有機半導体薄膜におけるTHz光電物性の探索とTHzイメージング素子への応用

有机半导体薄膜太赫兹光电特性探索及其在太赫兹成像器件中的应用

• 批准号: 11J56142
• 负责人: 李 世光
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J56142/
• 关键词: 有機薄膜トランジスタ(OTFT); Drude-Lorentzモデル; THzセンサ; ポテンシャルゆらぎ; グラフォエピタキシー; ポテンシャル障壁

本研究の目的、OFETを利用したTHzセンサの検出原理は、(1)ポテンシャルゆらぎの谷底に緩く束縛されているホールにTHz波を照射する。すると、ホールはTHzフォトンからエネルギーを受けてキャリア障壁を乗り越える。(2)ペンタセンOFETのソース・ドレイン間の電界により、THz照射で乗り越えたホールがドリフトし、出力電流の増加として検出される。という2つの過程に分けることができる。今年度は、(1)の段階として、有機半導体中のチャネル部に誘起されたキャリアによるTHz帯吸収スペクトルを詳しく調べる研究を完成させた。(1)の段階結果について、OFETの有機層中に電界誘起された自由ホールによる明確なTHz帯吸収スペクトルを得ることに世界で初めて成功している。得られたスペクトルの形状は、測定された0.2～2.0THzの範囲においてフォトンエネルギーが増加するに従って緩やかに増加しており、単純なDrude-Lorentzモデルでは説明が付かない。このようなスペクトル解析によってOFET中の自由キャリアがおかれたポテンシャル環境を調べることができるという点で、新たな物性評価手段としても興味深い結果である。さらに、THz波の総吸収量が電界効果移動度によらずOFET中の自由キャリア量に比例することも示した。この結果は、OFETチャネル部に誘起されたキャリアが確実にTHzフォトンのエネルギーを吸収していることを表すものである。これらの成果に関して、原著論文1報の他、国際会議でも積極的に発表しており、十分な成果であると認められる。

这项研究的目的是使用OFET检测THZ传感器：（1）THZ波被照射成松散与潜在波动的山谷底部结合的孔。然后，霍尔从THZ光子收到能量，并克服了载体屏障。 （2）五苯甲苯苯乙烯源和排水之间的电场导致孔在THZ辐射上漂移，并被发现是输出电流的增加。它可以分为两个过程。今年，作为步骤（1），我们完成了一项详细的研究，以研究由有机半导体通道部分引起的载体引起的THZ带吸收光谱。关于步骤（1）的结果，这是世界上第一次获得由于电场诱导的OFET有机层中电场诱导的游离孔而获得清晰的THZ带吸收光谱。随着光子能量在测得的0.2-2.0 THZ范围内增加，所得光谱的形状逐渐增加，这并未通过简单的Drude-Lorentz模型来解释。作为评估物理特性的一种新方法，这是一个有趣的结果，因为可以通过使用这种光谱分析来研究将自由载体放置在OFET中的潜在环境。此外，还表明，THZ波的总吸收与OFET中的游离载体量成正比，而不论野外效应迁移率如何。该结果表明，在OFET通道部分中诱导的载体肯定会吸收THZ光子的能量。除原始论文的第一项报告外，这些结果还在国际会议上积极发表，被认为是足够的结果。

项目成果

Modulation of THz absorption in pentacene FETs by gate electric field

栅极电场对并五苯 FET 中太赫兹吸收的调制

• 发表时间: 2011
• 作者: S.-G. Li;T. Matsusue;M. Sakai;K. Kudo and M. Nakamura
• 通讯作者: K. Kudo and M. Nakamura

グラフォエピタキシーによるペンタセン多結晶薄膜の配向制御とキャリア輸送障壁の抑制効果

石墨外延对并五苯多晶薄膜的取向控制及载流子传输势垒抑制效应

• 发表时间: 2012
• 作者: 李世光;中山直樹;酒井正俊;工藤一浩;松原亮介;中村雅一
• 通讯作者: 中村雅一

グラフォエピタキシーにより面内配向制御されたペンタセンFETを利用したTHz波センサの検討

图形外延控制面内取向并五苯场效应晶体管太赫兹波传感器研究

• 发表时间: 2012
• 期刊: 信学技報
• 作者: 吉岡勇多;李世光;上田智也;松原亮介;中村雅一
• 通讯作者: 中村雅一

OFET構造を利用したTHz波センサの基礎検討 : ベンタセンFET中に誘起されたキャリアによるTHz帯吸収

使用OFET结构的太赫兹波传感器的基础研究：苯并苯FET中感应载流子吸收太赫兹带

• 发表时间: 2012
• 作者: 李世光;吉岡勇多;松末俊夫;松原亮介;酒井正俊;工藤一浩;中村雅一
• 通讯作者: 中村雅一

THz Absorption by Field-Induced Carriers in Pentacene OFETs

并五苯 OFET 中场感应载流子的太赫兹吸收

• 发表时间: 2013
• 作者: S.-G. Li;Y. Yoshioka;T. Ueda;R. Matsubara;M. Sakai;K. Kudo and M. Nakamura
• 通讯作者: K. Kudo and M. Nakamura