潜在的液晶性を活かした塗布型薄膜ソフトクリスタル電子デバイスの開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
20H04672
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
尾崎 雅則 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50204186)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 液晶 / 有機半導体 / ソフトクリスタル |
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| Outline of Research at the Start |
液晶は流動性と自己組織性に基づく方位秩序を同時に兼ね備えており、ディスプレイ応用で成功を収めている。一方、近年、液晶の自己組織的な分子配向性を電子デバイスへ応用する研究が盛んになっている。しかし、オングストロームオーダーの秩序が求められる電子デバイスでは、液晶のナノオーダーの分子配列秩序では不十分である。そこで、本研究では、分子間相互作用と運動性の精密制御に焦点を当て、液晶を、その柔軟さを担保したまま結晶化することにより、電子材料として求められる高いÅオーダー秩序と、自己組織化による大面積分子配列秩序を両立するソフトクリスタルを実現し、高性能プリンタブル電子デバイスの実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
液晶の柔軟さと運動性を担保したまま「結晶化」することにより、オングストロームオーダーの精緻な配向・配列秩序と、自己組織化によるメートルオーダーの分子配列秩序とを両立したソフトクリスタル電子デバイスの実現を目的して、液晶性フタロシアニン同族体を用いて下記の成果を得た。
(1) バーコート法による2Ｄ／3Ｄへテロ薄膜上の２Ｄペロヴスカイト構造方位の制御
有機無機ペロヴスカイトは、塗布法で成膜可能な高効率太陽電池材料として注目されているが、最大の課題は大気中での安定性である。その解決法の一つに三次元（3D）構造の表面に二次元（2D）構造を積層する方法がある。しかし、２Ｄ層が薄膜面に平行に配列した構造では、キャリアの膜厚方向の伝導を阻害し高効率化の妨げとなる。そこで、我々は下地層の３Ｄペロヴスカイト構造をテンプレートとして、上部２Ｄ層の配列制御を試みた。その結果、３Ｄ格子配列を制御することにより、層が45度傾いた２Ｄ構造を得ることに成功した。
(2) バーコート法によるＤ－Ａ型π共役高分子の方位選択性超配向薄膜構造
塗布法で作製する有機電子デバイスにおいて優れた特性を実現するためには、有機半導体薄膜を高度に配向させる必要がある。しかし、高品質な塗布薄膜が実現できるπ共役高分子では、ワンステップで分子鎖が高度に配向した薄膜を得ることは困難であった。そこで、主鎖間相互作用が強く凝集性の高いドナー-アクセプター型高分子の塗布成膜条件の最適化により、秩序パラメータが0.9に達する超高配向高分子薄膜の実現に成功した。さらに、溶液濃度や塗布掃引速度などを調整することにより、主鎖配向方向を制御することに成功した。この配向現象は、成膜過程で主鎖凝集により発現するリオトロピック・ネマチック液晶性が重要な働きをしているものと考えられる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(53 results)
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[Presentation] Organic-inorganic Halide Perovskite Solar Cells Fabricated by Uniaxial Coating Process2022
Author(s)
Genya Uzurano, Kentaro Abe, Nao Kuwahara, Tomoki Saito, Shusaku Nagano, Akihiko Fujii, and Masanori Ozaki
Organizer
Global Nanophotonics 2022 (GNP 2022), P-7, Osaka International Convention Center, Osaka, Japan
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