元素ブロックを組み込んだポリシルセスキオキサン薄膜の半導体素子への応用

• Project Area: Creation of Element-Block Polymer Materials
• Project/Area Number: 15H00771
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka Municipal Technical Research Institute
• Principal Investigator: 渡瀬 星児 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 電子材料研究部, 研究室長 (60416336)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2015: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 元素ブロック / ポリシルセスキオキサン / 金属錯体 / 分子間相互作用 / 薄膜材料 / 半導体素子 / 整流素子 / 電流注入発光素子 / シルセスキオキサン / ハイブリッド / 半導体

Outline of Annual Research Achievements

ポリシルセスキオキサンはシロキサン骨格とケイ素に直接結合した有機基を一つ有する高分子材料である。本課題では、元素ブロックを利用して従来絶縁体とされてきたポリシルセスキオキサンを半導体化し、電子デバイスに応用することが目的である。今年度は、ポリシルセスキオキサンのｎ型半導体化とその応用について検討した。
ポリシルセスキオキサンに電子輸送性のアルミニウム錯体BAlqを分子間相互作用によりハイブリッド化した。これをｐ型半導体のニッケル酸化物薄膜上に積層した素子は整流性を示し、ダイオードとして働いた。そこで次に、電流注入発光素子への応用について検討した。アルミニウム錯体Alq3およびBAlqは緑または青緑色に発光する。そこで、それらのアルミニウム錯体を元素ブロックとしてカルバゾールを導入したポリシルセスキオキサンPCTSQとハイブリッド化し、電流注入発光素子への応用について検討した。
分子間相互作用を介してPCTSQとアルミニウム錯体とをハイブリッド化すると、PCTSQ由来の青色発光は消光され、アルミニウム錯体由来の緑または青緑色の発光のみが観測された。これはすなわち、PCTSQが獲得した光エネルギーを自らの発光に変換する前にアルミニウム錯体へとエネルギー移動していることを示しており、PCTSQがアルミニウム錯体の増感剤として働くことがわかった。このハイブリッド薄膜を発光層とする電流注入発光素子を作製すると、アルミニウム錯体由来の緑または青緑色の電流注入発光が観測され、このハイブリッドが電流注入発光素子の発光層として応用できることがわかった。
このように、様々な機能をもった有機基や発光性化合物をハイブリッド化することで、従来は絶縁体とされてきたポリシルセスキオキサンを半導体化することができ、整流素子や電流注入発光素子用の電子材料として応用できることを明らかにした。。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Preparation and properties of organic-inorganic hybrid polymer films using [Ti4(μ3-O)(OiPr)5(μ-OiPr)3(PhPO3)3]・thf (2017)
  • Author(s): Ryohei Hayami, Keisuke Wada, Takuya Sagawa, Satoru Tsukada, Seiji Watase, Takahiro Gunji
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 49 Issue: 2 Pages: 223-228
  • DOI: 10.1038/pj.2016.108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Dipyridinogermole–Copper Complex as Soluble Phosphorescent Material (2016)
  • Author(s): Kazuya Murakami, Yousuke Ooyama, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa, Shun Omagari, Takayuki Nakanishi, Yasuchika Hasegawa, Kei Inumaru, Joji Ohshita
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 45 Issue: 5 Pages: 502-504
  • DOI: 10.1246/cl.160036
  • NAID: 130005150490
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular shape recognition by using a switchable luminescent nonporous molecular crystal (2016)
  • Author(s): Hiroaki Imoto, Susumu Tanaka, Takuji Kato, Takashi Yumura, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa, Kensuke Naka
  • Journal Title: Organometallics Volume: 35 Issue: 21 Pages: 3647-3650
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.6b00614
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of silica nanoparticle addition on polymer semiconductor wettability and carrier mobility in solution-processable organic transistors (2016)
  • Author(s): T. Nagase, M. Yoshikawa, S. Yamazaki, T. Kobayashi, Y. Michiwaki, S. Watase, M. Watanabe, K. Matsukawa, and H. Naito
  • Journal Title: Journal of Polymer Science, Part B Volume: 54巻 Issue: 4 Pages: 509-516
  • DOI: 10.1002/polb.23940
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Solid-State Emission of Platinum Dihalide Complexes with 9-Phenyl-9-Arsafluorene (2016)
  • Author(s): Imoto, H.; Tanaka, S.; Kato, T.; Watase, S.; Matsukawa, K.; Yumura, T.; Naka, K.
  • Journal Title: Organometallics Volume: 35 Issue: 3 Pages: 364-369
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.5b00944
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Dithienogermole-containing Oligo- and Polysilsesquioxanes as Luminescent Materials (2015)
  • Author(s): Ohshita, J.; Nakamura, M.; Yamamoto, K.; Watase, S.; Matsukawa, K.
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 44Dalton Transactions Issue: 17 Pages: 8214-8220
  • DOI: 10.1039/c5dt00777a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Selective Synthesis of cis-trans-cis Cyclic Tetrasiloxanes and the Formation of Their Two-dimensional Layered Aggregates (2015)
  • Author(s): Kinoshita, S.; Watase, S.; Matsukawa, K.; Kaneko, Y.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 137 Issue: 15 Pages: 5061-5065
  • DOI: 10.1021/jacs.5b00319
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Color Tuning of Aggregation Induced Emission Active Maleimide Dyes by Molecular Design and Morphology Control (2015)
  • Author(s): Hiroaki Imoto, Kohei Kizaki, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa, Kensuke Naka
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 21 Issue: 34 Pages: 12105-12111
  • DOI: 10.1002/chem.201501519
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] As-Stereogenic C2-Symmetric Organoarsines: Synthesis and Enantioselective Self-Assembly into Dinuclear Triple-Stranded Helicate with Copper Iodide (2015)
  • Author(s): Hiroki Adach, Hiroaki Imoto, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa, Kensuke Naka
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 44 Issue: 35 Pages: 15372-15376
  • DOI: 10.1039/c5dt01490e
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Practical Synthesis and Properties of 2,5-Diarylarsoles (2015)
  • Author(s): Makoto Ishidoshiro, Yoshimasa Matsumura, Hiroaki Imoto, Yasuyuki Irie, Takuji Kato, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa, Shinsuke Inagi, Ikuyoshi Tomita, Kensuke Naka
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 17 Issue: 19 Pages: 4854-4857
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b02416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of alkyl groups on emission properties of aggregation induced emission active N-alkyl arylaminomaleimide dyes (2015)
  • Author(s): Hiroaki Imoto, Katsuya Nohmi, Kohei Kizaki, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Kensuke Naka
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 5 Issue: 114 Pages: 94344-94350
  • DOI: 10.1039/c5ra18690k
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] フルオレン誘導体の結晶構造と発光特性 (2017)
  • Author(s): 南聡史、塚田慎一郎、中村優志、御田村紘志、渡瀬星児
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] Electronic Property of Polysilsesquioxane Containing Aluminum Complex (2017)
  • Author(s): Seiji Watase, Masashi Nakamura, Koji Mitamura, Kimihiro Matsukawa
  • Organizer: International Symposium on Polumeric Materials Based on Element-Blocks
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2017-01-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Self-healing Organic-inorganic Hybrid Coatings by photocrosslinking with Thiol-contained Polysilsesquioxane (2016)
  • Author(s): Kimihiro Matsukawa, Kazuya Nishio, Ikuto Urano, Daiki Tohmori, Koji Mitamura, Seiji Watase
  • Organizer: RadTech Asia 2016
  • Place of Presentation: ヒルトン東京お台場（東京都港区）
  • Year and Date: 2016-11-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ポリシルセスキオキサンにハイブリッド化したゲルモール－銅錯体ポリマーの発光特性 (2016)
  • Author(s): 渡瀬星児、中村優志、御田村紘志、大下浄治
  • Organizer: 第35回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2016-11-18
• [Presentation] ハイブリッド化による元素ブロックの発光機能の制御 (2016)
  • Author(s): 渡瀬星児
  • Organizer: 2016年日本化学会中国四国支部大会 香川大会
  • Place of Presentation: 香川大学（高松市）
  • Year and Date: 2016-11-06
  • Invited
• [Presentation] カルバゾールを導入したポリシルセスキオキサンの発光特性 (2016)
  • Author(s): 渡瀬星児、中村優志、御田村紘志、松川公洋
  • Organizer: 第20回ケイ素化学協会シンポジウム
  • Place of Presentation: 安芸グランドホテル(広島県廿日市市）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] アルミニウム錯体をハイブリッド化したポリシルセスキオキサンの電気的性質 (2016)
  • Author(s): 渡瀬星児、井元靖博、中村優志、御田村紘志、渡辺充、西岡昇、内藤裕義、松川公洋
  • Organizer: 第65回高分子討論会
  • Place of Presentation: 神奈川大学（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] 有機チタン化合物から誘導できるシランカップラー部位をもつ各種ヘテロール類を用いたゾルゲル反応による有機無機ハイブリッド型薄膜の構築と電子デバイスへの応用 (2016)
  • Author(s): 山下毅、西山寛樹、稲木信介、松川公洋、渡瀬星児、冨田育義
  • Organizer: 第65回高分子討論会
  • Place of Presentation: 神奈川大学（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] ポリシルセスキオキサンにハイブリッド化したアルミニウム錯体の増感発光 (2016)
  • Author(s): 渡瀬 星児、井元 靖博、渡辺 充、御田村 紘志、西岡 昇、松川 公洋
  • Organizer: 第65回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] 有機チタン化合物から誘導できるシランカップラー部位をもつ各種ヘテロール類を用いたゾルゲル反応による有機無機ハイブリッド型薄膜の構築と塗布型電子デバイスへの応用 (2016)
  • Author(s): 山下 毅、西山 寛樹、稲木 信介、冨田 育義、渡瀬 星児、松川 公洋
  • Organizer: 第65回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] 二次元層状集合体を形成可能な単一構造のアンモニウム基含有環状テトラシロキサンの選択的合成 (2016)
  • Author(s): 広原知忠、渡瀬星児、松川公洋、金子芳郎
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 元素ブロックによるポリシルセスキオキサンの機能化と半導体デバイスへの応用 (2016)
  • Author(s): 渡瀬星児
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-27
  • Invited
• [Presentation] 金属酸化物ナノ構造体を表面に有する金属モノリス多孔体の作製と電気化学特性評価 (2016)
  • Author(s): 御田村紘志・渡辺 充・渡瀬星児・松川公洋
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-25
• [Presentation] チオール基含有シルセスキオキサンを用いた自己修復性有機無機ハイブリッド膜の作製 (2016)
  • Author(s): 東盛大樹、御田村紘志、渡瀬星児、古賀智之、東 信行、松川公洋
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Preparation of metallic monolith using polymer template and its application to battery electrodes (2015)
  • Author(s): Koji Mitamura, Mitsuru Watanabe, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center(Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Enhancement of photoluminescence and electroluminescence of samarium complex by polysilsesquioxane (2015)
  • Author(s): Seiji Watase, Tsuyoki Yamashita, Yasuchika Hasegawa, Koji Mitamura, Tomoyuki Koga, Nobuyuki Higashi, Kimihiro Matsukawa
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center(Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Preparation of single structured ionic cycrotetrasiloxanes forming 2D layered aggregates (2015)
  • Author(s): Yoshiro Kaneko, Shota Kinoshita, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center(Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Porous polymer monolith applied to reactor for organic synthesis (2015)
  • Author(s): Norio Iashizuka, Koji Mitamura, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center(Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Electrodeposition of metal oxides onto polymer surface (2015)
  • Author(s): Mitsuru Watanabe, Tsutomu Shinagawa, Seiji Watase, Toshiyuki Tamai, Kimihiro Matsukawa
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center(Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Self-healing properties of photocrosslinked hybrids thinfilms using thiol-containing polysilsesquioxane (2015)
  • Author(s): Kimihiro Matsukawa, Kazuya Nishio, Ikuto Urano, Koji Mitamura, Noboru Nishioka, Tomoyuki Koga, Nobuyuki Higashi, Seiji Watase
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center（Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 銅ナノ粒子含有ポリシルセスキオキサンによる無電解めっき触媒層の形成 (2015)
  • Author(s): 後藤聖弥、御田村紘志、渡瀬星児、村橋浩一郎、松川公洋
  • Organizer: 日本ゾルゲル学会第13回討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2015-11-09
• [Presentation] ポリシルセスキオキサンに増感剤と共にハイブリッド化された金属錯体の発光特性 (2015)
  • Author(s): 渡瀬星児、下前昌洋、井元靖博、御田村紘二、西岡昇、松川公洋
  • Organizer: 第34回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学（新宿区）
  • Year and Date: 2015-11-06
• [Presentation] ゲルマニウム架橋π電子系を含む機能性ポリマーの合成 (2015)
  • Author(s): 大下浄治、中村優志、渡瀬星児、松川公洋
  • Organizer: 第34回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学（新宿区）
  • Year and Date: 2015-11-05
• [Presentation] 2つのアンモニウム基を側鎖に有する単一構造環状シロキサンの簡易合成と二次元層状集合体形成 (2015)
  • Author(s): 広原知忠、渡瀬星児、松川公洋、金子芳郎
  • Organizer: 第34回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学（新宿区）
  • Year and Date: 2015-11-05
• [Presentation] 重合性チタニアナノ粒子分散液の作製と高屈折率薄膜への応用 (2015)
  • Author(s): 松川公洋、御田村紘志、渡瀬星児
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] 自己修復性と低摩擦性を有する光架橋ハイブリッド薄膜の作製 (2015)
  • Author(s): 松川公洋、東盛大樹、御田村紘志、古賀智之、東信行、渡瀬星児
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 金属ナノ粒子含有ポリシルセスキオキサン薄膜の作製と無電解銅めっき触媒層への応用 (2015)
  • Author(s): 松川公洋、後藤聖弥、村橋浩一郎、大塚邦顕、御田村紘志、渡瀬星児
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 環状オリゴアルシンを用いた2,7-ジブロモ-9-アルサフルオレンの合成とその誘導体 (2015)
  • Author(s): 田中進、加藤拓路、渡瀬星児、松川公洋、中建介
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-29
• [Presentation] 2次元層状集合体を形成可能な単一構造の環状テトラシロキサンの合成 (2015)
  • Author(s): 金子芳郎、木之下翔太、渡瀬星児、松川公洋
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] 光架橋反応を用いた自己修復性ハイブリッド薄膜の作製と特性評価 (2015)
  • Author(s): 松川公洋、浦野郁人、御田村紘志、古賀智之、東信行、渡瀬星児
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] 高分子系シリカスケール分散剤の開発と機能評価 (2015)
  • Author(s): 野田優美、吉田正樹、御田村紘志、渡瀬星児、丸亀和雄、松川公洋
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] ポリシルセスキオキサンにハイブリッド化したサマリウム錯体の電流注入発光 (2015)
  • Author(s): 渡瀬星児、山下毅、御田村紘志、古賀智之、東信行、松川公洋
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Patent(Industrial Property Rights)] フルオレン化合物を含有する発光体 (2017)
  • Inventor(s): 南 聡史、塚田慎一郎、渡瀬星児、御田村紘志、中村優志
  • Industrial Property Rights Holder: 南 聡史、塚田慎一郎、渡瀬星児、御田村紘志、中村優志
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2017-039503
  • Filing Date: 2017-03-02