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層状遷移金属化合物を母体としたソフト化学生成物質における電子輸送特性の精密測定

Research Project

Project/Area Number 16740214
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionOsaka University (2006)
Central Research Institute of Electric Power Industry (2004-2005)

Principal Investigator

竹谷 純一  大阪大学, 理学研究科, 助教授 (20371289)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywords微小単結晶 / 電界効果 / ホール効果 / 熱伝導率 / ソフト化学反応 / 輸送特性
Research Abstract

層状遷移金属化合物を母体として常温常圧に近いソフトな条件においてイオンや分子を付加あるいは挿入する手法は、自由度の高い物質設計の手法であるが、mm級の均質な単結晶を得にくいために、精密な輸送特性が困難である。そこで、本研究では微小な結晶でも精密な電子輸送特性が測定できるよう、絶縁性基板上に微小電極を形成した"電子伝導測定チップ"を作製し、その上に結晶を貼り合わせることにより伝導度を測定する手法を開発してきた。研究を進めるに従って、本手法が層状遷移金属化合物のみならず、微小な有機半導体単結晶などにも適用できる汎用性を有することが明らかになってきた。即ち、弱いvan der Waals力による層間方向の結合が層の面内に比べて極端に弱い結晶においては、非常に平坦な表面が自然に得られやすいため、静電的に基板に貼り合わせる際に金などの電極との良好な電気的接合が可能になる。加えて、結晶とは反対側の基板に金属面を構成することによって、電界効果トランジスタ構造を構成し、層状結晶の伝導度をゲート電界によって変調できることも示された。終了年度である今年度は以下の2項目の実験研究を行い、次項目の成果発表を行った。
1)厚さ1μmの薄片状結晶を用い、上下の両面に電界効果トランジスタ構造を構成した。このダブルゲート構造を作製し、薄片状結晶の表面ではなく、中心部にも電荷導入することが可能であることを示した。電界効果は一般には表面ドープの手法であると考えられていたが、この構造を用いれば、バルク中にキャリアをドープすることも可能であることが示された。
2)電子伝導だけでなく、微小単結晶測定用の"熱伝導測定チップ"の開発も行った。チップを構成する材料は、電気伝導測定の場合には絶縁体によって絶縁すれば十分であるが、熱伝導測定チップにおいては、熱的にも絶縁する必要がある。本研究では、1μmの酸化シリコンメンブレーン上に微小な温度センサーとヒーターをMEMS技術によって構成することによって、これを可能にした。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2007 2006 2005 2004

All Journal Article (11 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Very high mobility organic single crystal transistors with in-crystal conduction channels2007

    • Author(s)
      J.Takeya et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 90巻9号(in press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Single-crystal field-effect transistors of benzoannulated fused oligothiophenes and oligoselenophenes2007

    • Author(s)
      K.Yamada et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 90巻7号

      Pages: 72102-72102

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of metal electrodes on rubrene single-crystal transistors2007

    • Author(s)
      T.Takenobu et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 90巻1号

      Pages: 13507-13507

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrolyte-gated charge accumulation in organic single crystals2006

    • Author(s)
      H.Shimotani et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 89巻20号

      Pages: 203501-203501

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hall effect in organic single-crystal field-effect transistors2006

    • Author(s)
      J.Takeya et al.
    • Journal Title

      Material Research Society Symposium Proceedings 937巻

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Copper phthalocyanine single-crystal field-effect transistors stable above 100℃2006

    • Author(s)
      K.Yamada et al.
    • Journal Title

      Material Research Society Symposium Proceedings 937巻

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Organic single crystal transistors : Interface modification with SAMs and double gate structure2006

    • Author(s)
      Y.Iwasa et al.
    • Journal Title

      Molecular Crystals ans Liquid Crystals 455巻

      Pages: 277-277

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ambipolar organic field-effect transistors based on rubrene single crystals2006

    • Author(s)
      T.Takahashi et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 88巻3号

      Pages: 33505-33505

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hall effect of quasi-hole gas in organic single-crystal transistors2005

    • Author(s)
      J.Takeya et al.
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics (Express Letter) 44巻46号

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effects of polarized organosilane self-assembled monolayers on organic single-crystal transistors2005

    • Author(s)
      J.Takeya et al.
    • Journal Title

      Material Research Society Symposium Proceedings 871E

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effects of polarized organosilane self-assembled monolayers on organic single-crystal field-effect transistors2004

    • Author(s)
      J.Takeya et al.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 85

      Pages: 5078-5078

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機半導体を用いたホール素子2006

    • Inventor(s)
      竹谷純一他
    • Industrial Property Rights Holder
      電力中央研究所
    • Industrial Property Number
      2006-104451
    • Filing Date
      2006-04-05
    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機半導体素子2006

    • Inventor(s)
      竹谷 純一他
    • Industrial Property Rights Holder
      電力中央研究所
    • Industrial Property Number
      2006-032186
    • Filing Date
      2006-02-09
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2020-05-15  

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