| Project/Area Number |
22K14745
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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 | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
Tsubasa Mikie 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (40881280)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 半導体ポリマー / π共役系材料 / 有機薄膜太陽電池 / 有機トランジスタ / n型半導体 / π共役系化合物 / 電子輸送材料 / 有機電界効果トランジスタ / n型半導体ポリマー / 電子輸送性材料 / イミド化合物 / 有機エレクトロニクス |
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| Outline of Research at the Start |
高性能なn型半導体ポリマーの開発は、有機エレクトロニクスの発展に直結する重要課題の１つである。n型半導体ポリマーの高性能化には、ポリマー中に発生した電子を、①安定に輸送できる低い最低空軌道（LUMO）準位と、②効率的に輸送できる経路構築の両立が鍵である。本研究では、ポリマー主鎖内のLUMOの非局在化に着目し、主鎖内・主鎖間の両方を効率的な電子輸送経路として活用する高性能n型半導体ポリマーを開発する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed an n-type semiconductor polymers based on moderate electron-deficient building unit quinoxaline imide (QI) to delocalize LUMO along the polymer backbone. We found that whereas QI-based monomer itself showed insufficiently low LUMO energy levels, QI-based polymer showed sufficiently low LUMO that function as n-type materials. This results clearly indicated that delocalization of LUMO along the backbone is effective to lower the LUMO energy levels of the polymer. Furthermore, organic transistors based on QI-based polymer exhibited ambipolar behavior with high electron mobility more than 1 cm2/Vs.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
塗って作製できる有機トランジスタや薄膜太陽電池は、次世代のデバイスとして注目されている。これらの開発にはp型及びn型半導体ポリマーの両方が必要であるが、p型に比べてn型ポリマーの開発が遅れている。従来、強力な電子欠損性を持つ骨格をポリマー主鎖に導入してLUMO準位を低下させることがn型半導体ポリマーの分子設計指針であった。一方、本研究では、LUMOの非局在化に着目した新しい分子設計により、「適度な」電子欠損性を持つ骨格を用いて十分に低いLUMO準位を有するポリマーの開発に成功した。新しい分子設計指針を示した本研究は、n型半導体ポリマーの高性能化へ向けて重要な知見となる。
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