(57)【要約】【課題】測定対象となる試料に適した測定条件を簡便かつ迅速に条件出しすることができ、その条件出しをした測定条件により適切なＴＳＣ測定を行うことを可能にする。【解決手段】測定対象となる試料１１に対する熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定装置において、前記試料１１に対する熱刺激電流測定を行う際に必要となる測定条件について条件出しを行う条件抽出手段４５と、前記条件抽出手段４５が条件出しをした測定条件を所定のデータ記憶領域４４に登録する条件登録手段４６と、前記条件登録手段４６が前記データ記憶領域４４に登録した測定条件を用いつつ前記試料１１に対する熱刺激電流測定を行う測定実行手段４１と、を備える。【選択図】図１
2015028463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる試料に対する熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定装置であって、
前記試料に対する熱刺激電流測定を行う際に必要となる測定条件について条件出しを行う条件抽出手段と、
前記条件抽出手段が条件出しをした測定条件を所定のデータ記憶領域に登録する条件登録手段と、
前記条件登録手段が前記データ記憶領域に登録した測定条件を用いつつ前記試料に対する熱刺激電流測定を行う測定実行手段と、
を備えることを特徴とする熱刺激電流測定装置。
【請求項２】
前記条件抽出手段が条件出しをする測定条件は、熱刺激電流測定を行う際に前記試料に印加する印加電圧の大きさ、当該印加電圧の印加時間、当該印加電圧の印加終了から前記試料の昇温開始までの保持時間の少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項１記載の熱刺激電流測定装置。
【請求項３】
前記条件抽出手段は、熱刺激電流測定の検出結果における返し部分の大きさが当該検出結果における直線近似部分の大きさの所定割合以内に収まるように、熱刺激電流測定を行う際の前記試料への電圧印加終了から当該試料の昇温開始までの保持時間についての条件出しを行う
ことを特徴とする請求項１または２記載の熱刺激電流測定装置。
【請求項４】
前記測定実行手段での熱刺激電流測定の結果に応じて前記条件登録手段が前記データ記憶領域に登録した測定条件の内容を修正する条件修正手段
を備えることを特徴とする請求項１、２または３記載の熱刺激電流測定装置。
【請求項５】
測定対象となる試料に対する熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定装置に搭載されたコンピュータ、または当該熱刺激電流測定装置に接続するコンピュータを、
前記試料に対する熱刺激電流測定を行う際に必要となる測定条件について条件出しを行う条件抽出手段と、
前記条件抽出手段が条件出しをした測定条件を所定のデータ記憶領域に登録する条件登録手段と、
前記条件登録手段が前記データ記憶領域に登録した測定条件を用いつつ前記試料に対する熱刺激電流測定を前記熱刺激電流測定装置に行わせる測定実行手段
として機能させることを特徴とする熱刺激電流測定プログラム。
【請求項６】
測定対象となる試料に対する熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定方法であって、
前記試料に対する熱刺激電流測定を行う際に必要となる測定条件について条件出しを行う条件抽出工程と、
前記条件抽出工程で条件出しをした測定条件を所定のデータ記憶領域に登録する条件登録工程と、
前記条件登録工程で前記データ記憶領域に登録した測定条件を用いつつ前記試料に対する熱刺激電流測定を行う測定実行工程と、
を備えることを特徴とする熱刺激電流測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱刺激電流測定を行う際に用いられる熱刺激電流測定装置、熱刺激電流測定プログラムおよび熱刺激電流測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱刺激電流（Thermally Stimulated Current：ＴＳＣ）測定は、試料に電界を加えることにより試料内部に分極や電荷トラップを生じさせ、主に昇温過程での脱分極現象や脱トラップ現象で生じる電流を検出する測定手法である（例えば、非特許文献１参照）。ＴＳＣ測定によれば、例えば、高分子材料の微小なガラス転移をはじめ、様々な緩和現象や分散性の評価ができ、さらに帯電、誘電、絶縁などの電気的特性も測定可能である。また、例えば、紫外から赤外領域、レーザ光などの照射システムにより、光励起後の脱トラップ電流を測定することも可能である。以上のことから、ＴＳＣ測定については、高分子材料、トナー、医薬品、有機無機半導体等、様々な種類の試料が測定対象となり得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】日本学術振興会情報科学用有機材料第１４２委員会Ｃ部会編、「有機半導体デバイス−基礎から最先端材料・デバイスまで−」、オーム社、２０１０年１０月、ｐ．４２９−４４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、様々な試料が測定対象となり得るＴＳＣ測定を適切に行うためには、そのＴＳＣ測定を、測定対象となる試料に適した測定条件で行う必要がある。例えば、測定対象となる試料が有機半導体であり、その有機半導体に対してＴＳＣ測定でトラップ準位導出を行う場合であれば、有機半導体のトラップ準位導出に適した測定条件を設定する必要がある。ここで、測定条件としては、代表的なものとして、ＴＳＣ測定を行う際に試料に印加する印加電圧の大きさ、当該印加電圧の印加時間、当該印加電圧の印加終了から試料の昇温開始までの保持時間等が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、ＴＳＣ測定を行う際の測定条件は、従来、測定実施者（例えば、測定装置のオペレータ）が経験則に基づいて決定し測定装置への設定等を行うことが一般的であり、そのために必ずしも測定対象となる試料に適した測定条件が設定されるとは限らず、また条件出しのために多くの時間を要してしまうことも考えられる。特に、未知材料からなる試料が測定対象となる場合には、さらに煩雑な条件の絞込みや再現性の検証など、多くの工数（手間）を投入する必要が生じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、測定対象となる試料に適した測定条件を簡便かつ迅速に条件出しすることができ、その条件出しをした測定条件により適切なＴＳＣ測定を行うことが可能な熱刺激電流測定装置、熱刺激電流測定プログラムおよび熱刺激電流測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために案出されたものである。
本発明の第１の態様は、測定対象となる試料に対する熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定装置であって、前記試料に対する熱刺激電流測定を行う際に必要となる測定条件につ
いて条件出しを行う条件抽出手段と、前記条件抽出手段が条件出しをした測定条件を所定のデータ記憶領域に登録する条件登録手段と、前記条件登録手段が前記データ記憶領域に登録した測定条件を用いつつ前記試料に対する熱刺激電流測定を行う測定実行手段と、を備えることを特徴とする熱刺激電流測定装置である。
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の熱刺激電流測定装置において、前記条件抽出手段が条件出しをする測定条件は、熱刺激電流測定を行う際に前記試料に印加する印加電圧の大きさ、当該印加電圧の印加時間、当該印加電圧の印加終了から前記試料の昇温開始までの保持時間の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の熱刺激電流測定装置において、前記条件抽出手段は、熱刺激電流測定の検出結果における返し部分の大きさが当該検出結果における直線近似部分の大きさの所定割合以内に収まるように、熱刺激電流測定を行う際の前記試料への電圧印加終了から当該試料の昇温開始までの保持時間についての条件出しを行うことを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１、第２または第３の態様に記載の熱刺激電流測定装置において、前記測定実行手段での熱刺激電流測定の結果に応じて前記条件登録手段が前記データ記憶領域に登録した測定条件の内容を修正する条件修正手段を備えることを特徴とする。
本発明の第５の態様は、測定対象となる試料に対する熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定装置に搭載されたコンピュータ、または当該熱刺激電流測定装置に接続するコンピュータを、前記試料に対する熱刺激電流測定を行う際に必要となる測定条件について条件出しを行う条件抽出手段と、前記条件抽出手段が条件出しをした測定条件を所定のデータ記憶領域に登録する条件登録手段と、前記条件登録手段が前記データ記憶領域に登録した測定条件を用いつつ前記試料に対する熱刺激電流測定を前記熱刺激電流測定装置に行わせる測定実行手段として機能させることを特徴とする熱刺激電流測定プログラムである。
本発明の第６の態様は、測定対象となる試料に対する熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定方法であって、前記試料に対する熱刺激電流測定を行う際に必要となる測定条件について条件出しを行う条件抽出工程と、前記条件抽出工程で条件出しをした測定条件を所定のデータ記憶領域に登録する条件登録工程と、前記条件登録工程で前記データ記憶領域に登録した測定条件を用いつつ前記試料に対する熱刺激電流測定を行う測定実行工程と、を備えることを特徴とする熱刺激電流測定方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、測定対象となる試料に適した測定条件を簡便かつ迅速に条件出しすることができ、その条件出しをした測定条件により適切なＴＳＣ測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る熱刺激電流測定装置の概略構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る熱刺激電流測定装置の概略構成の他の例を示す説明図である。
【図３】ＴＳＣ測定の概要の一具体例を示す説明図である。
【図４】ＴＳＣ部分昇温法の一具体例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る熱刺激電流測定方法おける処理手順の基本的な流れの例を示すフローチャートである。
【図６】電圧−電流測定の検出結果の一具体例を示す説明図である。
【図７】時間経過に対する電流変化の検出結果の一具体例を示す説明図である。
【図８】ＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果の一具体例を示す説明図である。
【図９】コレクティング電圧の違いによるＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果の相違の一具体例を示す説明図である。
【図１０】照射光の波長変化に対する電流変化の検出結果の一具体例を示す説明図である。
【図１１】ＴＳＣ測定の検出結果の一具体例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、以下の順序で項分けをして説明を行う。
１．熱刺激電流測定装置の構成
２．ＴＳＣ測定の概要
３．ＴＳＣ測定の測定条件の概要
４．ＴＳＣ測定の特徴的な手順
５．本実施形態の効果
６．変形例等
【００１１】
＜１．熱刺激電流測定装置の構成＞
先ず、ＴＳＣ測定を行うために用いられる熱刺激電流測定装置の概略構成について説明する。
【００１２】
（第１構成例）
図１は、本発明に係る熱刺激電流測定装置の概略構成の一例を示す説明図である。
図例の熱刺激電流測定装置は、大別すると、試料室１０と、直流電源２０と、直流微小電流計３０と、コンピュータ部４０と、を備えて構成されている。
【００１３】
試料室１０は、ＴＳＣ測定の測定対象となる試料１１が、その上下から電極１２によって挟み込まれた状態で、室内にセットされるように構成されている。測定対象となる試料１１としては、有機半導体または無機半導体の他に、高分子材料、トナー、医薬品等が挙げられる。
また、試料室１０には、室内の温度を一定に保持したり、急冷したり、一定の速度で昇温したりできるように、温調機能１３が付設されている。温調機能１３は、公知技術を利用して構成されたものであればよい。
さらに、試料室１０には、室内環境を減圧下にしたり、所定ガス（例えばヘリウムガス）環境下にしたりできるように、開閉弁１４を介して、ロータリーポンプ１５およびガス供給源１６が連通している。
【００１４】
直流電源２０は、試料室１０内にセットされた試料１１に対して、リレースイッチ２１および電極１２を介して、当該試料１１の内部に分極や電荷トラップ等を生じさせるための電圧を印加するものである。この電圧印加によって、試料室１０内の試料１１は、励起されて分極や電荷トラップ等が生じることになる。
【００１５】
直流微小電流計３０は、試料室１０内にセットされた試料１１における脱分極現象や脱トラップ現象等で生じる電流を、電極１２およびリレースイッチ３１を介して検出するものである。つまり、直流微小電流計３０は、ＴＳＣ測定のための直流微小電流を検出するものである。そのために、直流微小電流計３０は、フェムトアンペア（１０-15Ａ）とい
う非常に微小な電流を測定し得るようになっている。
【００１６】
コンピュータ部４０は、ＴＳＣ測定に必要な動作制御を行うためのものであり、具体的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard disk drive）、各種インタフェース等の組み合わせからなるものである。そして、コンピュータ部４０は、ＣＰＵがＲＯＭまたはＨＤＤに格納された所定プログラムを実行することにより、測定実行手段４１、モニタリング手段４２、結果処理手段４３、データ記憶領域４４、条件抽出手段４５、条件登録手段４６および条件修正手段４７として機能するように構成されている。
【００１７】
測定実行手段４１は、試料室１０内にセットされた試料１１に対するＴＳＣ測定を行うための機能である。さらに詳しくは、試料１１に対するＴＳＣ測定を行うために、試料室１０の温調機能１３や直流電源２０等に代表される熱刺激電流測定装置の各部に対して、動作制御指示を与えるようになっている。
モニタリング手段４２は、ＴＳＣ測定の際の試料室１０内の温度や直流微小電流計３０での検出電流等を検知する機能である。
結果処理手段４３は、モニタリング手段４２での検知結果を基に、所定の演算処理やデータプロット処理等を行って、試料室１０内にセットされた試料１１についてのＴＳＣ測定結果データを生成する機能である。この結果処理手段４３が生成したＴＳＣ測定結果データは、コンピュータ部４０に接続する図示せぬディスプレイ装置やプリンタ装置等で出力されることになる。
【００１８】
データ記憶領域４４は、測定実行手段４１がＴＳＣ測定を実行するために必要となる各種情報を記憶保持しておく機能である。データ記憶領域４４が記憶保持する各種情報には、ＴＳＣ測定を適切に行うための測定条件に関する情報が含まれる。なお、ＴＳＣ測定を行うための測定条件については、詳細を後述する。
【００１９】
条件抽出手段４５は、試料室１０内にセットされた試料１１に対するＴＳＣ測定を行う際に必要となる測定条件について、その条件出しを行う機能である。
条件登録手段４６は、条件抽出手段４５が条件出しをした測定条件を、データ記憶領域４４内に登録する機能である。
条件修正手段４７は、条件登録手段４６がデータ記憶領域４４に登録した測定条件の内容を、必要に応じて修正する機能である。
なお、測定条件の条件出しやその内容修正等については、詳細を後述する。
【００２０】
これらの各機能を実現するための所定プログラム（すなわち、本発明に係る熱刺激電流測定プログラムの一実施形態）は、コンピュータ部４０にインストールして用いられるが、そのインストールに先立ち、コンピュータ部４０で読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよいし、あるいはコンピュータ部４０と接続する通信回線を通じて当該コンピュータ部４０へ提供されるものであってもよい。
また、熱刺激電流測定プログラムがインストールされるコンピュータ部４０は、熱刺激電流測定装置の各部に対して動作制御指示を与え得るものであれば、必ずしも当該熱刺激電流測定装置に搭載されていなくてもよく、当該熱刺激電流測定装置に通信回線を介して接続されたものであってもよい。
【００２１】
（第２構成例）
続いて、熱刺激電流測定装置の他の概略構成例を説明する。
図２は、本発明に係る熱刺激電流測定装置の概略構成の他の例を示す説明図である。
なお、ここでは、上述した第１構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２２】
図例の熱刺激電流測定装置は、光照射機構５０を備えている。
光照射機構５０は、試料室１０内にセットされた試料１１に対して、その試料１１のバンドギャップに相当するエネルギーを持つ波長の光を照射するものである。ただし、試料１１によって異なる波長の光を照射する必要が生じるので、光照射機構５０としては、照射光の波長を変更可能な光源を有したもの、または介在させる光学フィルタを選択可能に構成されたものを用いることが考えられる。
【００２３】
また、光照射機構５０から光が照射されることに対応して、試料室１０は、室内に試料
台１７が設けられ、その試料台１７上に測定対象となる試料１１がセットされるように構成されている。そして、試料台１７上にセットされた試料１１の上面側の一部に電極１２が配されるとともに、電極１２が配されていない当該上面側の他部に対して光照射機構５０からの光が照射されるようになっている。
【００２４】
このような第２構成例の熱刺激電流測定装置においては、直流電源２０による電圧印加に加えて、光照射機構５０からの光照射を行うことで、試料室１０内の試料１１が励起されて、その試料１１に電荷トラップ等が生じることになる。
【００２５】
なお、ここでは熱刺激電流測定装置の概略構成例として第１構成例と第２構成例を説明したが、本実施形態の熱刺激電流測定装置は、第１構成例と第２構成例のいずれかであってもよいし、また第１構成例と第２構成例を必要に応じて選択し得るように構成されたものであってもよい。
【００２６】
＜２．ＴＳＣ測定の概要＞
次に、上述した構成の熱刺激電流測定装置を用いて行うＴＳＣ測定の概要について説明する。
【００２７】
（ＴＳＣ測定の一般的な手順）
図３は、ＴＳＣ測定の概要の一具体例を示す説明図である。
なお、ここでは、測定対象となる試料１１がＳｉＣ半導体や有機ＥＬデバイス等の有機半導体であり、このような試料１１に対して第２構成例で説明した熱刺激電流測定装置を用いて電圧印加および光照射を行うことで、当該試料１１におけるトラップ準位を測定する場合を例に挙げる。
【００２８】
熱刺激電流測定装置を用いてＴＳＣ測定を行う場合には、先ず、試料室１０の室内に測定対象となる試料１１をセットし、その状態で試料室１０の温調機能１３を動作させて、試料室１０内を室温から液体窒素領域（例えば−１８０℃程度）まで冷却する。そして、試料室１０内の試料１１に対して、直流電源２０からトラッピング電圧Ｖsetの電圧印加
を行うとともに、光照射機構５０からの光照射を行って、これにより励起キャリア（電子、正孔）を発生させ、試料１１内の電荷トラップを捕獲凍結させる（図中における「Step1」参照）。
【００２９】
試料１１に対するトラッピング電圧Ｖsetの電圧印加は、印加開始から所定の印加時間
ｔsetが経過するまで行う。そして、印加時間ｔsetが経過したら、その後は、所定の保持時間ｔｇsetが経過するまで、試料室１０の室内の温度状態を維持する。これは、保持時
間ｔｇsetを確保することで、試料１１における電荷トラップの状態を安定させ、これに
より精度の良いＴＳＣ測定を行えるようにするためである。
【００３０】
保持時間ｔｇsetが経過したら、その後は、試料室１０の温調機能１３を動作させて、
試料室１０内を一定速度で昇温し、試料１１における電荷トラップからの電子または正孔の熱的解放をＴＳＣ電流として直流微小電流計３０で観測する（図中における「Step2」
参照）。これらの解放は、先ず、浅い電荷トラップから起こる（図中における「P1」参照）。
【００３１】
そして、試料室１０内をさらに昇温すると、試料１１においては、より深い電荷トラップからもキャリアの解放が起こる（図中における「P2」参照）。この深い電荷トラップから熱的解放についても、引き続きＴＳＣ電流として直流微小電流計３０で観測する（図中における「Step3」参照）。
なお、試料１１の電荷トラップから解放される電子または正孔についてＴＳＣ電流とし
て直流微小電流計３０で観測する際には、その電子または正孔の移動方向を導くために、試料１１に対して直流電源２０からコレクティング電圧Ｖｃの電圧印加を行っているものとする。コレクティング電圧Ｖｃの印加は、トラッピング電圧Ｖsetの印加終了後、ある
一定の短絡時間が経過したら開始する。そして、コレクティング電圧Ｖｃの印加を開始したら、その後、試料室１０内の一定速度での昇温を開始することになる。
【００３２】
このようにして観測して得られたＴＳＣ電流値をコンピュータ部４０の結果処理手段４３で解析することにより、測定対象となった試料１１について、そのバンドギャップ中のトラップ準位に関する情報が得られることになる。
【００３３】
（ＴＳＣ部分昇温法）
ところで、ＴＳＣ測定にあたり、試料室１０内を一定速度で昇温させる際には、部分昇温法という手法も採り得る。
図４は、ＴＳＣ部分昇温法の一具体例を示す説明図である。
ＴＳＣ部分昇温法では、試料室１０内の昇温を段階的に行う。そのために、ＴＳＣ部分昇温法では、各段階における昇温幅および温度間隔が設定される。そして、ある昇温開始温度（第１の温度）から試料室１０内を一定速度で昇温し、第１の温度から昇温幅の分だけ試料室１０内の温度を上昇させる。その後、昇温を中断して試料室１０内を冷却し、試料室１０内の温度が第１の温度に温度間隔分を加えた温度（第２の温度）まで低下すると、その第２の温度から再び試料室１０内を一定速度で昇温し、第２の温度から昇温幅の分だけ試料室１０内の温度を上昇させる。これを、規定の温度範囲について、繰り返し行うのである。
このようなＴＳＣ部分昇温法により試料室１０内を昇温させれば、各昇温段階での熱的解放の相違を明確化し得るようになるので、その相違が直流微小電流計３０で観測されるＴＳＣ電流に反映され、その結果として精度の良いＴＳＣ測定を実現し得るようになる。
【００３４】
＜３．ＴＳＣ測定の測定条件の概要＞
次に、上述したＴＳＣ測定を行う際に必要となる測定条件について説明する。
【００３５】
ここでいう「測定条件」とは、測定対象となる試料１１に対して、その試料１１の特性や測定目的等を反映させたＴＳＣ測定を適切に行うために必要となる測定の条件で、そのＴＳＣ測定に際して予め設定しておくことが必要となる条件のことである。
【００３６】
具体的には、測定条件としては、（１）試料室１０内の冷却温度、（２）試料１１に印加するトラッピング電圧Ｖsetの値、（３）トラッピング電圧Ｖsetの印加時間ｔsetの値
、（４）トラッピング電圧Ｖsetの印加後の保持時間ｔｇsetの値、（５）試料１１に印加するコレクティング電圧Ｖｃの値、（６）試料１１に対する光照射の有無、（７）光照射を行う場合の光の波長、（８）光照射を行う場合の光の照射強度、（９）試料室１０内の昇温速度がある。
また、ＴＳＣ部分昇温法による昇温を行う場合であれば、上記の（９）試料室１０内の昇温速度に加えて、（１０）各段階における昇温幅、（１１）各段階の間の温度間隔がある。
【００３７】
これらの測定条件は、既に説明したように、測定対象となる試料１１に適したものである必要がある。その一方で、これらの測定条件について、例えば、熱刺激電流測定装置のオペレータが経験則に基づいて決定し、その熱刺激電流測定装置への設定を行ったのでは、必ずしも測定対象となる試料１１に適した測定条件が設定されるとは限らず、また条件出しのために多くの工数（手間）を投入する必要が生じてしまう。
このことから、本実施形態においては、ＴＳＣ測定にあたり、上述した一般的な手順に加えて、以下に述べるような特徴的な手順を経るようになっている。
【００３８】
＜４．ＴＳＣ測定の特徴的な手順＞
次に、上述した構成の熱刺激電流測定装置を用いて行うＴＳＣ測定の特徴的な手順、すなわち本実施形態における熱刺激電流測定方法の特徴的な手順について説明する。
【００３９】
（処理手順の基本的な流れ）
図５は、本発明に係る熱刺激電流測定方法おける処理手順の基本的な流れの例を示すフローチャートである。
上述した構成の熱刺激電流測定装置を用いてＴＳＣ測定を行う場合には、先ず、熱刺激電流測定装置のオペレータが、測定対象となる試料１１を特定する情報（例えば、有機半導体であれば当該有機半導体を構成する材料名等についての情報）を、コンピュータ部４０に入力する。そして、コンピュータ部４０は、情報入力がされた試料１１について、ＴＳＣ測定に必要となる測定条件がデータ記憶領域４４内に既に登録されているか否かを検索し、その測定条件についての条件出しが必要か否かを判断する（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す。）。
【００４０】
条件出しが必要であれば、コンピュータ部４０では、条件抽出手段４５が測定条件についての条件出しを行う条件抽出工程を実行する（Ｓ１０２）。具体的には、上記の（１）〜（９）の各測定条件と、必要に応じて上記の（１０）および（１１）の各測定条件とについて、それぞれの条件出しを行う。各測定条件の条件出しの具体的な手法については後述する。そして、各測定条件の条件出しを行ったら、コンピュータ部４０では、条件抽出工程で条件出しをした各測定条件を条件登録手段４６がデータ記憶領域４４内に登録する条件登録工程を実行する（Ｓ１０３）。これにより、データ記憶領域４４内には、測定対象となる試料１１に対するＴＳＣ測定に必要となる測定条件が登録されることになる。
【００４１】
データ記憶領域４４内に測定条件が登録されていると、その後は、コンピュータ部４０の測定実行手段４１が熱刺激電流測定装置の各部に対して動作制御指示を与える。これにより、データ記憶領域４４内の測定条件を用いつつ、試料室１０内の試料１１に対するＴＳＣ測定を行う測定実行工程が実施されることになる（Ｓ１０４）。このときのＴＳＣ測定は、既に説明した一般的な手順に沿って行われる（図３参照）。そして、ＴＳＣ測定を行うと、コンピュータ部４０では、モニタリング手段４２がＴＳＣ測定の際の試料室１０内の温度や直流微小電流計３０での検出電流等を検知し、結果処理手段４３がモニタリング手段４２での検知結果を解析してＴＳＣ測定結果データを生成する。
【００４２】
ＴＳＣ測定結果データを生成したら、コンピュータ部４０は、その生成したＴＳＣ測定結果データを解析して、そのＴＳＣ測定結果データを得るのに用いた測定条件の修正が必要か否かを判断する（Ｓ１０５）。そして、修正が必要であれば、コンピュータ部４０では、条件修正手段４７が修正対象となるデータ記憶領域４４内の測定条件の内容を修正する条件修正工程を実行する（Ｓ１０６）。これにより、データ記憶領域４４内に登録されている測定条件は、その内容が必要に応じて修正されることになる。
【００４３】
その後、コンピュータ部４０は、修正後の測定条件によるＴＳＣ測定の再実行が必要であれば、再び測定実行工程から上述した各工程を繰り返し（Ｓ１０４〜Ｓ１０７）、再実行が不要であれば一連の処理を終了する。
【００４４】
（Ｓ１０２：条件抽出工程）
ここで、条件抽出工程（Ｓ１０２）について、具体例を挙げてさらに詳しく説明する。
条件抽出工程（Ｓ１０２）では、例えば上記の（１）〜（１１）の各測定条件について条件出しを行う。
【００４５】
これらの各測定条件のうち、（１）、（６）、（９）の各測定条件については、熱刺激電流測定装置の仕様や、測定対象となる試料１１を特定する情報（例えば有機半導体を構成する材料名等）等から、一意に決定することが可能である。したがって、（１）、（６）、（９）の各測定条件については、例えば、試料１１を特定する情報とこれに対応する各測定条件の内容とを関連付ける情報を、様々な試料１１について予めデータ記憶領域４４内に記憶保持しておき、その記憶保持情報を基に条件出しを行うようにすることが考えられる。
【００４６】
これに対して、上記の（２）〜（５）、（７）、（８）、（１０）、（１１）の各測定条件については、必ずしも測定対象となる試料１１を特定する情報等から一意に決定し得るとは言えない。
そこで、条件抽出工程（Ｓ１０２）では、（２）〜（５）、（７）、（８）、（１０）、（１１）の各測定条件についての条件出しにあたり、以下に述べるような予備試験を行う。
【００４７】
（トラッピング電圧Ｖsetについての予備試験）
条件抽出工程（Ｓ１０２）で予備試験を行う際には、先ず、後に行う測定実行工程（Ｓ１０４）にて測定対象となる試料１１そのもの、または当該試料１１と同一視できる他の試料１１を、試料室１０の室内にセットする。そして、試料室１０の室内を上記（１）の測定条件についての条件出しで得られる温度（例えば−１８０℃程度）まで冷却し、その状態で試料１１に対して直流電源２０から電圧印加を行い、そのときの試料１１における電流変化を直流微小電流計３０で検出する。つまり、トラッピング電圧Ｖsetについての
予備試験では、試料１１に対して電圧−電流の測定を行って、印加電圧の変化に対する電流の変化を検出する。
【００４８】
図６は、電圧−電流測定の検出結果の一具体例を示す説明図である。
図例のように、試料１１に印加する電圧を時間経過により徐々に増大させると、その試料１１における電流は、電荷トラップ等が生じる影響で、変曲点Ｉ１を超えてから急激に大きくなり、次に変曲点Ｉ２を超えると増大率が穏やかになるという特性を示す。このような特性を考慮して、測定実行工程（Ｓ１０４）で試料１１に印加するトラッピング電圧Ｖsetについては、変曲点Ｉ２に対応する電圧値に設定することが考えられる。ところが
、かかる点ではクリティカルな電圧値のためエラーバーが大になるおそれがある。そこで、変曲点Ｉ２に＋αの分だけマージン量を確保し、電流値がＩ２＋αの点に対応する電圧値を、トラッピング電圧Ｖsetの値とする。このときに確保するマージン量αとしては、
例えば電流値がＩ２の１０％±１０％の範囲に属する量とすることが考えられる。
【００４９】
このような手順の予備試験を経ることで、上記の（２）試料１１に印加するトラッピング電圧Ｖsetの値について、条件出しが行われる。この条件出しによって抽出されたトラ
ッピング電圧Ｖsetの値は、コンピュータ部４０の条件登録手段４６によってデータ記憶
領域４４内の所定箇所に登録されることになる。
【００５０】
（トラッピング電圧Ｖsetの印加時間ｔsetについての予備試験）
トラッピング電圧Ｖsetについての条件出しを行ったら、次いで、条件抽出工程（Ｓ１
０２）では、そのトラッピング電圧Ｖsetの印加時間ｔsetについての条件出しを行う。印加時間ｔsetの条件出しにあたっては、試料室１０の室内を冷却した状態（例えば−１８
０℃程度の状態）で、条件出しをしたトラッピング電圧Ｖsetの値の電圧を、その試料室
１０内の試料１１に対して直流電源２０から印加する。そして、そのときの試料１１における時間経過による電流変化を直流微小電流計３０で検出する。つまり、印加時間ｔset
についての予備試験では、試料１１の電流測定を行って、電圧印加の時間経過に対する電流の変化を検出する。
【００５１】
図７は、時間経過に対する電流変化の検出結果の一具体例を示す説明図である。
図例のように、試料１１に対してトラッピング電圧Ｖsetを印加すると、その試料１１
における電流は、電圧印加の時間経過に伴って、印加当初から徐々に電流値が減少し、その後ある一定の電流値に収束するという特性を示す。なお、そのまま電圧印加を続けると、試料１１における電流は、いわゆるサチレーションを起こすこともあり得る。このような特性を考慮して、測定実行工程（Ｓ１０４）で試料１１に印加するトラッピング電圧Ｖsetの印加時間ｔsetについては、試料１１における電流がある一定の電流値に収束し、かつ、サチレーションを起こすことがない時間とする。
【００５２】
このような手順の予備試験を経ることで、上記の（３）トラッピング電圧Ｖsetの印加
時間ｔsetの値について、条件出しが行われる。この条件出しによって抽出された印加時
間ｔsetの値は、コンピュータ部４０の条件登録手段４６によってデータ記憶領域４４内
の所定箇所に登録されることになる。
【００５３】
（電圧印加後の保持時間ｔｇsetについての予備試験）
トラッピング電圧Ｖsetの印加時間ｔsetについての条件出しを行ったら、次いで、条件抽出工程（Ｓ１０２）では、そのトラッピング電圧Ｖsetの印加終了後から試料室１０内
の昇温を開始するまでの保持時間ｔｇsetについての条件出しを行う。保持時間ｔｇsetの条件出しにあたっては、試料室１０の室内を冷却した状態（例えば−１８０℃程度の状態）で、その試料室１０内の試料１１に対して、条件出しをしたトラッピング電圧Ｖsetの
値の電圧を、同じく条件出しをした印加時間ｔsetだけ、直流電源２０から印加する。そ
して、仮に設定したデフォルト保持時間が電圧印加終了から経過した後に、上記（９）の測定条件についての条件出しで得られる昇温速度で試料室１０内の昇温を開始し、そのときの試料１１における微小なＴＳＣ電流を直流微小電流計３０で検出する。つまり、保持時間ｔｇsetについての予備試験では、ＴＳＣ部分昇温法ではなく、昇温すべき温度幅の
全体を一定の昇温速度で昇温して、試料１１に対するＴＳＣ測定を行う。以下、このＴＳＣ測定を「ＴＳＣグローバルピーク測定」と称す。
【００５４】
図８は、ＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果の一具体例を示す説明図である。
図例のように、ＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果は、その立ち上がり側において直線近似部分を有するとともに、さらにその前段側（低温側）において返し部分を有するという特性を示す。直線近似部分は、公知の数学的手法を用いることで、その範囲を特定することが可能である。返し部分は、その保持温度で解放されるべき余剰キャリアが残存することで生じるもので、保持時間ｔｇsetの値次第で発生態様が異なる。返し部分は、
検出結果の開始点と当該検出結果が下降から上昇に変わる変曲点の各座標値を把握した上で、公知の数学的手法を用いることで、その範囲を特定することが可能である。この返し部分については、保持時間ｔｇsetを十分に確保すれば小さく抑えることが可能となるが
、そうするとＴＳＣ測定に多くの時間を要してしまうことになる。つまり、解放時間が異なるキャリアがあるため、保持時間ｔｇsetは、試料１１によって必要となる長さが異な
るのである。このような特性を考慮して、測定実行工程（Ｓ１０４）で確保すべき保持時間ｔｇsetについては、直線近似部分の温度幅に対して、返し部分の温度幅が例えば３０
％以内、望ましくは例えば１０％以内に収まるように、その時間の大きさを設定することが考えられる。つまり、保持時間ｔｇsetについての予備試験では、試料１１に対するＴ
ＳＣグローバルピーク測定を行って、直線近似部分に対する返し部分の大きさを検出する。
【００５５】
このような手順の予備試験を経ることで、上記の（４）電圧印加後の保持時間ｔｇset
の値について、条件出しが行われる。具体的には、返し部分の大きさ（温度幅）が直線近似部分の大きさ（温度幅）の所定割合以内（例えば３０％以内、望ましくは例えば１０％
以内）に収まるように、保持時間ｔｇsetについての条件出しが行われる。この条件出し
によって抽出された保持時間ｔｇsetの値は、コンピュータ部４０の条件登録手段４６に
よってデータ記憶領域４４内の所定箇所に登録されることになる。また、このようにして得られた保持時間ｔｇsetの値は、後に行う測定実行工程（Ｓ１０４）がＴＳＣ部分昇温
法による昇温を行う場合にも適用され得るものである。
【００５６】
（コレクティング電圧Ｖｃについての予備試験）
保持時間ｔｇsetについての条件出しを行ったら、次いで、条件抽出工程（Ｓ１０２）
では、コレクティング電圧Ｖｃについての条件出しを行う。コレクティング電圧Ｖｃの条件出しにあたっては、先ず、条件出しをしたトラッピング電圧Ｖsetの値の１／１００〜
１／１又は−１／１００〜−１／１に相当するいずれかの値を推奨値として設定する。ただし、試料１１に内部電界が発生し得る場合であれば、例えば０Ｖに設定することも考えられる。そして、その推奨値により試料１１に対するＴＳＣグローバルピーク測定を行って、その検出結果の波形を得る。
【００５７】
図９は、コレクティング電圧の違いによるＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果の相違の一具体例を示す説明図である。
図例のように、ＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果の波形は、その立ち上がり側はコレクティング電圧Ｖｃに影響されにくいが、その反対側についてはコレクティング電圧Ｖｃ次第で大きく相違するという特性を示す。このＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果については、温度上昇に伴ってＴＳＣ電流が立ち上がり、ピークを過ぎた後に、ＴＳＣ電流が再び元に戻るという波形を描くことが望ましい（図中における−１０Ｖの波形参照）。このことから、推奨値によりＴＳＣグローバルピーク測定を行った結果、その検出結果の波形が望ましいものであれば、その推奨値をコレクティング電圧Ｖｃの値として設定する。ただし、その検出結果の波形が望ましいものでなければ、トラッピング電圧Ｖset
の値の１／１００〜１／１又は−１／１００〜−１／１の範囲の中で新たな推奨値を特定し、その新たな推奨値についてＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果の波形を確認する。
【００５８】
このような手順の予備試験を経ることで、上記の（５）試料１１に印加するコレクティング電圧Ｖｃの値について、条件出しが行われる。この条件出しによって抽出されたコレクティング電圧Ｖｃの値は、コンピュータ部４０の条件登録手段４６によってデータ記憶領域４４内の所定箇所に登録されることになる。
【００５９】
（照射光についての予備試験）
上記（６）の測定条件についての条件出しで試料１１に対する光照射を行うとされた場合に、条件抽出工程（Ｓ１０２）では、さらに照射光の波長および照射強度についての条件出しを行う。照射光の波長および照射強度の条件出しにあたっては、試料室１０の室内を冷却した状態（例えば−１８０℃程度の状態）で、その試料室１０内の試料１１に対して光照射機構５０から光を照射する。このとき、光照射機構５０は、長波長側から短波長側へ波長を可変させながら光照射を行う。そして、そのときの試料１１における照射光の波長変化に応じた電流変化を直流微小電流計３０で検出する。つまり、照射光についての予備試験では、試料１１の電流測定を行って、照射光の波長変化に対する電流の変化を検出する。
【００６０】
図１０は、照射光の波長変化に対する電流変化の検出結果の一具体例を示す説明図である。
図例のように、試料１１に対して光を照射すると、その試料１１における電流は、照射光の波長が短波長になるのに連れて増大し、ある波長でフォトカレント（Photo Current
）最大値を迎えるという特性を示す。このような特性を考慮して、測定実行工程（Ｓ１０
４）で試料１１に照射する光については、フォトカレントの最大値を迎えたときの光エネルギー量Ｅｅに対してマージン量を確保した光エネルギー量Ｅsetとなるようにする。こ
のときに確保するマージン量としては、例えば光エネルギー量がＥｅの１０％±１０％の範囲に属する量とすることが考えられる。そして、光エネルギー量Ｅsetが得られるよう
な照射光の波長λsetおよび照射強度を選定する。
【００６１】
このような手順の予備試験を経ることで、上記の（７）光照射を行う場合の光の波長、および、上記の（８）光照射を行う場合の光の照射強度について、条件出しが行われる。この条件出しによって抽出された光の波長および照射強度は、コンピュータ部４０の条件登録手段４６によってデータ記憶領域４４内の所定箇所に登録されることになる。
【００６２】
（ＴＳＣ部分昇温法についての予備試験）
測定実行工程（Ｓ１０４）においてＴＳＣ部分昇温法による昇温を行う場合であれば、条件抽出工程（Ｓ１０２）では、各段階における昇温幅および温度間隔についての条件出しを行う。各段階の昇温幅および温度間隔の条件出しにあたっては、保持時間ｔｇsetに
ついての条件出しの場合と同様に、ＴＳＣグローバルピーク測定を行う（例えば図８参照）。そして、ＴＳＣグローバルピーク測定の検出結果の波形を得たら、その波形の半値幅を求めて所定閾値と比較し、その波形のピークがシャープであるか、あるいはブロードであるかを判定する。その結果、波形のピークがシャープであれば、各段階の間の温度間隔を狭めるとともに、各段階における昇温幅が小さくなるようにする。また、波形のピークがブロードであれば、各段階の間の温度間隔を広げるとともに、各段階における昇温幅が大きくなるようにする。具体的には、波形の半値幅が所定数値範囲に属していれば、各段階の昇温幅および温度間隔を所定の基準値（例えば、昇温幅：３０℃、温度間隔：１０℃）に設定するが、波形の半値幅が所定数値範囲よりも小さくシャープなピークを有している場合には各段階の昇温幅および温度間隔を基準値よりも小さく設定し（例えば、昇温幅：２５℃、温度間隔：５℃）、波形の半値幅が所定数値範囲よりも大きくブロードなピークを有している場合には各段階の昇温幅および温度間隔を基準値よりも大きく設定する（例えば、昇温幅：４０℃、温度間隔：２０℃）、といったことを行う。
【００６３】
このような手順の予備試験を経ることで、上記の（１０）各段階における昇温幅、および、上記の（１１）各段階の間の温度間隔について、条件出しが行われる。この条件出しによって抽出された光の波長および照射強度は、コンピュータ部４０の条件登録手段４６によってデータ記憶領域４４内の所定箇所に登録されることになる。
【００６４】
以上のような条件抽出工程（Ｓ１０２）で条件出しがされた各測定条件は、条件登録工程（Ｓ１０３）でデータ記憶領域４４内に登録される。その後は、測定実行工程（Ｓ１０４）において、データ記憶領域４４内の測定条件を用いつつ、試料室１０内の試料１１に対するＴＳＣ測定が行われる。測定実行工程（Ｓ１０４）は、既に説明した一般的なＴＳＣ測定の手順に沿って行われる（図３参照）。そして、測定実行工程（Ｓ１０４）の終了後は、必要に応じて、条件修正工程（Ｓ１０６）が行われる。
【００６５】
（Ｓ１０６：条件修正工程）
次に、条件修正工程（Ｓ１０６）について、具体例を挙げてさらに詳しく説明する。
【００６６】
図１１は、ＴＳＣ測定の検出結果の一具体例を示す説明図である。
測定実行工程（Ｓ１０４）において、ＴＳＣ部分昇温法によるＴＳＣ測定を行うと、例えば図１１に示すような検出結果が得られる。条件修正工程（Ｓ１０６）に際しては、先ず、この検出結果について解析し、その検出結果を得るのに用いた測定条件の修正が必要か否かを判断する。具体的には、例えば、ＴＳＣ部分昇温法により得られた各段階の検出結果のそれぞれについて、保持時間ｔｇsetの条件出しを行った場合（例えば図８参照）
と同様に、直線近似部分の温度幅に対して返し部分の温度幅が例えば３０％以内、望ましくは例えば１０％以内に収まっているか否かを解析し、その範囲に収まっていなければ測定条件の修正が必要であると判断する。
【００６７】
修正が必要と判断した場合、条件修正工程（Ｓ１０６）においては、測定条件の修正が必要である旨の情報をコンピュータ部４０が出力する。これにより、熱刺激電流測定装置のオペレータは、測定条件の修正が必要であることを把握することができる。
【００６８】
測定条件の修正は、以下のようにして行うことが考えられる。
例えば、修正が必要である測定条件の設定値をコンピュータ部４０から表示出力して、そのコンピュータ部４０を操作する熱刺激電流測定装置のオペレータに修正後の設定値をマニュアル入力させる。
また、例えば、修正を許可する旨の所定操作が熱刺激電流測定装置のオペレータによって行われると、修正が必要である測定条件について、コンピュータ部４０が再度条件出しを行って、修正後の設定値を自動的に特定するようにしてもよい。
【００６９】
＜５．本実施形態の効果＞
本実施形態で説明した熱刺激電流測定装置、熱刺激電流測定プログラムおよび熱刺激電流測定方法によれば、以下のような効果が得られる。
【００７０】
本実施形態においては、測定対象となる試料１１に対するＴＳＣ測定を行う際に必要となる測定条件について、当該試料１１を試料室１０内にセットすれば、その条件出しが自動的に行われる。そのため、従来のように熱刺激電流測定装置のオペレータ等が経験則に基づいて条件出しを行う場合とは異なり、測定対象となる試料１１に適した測定条件を簡便かつ迅速に条件出しすることができ、その条件出しをした測定条件により適切なＴＳＣ測定を行うことが可能となる。このことは、特に未知材料からなる試料１１が測定対象となる場合に非常に有効である。すなわち、未知材料からなる試料１１が測定対象となる場合であっても、従来の場合とは異なり、煩雑な条件の絞込みや再現性の検証など、多くの工数（手間）を投入する必要が生じてしまうことがない。
【００７１】
また、本実施形態においては、自動的に条件出しをする測定条件として、（２）試料１１に印加するトラッピング電圧Ｖsetの大きさ、（３）トラッピング電圧Ｖsetの印加時間ｔsetの値、（４）トラッピング電圧Ｖsetの印加終了から試料１１の昇温開始までの保持時間ｔｇsetの値の少なくとも一つを含む。これらの測定条件は、ＴＳＣ測定の検出結果
に大きな影響を及ぼす一方で、測定対象となる試料１１の種類によって内容が異なり得る。そのため、これらの代表的な測定条件を自動的に行う条件出しの対象とすれば、適切なＴＳＣ測定を行う上で非常に有効なものとなり、またその条件出しを簡便かつ迅速に行えるようになるので、ＴＳＣ測定の測定実施者にとっても非常に利便性が高いものとなる。
特に、（４）保持時間ｔｇsetについては、本実施形態では、ＴＳＣ測定の検出結果に
おける返し部分の大きさが当該検出結果における直線近似部分の大きさの所定割合以内（例えば３０％以内、望ましくは例えば１０％以内）に収まるように、その条件出しを行う。このような条件出しを行えば、後に行う測定実行工程（Ｓ１０４）において、ＴＳＣ測定に多くの時間を要してしまうのを抑制しつつ、余剰キャリアの解放を確実に行えるようにすることで当該ＴＳＣ測定の高精度化が図れるようになる。
【００７２】
また、本実施形態においては、ＴＳＣ測定の結果に応じてデータ記憶領域４４に登録した測定条件の内容を修正し得るようになっている。つまり、実際にＴＳＣ測定を行った結果を、データ記憶領域４４内における測定条件の内容にフィードバックし得るようになっている。そのため、測定条件の内容修正を重ねることで、その測定条件について、より一層の適切化が図れるようになる。また、内容修正後の測定条件を用いてＴＳＣ測定を行う
ことで、そのＴＳＣ測定の結果についての高精度化も期待できる。
【００７３】
＜６．変形例等＞
以上に本発明の実施形態を説明したが、上述した開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上述の例示的な実施形態に限定されるものではない。
【００７４】
例えば、本実施形態では、測定条件の設定値について具体的な数値を挙げている場合があるが、これらの数値は単なる例示に過ぎず、必要に応じて適宜設定することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…試料室、１１…試料、１２…電極、１３…温調機能、１４…開閉弁、１５…ロータリーポンプ、１６…ガス供給源、１７…試料台、２０…直流電源、２１…リレースイッチ、３０…直流微小電流計、４０…コンピュータ部、４１…測定実行手段、４２…モニタリング手段、４３…結果処理手段、４４…データ記憶領域、４５…条件抽出手段、４６…条件登録手段、４７…条件修正手段、５０…光照射機構
【図５】
2015028463.tif 000003
【図６】
2015028463.tif 000004
【図７】
2015028463.tif 000005
【図８】
2015028463.tif 000006
【図９】
2015028463.tif 000007
【図１０】
2015028463.tif 000008
【図１１】
2015028463.tif 000009
【図１】
2015028463.tif 000010
【図２】
2015028463.tif 000011
【図３】
2015028463.tif 000012
【図４】
2015028463.tif 000013