| Project/Area Number |
21K05217
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Kokushikan University |
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Principal Investigator |
酒井 平祐 国士舘大学, 理工学部, 准教授 (30580401)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 有機半導体 / 有機電界効果トランジスタ / 溶液プロセス / 有機電界効果トランジスター / 有機トランジスタ |
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| Outline of Research at the Start |
有機薄膜トランジスタ(OTFT)は5 V程度の低電圧での駆動が実現している。同時に素子性能を示す指標の一つである移動度の改善も進んでいる。例えばブレードを用いた溶液せん断法にて半導体単結晶を製膜し、OTFTの活性層とすると1 cm^2/Vsを超えるような性能で駆動する。この方法では材料の利用効率が悪く、必要な箇所にピンポイントで製膜することができないという問題がある。この問題を解決するために、本研究では結晶性の高い有機半導体の薄膜がOTFTの活性層近傍にのみ形成されるような成膜法を開発し、OTFTへと応用する高移動度なOTFTの駆動へと応用する研究に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究計画では、本年度に取り組む内容は①本研究で開発している製膜法を用いて、高移動度のOTFTを作製し、特性を評価すること、②製膜の自動化と膜質の改善に取り組むこと、③作製したOTFTをセンサへと応用することの3点であった。
以下に、結果の概要をまとめる。実験①については、昨年度まで進めていた製膜条件を用いてOTFTの作成を進めたが、性能は悪化してしまった。これは製膜の再現性が低いことを示唆しているが、その原因はまだ明らかになっていない。このことを明らかにし、安定な製膜を実現するために製膜メカニズムの解明に注力しているため、実験②の自動化の装置や実験③のセンサ応用については進めることができなかった。
研究期間を通して、結晶性の高い有機半導体の細線を描き、高移動度と低電圧駆動が両立したOTFTを実現することを到達目標としてきた。本研究で開発した製膜法では、結晶性の高い有機半導体の細線を引くことに成功した。この方法により有機半導体層を製膜したOTFTの性能と一般的な製膜方法であるスピンコート法により有機半導体層を製膜したOTFTの性能を比較したところ、駆動電圧は5V程度と同程度であった。移動度については、同程度の結果が得られる場合もあるものの、再現性は低かった。
一方で、研究計画段階では予想していなかった結果として、本研究で開発した製膜法を用いると撥液性高分子絶縁層の上に有機半導体層を製膜し、OTFTを作製することができるという結果を挙げることができる。一般的な製膜方法であるスピンコート法では、撥液性高分子絶縁層の上に有機半導体層を製膜することができないため、この結果は本研究で開発した製膜法の優位性を示している。この方法で成膜したOTFTの性能について、撥液性ではない高分子絶縁層の上にスピンコート法で成膜した結果と同等の結果も得られ、再現性の向上へ向けて研究を進めている。
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