自己組織化を用いてナノエレクトロニクス素子の開発

• Project Area: Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
• Project/Area Number: 21111519
• 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: Chitose Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: KARTHAUS Olaf 千歳科学技術大学, 総合光科学部, 教授 (80261353)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2010: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2009: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 自己組織化 / 有機トランジスター / ポリアニリン / 高分子の総分離 / ディウェッティング / 結晶化 / 導電性 / 多孔質構造 / 高分子薄膜 / コーティング技術 / 大面積 / ポリスチレン / ホール輸送材料 / 電子輸送材料

Research Abstract

有機エレクトロニクスは有機物質のマイクロパターン技術と共に発展していくこれからの技術である。これまで、トップダウン技術が使われてきたが、低価格、大面積での作成というボトムアップの自己組織化プロセスの長所を取り入れ、機能性有機フォトニクスやエレクトロニクスデバイスを作成することとした。利用した自己組織化技術:(1)ディウェッティングを用いたp-n型有機トランジスタ:マイクロ電極の間(トップダウン作成)に希薄な有機溶液に溶かした有機半導体材料をディウェッティング(ボトムアップ)することで、有機半導体のマイクロデバイス(有機発光ダイオード、有機トランジスタ)を作成した。ディウェッティング現象を利用して、n型のフラーレン薄膜を作成した。ディウェッティングのパラメーター(温度、濃度、ディウェッティング速度など)によって、プレート型またはファイバー型の結晶が得られた。ファイバー型結晶の上にp型材料をディウェッティングさせることによって、p-n型を作成した。(2)マイクロエマルションを用いた、有機太陽電池の高分子総分離膜を作成した。ポリマーブレンド(ポリスチレン/PMMA、導電性PEDOT/PSS)の溶液を基板にキャスチングし、添加剤の有無により、粗分離がおこる。結果的、スピノーダル分布やスポンジ構造が発生する。(3)自己組織化プロセスで作成した高分子のハニカム構造に導電性高分子(ポリアニリンやポリヘキシルチオフェン)を吸着させ、導電性ハニカムフィルムを作成した。両親倍性添加剤の比率によって、抵抗を制御することも可能である。

Research Products

• [Journal Article] Solvent Effect of the Adsorption of Titanium Dioxide Nanoparticles onto Microporous Polymer Films (2010)
  • Author(s): T.T.Meiling, H.-G.Lohmannsroben, K.Kon, O.Karthaus
  • Journal Title: e-J.Surf.Sci.Nanotech. Volume: 8 Pages: 309-312
  • NAID: 130004934113
• [Journal Article] Preparation of Patterned Zinc Oxide Films by Breath Figure Templating (2010)
  • Author(s): O.Karthaus, K.Kon, K.Hidaka, C.Brauer, H.-G.Lohmannsroben
  • Journal Title: Langmuir, 26, 12173-12176(2010) Volume: 26 Pages: 12173-12176
• [Journal Article] Self-organization of organic electronics and photonics materials by microdewetting (2010)
  • Author(s): T.Wachi, H.Kubo, Y.Kiyono, O.Karthaus
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 7774
• [Journal Article] Preparation of Pentacene Organic Field Effect Transistors by a Wet Process and their Carrier Mobilities (2009)
  • Author(s): H.Kubo, J.-I.Nishide, H.Sasabe, O.Karthaus
  • Journal Title: e-J.Surf.Sci.Nanotech. 7 Pages: 568-570
  • NAID: 130004439152
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ORIENTED FIBERS FROM P-TYPE AND N-TYPE ORGANIC SEMICONDUCTORS (2010)
  • Author(s): T.Wachi, O.Karthaus
  • Organizer: Chitose International Forum
  • Place of Presentation: 北海道、千歳
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] Preparation of PVDF and PVDF/TrFE Mesoporous Films (2010)
  • Author(s): Y.Tsubota, O.Karthaus
  • Organizer: Chitose International Forum
  • Place of Presentation: 北海道、千歳
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] DEWETTING OF DILUTE POLYMER SOLUTIONS ON PATTERNED AND CURVED SUBSTRATES (2010)
  • Author(s): H.Mori, O.Karthaus
  • Organizer: Chitose International Forum
  • Place of Presentation: 北海道、千歳
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] POLYMER MICROARRAYS OF POLYMER MICRODROPLETS WITH A HIGH CONTACT ANGLE (2010)
  • Author(s): Y.Kiyono, O.Karthaus
  • Organizer: Chitose International Forum
  • Place of Presentation: 北海道、千歳
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] FORMATION OF JANUS BEADS FROM POLYMER BLEND SOLUTIONS (2010)
  • Author(s): Y.Kiyono, O.Karthaus
  • Organizer: Chitose International Forum
  • Place of Presentation: 北海道、千歳
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] Solutions are the Solution-Wet processing for patterning of organic and inorganic semiconductors- (2010)
  • Author(s): Olaf Karthaus
  • Organizer: Asianano 2010
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] ヤヌス粒子の作成 (2010)
  • Author(s): Y.Kiyono, O.Karthaus
  • Organizer: 高分子学会討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 核酸を用いた多孔質膜の多層構造の作成 (2010)
  • Author(s): K.Sugiyama, O.Karthaus
  • Organizer: 高分子学会討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] ディウェッティング現象を用いた溶液による導電性高分子成膜方法 (2010)
  • Author(s): T.Wachi, O.Karthaus
  • Organizer: 高分子学会討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 自己組織化を用いたP(VDF-TrFE)のマイクロ構造の作製 (2010)
  • Author(s): Y.Tsubota, O.Karthaus
  • Organizer: 高分子学会討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] Formation of Janus beads form Polymer Blend Solutions (2010)
  • Author(s): Y.Kiyono, O.Karthaus
  • Organizer: Korea Japan Joint Forum
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2010-08-23
• [Presentation] Dewetting of dilute polymer solutions on patterned and curved substrates (2010)
  • Author(s): H.Mori, O.Karthaus
  • Organizer: Korea Japan Joint Forum
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2010-08-23
• [Presentation] Self-organization of organic electronics and photonics materials by microdewetting (2010)
  • Author(s): O.Karthaus
  • Organizer: SPIE Photonics West
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2010-08-03
• [Presentation] ディウェッティング現象を用いた立体表面の高分子マイクロパターニング (2010)
  • Author(s): 森博之、Olaf Karthaus
  • Organizer: 北海道支部2010年夏季研究発表会
  • Place of Presentation: 函館
  • Year and Date: 2010-07-24
• [Presentation] Formation of photocatalytic TiO2 mesoporous honeycomb films (2010)
  • Author(s): K.Kon, O.Karthaus
  • Organizer: Nanophotonics 2010
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2010-05-31
• [Presentation] Micronsize polymer sphere arrays for photonic applications (2010)
  • Author(s): Y.Kiyono, O.Karthaus
  • Organizer: Nanophotonics 2010
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2010-05-31
• [Presentation] Templating of metal complexes by mesoporous honeycomb films for photonic applications (2010)
  • Author(s): K.Hidaka, O.Karthaus
  • Organizer: Nanophotonics 2010
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2010-05-31
• [Presentation] 多孔質高分子膜へのリン酸塩の吸着 (2010)
  • Author(s): K.Hidaka, O.Karthaus
  • Organizer: 高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] Hierarchically structured porous honeycomb films for enhanced solar cell and photocatalyst applications (2010)
  • Author(s): K.Kon, K.Hidaka, O.Karthaus
  • Organizer: SPIE Photonics Europe
  • Place of Presentation: Bruxelles, Belgium
  • Year and Date: 2010-04-14
• [Presentation] Control of the Aggregation State of Organic Fluorescent Dyes via Dewetting (2010)
  • Author(s): Olaf Karthaus
  • Organizer: Workshop Spektroskopie&Angewandte Lasersensorik
  • Place of Presentation: Potsdam, Germany
  • Year and Date: 2010-03-12
• [Presentation] Oriented fibers from p-type and n-type organic semiconductors (2009)
  • Author(s): Takanori Wachi, Kenichi Saihou, Olaf Karthaus
  • Organizer: Chitose Intl Forum
  • Place of Presentation: Chitose
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Presentation] Oriented fibers from p-type and n-type organic semiconductors (2009)
  • Author(s): Norihiko Wachi, Hiroaki Kubo, Jun-Ichi Nishide, Hiroyuki Sasabe, Olaf Karthaus
  • Organizer: SSDM2009
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 2009-10-06
• [Presentation] Photocrosslinking of Self-Organized Microstructures (2009)
  • Author(s): Olaf Karthaus
  • Organizer: ICPST-26
  • Place of Presentation: Chiba
  • Year and Date: 2009-06-30
• [Presentation] Self-organized Mesoscopic Molecular Aggregates for Orgatronics (2009)
  • Author(s): Olaf Karthaus
  • Organizer: Industry-University Collaboration Forum on Active Polymers for Pattern Integration
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 2009-06-18
• [Presentation] Self-organization of pentacene nanofibers from solution for organic field effect transistors (2009)
  • Author(s): Olaf Karthaus, Jun-ichi Nishide, Hiroyuki Sasabe,, Keisuke Kai, Hiroaki Kubo
  • Organizer: SPIE Europe
  • Place of Presentation: Dresden, Germany
  • Year and Date: 2009-05-04
• [Remarks]
  • URL: http://www.chitose.ac.jp/~karthaus/indexj.html