Microscopic electronic transport and superconductivity in organic polymers

有机聚合物中的微观电子传输和超导

• 批准号: 21K18591
• 负责人: 佐々木 孝彦
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18591/
• 关键词: 導電性有機高分子; 電子輸送現象; 電子輸送; 有機高分子; 超伝導

本研究では，導電性有機高分子材料に対して，物性物理学的視点から電気伝導機構の解明を試み，更なる高電気伝導化への指針獲得を目指している．研究期間２年目となる本年度は，研究協力者として参画している奥崎秀典教授(山梨大学)，東ソー(株)が新たに開発した自己ドープ型導電性高分子材料S-PEDOTについて，各種の成膜手法，成膜条件による導電性膜の作製及びその電気伝導性，赤外光学反射評価を重点的に行った．S-PEDOTは，これまでに多くの研究が行なわれてきたPEDOT:PSSとは異なり，自己ドープによって伝導キャリアを生成し，また成膜後の後処理などの高電気伝導化するためのプロセスが必要無いなどの特質や利点がある．しかし，新しい材料であるため，基本となるキャリア輸送機構についての情報集積・物理機構理解が進んでいない． S-PEDOTの電気抵抗の温度依存性と赤外反射率測定を，高分子重合度や成膜条件が異なる複数の試料を用いて測定し，電気伝導性についてはいくつかの電気伝導機構モデルを適用した解析を行い，赤外反射率についてはPEDOT:PSSの結果との比較を行った．その結果，PEDOT:PSSの場合は，高電気伝導化が成膜後の処理により進むにつれて，電気伝導機構もホッピング伝導（可変領域型）から乱れた金属(弱局在)に変化していくのに対して，S-PEDOTの場合は，膜作製条件などにより高電気伝導化した試料においてもホッピング伝導を維持したまま局在長が長くなっていく振る舞いが観測された．このことは同程度の高電気伝導性を有するPEDOT:PSSとS-PEDOTにおいて，電気伝導機構が異なることを示している．また，成膜条件などの改良により結晶化度上げることで，さらに高電気伝導性を得るための金属的伝導性を得ることが可能であることを示唆している．

在本研究中，我们试图从凝聚态物理的角度阐明导电有机聚合物材料的导电机理，旨在为进一步提高导电率提供指导。今年是研究期的第二年，作为研究合作者参与的奥崎英德教授（山梨大学）和东曹株式会社将对新的自掺杂导电高分子材料S-PEDOT进行各种研究我们专注于使用成膜方法和成膜条件制造导电膜，并评估其导电性和红外光学反射。与已经进行了大量研究的PEDOT:PSS不同，S-PEDOT具有通过自掺杂产生导电载流子、并且不需要成膜后的后处理等工艺来实现高导电性等特征和优点。必要的。然而，由于它是一种新材料，关于基本载流子传输机制的信息和对物理机制的理解尚未取得进展。我们使用不同聚合度和成膜条件的多个样品测量了S-PEDOT的电阻和红外反射率的温度依赖性，并使用多种导电机制模型来测量电导率，并进行了应用分析。将红外反射率与PEDOT:PSS的结果进行比较。结果，在PEDOT:PSS的情况下，随着通过后沉积处理电导率增加，导电机制从跳跃传导（可变区类型）变为无序金属（弱局域化）。在 S-PEDOT 的情况下，即使在由于薄膜制造条件而具有高电导率的样品中，也观察到局部长度增加同时保持跳跃传导的行为。这表明PEDOT:PSS和S-PEDOT之间的导电机制不同，它们具有相似的高电导率。这还表明，通过改善成膜条件来提高结晶度，可以获得金属导电性，从而获得更高的导电率。

项目成果

東北大学金属材料研究所低温電子物性学研究部門webサイト

东北大学材料研究所低温电子物理研究部网站

Morphology and Effects of an S-PEDOT Film on Neutral Beam Etched Silicon Nanopillar Structures for Hybrid Solar Cells

S-PEDOT 薄膜对混合太阳能电池中性束蚀刻硅纳米柱结构的形态和影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Aditya Saha;Sou Takeuchi;Daisuke Ohori;Tokahiko Sasaki;Hidenori Okuzaki;Horokazu Yano and Seiji Samukawa
• 通讯作者: Horokazu Yano and Seiji Samukawa

東北大学金属材料研究所低温電子物性学研究部門

东北大学材料研究所低温电子特性研究部

Effect of DMSO on the Morphology of PEDOT:PSS Thin Films for Applications in Hybrid Solar Cells

DMSO 对混合太阳能电池中 PEDOT:PSS 薄膜形貌的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Aditya Saha;Takahiko Sasaki;Daisuke Ohori;Keisuke Itoh;Seiji Samukawa
• 通讯作者: Seiji Samukawa

Neutral Beam Oxide Interfacial Layer for Reliable Silicon-Organic Back-Contact Solar Cell Applications

用于可靠的有机硅背接触太阳能电池应用的中性束氧化物界面层

• 发表时间: 2022
• 作者: Aditya Saha;Daisuke Ohori;Ryuji Oshima;Kazuhiko Endo;Takahiko Sasaki;Keisuke Ito;Hidenori Okuzaki;Seiji Samukawa
• 通讯作者: Seiji Samukawa