マイクロ波共振法を用いた有機半導体材料の界面局所伝導度測定法の開発

微波共振法有机半导体材料界面局部电导率测量方法的开发

基本信息

批准号：
16J10857
负责人：
筒井祐介
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロ波領域の電磁波を用いてさまざまな有機半導体の電子伝導特性を評価可能な非接触伝導度測定法を開発した。化学ドープによる伝導度変調に対する複合電磁波分光法を設計し、ヨウ素ドープ下のP3HT中の電荷キャリアのスピン状態ならびにそれぞれのキャリアの移動度を計測に成功した。ドープの初期においてP3HTの内部にpolaronが形成していることがスピン密度の増加ならびにUV-Vis-NIR吸収測定により確認されたが、伝導度信号は微増に留まった。ドープの後期においては、スピン密度が極大を迎えたのち緩和時間と共に減少していることから、polaron pairの形成が進行していると判断された。伝導度信号はpolaron pairの成長に伴って大きく増加し、最終的に80-100 S cm-1に到達したことからpolaron、polaron pairの移動度がそれぞれ2 x 10^(-3)、0.6 cm^2/Vs程度であると見積もられた。この化学ドープを基盤とした新規なマイクロ波測定法CD-TRMCは広範な有機材料の評価にも有用であると期待される。これと並行して、新規に合成されたC-AntPyとN-AntPy という2種類のCovalent Organic Framework (COF)の電気特性をマイクロ波伝導度測定法により評価した。これらのCOFはπ共役系の発達したピレンとアントラセンを共通の基本骨格とした異性体であるにもかかわらずドーパントに対する応答性が大きく異なることが示されている。難溶性であることが多いCOFは、一般に測定に足る薄膜の作成や単結晶化が極めて困難であるという問題を反応系中での直接薄膜化により解決し、その構造特異的な電気特性を評価した。

我们已经开发了一种非接触电导率测量方法，可以使用微波区域的电磁波评估各种有机半导体的电子电导率特性。设计了用化学掺杂的电导率调节的复合电磁波光谱，以成功地测量碘掺杂下P3HT中每个载体的旋转状态和迁移率。通过增加旋转密度和UV-VIS-NIR吸收测量值来证实掺杂开始时P3HT内部的Polyron的形成，但是电导率信号仅略有增加。在涂料的后期，旋转密度在达到最大值后随着松弛时间降低，并确定北极子对的形成正在发展。电导率信号随极化对的生长显着增加，最终达到80-100 s cm-1，因此据估计，北极子和极极对的迁移率分别约为2 x 10^（-3）和0.6 cm^2/vs。这种新型的基于化学掺杂的微波测量方法CD-TRMC有望在评估广泛的有机材料的评估中有用。同时，使用微波电导率测量评估了两个新合成共价有机框架（COF），C-ANTPY和N-ANTPY的电性能。尽管这些COF是吡啶和蒽的异构体，这些异构体是在π共轭系统中作为常见碱性主链开发的，但已证明它们在对掺杂剂的反应性方面有很大差异。 COF通常是易溶性的，它解决了一个问题，即通过将它们直接转化为反应系统中的薄膜并评估结构特异性的电性能，制备通常足以进行测量和单一结晶的薄膜非常困难。