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ELECTRON SPIN MEASUREMENT DEVICE AND MEASUREMENT METHOD meetings

Foreign code F110002939
File No. S2008-1007-C0
Posted date May 9, 2011
Country WIPO
International application number 2009JP005094
International publication number WO 2010/041393
Date of international filing Oct 2, 2009
Date of international publication Apr 15, 2010
Priority data
  • P2008-259622 (Oct 6, 2008) JP
  • P2008-282823 (Nov 4, 2008) JP
Title ELECTRON SPIN MEASUREMENT DEVICE AND MEASUREMENT METHOD meetings
Abstract Provided is a method for measuring the spin resonance phenomenon of an unpaired electron to perform micro evaluation in the state observation of the charge carrier in an organic film interface while receiving light irradiation, or the light emission from an organic thin film element. Also provided are an electron spin measurement device and measurement method in order to improve the characteristics. The electron spin measurement device of the organic thin film element is provided with: at least one sample tube (100) into which a sample (120) is inserted and which is sealed together with specific gas or with vacuum; a cavity resonator (200) into which the at least one sample tube is inserted; an electrical characteristic measurement device (310) for the characteristic evaluation of the organic thin film element which is the sample; wiring (130) for interconnecting the electrical characteristic measurement device (310) and the sample (120) in the sample tube (100); and a light receiving/emitting device (300) for performing the light irradiation to the sample (120), and/or performing the detection of the light emission from the organic thin film element, wherein the cavity resonator irradiates microwaves having the number of vibration corresponding to the Zeeman energy splitting of the unpaired electron, sweeps a magnetic field to the sample tube (100), and measures the transition between the energy levels caused by the reversal of the direction of the electron spin.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】 有機薄膜素子の電子スピン測定装置であって、
 試料を挿入し、特定の気体とともに又は真空で封印する少なくとも1つの試料管と、
 前記少なくとも1つの試料管を挿入する空洞共振器と、
 前記有機薄膜素子の電子スピン測定装置は、試料である有機薄膜素子特性評価のための電気特性測定装置と、
 前記電気特性測定装置と、前記試料管内の試料とを接続する配線と、
 前記試料への光照射、および/または、前記有機薄膜素子からの発光検出を行う、受発光器と、
 を備え、
 前記空洞共振器では、不対電子のゼーマンエネルギー分裂に対応する振動数を有するマイクロ波を照射して、前記試料管に磁場を掃引し、電子スピンの向きが反転して生ずるエネルギー準位間の遷移を測定する、有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項2】 前記電気特性測定装置と、前記受発光器とが相互に通信回線で接続された制御装置と、をさらに備え、
 前記有機薄膜素子特性と電子スピン特性とを同時に測定し、両特性の経時変化を出力することを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項3】前記空洞共振器は、前記試料への光照射、および/または、前記試料からの発光検出可能とするため可視光から近赤外光の波長域で、屈折率の波長分散の影響が実質上ない光透過窓を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項4】 前記空洞共振器と前記試料管は、前記試料管内に位置する試料の面に対し、磁場方向、および/または光照射方向を任意に可変可能とするために、該試料管内試料を点対象として、それぞれ同心円状に、独立に回転可能となる手段を具備した請求項1又は請求項2に記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項5】 前記空洞共振器は、前記空洞共振器の外周に受発光器を具備した状態で回転可能とする回転帯を設け、前記回転帯は前記試料管と共に、前記試料管内試料を点対称として、それぞれ同心円状に、独立に回転可能である請求項1又は請求項2に記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項6】 前記回転帯は、非磁性材料からなり、かつ、ギア式回転機構を具備した請求項5に記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項7】 試料管内に位置する試料の面に対し、磁場方向、光照射方向を調整するため、および/または試料からの発光方向を調整するため、試料管移動手段をさらに備えた、請求項1から請求項5のいずれかに記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項8】 前記受発光器は、光ファイバまたは導光体を用いた受発光器であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項9】 複数の試料の電子スピン共鳴信号を比較して特定の機能部分の電子スピン共鳴信号のみを抽出する機能部分電子スピン共鳴信号抽出手段をさらに備えた請求項6または請求項7に記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項10】 前記マイクロ波の波長が、3cm(周波数が10GHz帯のXバンド)、前記マイクロ波の強度が、0.01mW以上で2mW以下であり、変調磁場を0.001テスラ以上で0.1テスラ以下である請求項1から請求項9のいずれかに記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項11】 電子スピン共鳴信号から得られるスペクトル分岐因子g値と線幅δHおよび電子スピン共鳴信号の線形とから、電荷キャリアの発生部位、電荷キャリア種、蓄積電荷キャリア濃度を算出する蓄積電荷キャリア情報算出手段をさらに備えた請求項8に記載の有機薄膜素子の電子スピン測定装置。

【請求項12】 有機薄膜素子の電子スピン測定方法であって、
 試料管に有機薄膜素子からなる第1試料と当該有機薄膜素子から有機機能性薄膜を除いた第2試料と、それらを含む少なくとも2つの試料を、同一基板上に、あるいは、他の基板上にそれらの試料を貼り付けて分離した試料を挿入し、特定の気体とともに又は真空で試料管に封印し、
 前記試料管を空洞共振器に挿入し、磁場を掃引しながら不対電子のゼーマンエネルギー分裂に対応する振動数を有するマイクロ波をそれぞれの第1試料と第2試料に、それぞれ位置をずらして、照射し、且つ電子スピンの向きが反転して生ずるエネルギー準位間の遷移を測定し、有機薄膜素子からなる第1試料からの電子スピン共鳴信号と、有機薄膜素子から前記有機機能性薄膜を除いた第2試料からの電子スピン共鳴信号と、前記有機薄膜素子から前記有機機能性薄膜を部分的に除いた試料からの電子スピン共鳴信号とを差分化処理をして、前記有機機能性薄膜に由来する電子スピン共鳴信号の成分のみを抽出する有機薄膜素子の電子スピン測定方法。

【請求項13】 前記有機薄膜素子は、陰極と陽極の電極間に、互いに接して界面を形成するP型有機半導体及びN型有機半導体の少なくともいずれか一方を挟持してなる有機薄膜太陽電池であり、
 前記空洞共振器は、光照射を行うための光透過窓を備え、
 前記透過窓から、ソーラーシュミレータによる疑似太陽または分光照度装置による分光された光を照射し、
 前記有機薄膜太陽電池の駆動による不対電子の増加部位又は変質した有機膜層の部位は、
 光照射時の駆動前後の前記有機薄膜層の電子スピン共鳴信号の信号形状の変化から特定すること、
 を特徴とする請求項12に記載の有機薄膜太陽電池の電子スピン測定方法。

【請求項14】 前記有機薄膜素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、互いに接して界面を形成する有機発光層とを、少なくとも挟持してなる有機エレクトロルミネッセンス素子であり、
 前記空洞共振器は、発光測定を行うための光透過窓を備え、
 前記透過窓から、前記有機エレクトロルミネッセンス素子から発光された光を測定して、
 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動による不対電子の増加部位又は変質した有機膜層の部位は、
 発光時の駆動前後の前記有機薄膜層の電子スピン共鳴信号の信号形状の変化から特定すること、
 を特徴とする請求項12に記載の有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の電子スピン測定方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • UNIVERSITY OF TSUKUBA
  • Inventor
  • MARUMOTO, Kazuhiro
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE(UTILITY MODEL),AG,AL(UTILITY MODEL),AM(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),AO(UTILITY MODEL),AT(UTILITY MODEL),AU,AZ(UTILITY MODEL),BA,BB,BG(UTILITY MODEL),BH(UTILITY MODEL),BR(UTILITY MODEL),BW(UTILITY MODEL),BY(UTILITY MODEL),BZ(UTILITY MODEL),CA,CH,CL(UTILITY MODEL),CN(UTILITY MODEL),CO(UTILITY MODEL),CR(UTILITY MODEL),CU(INVENTOR'S CERTIFICATE),CZ(UTILITY MODEL),DE(UTILITY MODEL),DK(UTILITY MODEL),DM,DO(UTILITY MODEL),DZ,EC(UTILITY MODEL),EE(UTILITY MODEL),EG(UTILITY MODEL),ES(UTILITY MODEL),FI(UTILITY MODEL),GB,GD,GE(UTILITY MODEL),GH(UTILITY CERTIFICATE),GM,GT(UTILITY MODEL),HN,HR(CONSENSUAL PATENT),HU(UTILITY MODEL),ID,IL,IN,IS,JP(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),KG(UTILITY MODEL),KM,KN,KP(INVENTOR'S CERTIFICATE)(UTILITY MODEL),KR(UTILITY MODEL),KZ(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),LA,LC,LK,LR,LS(UTILITY MODEL),LT,LU,LY,MA,MD(UTILITY MODEL),ME,MG,MK,MN,MW,MX(UTILITY MODEL),MY(UTILITY-INNOVATION),MZ(UTILITY MODEL),NA,NG,NI(UTILITY MODEL),NO,NZ,OM(UTILITY MODEL),PE(UTILITY MODEL),PG,PH(UTILITY MODEL),PL(UTILITY MODEL),PT(UTILITY MODEL),RO,RS(PETTY PATENT),RU(UTILITY MODEL),SC,SD,SE,SG,SK(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SM,ST,SV(UTILITY MODEL),SY,TJ(UTILITY MODEL),TM(PROVISIONAL PATENT),TN,TR(UTILITY MODEL),TT(UTILITY CERTIFICATE),TZ,UA(UTILITY MODEL),UG(UTILITY CERTIFICATE),US,UZ(UTILITY MODEL),VC(UTILITY CERTIFICATE),VN(PATENT FOR UTILITY SOLUTION),ZA,ZM,ZW,EP(AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF(UTILITY MODEL),BJ(UTILITY MODEL),CF(UTILITY MODEL),CG(UTILITY MODEL),CI(UTILITY MODEL),CM(UTILITY MODEL),GA(UTILITY MODEL),GN(UTILITY MODEL),GQ(UTILITY MODEL),GW(UTILITY MODEL),ML(UTILITY MODEL),MR(UTILITY MODEL),NE(UTILITY MODEL),SN(UTILITY MODEL),TD(UTILITY MODEL),TG(UTILITY MODEL)),AP(BW(UTILITY MODEL),GH(UTILITY MODEL),GM(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),LS(UTILITY MODEL),MW(UTILITY MODEL),MZ(UTILITY MODEL),NA(UTILITY MODEL),SD(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SZ(UTILITY MODEL),TZ(UTILITY MODEL),UG(UTILITY MODEL),ZM(UTILITY MODEL),ZW(UTILITY MODEL)),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM)
Please contact us by E-mail or facsimile if you have any interests on this patent.

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