有機デバイス材料の個性を知る:移動度の直接評価

了解有机器件材料的特性：直接评估迁移率

基本信息

批准号：
20656002
负责人：
解良聡
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

ホッピング伝導およびバンド伝導は有機半導体薄膜における重要な電荷輸送機構であり、その中身を定量的に理解することがデバイス特性の飛躍的向上へ不可欠である。我々は有機半導体高配向薄膜を作製することで、ホッピング伝導の中身である二つの物理量「再配向エネルギー」と「トランスファー積分」を求め、移動度を直接的に評価する手法を提唱した。本課題では古来の手法である紫外光電子分光法(UPS)を高度な実験技法によって新規視点で活用し、分光学的手法のみで直接、第一原理的に移動度を求める。分子本来が持ちうる個性を数値化することで、産業界へ斬新なデバイス設計指針を与えることが目的である。21年度の主な成果として、ルブレン単結晶について紫外光電子分光測定を行うことに成功し、世界で初めてエネルギーバンド分散関係を実測した。ルブレンは高移動度を示すことが知られ、応用面のみならず基礎的観点からも有機固体におけるキャリアの挙動を議論する上での好サンプルとして関心を集めてきた。しかし試料帯電問題からこれまで有機単結晶の光電子分光測定例はなく、キャリア伝導機構とその有効質量など基本的な物性値について、様々な議論があり統一的な理解が得られていなかった。今回の角度分解紫外光電子分光測定の結果から、ルブレン単結晶ではバンド伝導が室温においても支配的であること、また極めて小さな有効質量と大きな格子定数が、高移動度発現の源であることを明らかにした。本内容について「Physical Review Letters誌」にて発表した。

跳跃传导和能带传导是有机半导体薄膜中重要的电荷传输机制，定量理解其内容对于显着改善器件特性至关重要。通过制造高度取向的有机半导体薄膜，我们确定了与跳跃传导有关的两个物理量“重定向能”和“转移积分”，并提出了一种直接评估迁移率的方法。在这个项目中，我们将从新的角度利用紫外光电子能谱（UPS）的古老方法，利用先进的实验技术，仅使用光谱方法从第一原理直接确定迁移率。其目的是通过量化分子固有的独特性，为行业提供创新的设备设计指南。作为2011年度的重大成果，我们成功地对红荧烯单晶进行了紫外光电子能谱测量，并在世界上首次实际测量了能带色散关系。众所周知，红荧烯表现出高迁移率，并且作为讨论有机固体中载流子行为的良好样本而引起了人们的兴趣，不仅从应用角度而且从基本角度。但由于样品带电问题，目前还没有有机单晶的光电子能谱测量实例，对于载流子传导机制及其有效质量等基本物理性质也有各种讨论，没有形成统一的认识。达到了。角分辨紫外光电子能谱测量的结果表明，即使在室温下，红荧烯单晶中的能带传导也占主导地位，极小的有效质量和大的晶格常数是其高迁移率的来源。这篇文章发表在《物理评论快报》上。