阪大ら,有機半導体の高い電荷移動機構を解明

大阪大学,千葉大学,伊IOM-CNR,電力中央研究所の研究グループは,有機半導体中での高い電荷移動度が有機分子のフレキシブル性に由来することを世界で初めて明らかにした(ニュースリリース)。

これまで,有機半導体単結晶での高い電荷移動の機構は,現在半導体デバイスで用いられているシリコンなどの無機デバイスでの機構と同じで,物質のバンドを通るバンド伝導であると考えられていた。

しかし,理論計算より求められた理想的な値よりも,欠陥などによって低くなるはずの実験値で高い値が報告されるなど,有機半導体単結晶の電荷移動機構には多くの未解明な点があった。また,電荷移動機構に関する有益な情報を与える光電子分光測定において,光照射で有機分子が壊れたり,測定中に物質内でチャージアップが起こったりするために電子バンドを正確に求めることが困難だった。

研究グループは,これらの問題を解決するために光を照射しても分子の破壊やチャージアップが起こらない非常に品質の高い有機分子固体単結晶の作製した。

この試料を用いて角度分解光電子分光測定を行なったところ,バンドの幅が理論計算によって推測されたものよりもはるかに小さいことを明らかにした。また,これまでは1つの電子バンドしか観測されていなかったが,今回2つ存在することが明らかになった。

この結果と,光電子回折効果や,今回の測定温度が理論計算で用いた試料温度-273°Cと全く違う25°Cであることなどを考慮した結果,ルブレン単結晶における高い電荷移動度が,有機分子の曲がりや回転などのフレキシブル性に起因していることがわかったという。

研究グループは,電荷移動機構の理解が半導体デバイスの性能向上に必須であることから,この結果は次世代高機能有機デバイスを設計するために不可欠な情報としている。

キーワード:

関連記事

  • 九州大、職場行動を長期記録できる名札を開発 室内光と動きで充電不要

    九州大学の研究グループは、特性の異なる2種類の太陽電池と、動きを電気に変える素子を組み合わせた装置を設計・開発した(ニュースリリース)。 ウェアラブル端末は、健康管理や行動分析など幅広い分野で活用されている。しかし、多く…

    2026.03.13
  • 京大など、有機半導体薄膜の構造を分子レベルで正確に解明

    京都大学とオーストラリア グラーツ工科大学は、有機半導体が基板上でつくる厚さ数nmの超薄膜の構造を分子レベルで正確に解明することに成功した(ニュースリリース)。 有機材料は同じ化合物でも複数の異なる結晶構造をとることがで…

    2026.01.30
  • 愛媛大,有機分子でディラック電子を実現

    愛媛大学の研究グループは,有機分子を使って,通常の物質中には存在しない電子を実現することに成功した(ニュースリリース)。 具体的には、質量が通常の電子の1割程度に見えるほど素早く物質中を動き回る電子で,光にも似た振舞を示…

    2025.10.09
  • 東大ら,有機半導体によるUHF帯整流ダイオード開発

    東京大学,物質・材料研究機構,岡山大学,米ジョージア工科大学,米コロラド大学は,有機半導体を用いた整流ダイオードにおいて,920MHzの交流電力を直流電力に実用的な効率で変換することに,世界で初めて成功した(ニュースリリ…

    2025.09.25
  • 九州大,近赤外レーザーで光る有機分子を開発

    九州大学の研究グループは,近赤外レーザーによって光る新しい有機分子を開発し,それを有機EL(OLED)としても高効率に発光させることに成功した(ニュースリリース)。 OLEDはスマートフォンやテレビなどに使われる発光デバ…

    2025.08.01

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア