。此时，在微晶之间的界面处难以发生电子转移，预计这会劣化晶体管特性。因此，我们开发了一种利用FESR评估微晶之间载流子运动频率的新方法，并进行了测量和分析。因此，FESR测量的微晶之间的载流子移动频率与电测量的迁移率密切相关，由此结果得出晶体管性能的速率限制因素是微晶之间界面处的载流子移动过程。事情完成了。同时，微晶内的载流子迁移率被认为比测量值高出大约一个数量级。 2.含有杂质的有机场效应晶体管的FESR研究阻碍电荷传输的因素之一是半导体中的杂质。利用FESR方法中不同分子种类在不同位置观察到ESR信号的事实，我们成功地通过实验观察到载流子被捕获在杂质分子中。此外，我们还详细研究了杂质分子的浓度、它们的取向以及它们对晶体管特性的影响。 3.使用离子液体的有机场效应晶体管的FESR研究通过使用离子液体制造双电层晶体管并进行FESR测量，我们研究了有机半导体中高密度积累的载流子的状态。结果发现，载流子密度与根据简单电容计算出的值并不相符，并且根据材料的不同而变化很大。