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ナノスケール界面修飾を用いた有機発光トランジスタの開発

Research Project

Project/Area Number 18710091
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

竹延 大志  Tohoku University, 金属材料研究所, 准教授 (70343035)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Keywords有機トランジスタ / 発光 / 分子性固体 / 単結晶 / 界面制御
Research Abstract

本研究の目的は、有機単結晶を用いた発光トランジスタの開発である。トランジスタの活性層が光る有機発光トランジスタは、スイッチング特性を兼ね備えた次世代の光素子としてだけでなく、将来のレーザー発振の可能性を含めて非常に注目されている。特に、レーザー発振の実現には高密度の電子・ホール両キャリアが有機半導体中で高効率に再結合する必要がある。そのため、両キャリア蓄積可能な両極性トランジスタを用いた発光トランジスタが理想的であるが、概念のみでデバイス実証には至っていない。本研究では、高性能両極性トランジスタを作製する上で大きな問題となっている、伝導・注入・蓄積の三問題をナノスケール界面修飾導入によって解決し、初めての有機発光両極性トランジスタ作製に挑む。そして、発光トランジスタが世界初の有機レーザートランジスタ開発へと展開するための足がかりとする。昨年度中に界面制御を駆使した発光トランジスタ作製技術を確立しており、テトラセンおよびルブレン単結晶において有機ELの限界値である1A/cm^2の1000倍以上という超高電流密度下での発光観察に成功した。
今年度は、さらに様々な有機半導体結晶に対して界面制御を駆使した両極性発光トランジスタ作製を行った。特に高い発光効率を有する材料を中心にデバイス作製を試みており、様々な材料において発光観測にも成功している。例えば、AC5と呼ばれる材料からは緑色の発光を、BP3Tと呼ばれる材料からは赤色の発光観測した。特に、BP3Tにおいては、テトラセン単結晶と遜色ない極めて高いキャリア移動と高い発光効率(〜80%)が両立している事を見出しており非常に明るい発光の観測に成功した。以上のように、レーザートランジスタ開発の足がかりは十分に達成できており、今後は共振器構造を作り込み光閉じ込めおよび増幅を実現する事によりレーザートランジスタ実現を試みたい。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] High Current Density in Light-Emitting Transistors of Organic Single Crystals2008

    • Author(s)
      T. Takenobu, S.Z. Bisri, T. Takahashi, M. Yahiro, C. Adachi, Y. Iwasa
    • Journal Title

      Physical Review Letters 100(6)

      Pages: 66601-66601

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mobility and Dynamics of Charge Carrier in Rubrene Single Crystal Studied by Flash-Photolysis Microwave Conductivity and Optical Spectroscopy2008

    • Author(s)
      A. Saeki, S. Seki, T. Takenobu, Y. Iwasa, S. Tagawa
    • Journal Title

      Advanced Materials 20(5)

      Pages: 920-923

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ambipolar light-emitting transistors of a tetracene single crystal2007

    • Author(s)
      T. Takahashi, T. Takenobu, J. Takeya, Y. Iwasa
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials 17

      Pages: 1623-1623

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ambipolar Field-Effect Transistor of High Photoluminescent Material Tetraphenylp yrene (TPPy) Single Crystal2007

    • Author(s)
      S.Z. Bisri, T. Takahashi, T. Takenobu, M. Yahiro, C. Adachi, Y. Iwasa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In-crystal and surface charge transport of electric-field-induced carriers in organic single-crystal semiconductors2007

    • Author(s)
      J. Takeya, J. Kato, K. Hara, M. Yamagishi, R. Hirahara, K. Yamada, Y. Nakazawa, S. Ikehata, K. Tsukagoshi, Y. Aoyagi, T. Takenobu, and Y. Iwasa
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW LETTERS 98(19)

      Pages: 196804-196804

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  • [Journal Article] Effect of metal electrodes on rubrene single-crystal transistors2007

    • Author(s)
      T.Takenobu, T.Takahashi, J.Takeya, Y.Iwasa
    • Journal Title

      APPLIED PHYSICS LETTERS 90

      Pages: 13507-13507

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      K.Marumoto, S.Kuroda, T.Takenobu, Y.Iwasa
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW LETTERS 97

      Pages: 256603-256603

    • NAID

      120000975371

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      N.Hiroshiba, R.Kumashiro, K.Tanigaki, T.Takenobu, Y.Iwasa, K.Kotani, I.Kawayama, M.Tonouchi
    • Journal Title

      APPLIED PHYSICS LETTERS 89

      Pages: 152110-152110

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      Y.Iwasa, H.Asanuma, H.Shimotani, T.Takenobu, T.Nishikawa, J.Takeya
    • Journal Title

      MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS 455

      Pages: 277-277

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    • Author(s)
      Taishi Takenobu, Yuji Murayama, Yoshihiro Iwasa
    • Journal Title

      APPLIED PHYSICS LETTERS 89

      Pages: 256603-256603

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  • [Journal Article] Optical Observation of Carrier Accumulation in Single-Walled Carbon Nanotube Transistors2006

    • Author(s)
      Taishi Takenobu, Yuji Murayama, Masashi Shiraishi, Yoshihiro Iwasa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 45

    • NAID

      10018632488

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      岡崎、分子科学研究所
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      竹延大志
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      東北大学金属材料研究所研究会『有機トランジスタの学理と応用』
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
    • Year and Date
      2007-06-29
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      T. Takenobu
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    • Place of Presentation
      San Francisco, California
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      T. Takenobu
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      2007 CERC International Symposium
    • Place of Presentation
      Akihabara Convention Hall, Tokyo
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  • [Presentation] Ambipolar light-emitting transistors of tetracene single-crystals2007

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      T. Takenobu
    • Organizer
      International Conference on Organic Electronics
    • Place of Presentation
      Eindhoven, The Netherlands
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      T. Takenobu
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      University of London, London
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      竹延大志
    • Organizer
      日本物理学会 第62回年次大会
    • Place of Presentation
      札幌 北海道大学
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  • [Presentation] AMBIPOLAR LIGHT-EMITTING TRANSISTORS OF ORGANIC SINGLE CRYSTALS2007

    • Author(s)
      T. Takenobu
    • Organizer
      Korea-Japan Joint Forum2007 (KJF2007)
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
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  • [Presentation] Ambipolar Light-Emitting Transistors of organic Single-Crystals2007

    • Author(s)
      T. Takenobu
    • Organizer
      International Symposium on Compound Semiconductor (ISCS 2007)
    • Place of Presentation
      京都大学 京都
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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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