Improvement of fully-printed organic thin-film transistors and application for integrated circuits

• Project/Area Number: 25820134
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: FUKUDA Kenjiro 山形大学, 理工学研究科, 助教 (40613766)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 有機トランジスタ / プリンテッドエレクトロニクス / フレキシブルエレクトロニクス / 有機半導体 / 集積回路 / プリンテッド・エレクトロニクス

Outline of Final Research Achievements

We have demonstrated that fully-printed organic thin-film transistors with excellent electrical performances. The integrated circuits (RS-Flip flop) were operated successfully at low operation voltage and with high operation speed. Furthermore we demonstrated fully printed organic circuits fabricated on one-micron-thick films with extremely light (2 g/m2) and excellent mechanical stability. These results represent significant progress in the fabrication of fully printed organic TFT devices and circuits for use in unobtrusive electronic applications such as wearable sensors.

Research Products

• [Journal Article] Control of threshold voltage in organic thin-film transistors by modifying gate electrode surface with MoOX aqueous solution and inverter circuit applications (2015)
  • Author(s): Rei Shiwaku, Yudai Yoshimura, Yasunori Takeda, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 106 Issue: 5 Pages: 053301-053301
  • DOI: 10.1063/1.4907317
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Flip-flop logic circuit based on fully solution-processed organic thin film transistor devices with reduced variations in electrical performance (2015)
  • Author(s): Yasunori Takeda, Yudai Yoshimura, Faiz Adi Ezarudin Bin Adib, Daisuke Kumaki, Kenjiro Fukuda, and Shizuo Tokito
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 54 Issue: 4S Pages: 04DK03-04DK03
  • DOI: 10.7567/jjap.54.04dk03
  • NAID: 210000145052
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fully-printed high-performance organic thin-film transistors and circuitry on one-micron-thick polymer films (2014)
  • Author(s): Kenjiro Fukuda, Yasunori Takeda, Yudai Yoshimura, Rei Shiwaku, Lam Truc Tran, Tomohito Sekine, Makoto Mizukami, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Issue: 1 Pages: 4147-4147
  • DOI: 10.1038/ncomms5147
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-speed operation in printed organic inverter circuits with short channel length (2014)
  • Author(s): Yudai Yoshimura, Yasunori Takeda, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
  • Journal Title: Organic Electronics Volume: 15 Issue: 11 Pages: 2696-2701
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2014.08.001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fully Solution-Processed Flexible Organic Thin Film Transistor Arrays with High Mobility and Exceptional Uniformity (2014)
  • Author(s): Kenjiro Fukuda1, Yasunori Takeda, Makoto Mizukami, Daisuke Kumaki & Shizuo Tokito
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Issue: 1 Pages: 3947-3947
  • DOI: 10.1038/srep03947
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Fully-printed and Ultraflexible Organic Integrated Circuits (2015)
  • Author(s): Kenjiro Fukuda
  • Organizer: BIT's Annual World Congress of Smart Materials-2015 (WCSM)
  • Place of Presentation: Busan Exhibition & Convention Center (BEXCO), Republic of Korea
  • Year and Date: 2015-03-24
  • Invited
• [Presentation] 短チャネル・短コンタクト長全印刷型トランジスタ (2015)
  • Author(s): 福田憲二郎, 岡本 朋子, 儘田 正史, 熊木 大介, 片山 嘉則, 時任 静士
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス, 神奈川県
  • Year and Date: 2015-03-14
• [Presentation] 印刷型有機トランジスタの閾値電圧制御と回路応用 (2015)
  • Author(s): 塩飽 黎, 吉村 悠大, 竹田 泰典, 福田 貴, 福田憲二郎, 熊木 大介, 時任 静士
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス, 神奈川県
  • Year and Date: 2015-03-12
• [Presentation] 強誘電性高分子層の熱処理温度による強誘電体ゲート有機薄膜トランジスタのメモリ特性改善 (2015)
  • Author(s): 菅野 亮, 関根 智仁, 福田憲二郎, 熊木 大介, 時任 静士
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス, 神奈川県
  • Year and Date: 2015-03-12
• [Presentation] 超薄型フィルム上の大面積全印刷有機集積回路 (2015)
  • Author(s): 福田憲二郎
  • Organizer: ふくしまものづくり企業交流会
  • Place of Presentation: コラッセふくしま, 福島県
  • Year and Date: 2015-01-20
  • Invited
• [Presentation] 全印刷型有機集積回路～高性能化、高均一化、軽量化への取り組み～ (2015)
  • Author(s): 福田憲二郎
  • Organizer: プリンテッド・江レクトニクス研究会 第4回研究会
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター, 東京都
  • Year and Date: 2015-01-16
  • Invited
• [Presentation] 溶液プロセスによる有機TFTの閾値電圧制御およびインバータ回路応用 (2014)
  • Author(s): 塩飽黎, 吉村悠大, 竹田泰典, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス, 北海道
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] 高分子フィルム上に形成する軽量・大面積有機集積回路 (2014)
  • Author(s): 福田憲二郎, 時任静士
  • Organizer: プラスチック成形加工学会大143回講演会
  • Place of Presentation: 山形大学工学部百周年記念会館, 山形県
  • Year and Date: 2014-09-11
  • Invited
• [Presentation] 印刷で作る柔らかな集積回路 (2014)
  • Author(s): 福田憲二郎, 時任静士
  • Organizer: 平成26年度産学交流夏季セミナー
  • Place of Presentation: 伝国の杜, 山形県
  • Year and Date: 2014-08-28
  • Invited
• [Presentation] インクジェット法を用いた全塗布型有機トランジスタの作製と集積回路応用 (2014)
  • Author(s): 竹田泰典, 小林 悠, Faiz Adi Ezarudin Bin Adib, 福田憲二郎・熊木大介, 時任静士
  • Organizer: 電子情報通信学会電子デバイス研究会（ED）
  • Place of Presentation: 山形大学工学部百周年記念会館, 山形県
  • Year and Date: 2014-04-18
• [Presentation] ゲート電極表面処理による有機薄膜トランジスタの閾値電圧制御 (2014)
  • Author(s): 塩飽 黎, 吉村悠大, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
  • Organizer: 電子情報通信学会電子デバイス研究会（ED）
  • Place of Presentation: 山形大学工学部百周年記念会館, 山形県
  • Year and Date: 2014-04-18
• [Presentation] オール印刷型フレキシブル有機集積回路実現を目指した基盤研究 (2014)
  • Author(s): 福田憲二郎, 時任静士
  • Organizer: 情報科学用有機材料第１４２委員会「有機光エレクトロニクス部会 第５８回研究会」－プリンタブル・エレクトロニクスの最前線－
  • Place of Presentation: 東京理科大学森戸記念館, 東京都
  • Invited
• [Presentation] 印刷型有機インバータ回路の短チャネル化による高速動作 (2014)
  • Author(s): 吉村悠大，竹田泰典，関根智仁，福田憲二郎，熊木大介，時任静士
  • Organizer: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学相模原キャンパス, 神奈川県
• [Presentation] 超薄型パリレンフィルム上の全印刷型有機インバータ回路 (2014)
  • Author(s): 福田憲二郎，竹田泰典，熊木大介，時任静士
  • Organizer: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学相模原キャンパス, 神奈川県
• [Presentation] オール塗布法で作製した高移動度有機TFTのチャネル長依存性 (2013)
  • Author(s): 福田憲二郎, 竹田泰典, 水上誠, 熊木大介, 時任静士
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
• [Presentation] 自己組織化単分子膜を用いた塗布型銀電極の修飾による塗布型有機トランジスタの高性能化 (2013)
  • Author(s): 吉村悠大, 竹田泰典, 佐藤翼, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都
• [Presentation] 印刷法による高性能有機TFTバックプレーン試作技術 (2013)
  • Author(s): 福田憲二郎, 竹田泰典, 水上 誠, 熊木大介, 時任静士
  • Organizer: 有機EL討論会第16回例会
  • Place of Presentation: 日本化学未来館みらいCANホール, 東京,
• [Presentation] Channel length dependence of device performances in fully-solution processed flexible organic thin-film transistor array (2013)
  • Author(s): Kenjiro Fukuda, Yasunori Takeda, Makoto Mizukami, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
  • Organizer: 2013 Materials Research Society Fall Meeting & Exhibit
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center, Boston, MA（アメリカ合衆国）
• [Book] 次世代プリンテッドエレクトロニクス技術 (2015)
  • Author(s): 時任静士、クレイ・シェパード、依田健志、永井大輔、渡辺静晴、板倉義雄、池上和志、山岡弘明、金村聖志、福田憲二郎、竹田泰典、石田敬雄、向田雅一、衛慶碩、桐原和大、佐野康、小林大介、谷理、関根智仁、熊木大介、他
  • Total Pages: 274
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Remarks] 時任・熊木・福田研究室
  • URL: http://tokitolabo.yz.yamagata-u.ac.jp/index.html
• [Remarks] ROEL 山形大学有機エレクトロニクス研究センター
  • URL: http://organic.yz.yamagata-u.ac.jp/
• [Remarks] 時任・熊木・福田研究室ホームページ
  • URL: http://tokitolabo.yz.yamagata-u.ac.jp/html/index.html