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グラフォエピタキシーによる有機薄膜の面内配向制御と電界効果トランジスタへの応用

Research Project

Project/Area Number 18860020
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

池田 進  The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教 (20401234)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,780,000 (Direct Cost: ¥2,780,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,390,000 (Direct Cost: ¥1,390,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,390,000 (Direct Cost: ¥1,390,000)
Keywordsグラフォエピタキシー / 有機半導体 / アモルファス基板 / 表面微細加工 / 面内配向制御 / 電界効果トランジスタ
Research Abstract

本年度は、前年度に見出したグラフォエピタキシーによる有機半導体薄膜の面内配向制御技術を実際の電界効果トランジスタ(FET)に応用する試みを行った。有機半導体材料にはα-sexithiophene(6T)を用い、電子線リソグラフィーによって人工周期溝構造を形成した熱酸化シリコン基板表面に6Tを真空蒸着法によって成膜した。蒸着前に基板表面をUV/オゾン処理(親水化)ならびにHMDS処理(疎水化)して表面状態を変えることにより、6Tの結晶格子のb軸が人工溝に対して平行になる場合と垂直になる場合を作り分ける、すなわち面内配向を制御し、それによって面内の選択配向方位が90°異なる2種類のFETデバイスを作製した。グラフォエピタキシーによって面内配向制御した6TのFETデバイスはどちらも高ドレイン電圧において飽和領域が現れる一般的な出力特性を示し、このようにして作製した有機FETが正常に動作することを実証した。しかしながら、平坦基板を用いた6TのFET(薄膜の面内方位はランダム)のFET特性と比較すると移動度が小さく、これはグラフォエピタキシャル成長した薄膜ではグレインが存在しない未被覆の部分が多く、電気伝導経路の連結性が悪いためであることが判明した。これに対し、グラフォエピタキシーによって方位が揃って連結した6Tグレインの1次元鎖中の電気伝導特性を導電性カンチレバーを用いた接触型原子間力顕微鏡で測定したところ、鎖状連結構造中では伝導特性が良好であった。これは方位の揃ったグレイン間の粒界抵抗が小さいことを意味する。したがって、グラフォエピタキシャル成長した薄膜の基板被覆率を高め、それぞれ孤立してしまう傾向にあるグレイン連結構造同士を更に連結できれば、FET特性を改善できることが示唆された。

Report

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

    (7 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Graphoepitaxy of sexithiophene and orientation control by surface treatment2008

    • Author(s)
      Susumu Ikeda
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics (出版予定掲載確定)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oriented Film Growth of Organic Semiconductor Sexithiophene on Artificial Periodic Grooves and Electrical Conduction Properties of the Films2008

    • Author(s)
      Susumu Ikeda
    • Journal Title

      Materials Research Society 2007 Fall Proceedings 1059E(出版予定掲載確定)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] アモルファス基板上における有機薄膜の面内配向制御:電界効果トランジスタへの応用に向けて2008

    • Author(s)
      池田 進
    • Journal Title

      真空 50(印刷中掲載確定)

    • NAID

      10020027399

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Graphoepitaxy of sexithiophene on thermally-oxidized silicon surface with artificial periodic grooves2006

    • Author(s)
      Susumu Ikeda
    • Journal Title

      Applied Physics Letters Vol. 88, No. 25

      Pages: 251905-251905

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Oriented Film Growth of Organic Semiconductor Sexithiophene on Thermally Oxidized Silicon Substrates with Nanoscale Artificial Periodic Grooves (Oral)2007

    • Author(s)
      Susumu Ikeda
    • Organizer
      Materials Research Society 2007 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center, Boston, U.S.A
    • Year and Date
      2007-11-29
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフォエピタキシーによって面内配向制御した有機FETの特性評価2007

    • Author(s)
      池田 進
    • Organizer
      日本物理学会 第62回年次年大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-09-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機グラフォエピタキシーにおける薄膜成長の初期過程2007

    • Author(s)
      池田 進
    • Organizer
      秋季 第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学
    • Year and Date
      2007-09-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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