導電性高分子電極材料に関する研究

导电高分子电极材料的研究

基本信息

批准号：
10F00814
负责人：
市川結
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

近年,有機半導体材料を基盤とする有機エレクトロニクスの研究開発が盛んに行われている。有機半導体材料がデバイスのフレキシブル化を可能とすることが,一つの理由である。フレキシブル化はデバイスのユビキタス化,ウエアラブル化など,ユニークな展開を可能とする共に,デバイス生産の超低コスト化という点でも重要である。例えば,太陽電池などがプラスチックフィルム上にロール・トゥ・ロールプロセスで連続的に大量に作製できるようになれば,再生可能エネルギーのコスト競争力は飛躍的に向上する。本研究では,有機デバイスに利用可能な,光透過性と可撓性をもつポリマー電極材料の開発を行っている。これまでに,市販されている導電性高分子材料(PEDOT:PSS)分散液に高沸点極性溶剤を添加すること等による電導性改善を検討してきたが,今年度は,分散液を濃縮することで,より高濃度で高沸点溶媒を添加することを検討した。加熱によってPEDOT:PSSの分散媒である水を蒸発させ,組成液の重量を30%減少させたものを以後,PH30とよぶ(原液をPHとよぶ)。PHでは,成膜性の観点から高沸点溶剤(DMSO)の添加は5%が限界であったが,濃縮したPH30では,最大10%の添加が可能であった。また,PH30では,形成したポリマー膜のグレインサイズ拡大していることも原子間力顕微鏡観察から明らかになった。DMSOを添加したPH30にカーボンナノチューブ(SWCNT)を添加することで,最大,500S/cmに達する電導率を得ることに成功した。最適化したPH30を基盤とするPEDOT:PSS薄膜を電極として用いた有機EL素子は,ITOを電極として用いた有機EL素子と同等以上の特性しめした。また,PH30薄膜では,表面の水接触角が大きく表面の親水性が低下していた。PEDOT:PSS薄膜表面には余剰のPSSが偏析し,膜表面に電気抵抗の高い層が形成されることが知られている。膜表面の親水性が低下すると言うことは,PSS表面層が減少したことを意味している。

近年来，基于有机半导体材料的有机电子学的研究和开发一直在积极进行。原因之一是有机半导体材料使器件变得更加灵活。灵活性能够实现独特的发展，例如设备变得无处不在和可穿戴，并且在超低设备生产成本方面也很重要。例如，如果可以使用卷对卷工艺在塑料薄膜上连续大量制造太阳能电池等，那么可再生能源的成本竞争力将显着提高。在这项研究中，我们正在开发具有光学透明性和灵活性的聚合物电极材料，可用于有机器件。到目前为止，我们已经研究了通过在市售导电聚合物材料（PEDOT:PSS）分散体中添加高沸点极性溶剂来提高导电性的方法，但今年我们将浓缩分散体，因此，我们考虑添加高沸点溶剂。在更高的浓度下。作为PEDOT:PSS分散介质的水通过加热蒸发，组合物液体的重量减少30%，以下称为PH30（原液简称PH）。对于PH，从成膜的角度来看，高沸点溶剂(DMSO)的最大添加量为5%，但对于浓PH30，可以添加至10%。原子力显微镜还显示，在PH30中，形成的聚合物膜的晶粒尺寸增大。通过将碳纳米管（SWCNT）添加到添加DMSO的PH30中，我们成功获得了高达500S/cm的电导率。使用优化的基于PH30的PEDOT:PSS薄膜作为电极的有机EL器件表现出与使用ITO作为电极的有机EL器件相同或更好的特性。另外，PH30薄膜表面的水接触角较大，表面的亲水性下降。已知过量的PSS在PEDOT:PSS薄膜表面偏析，在薄膜表面形成高电阻层。膜表面亲水性的降低意味着PSS表层减少。