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．

在这项研究中，我们试图从物理物理学的角度阐明导电有机聚合物材料的电导传导机制，并旨在获得进一步改善电导率的准则。今年的研究第二年，专注于S-Pedot，这是一种新开发的自动导电聚合物材料，由Okuzaki Hidenori教授（Yamanashi University）和Tosoh Co. 反射。与PEDOT：PSS多年来研究的PSS不同，S-Pedot具有通过自兴奋剂产生导电载体的特征和优势，并且不需要进行高电导传导的过程，例如膜形成后处理后进行后处理。但是，由于它是一种新材料，因此尚未开发出基本载体运输机制的信息积累和物理机制。 S-PEDOT电阻和红外反射率测量的温度依赖性使用具有不同的聚合度和膜形成条件的多个样品测量，并使用多种电导率机制模型分析了电导率，并与PEDOT的结果进行了比较。结果，在PEDOT：PSS的情况下，随着高电气传导的发展，电气传导机制也会从跳跃（可变区域类型）转变为受干扰的金属（弱定位），而对于S-PEDOT，即使在由于膜制备条件上的高电导性导致的样品中，同时又会增加凝位，即使在膜的高电导下，也会增加。这表明PEDOT的电导率机制不同：PSS和S-PEDOT，它们具有相似的高电导率。这也表明，通过改善膜形成条件来增加结晶度，可以达到金属电导率以获得更高的电导率。

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