材料科学：光活性有機ヘテロ構造体におけるセンチメートルスケールの電子拡散

柔軟性や軽さなどの有機半導体の特異な特性は、情報ディスプレイ、照明、エネルギー生成にますます重要になっている。しかし、有機物は静的な乱れと動的な乱れのいずれの影響も受けやすく、これによってさまざまな距離のキャリアホッピングが生じるため、電気的特性が劣ることがよく知られており、電子移動度とホール移動度は低く、それに対応して電荷拡散長はマイクロメートル未満と短い。本論文では、薄いフラーレンチャネルが、電子ブロック層と、ドナーとC₇₀フラーレンを混合した励起子を解離させて電荷を生成するヘテロ接合の間に挟まれた、光活性（光応答性）有機ヘテロ構造を実証する。このフラーレンチャネルでは、センチメートルスケールの電子の拡散が観測され、これは、単純な電子拡散モデルを用いてフィッティングできる。今回の実験によって、有機半導体における電荷拡散率の直接測定が可能になり、C₆₀チャネルの電荷拡散率は室温で0.83 ± 0.07 cm² s⁻¹であった。このフラーレンチャネルの高い拡散率と異常に長い電荷再結合時間の組み合わせによって、3.5 cm以上の拡散長が得られ、これは有機系で予想されるより数桁大きい。

目次へ戻る