有機単結晶発光トランジスタを用いたギャップ内準位の空間的・エネルギー的可視化

使用有机单晶发光晶体管对间隙能级进行空间和能量可视化

基本信息

批准号：
22656003
负责人：
竹延大志
金额：
$ 2.23万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22656003/
关键词：
有機トランジスタ両極性発光トランジスタ単結晶

项目摘要

本研究の目的は、有機単結晶両極性発光トランジスタを用いた有機半導体ギャップ内準位の空間的およびエネルギー的可視化である。有機単結晶両極性発光トランジスタは、単結晶内の任意の位置において擬似的なpn接合を形成し、電流注入による発光を実現出来る極めてユニークなトランジスタである。本研究においては、バンド間遷移だけではなくギャップ内遷移を観測しその発光スペクトルの空間的・エネルギー的解析を通して世界に先駆けて有機半導体ギャップ内準位の空間分布とエネルギー分布をその場観察によって同時に明らかにする事を目標としている。研究目標の達成に向けて解決すべき問題として、具体的に以下の三つの問題があげられる。(1)広範な波長域にわたって高感度な観測を可能にする測定システムの構築(2)高効率発光材料を用いた高性能両極性単結晶トランジスタの作製(3)構築した測定システムを用いたデバイス観測申請時においては、平成22年度には(1)測定システムの構築を、平成23年度には(2)高性能デバイスの作製と(3)ギャップ内準位の空間分解・エネルギー分解および接触抵抗やショットキー障壁の可視化を計画していた。そのため、今年度は可視光および紫外光までの広範な波長域に渡る高感度な発光測定がグローブボックスで行えるシステム構築を行った。これは、光励起だけではなく、電流励起の場合でも高感度な測定を可能にする。当初の目標はここまでであったが、計画を前倒し、高効率発光材料を用いた両極性トランジスタの作製、およびその高性能化にも取り組んだ。具体的には、様々な環境やデバイス構造が特性に与える影響を丁寧に明らかに、より高電流密度下で発光を実現する方法を見出した。さらには、ギャップ内遷移と思われる発光も予備的な実験では観測されており、今後より詳細に明らかにする。

本研究的目的是使用有机单晶双极发光晶体管对有机半导体能隙水平进行空间和能量可视化。有机单晶双极发光晶体管是极其独特的晶体管，可以在单晶内任意位置形成伪p-n结，并通过电流注入实现发光。在这项研究中，我们不仅将观察带间跃迁，还将观察能隙内跃迁，并通过对其发射光谱的空间和能量分析，我们将在世界上第一个同时观察有机半导体的空间和能量分布目标是通过现场观察来澄清差距水平。为了实现研究目标，需要解决三个具体问题： (1) 构建能够在宽波长范围内进行高灵敏度观察的测量系统 (2) 使用高效发光材料制造高性能双极性单晶晶体管 (3) 使用所构建的测量系统的器件当时根据观测应用的情况，我们计划 (1) 在 2010 财年构建测量系统，(2) 制造高性能设备，以及 (3) 在 2011 财年开发间隙水平和接触电阻的空间和能量分辨率。肖特基势垒的可视化。因此，今年我们构建了一个系统，可以在手套箱中对从可见光到紫外线的各种波长进行高灵敏度的发光测量。这不仅可以在光激励的情况下进行高灵敏度的测量，而且可以在电流激励的情况下进行高灵敏度的测量。尽管这是最初的目标，但他们提前行动，致力于使用高效发光材料制造双极晶体管并提高其性能。具体来说，我们仔细阐明了各种环境和器件结构对特性的影响，并找到了一种在更高电流密度下实现发光的方法。此外，初步实验还观察到似乎是由于间隙内跃迁引起的发光，我们将在将来更详细地阐明这一点。