One carrier/molecule doping to organic materials with electric double layer transistors

• Project/Area Number: 19740192
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: SHIMOTANI Hidekazu Tohoku University, 金属材料研究所, 助教 (60418613)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,610,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2008: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2007: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 電気二重層トランジスタ / 有機トランジスタ / 分子性固体 / 電界効果トランジスタ / 電界効果ドーピング / 電解質ゲート / 有機FET / 電子相転移 / 酸化物半導体 / 電気二重層 / EDLT / FET / キャリアドーピング / 電気化学

Research Abstract

本研究では、静電的に物質表面に電荷を蓄えることにより、その物質の電気的性質を変化させることを目的とした。そのための方法として、従来の電界効果トランジスタを改良し、物質と電解液の界面に形成される電気二重層とよばれるキャパシタを利用した電気二重層トランジスタを確立した。その結果、有機トランジスタの超低電圧駆動、酸化物半導体の絶縁体から金属への電子相転移を実現した。これは、今後様々な物質で新電子相の探索を可能にするものである。

Research Products

• [Journal Article] High-Density Carrier Accumulation in ZnO Eield-Effect Transistors Gated by Electric Double Layers of Ionic Liquids (2009)
  • Author(s): H. T. Yuan, H. Shimotani, A. Tsukazaki, A. Ohtomo, M. Kawasaki, Y. Iwasa
  • Journal Title: Advanced Functional Materials 19 Pages: 1046-1046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Density Carrier Accumulation in ZnO Field-Effect (2009)
  • Author(s): H. Yuan
  • Journal Title: Advanced Functional Materials 19 Pages: 1046-1053
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electric-field-induced superconductivity in an insulator (2008)
  • Author(s): K. Ueno, S. Nakamura, H. Shimotani, A, Ohtomo, N. Kimura, T. Nojima, H. Aoki, Y. Iwasa, M. Kawasaki
  • Journal Title: Nature Materials 7 Pages: 855-855
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of postannealing on the performance of pentacene single-crystal ambipolar transistors (2008)
  • Author(s): T. Takenobu, K. Watanabe, Y. Yomogida, H. Shimotani, Y. iwasa
  • Journal Title: Applied Physics Letters 93 Pages: 73301-73301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On the synthesis conditions of n and N_2 endohedral fullerenes (2008)
  • Author(s): S. Ito, H. Shimotani, H. Takagi, N. Dragoe
  • Journal Title: Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures 16 Pages: 206-206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p-type field-effect transistor of NiO with electric double-layer gating (2008)
  • Author(s): H. Shimotani, H. Suzuki, K. Ueno, M. Kawasaki, Y. Iwasa
  • Journal Title: Applied Physics Letters 92 Pages: 242107-242107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On the synthesis conditions of n and N_2 endohedral fullerenes (2008)
  • Author(s): S. Ito
  • Journal Title: Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures 16 Pages: 206-213
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p-type field-effect transistor of NiO with electric double-layer gating (2008)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Journal Title: Applied Physics Letters 92 Pages: 24217-24217
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of postannealing on the performance of pentacene single-crystal a mbipolar transistors (2008)
  • Author(s): T. Takenobu
  • Journal Title: Applied Physics Letters 93 Pages: 73301-73301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electric-field-induced superconductivity in an insulator (2008)
  • Author(s): K. Ueno
  • Journal Title: Nature Materials 7 Pages: 855-858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insulator-to-metal transition in ZnO by electric double layer gating (2007)
  • Author(s): H. Shimotani, H. Asanuma, A. Tsukazaki, A. Ohtomo, M. Kawasaki, Y. Iwasa
  • Journal Title: Applied Physics Letters 91 Pages: 82106-82106
  • NAID: 120006581849
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electric double layer transistor of organic semiconductor crystals in a four-probe configuration (2007)
  • Author(s): H. Shimotani, et. al.
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Part 1 46 Pages: 3613-3617
  • NAID: 40015421759
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insulator-to-metal transistion in ZnO by electric double layer gating (2007)
  • Author(s): H. Shimotani, et. al.
  • Journal Title: Applied Physics Letters 91 Pages: 82106-82106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconductivity of doped Ar@C_<60> (2007)
  • Author(s): K. Yakigaya, et. al.
  • Journal Title: New Journal of Chemistry 31 Pages: 973-979
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Differential Capacitance of the Electric Double Layer in Ionic Liquids : Influence of Potential, Ion Size and Temperature (2009)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] Electric double layer transistors (2009)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: IMR Workshop on Organic Light Emitting Devices
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2009-01-23
• [Presentation] Electrochemical Transistor of Organic and Oxide semiconductors (2008)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: MRSEC IRG-2 / Tohoku University Joint Symposium on Gate Dielectric Materials
  • Place of Presentation: Minneapolis, USA
  • Year and Date: 2008-10-29
• [Presentation] Electrochemical Transistor of Organic and Oxide semiconductors (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: MRSEC IRG-2/Tohoku University Joint Symposium on Gate Dielectric Materials
  • Place of Presentation: Minneapolis (USA)
  • Year and Date: 2008-10-29
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによる水素終端ダイヤモンドの絶縁体-金属転移 (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] Electric double layer transistor on NiO and Nd_2CuO_4 (2008)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: The 15th International Workshop on Oxide Electronics
  • Place of Presentation: Fstes Park, USA
  • Year and Date: 2008-09-16
• [Presentation] Electric Double-Layer Transistors of from Tnorganic to Organic Semiconductors (2008)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: International Symposium on Organic Transistors and Functional Interfaces
  • Place of Presentation: Iwanuma, Japan
  • Year and Date: 2008-08-22
• [Presentation] High density carrier doping with electric double layer transistor (2008)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: International Symposium on Molecular Conductors 2008
  • Place of Presentation: 愛知県岡崎市
  • Year and Date: 2008-07-23
• [Presentation] 半導体/電解質界面における高濃度キャリアドーピング (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 特定領域「ナノリンクの電気伝導」領域会議
  • Place of Presentation: 北海道函館市
  • Year and Date: 2008-07-03
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによるNd_2CuO_4への可逆的キャリアドーピング (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 日本物理学会 第63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学本部キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによるNd_2CuO_4への可逆的キャリアドーピング (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪府東大阪市
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] High density carrier accumulation by electric double layer transistor (2008)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: 特定領域研究「異常量子物質の創製-新しい物理を生む新物質-」2007年度成果報告会
  • Place of Presentation: 名古屋大学,愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2008-01-06
• [Presentation] High density carrier accumulation by electric double layer transistor (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 特定領域研究「異常量子物質の創製-新しい物理を生む新物質-」2007年度成果報告会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2008-01-05
• [Presentation] High density carrier doping with electric double layer transistor (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: High density carrier doping with electric double layer transistor
  • Place of Presentation: 愛知県岡崎市
• [Presentation] Electric Double-Layer Transistors of from Inorganic to Organic Semicon ductors (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: International Symposium on Organic Transistors and Functional Interfaces
  • Place of Presentation: 宮城県岩沼市
• [Presentation] Electric double layer transistor on NiO and Nd_2CuO_4 (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: The 15th International Workshop on Oxide Electronics
  • Place of Presentation: Estes Park (USA)
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによる水素終端ダイヤモンドの絶縁体・金属転移 (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによる高濃度キャリアドープ (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 新物質エレクトロニクスの基礎に関する東北大・名大合同研究会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2007-11-19
• [Presentation] Insulator-to-metal transition in ZnO by electric double layer transistor (2007)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: The 14th Workshop on Oxide Electronics
  • Place of Presentation: Jeju island, Korea
  • Year and Date: 2007-10-07
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによる酸化物の電子物性の研究 (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: エレクトロニクス技術広域分野研究交流会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによる酸化物の電子物性の研究 (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: エレクトロニクス技術広域分野研究交流会
  • Place of Presentation: 東北大学,宮城県仙台市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによるNiOのp型動作 (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 第68回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工大
  • Year and Date: 2007-09-07
• [Presentation] 電気二重層トランジスタによるNiOのp型動作 (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 第68回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2007-09-03
• [Presentation] 電気二重層FETによる高濃度キャリアドーピング (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: ボトムアップ若手の会第2回研究会
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構
  • Year and Date: 2007-07-13
• [Presentation] 電気二重層FETによる高濃度キャリアドーピング (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: ボトムアップ若手の会第2回研究会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2007-07-12
• [Presentation] 電気二重層トランジスタ (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 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: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2007-06-28
• [Presentation] Electric double layer transistors (2007)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: 第113回東北大学金属材料研究所講演会
  • Place of Presentation: 東北大学,宮城県仙台市
  • Year and Date: 2007-05-24
• [Presentation] Electrolyte-Gated Field-Effect Transistor of Rubrene Single Crystal (2007)
  • Author(s): H. Shimotani
  • Organizer: The 2007 MRS Spring Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2007-04-09
• [Presentation] 電気二重層トランジスタ (2007)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Organizer: 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,宮城県仙台市
• [Book] 有機トランジスタの評価と応用II (2008)
  • Author(s): 下谷秀和、岩佐義宏
  • Publisher: 株式会仕シーエムシー出版
• [Book] 有機トランジスタ材料の評緬と応用II (2008)
  • Author(s): 下谷秀和
  • Publisher: 株式会社ジーエムジ出版
• [Remarks]
  • URL: http://iwasa.imr.tohoku.ac.jp/