超分子ナノ組織体における光誘起スピン伝導効果

超分子纳米组件中的光致自旋传导效应

• 批准号: 11J07285
• 负责人: 脇川 祐介
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Niigata 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-11J07285/
• 关键词: 光伝導; 超分子自己組織体; 磁場効果; 超分子

本研究の目的は、分子スピントロニクス応用を展望した有機分子薄膜素子における新しい磁気伝導効果の開拓である。分子素子の開発にはキャリア注入と輸送現象に関する基礎的な理解が必要であり、飛行時間型光伝導度測定を用いてキャリアダイナミクスを研究している。本年度は光伝導の温度依存性から、Hexabenzocoronene(HBC)とOligothiophene(OT)超分子自己組織体におけるキャリア動力学を検討した。外部磁場印加に伴う光伝導の変化である磁気伝導測定から、HBC自己組織体のキャリア生成と輸送に対する熱活性化過程とキャリア輸送を支配するトラップのエネルギー分散を明らかにした。観測された光伝導および磁気伝導の温度依存性に対する速度論的な解析から、キャリア生成における熱活性化過程は光キャリア前駆体であるジェミネート対の電子と正孔に働く7meVのクーロンエネルギーに由来することが分かった。また、キャリア輸送にも20meV程度の熱活性化過程が観測され、多重トラッピングモデルで解析可能であることを示した。キャリアのトラップ密度のエネルギー分散は分布幅の狭い(線幅3meV)ガウス関数で再現され、トラップ準位の深さは10.1meVとなった。得られたラップ準位の深さは一般的な光伝導性を有する有機物に比較して浅く、低次元自己組織体のキャリア輸送性の高さを証明することができた。OT自己組織体はチオフェン環数を変えることで構造体の次元性を制御することができる。偶数個のチオフェン環を有するOT誘導体は一次元のロッド状構造体形成し、奇数OT誘導体は二次元のテープ状構造体を形成する。観測された光伝導の温度依存性から見積もったトラップ準位の深さはロッド体では約8.6meV、テープ体では約12meVとなった。自己組織体の構造の次元性がトラップ準位の深さと密接に関連していることを明らかにした。キャリア輸送性の制御という観点から、超分子自己組織体の電子デバイス利用への有用性を示すことができた。

本研究的目的是在有机分子薄膜器件中开发新的磁导效应，以期在分子自旋电子学中得到应用。分子器件的开发需要对载流子注入和传输现象有基本的了解，我们正在使用飞行时间光电导测量来研究载流子动力学。今年，我们从光电导率的温度依赖性研究了六苯并晕（HBC）和低聚噻吩（OT）超分子自组装中的载流子动力学。通过测量磁导率（即施加外部磁场引起的光电导率的变化），我们阐明了 HBC 自组装中载流子产生和传输的热激活过程以及控制载流子传输的陷阱的能量色散。对观察到的光电导和磁导的温度依赖性的动力学分析表明，载流子产生中的热激活过程源自作用于双子对的电子和空穴的7meV库仑能量，这就是我发现的。此外，在载流子传输过程中观察到约20 meV的热激活过程，表明可以使用多重捕获模型进行分析。载流子陷阱密度的能量分散通过具有窄分布宽度（3meV线宽）的高斯函数再现，并且陷阱能级的深度为10.1meV。所获得的包裹层的深度比具有一般光电导性的有机材料浅，证明了低维自组装的高载流子传输特性。 OT自组装结构的维数可以通过改变噻吩环的数量来控制。偶数个噻吩环的OT衍生物形成一维棒状结构，奇数个OT衍生物形成二维带状结构。根据观察到的光电导温度依赖性估计的陷阱能级深度对于棒来说大约是8.6meV，对于带来说大约是12meV。我们发现自组装结构的维数与陷阱能级的深度密切相关。从控制载流子传输特性的角度来看，我们能够证明超分子自组装在电子器件中的有用性。

项目成果

オリゴチオフェン超分子半導体の光電導

低聚噻吩超分子半导体的光电导性

• 发表时间: 2012
• 作者: Naoto Tanji;Kazunori Itakura;丹治直人;Naoto Tanji;Naoto Tanji;Naoto Tanji;丹治直人;Naoto Tanji;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川祐介
• 通讯作者: 脇川祐介

Temperature Dependence of the Electron-hole Par Dynamics in Columnar Assembly of Hexabenzocoronene

六苯并晕柱状组装中电子空穴动力学的温度依赖性

• 发表时间: 2012
• 作者: Naoto Tanji;Kazunori Itakura;丹治直人;Naoto Tanji;Naoto Tanji;Naoto Tanji;丹治直人;Naoto Tanji;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川 祐介
• 通讯作者: 脇川 祐介

らせん状オリゴチオフェン自己組織体における光伝導

螺旋低聚噻吩自组装中的光电导

• 发表时间: 2011
• 作者: Naoto Tanji;Kazunori Itakura;丹治直人;Naoto Tanji;Naoto Tanji;Naoto Tanji;丹治直人;Naoto Tanji;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川祐介;生駒忠昭;脇川祐介;脇川祐介
• 通讯作者: 脇川祐介

電子受容体相を有する低次元光伝導性ベキサベンゾコロネン自己組織体のキャリアダイナミクス

具有电子受体相的低维光电导苯并苯并苯自组装的载流子动力学

• 发表时间: 2011
• 作者: Naoto Tanji;Kazunori Itakura;丹治直人;Naoto Tanji;Naoto Tanji;Naoto Tanji;丹治直人;Naoto Tanji;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川祐介;生駒忠昭;脇川祐介
• 通讯作者: 脇川祐介

飛行時間測定法を用いたオリゴチオフェン超分子半導体の光誘起スピン動力学研究

使用飞行时间测量的低聚噻吩超分子半导体的光致自旋动力学研究

• 发表时间: 2011
• 作者: Naoto Tanji;Kazunori Itakura;丹治直人;Naoto Tanji;Naoto Tanji;Naoto Tanji;丹治直人;Naoto Tanji;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;丹治直人;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川 祐介;脇川祐介;生駒忠昭
• 通讯作者: 生駒忠昭