JP2001196664A - 立体規則性ポリチオフェン誘導体から成る光電変換素子用光キャリアー生成および輸送材料薄膜 - Google Patents
立体規則性ポリチオフェン誘導体から成る光電変換素子用光キャリアー生成および輸送材料薄膜Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光キャリアーの移動度がきわめて高く、光電
変換素子の光キャリアー生成および光キャリアー輸送材
料として好適なポリチオフェン系薄膜を提供する。 【解決手段】 一般式（Ｉ）で表される反復単位を有す
るポリチオフェン誘導体〔式（Ｉ）中、Ｒは炭素数１〜
２０のアルキル基またはアルコキシ基を表す。〕から成
ることを特徴とする光電変換素子用光キャリアー生成お
よび輸送材料薄膜。 【化１】
変換素子の光キャリアー生成および光キャリアー輸送材
料として好適なポリチオフェン系薄膜を提供する。 【解決手段】 一般式（Ｉ）で表される反復単位を有す
るポリチオフェン誘導体〔式（Ｉ）中、Ｒは炭素数１〜
２０のアルキル基またはアルコキシ基を表す。〕から成
ることを特徴とする光電変換素子用光キャリアー生成お
よび輸送材料薄膜。 【化１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性高分子を用
いる光電変換素子の技術分野に属し、特に、立体規則性
を有するポリチオフェン誘導体から成り移動度のきわめ
て高い新規な光電変換素子用光キャリアー輸送および生
成材料薄膜に関する。
いる光電変換素子の技術分野に属し、特に、立体規則性
を有するポリチオフェン誘導体から成り移動度のきわめ
て高い新規な光電変換素子用光キャリアー輸送および生
成材料薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】導電性高分子は、一般に、一次元のπ電
子系共役高分子であり、酸化または還元によりドーピン
グされることによって金属並の電気伝導性を示す。ま
た、このような導電性高分子は、中性状態（非ドープ状
態）では半導体的性質を示し、例えば、光励起による光
キャリアーの生成および輸送に基づく光電変換機能を利
用して、トランジスタ、発光素子（ＬＥＤ）、太陽電池
などへの応用が研究されている。導電性高分子をこのよ
うな光電変換素子に用いるにはキャスト法（溶媒キャス
ト法）やスピンコート法などにより薄膜化することが必
要であり、そして、この薄膜内のキャリアー（光キャリ
アー）の移動度がトランジスタのスイッチング時間、発
光素子や太陽電池の変換効率を決める重要な物理量とな
る。
子系共役高分子であり、酸化または還元によりドーピン
グされることによって金属並の電気伝導性を示す。ま
た、このような導電性高分子は、中性状態（非ドープ状
態）では半導体的性質を示し、例えば、光励起による光
キャリアーの生成および輸送に基づく光電変換機能を利
用して、トランジスタ、発光素子（ＬＥＤ）、太陽電池
などへの応用が研究されている。導電性高分子をこのよ
うな光電変換素子に用いるにはキャスト法（溶媒キャス
ト法）やスピンコート法などにより薄膜化することが必
要であり、そして、この薄膜内のキャリアー（光キャリ
アー）の移動度がトランジスタのスイッチング時間、発
光素子や太陽電池の変換効率を決める重要な物理量とな
る。
【０００３】このような導電性高分子のうち、ポリチオ
フェンは、合成が容易であり、他の導電性高分子と比較
して電気的特性に優れ、さらに空気中での安定性が良い
等の特徴を有する点から注目されている。ポリチオフェ
ンは、π電子共役系高分子の１種であり、二重結合を骨
格に有する剛直な分子構造から成るために、それ自身は
有機溶媒に不溶であり、そのままでは薄膜に加工できな
い。
フェンは、合成が容易であり、他の導電性高分子と比較
して電気的特性に優れ、さらに空気中での安定性が良い
等の特徴を有する点から注目されている。ポリチオフェ
ンは、π電子共役系高分子の１種であり、二重結合を骨
格に有する剛直な分子構造から成るために、それ自身は
有機溶媒に不溶であり、そのままでは薄膜に加工できな
い。
【０００４】近年、チオフェン骨格の側鎖にアルキル基
などを導入して有機溶媒に可溶性にしたポリチオフェン
誘導体が開発されたことに伴い、薄膜加工してその物性
が検討されるようになった。しかし、これまで知られた
ポリアルキルチオフェン等のポリチオフェン誘導体の光
キャリアー移動度は低く、その値は１０−５ｃｍ２／Ｖ
・ｓ以下であり、光電変換素子として使用するには未だ
適していない。
などを導入して有機溶媒に可溶性にしたポリチオフェン
誘導体が開発されたことに伴い、薄膜加工してその物性
が検討されるようになった。しかし、これまで知られた
ポリアルキルチオフェン等のポリチオフェン誘導体の光
キャリアー移動度は低く、その値は１０−５ｃｍ２／Ｖ
・ｓ以下であり、光電変換素子として使用するには未だ
適していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光キ
ャリアーの移動度がきわめて高く、光電変換素子の光キ
ャリアー生成および光キャリアー輸送材料として好適な
新しいタイプのポリチオフェン系薄膜を提供することに
ある。
ャリアーの移動度がきわめて高く、光電変換素子の光キ
ャリアー生成および光キャリアー輸送材料として好適な
新しいタイプのポリチオフェン系薄膜を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ポリチオフ
ェン骨格が、専らヘッド−テイル（head-to-tail）に結
合した立体規則性を有するポリチオフェン誘導体を用い
ることにより従来のポリチオフェン薄膜に比べて光キャ
リアー移動度が大幅に改善された光電変換素子用光キャ
リアー生成および輸送材料薄膜が得られることに基づき
本発明を導き出したものである。
ェン骨格が、専らヘッド−テイル（head-to-tail）に結
合した立体規則性を有するポリチオフェン誘導体を用い
ることにより従来のポリチオフェン薄膜に比べて光キャ
リアー移動度が大幅に改善された光電変換素子用光キャ
リアー生成および輸送材料薄膜が得られることに基づき
本発明を導き出したものである。
【０００７】かくして、本発明に従えば、下記の一般式
（Ｉ）で表される反復単位を有するポリチオフェン誘導
体から成ることを特徴とする光電変換素子用光キャリア
ー生成および輸送材料薄膜が提供される。
（Ｉ）で表される反復単位を有するポリチオフェン誘導
体から成ることを特徴とする光電変換素子用光キャリア
ー生成および輸送材料薄膜が提供される。
【０００８】
【化２】 式（Ｉ）中、Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基またはア
ルコキシ基を表す。
ルコキシ基を表す。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の光電変換素子用光キャリ
アー生成および輸送材料薄膜において用いる立体規則性
を有するポリチオフェン誘導体とは、前記の式（Ｉ）で
表されるように、３位がアルキル基またはアルコキシ基
により置換されたチオフェン分子が、いずれも、ヘッド
−テイル（head-to-tail）の関係で結合、すなわち、2
位の炭素が隣接するチオフェン分子の５位の炭素に結合
してポリマーを形成しているものを指称する。
アー生成および輸送材料薄膜において用いる立体規則性
を有するポリチオフェン誘導体とは、前記の式（Ｉ）で
表されるように、３位がアルキル基またはアルコキシ基
により置換されたチオフェン分子が、いずれも、ヘッド
−テイル（head-to-tail）の関係で結合、すなわち、2
位の炭素が隣接するチオフェン分子の５位の炭素に結合
してポリマーを形成しているものを指称する。
【００１０】３位に置換基を有するチオフェン分子から
成るポリマーには、この他に、ヘッド−ヘッド結合（he
ad-to-head結合：２位の炭素が隣接するチオフェン分子
の２位の炭素に結合）、およびテイル−テイル結合（ta
il-to-tail結合：５位の炭素が隣接するチオフェン分子
の５位の炭素に結合）から成る立体異性体が存在するこ
とが知られている。置換チオフェンからポリチオフェン
誘導体を合成するために従来から一般的に知られている
方法、たとえば、ＦｅＣｌ３を酸化剤とする酸化重合に
よる合成法は、このようなポリチオフェンの立体規則性
を精密に制御するものではなく、得られる生成物は上述
のごとき各種の異性体が混合されたものであった。チオ
フェン分子骨格に側鎖としてアルキル基やアルコキシ基
を導入したポリチオフェン誘導体は有機溶媒に可溶性と
なり薄膜加工を可能にしたが、前述したように、従来か
ら試みられているポリチオフェン誘導体薄膜は光キャリ
アーの移動度の点で満足できるものではなかった。これ
は、従来から用いられていたポリチオフェン誘導体は上
述したような異なる立体構造のポリマーの混合物であり
ポリマー全体としての立体規則性が低く、導入した側鎖
基によりポリマー鎖間の距離が増し光キャリアー移動能を低
下させているためと考えられる。
成るポリマーには、この他に、ヘッド−ヘッド結合（he
ad-to-head結合：２位の炭素が隣接するチオフェン分子
の２位の炭素に結合）、およびテイル−テイル結合（ta
il-to-tail結合：５位の炭素が隣接するチオフェン分子
の５位の炭素に結合）から成る立体異性体が存在するこ
とが知られている。置換チオフェンからポリチオフェン
誘導体を合成するために従来から一般的に知られている
方法、たとえば、ＦｅＣｌ３を酸化剤とする酸化重合に
よる合成法は、このようなポリチオフェンの立体規則性
を精密に制御するものではなく、得られる生成物は上述
のごとき各種の異性体が混合されたものであった。チオ
フェン分子骨格に側鎖としてアルキル基やアルコキシ基
を導入したポリチオフェン誘導体は有機溶媒に可溶性と
なり薄膜加工を可能にしたが、前述したように、従来か
ら試みられているポリチオフェン誘導体薄膜は光キャリ
アーの移動度の点で満足できるものではなかった。これ
は、従来から用いられていたポリチオフェン誘導体は上
述したような異なる立体構造のポリマーの混合物であり
ポリマー全体としての立体規則性が低く、導入した側鎖
基によりポリマー鎖間の距離が増し光キャリアー移動能を低
下させているためと考えられる。
【００１１】最近、Riekeらは、立体規則性が制御され
たポリアルキルチオフェンを合成する方法を案出してい
る〔J. Am. Chem. Soc. 117, 233-244 (1995)〕。本発
明は、この方法に従って得られるようなヘッド‐テイル
結合から成る立体規則性のポリチオフェン誘導体の薄膜
がきわめて高い光キャリアー移動度を有することを見出
したことに基づき、これを積極的に光電変換素子に利用
することを特徴とするものである。
たポリアルキルチオフェンを合成する方法を案出してい
る〔J. Am. Chem. Soc. 117, 233-244 (1995)〕。本発
明は、この方法に従って得られるようなヘッド‐テイル
結合から成る立体規則性のポリチオフェン誘導体の薄膜
がきわめて高い光キャリアー移動度を有することを見出
したことに基づき、これを積極的に光電変換素子に利用
することを特徴とするものである。
【００１２】本発明の光電変換素子用光キャリアー生成
および輸送材料薄膜において用いられる立体規則性ポリ
チオフェン誘導体は、例えば、上記のRiekeらによって
開示された方法に従って容易に合成することができる。
すなわち、３位がアルキル基またはアルコキシ基で置換
された２，５−ジハロチオフェン（たとえば、２，５−
ジブロモ−３−アルキルチオフェン）に低温下（一般的
に、−４０〜−８０℃）で亜鉛（Rieke亜鉛）を反応さ
せると、中間体としてチオフェンの５位の炭素‐ハロゲ
ン結合に亜鉛が酸化付加された３−置換チオフェンが生
成する。これに触媒として少量（０．２〜０．３ｍｏｌ
％）のＮｉ（ＤＰＰＥ）Ｃｌ２（[１，２‐ビス−（ジ
フェニルフォスフィノ）エタン]ニッケル（II）クロリ
ド）を添加して、室温下に数時間（３〜５時間）反応さ
せると１００％に近い収率で、既述の式（Ｉ）で表され
るようなヘッド−テイル結合したポリチオフェン誘導体
が得られる。
および輸送材料薄膜において用いられる立体規則性ポリ
チオフェン誘導体は、例えば、上記のRiekeらによって
開示された方法に従って容易に合成することができる。
すなわち、３位がアルキル基またはアルコキシ基で置換
された２，５−ジハロチオフェン（たとえば、２，５−
ジブロモ−３−アルキルチオフェン）に低温下（一般的
に、−４０〜−８０℃）で亜鉛（Rieke亜鉛）を反応さ
せると、中間体としてチオフェンの５位の炭素‐ハロゲ
ン結合に亜鉛が酸化付加された３−置換チオフェンが生
成する。これに触媒として少量（０．２〜０．３ｍｏｌ
％）のＮｉ（ＤＰＰＥ）Ｃｌ２（[１，２‐ビス−（ジ
フェニルフォスフィノ）エタン]ニッケル（II）クロリ
ド）を添加して、室温下に数時間（３〜５時間）反応さ
せると１００％に近い収率で、既述の式（Ｉ）で表され
るようなヘッド−テイル結合したポリチオフェン誘導体
が得られる。
【００１３】本発明で用いられる式（II）のポリチオフ
ェン誘導体を構成するアルキル基またはアルコキシ基
（Ｒ）は、あまり長鎖のものを用いると、分子の立体構
造の規則に乱れが生じ却って移動度を損なうおそれがあ
るので、炭素数２０以下のものが好ましい。また、ポリ
チオフェン誘導体の分子量は、数平均分子量として１，
０００〜１００，０００の範囲のものを用いる。分子量
がこれより小さいと、π電子共役系に基づく充分な導電
性が発揮されず、他方、分子量が大きすぎると粘稠にな
り薄膜形成が困難となる。
ェン誘導体を構成するアルキル基またはアルコキシ基
（Ｒ）は、あまり長鎖のものを用いると、分子の立体構
造の規則に乱れが生じ却って移動度を損なうおそれがあ
るので、炭素数２０以下のものが好ましい。また、ポリ
チオフェン誘導体の分子量は、数平均分子量として１，
０００〜１００，０００の範囲のものを用いる。分子量
がこれより小さいと、π電子共役系に基づく充分な導電
性が発揮されず、他方、分子量が大きすぎると粘稠にな
り薄膜形成が困難となる。
【００１４】如上の立体規則性ポリチオフェン誘導体
は、低分子オリゴマーや重合触媒などの不純物を除去し
て精製した後、適当な有機溶媒（例えば、クロロフォル
ムなど）に溶かして当該分野で周知のキャスト法（溶媒
キャスト法）やスピンコート法に従って、支持体（一般
に、光電変換素子の電極と成る）上に薄膜として作製す
ることができる。薄膜の厚さは用途に応じて異なるが、
一般に０．００１〜１００μｍ程度である。
は、低分子オリゴマーや重合触媒などの不純物を除去し
て精製した後、適当な有機溶媒（例えば、クロロフォル
ムなど）に溶かして当該分野で周知のキャスト法（溶媒
キャスト法）やスピンコート法に従って、支持体（一般
に、光電変換素子の電極と成る）上に薄膜として作製す
ることができる。薄膜の厚さは用途に応じて異なるが、
一般に０．００１〜１００μｍ程度である。
【００１５】以上のようにして作製されるポリチオフェ
ン誘導体薄膜の光電変換素子の光キャリアー生成および
輸送材料としての性能を調べるための光キャリアー移動
度の測定は、時間走行法（time of flight法：以下、Ｔ
ＯＦ法と略称する）によるのが最も適している。ＴＯＦ
法は、キャリアー移動度の直接的な測定法であり、試料
（薄膜）を適当な電極間に挟持し、一方の電極側からピ
コ秒からナノ秒の時間幅のパルス励起光源を照射し誘起
電流（光電流）を測定する。光キャリアー移動度μは、
光キャリアーが電極間を走行する時間から、次式（II）
に従って求めることができる。 μ＝ｄ２／Ｖ・Ｔtr〔ｃｍ２／Ｖ・ｓ〕 （II） 式（II）中、Ｖは印加バイアス電圧、ｄは試料（薄膜）
の厚さ、Ｔtrは光キャリアーの走行時間である。
ン誘導体薄膜の光電変換素子の光キャリアー生成および
輸送材料としての性能を調べるための光キャリアー移動
度の測定は、時間走行法（time of flight法：以下、Ｔ
ＯＦ法と略称する）によるのが最も適している。ＴＯＦ
法は、キャリアー移動度の直接的な測定法であり、試料
（薄膜）を適当な電極間に挟持し、一方の電極側からピ
コ秒からナノ秒の時間幅のパルス励起光源を照射し誘起
電流（光電流）を測定する。光キャリアー移動度μは、
光キャリアーが電極間を走行する時間から、次式（II）
に従って求めることができる。 μ＝ｄ２／Ｖ・Ｔtr〔ｃｍ２／Ｖ・ｓ〕 （II） 式（II）中、Ｖは印加バイアス電圧、ｄは試料（薄膜）
の厚さ、Ｔtrは光キャリアーの走行時間である。
【００１６】Ｔtr（光キャリアーの走行時間）は、光電
流−応答時間の関係を示す波形に現われる屈曲点までの
時間であるが、実際にはこのＴｒを明確に特定すること
ができないことが多い。これは、全ての光キャリアーが
対向電極まで均一に到達するわけではなく試料中の不純
物や構造欠陥にトラップされながら走行する、すなわち
キャリアーの走行過程に分散が生じるためと考えられ
る。このような場合は、Sherr Montellの提唱した手法
に従い、電流と時間を両対数プロットし、傾きの異なる
２つの曲線の接線の交わる時間を光キャリアーの走行時
間（Ｔtr）として求めることができる。
流−応答時間の関係を示す波形に現われる屈曲点までの
時間であるが、実際にはこのＴｒを明確に特定すること
ができないことが多い。これは、全ての光キャリアーが
対向電極まで均一に到達するわけではなく試料中の不純
物や構造欠陥にトラップされながら走行する、すなわち
キャリアーの走行過程に分散が生じるためと考えられ
る。このような場合は、Sherr Montellの提唱した手法
に従い、電流と時間を両対数プロットし、傾きの異なる
２つの曲線の接線の交わる時間を光キャリアーの走行時
間（Ｔtr）として求めることができる。
【００１７】前記の式（Ｉ）で表される立体規則性を有
するポリチオフェン誘導体から構成される本発明の薄膜
は、光電変換素子における光電変換効率およびスイッチ
ング時間を高める要素である光キャリアー移動度が格段
に向上しており、後述の実施例に示されるようにＴＯＦ
法による光キャリアー移動度は１０−３ｃｍ２／Ｖ・ｓ
程度にも達する。この値は、これまで報告されているポ
リチオフェン系薄膜における値よりも２桁以上高いもの
である。
するポリチオフェン誘導体から構成される本発明の薄膜
は、光電変換素子における光電変換効率およびスイッチ
ング時間を高める要素である光キャリアー移動度が格段
に向上しており、後述の実施例に示されるようにＴＯＦ
法による光キャリアー移動度は１０−３ｃｍ２／Ｖ・ｓ
程度にも達する。この値は、これまで報告されているポ
リチオフェン系薄膜における値よりも２桁以上高いもの
である。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の特徴をさらに具体的に明らか
にするため、実施例および参考例を示すが、本発明はこ
れらの実施例などによって限定されるものではない。参考例：ポリチオフェン誘導体の合成 既述のRiekeらによって案出された方法に従い、２，５
−ジブロモ−３−ヘキシルチオフェンをモノマーとし
て、[１，２−ビス（ジフェニルフォスフィノ）エタン]
ニッケル（II）クロリドを触媒として重合処理すること
により、ヘッド−テイル結合した立体規則性ポリ（３−
ヘキシルチオフェン）（以下、P３ＨＴと略称する）を
合成した。
にするため、実施例および参考例を示すが、本発明はこ
れらの実施例などによって限定されるものではない。参考例：ポリチオフェン誘導体の合成 既述のRiekeらによって案出された方法に従い、２，５
−ジブロモ−３−ヘキシルチオフェンをモノマーとし
て、[１，２−ビス（ジフェニルフォスフィノ）エタン]
ニッケル（II）クロリドを触媒として重合処理すること
により、ヘッド−テイル結合した立体規則性ポリ（３−
ヘキシルチオフェン）（以下、P３ＨＴと略称する）を
合成した。
【００１９】ＮＭＲ分析によると、テイル−テイル結合
したＰ３ＨＴおよびヘッド−ヘッド結合したＰ３ＨＴに
対してヘッド−テイル結合したＰ３ＨＴの比率は９８％
以上であると推算された。得られたＰ３ＨＴの重量平均
分子量および数平均分子量は、それぞれ、２９，０００
および１１，０００であった。
したＰ３ＨＴおよびヘッド−ヘッド結合したＰ３ＨＴに
対してヘッド−テイル結合したＰ３ＨＴの比率は９８％
以上であると推算された。得られたＰ３ＨＴの重量平均
分子量および数平均分子量は、それぞれ、２９，０００
および１１，０００であった。
【００２０】また、このようにして得られたＰ３ＨＴか
ら下記のように作製した薄膜の紫外−可視吸収スペクト
ル図を図１に示す。図に示されるように、分子内のπ電
子共役長を反映する吸収スペクトルピークが５２３、５
５５、６０５ｎｍ付近に見られた。これらの吸収スペク
トルピークの位置は、一般に得られるＰ３ＨＴの薄膜の
吸収スペクトルと比較すると１０〜２０ｎｍ程度長波長
側にシフトしており、薄膜内のπ電子共役長が発達して
いることを示している。このように光吸収スペクトルの
結果からも、立体規則性ポリチオフェン誘導体から成る
本発明の薄膜が高いキャリアー移動度を有することが暗
示されている。
ら下記のように作製した薄膜の紫外−可視吸収スペクト
ル図を図１に示す。図に示されるように、分子内のπ電
子共役長を反映する吸収スペクトルピークが５２３、５
５５、６０５ｎｍ付近に見られた。これらの吸収スペク
トルピークの位置は、一般に得られるＰ３ＨＴの薄膜の
吸収スペクトルと比較すると１０〜２０ｎｍ程度長波長
側にシフトしており、薄膜内のπ電子共役長が発達して
いることを示している。このように光吸収スペクトルの
結果からも、立体規則性ポリチオフェン誘導体から成る
本発明の薄膜が高いキャリアー移動度を有することが暗
示されている。
【００２１】実施例１：参考例に従って合成されたＰ３
ＨＴから薄膜を作製してＴＯＦ法による光キャリアー移
動度の測定を行った。すなわち、下部電極であるインジ
ウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）透明電極を支持体として、
その上にスピンコート法により約１μｍのＰ３ＨＴの薄
膜を作製し、さらにその上に上部電極としてアルミニウ
ムを真空蒸着したサンドイッチ型のセルをＴＯＦ法によ
る光キャリアー移動度測定試料として用いた。
ＨＴから薄膜を作製してＴＯＦ法による光キャリアー移
動度の測定を行った。すなわち、下部電極であるインジ
ウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）透明電極を支持体として、
その上にスピンコート法により約１μｍのＰ３ＨＴの薄
膜を作製し、さらにその上に上部電極としてアルミニウ
ムを真空蒸着したサンドイッチ型のセルをＴＯＦ法によ
る光キャリアー移動度測定試料として用いた。
【００２２】以上のように調製したサンドイッチ型セル
を用いて既述のようなＴＯＦ法による光キャリアー移動
度の測定を行った。励起光源として、波長３３７ｎｍ、
パルス幅０．６ｎｓおよびエネルギー７０μＪ／パルス
の窒素レーザーを用い、アルミニウム電極側に照射し
た。レーザー光はハーフミラーによりデジタルオシロス
コープのトリガー信号と光強度のモニターおよび試料へ
のバイアス電圧のトリガー信号として用いた。光電流は
試料に直列に挿入した５０オームの抵抗の両端からデジ
タルオシロスコープに取り込んだ。レーザー光の信号と
光電流の時間応答をパーソナルコンピュータで取り込み
解析処理を行った。
を用いて既述のようなＴＯＦ法による光キャリアー移動
度の測定を行った。励起光源として、波長３３７ｎｍ、
パルス幅０．６ｎｓおよびエネルギー７０μＪ／パルス
の窒素レーザーを用い、アルミニウム電極側に照射し
た。レーザー光はハーフミラーによりデジタルオシロス
コープのトリガー信号と光強度のモニターおよび試料へ
のバイアス電圧のトリガー信号として用いた。光電流は
試料に直列に挿入した５０オームの抵抗の両端からデジ
タルオシロスコープに取り込んだ。レーザー光の信号と
光電流の時間応答をパーソナルコンピュータで取り込み
解析処理を行った。
【００２３】図２は、光電流の時間応答のlog-logプロ
ットである。測定は２０℃で行った。既述したように、
図に示される２つの曲線の接線の交わる時間を光キャリ
アーの走行時間（Ｔtr）として式（II）に従い移動度を
求めたところ、光キャリアー移動度として１．０３×１
０−３ｃｍ２／V・ｓの値を得た。これは、これまで報
告されているポリチオフェン系薄膜では最大の移動度の
値である。
ットである。測定は２０℃で行った。既述したように、
図に示される２つの曲線の接線の交わる時間を光キャリ
アーの走行時間（Ｔtr）として式（II）に従い移動度を
求めたところ、光キャリアー移動度として１．０３×１
０−３ｃｍ２／V・ｓの値を得た。これは、これまで報
告されているポリチオフェン系薄膜では最大の移動度の
値である。
【００２４】実施例２：参考例において、２，５−ジブ
ロモ−３−ヘキシルチオフェンの代わりに２，５−ジブ
ロモ−３−ドデシルチオフェンを用い、参考例と同様の
方法により、ヘッド−テイル結合した立体規則性ポリ
（３−ドデシルチオフェン）（以下、Ｐ３ＤＴと称す
る）を合成した。このＰ３ＤＴをクロロフォルムに溶か
し（１重量％）、酸化インジウムＩＴＯ透明電極とアル
ミニウム蒸着膜との間にキャスト法により約１μｍのキ
ャスト膜を作製した。このように調製したサンドイッチ
型セルを用いて実施例１と同様に、窒素レーザー励起に
よる光伝導電流の過渡特性を測定して、その光キャリア
ーの走行時間から光キャリアー移動度を求めたところ、
８×１０−４ｃｍ２／Ｖ・ｓの値を得た。この値は、従
来より報告されているポリチオフェン系薄膜よりも約２
桁高い。
ロモ−３−ヘキシルチオフェンの代わりに２，５−ジブ
ロモ−３−ドデシルチオフェンを用い、参考例と同様の
方法により、ヘッド−テイル結合した立体規則性ポリ
（３−ドデシルチオフェン）（以下、Ｐ３ＤＴと称す
る）を合成した。このＰ３ＤＴをクロロフォルムに溶か
し（１重量％）、酸化インジウムＩＴＯ透明電極とアル
ミニウム蒸着膜との間にキャスト法により約１μｍのキ
ャスト膜を作製した。このように調製したサンドイッチ
型セルを用いて実施例１と同様に、窒素レーザー励起に
よる光伝導電流の過渡特性を測定して、その光キャリア
ーの走行時間から光キャリアー移動度を求めたところ、
８×１０−４ｃｍ２／Ｖ・ｓの値を得た。この値は、従
来より報告されているポリチオフェン系薄膜よりも約２
桁高い。
【００２５】
【発明の効果】立体規則性を有するポリチオフェン誘導
体から構成される本発明の薄膜は、合成が容易であり安
定性に優れている等のポリチオフェンの特性を活かしな
がら、光キャリアー寿命が大幅に改善されているので、
変換効率やスイッチング時間が格段に高められた光電変
換素子用光キャリアー生成および輸送材料として使用す
るのに好適である。
体から構成される本発明の薄膜は、合成が容易であり安
定性に優れている等のポリチオフェンの特性を活かしな
がら、光キャリアー寿命が大幅に改善されているので、
変換効率やスイッチング時間が格段に高められた光電変
換素子用光キャリアー生成および輸送材料として使用す
るのに好適である。
【図１】本発明に従う立体規則性ポリ（３−ヘキシルチ
オフェン）から成る薄膜の紫外−可視スペクトルチャー
トである。
オフェン）から成る薄膜の紫外−可視スペクトルチャー
トである。
【図２】本発明に従って作製されたポリ（３−ヘキシル
チオフェン）膜の光伝導電流の過渡特性を示す光電流−
時間応答のlog-logプロット図である。
チオフェン）膜の光伝導電流の過渡特性を示す光電流−
時間応答のlog-logプロット図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０８Ｌ 65:00 (72)発明者 ▲高▼嶋 授 福岡県飯塚市川津680−４ 九州工業大学 情報工学部内 Ｆターム(参考） 4F071 AA68 AH12 BC01 4J032 BA03 BA04 BB01 BB08 CG08 5F088 AB11
Claims (1)
- 【請求項１】 下記の一般式（Ｉ）で表される反復単位
を有するポリチオフェン誘導体から成ることを特徴とす
る光電変換素子用光キャリアー生成および輸送材料薄
膜。 【化１】 〔式（Ｉ）中、Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基または
アルコキシ基を表す。〕
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003149A JP2001196664A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 立体規則性ポリチオフェン誘導体から成る光電変換素子用光キャリアー生成および輸送材料薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003149A JP2001196664A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 立体規則性ポリチオフェン誘導体から成る光電変換素子用光キャリアー生成および輸送材料薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001196664A true JP2001196664A (ja) | 2001-07-19 |
Family
ID=18532139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000003149A Pending JP2001196664A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 立体規則性ポリチオフェン誘導体から成る光電変換素子用光キャリアー生成および輸送材料薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001196664A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-01-12 JP JP2000003149A patent/JP2001196664A/ja active Pending
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