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。

本研究的目的是使用OFET的太赫兹传感器的检测原理：（1）太赫兹波照射到与电位波动底部松散结合的孔上。然后空穴接收来自太赫兹光子的能量并克服载流子势垒。 (2) 由于并五苯 OFET 的源极和漏极之间的电场，空穴被太赫兹辐射漂移克服，这被检测为输出电流的增加。它可以分为两个过程。今年，作为步骤（1）的一部分，我们完成了详细研究有机半导体沟道区中感应载流子引起的太赫兹波段吸收光谱的研究。关于步骤(1)的结果，我们在世界上首次成功地获得了由于OFET有机层中电场诱导的自由空穴而获得清晰的太赫兹波段吸收光谱。在 0.2 至 2.0 THz 的测量范围内，所得光谱的形状随着光子能量的增加而逐渐增加，并且不能用简单的德鲁德-洛伦兹模型来解释。作为一种评估物理性质的新方法，这是一个有趣的结果，因为这种光谱分析使我们能够研究 OFET 中自由载流子所处的潜在环境。此外，我们还表明，无论场效应迁移率如何，太赫兹波吸收的总量与 OFET 中自由载流子的数量成正比。这一结果表明，OFET 沟道部分中感应的载流子可靠地吸收了太赫兹光子的能量。这些成果除了一篇原创论文外，还积极在国际会议上发表，被认为是足够的成果。

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