| Project/Area Number |
19K15646
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 有機半導体 / 近赤外光吸収 / 有機電界効果トランジスタ / キノイド / ドナー-アクセプター / カルコゲン / 近赤外光 / ドナーアクセプター / フォトディテクター / ドナーアクセプター分子 |
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| Outline of Research at the Start |
電子欠損性のアセンジカルコゲノフェンジオンをアクセプター部位として用いたドナーアクセプター分子の 設計・合成および物性評価を行うことで、長波長吸収、低いフロンティア軌道エネルギー準位を有する有機半導体材料の開発を目指す。
またHOMO/LUMO準位を考慮した、二種類の近赤外吸収半導体を組み合わせにより、バルクヘテロ型のフォトディテクター素子を作製またその特性評価を行い、近赤外吸収有機半導体の合理的な分子設計指針を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
For the development of near-infrared (NIR) absorbing organic semiconductors for the application of NIR-active photodetectors, a series of new donor-acceptor-donor (D-A-D) organic semiconductors based on acenedichalcogenophenediones, which are fused-ring quinoidal structures, were synthesized and characterized. The D-A-D organic semiconductors synthesized in this study have an intense absorption band around 600-1000 nm in the solution state, whereas in the thin-film state, the absorption edges red-shift to 1000-1800 nm despite their neutral and closed shell electronic structures. Furthermore, organic field-effect transistor devices based the thin films exhibited air-stable ambipolar charge transport properties with hole and electron mobilities of up to 0.2 cm2/Vs. These results suggest that the acenedichalcogenophenediones are the promising building units for the development of NIR-absorbing organic semiconductors.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
現在、近赤外光受光素子に用いられているシリコン半導体はその吸収波長域が1100 nmまでに限られていることから、さらに長波長域で利用可能な安価な半導体が求められている。近年、吸収波長域が1100 nmを超える近赤外吸収有機半導体が報告されているが、その多くは大気安定性が十分ではなかった。本研究で新たに開発した一連の有機半導体は、最長で1800 nmの吸収端を有するにも関わらず、大気下で良好な電荷輸送特性を示したことから、本分子設計は新規材料開発における重要な知見となりうる。
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