受容体(D-A)型共役高分子は、その独特な分子内電荷移動特性により、有機電界効果トランジスタ、有機太陽電池などの光電デバイス分野で重要な応用可能性を示しています。分子鎖の高度に秩序だった配列は、キャリアおよびエキシトンの効率的な伝達経路を構築し、優れた光電性能を実現するための重要な前提条件です。しかし、薄膜スケールでD-A共役高分子の配向構造を正確に制御することは依然として大きな課題です。本研究は付生結晶戦略に基づき、配向ポリエチレン(PE)基板と共役高分子間の格子マッチング関係を利用して、2種類の高度に配向されたD-A型共役高分子薄膜を成功裏に作製しました。角度分解偏光紫外可視吸収スペクトルおよびラマンスペクトルの測定結果は、2種類の高分子薄膜が顕著な光学的異方性を示し、分子鎖が単軸配向配列を実現していることを示しました。透過型電子顕微鏡および2次元グレーズ入射X線回折はさらに、2種類の高分子薄膜がPE基板上に均一で連続的かつ致密に分布し、良好な結晶性を有していることを明らかにしました。両者はedge-on構造で基板表面にエピタキシャル成長し、主鎖配向方向がPE分子鎖方向と一致し、明確なエピタキシャル格子マッチング関係を形成しました。本研究は、付生結晶戦略がD-A共役高分子の配向成長を効果的に誘導できることを示し、共役高分子薄膜の微細構造を精密に制御する普遍的な実験手法を提供し、大面積高配向光電薄膜の制御可能な作製の基盤を築きます。

付生結晶;共役高分子;格子マッチング;構造制御