Development of Ambipolar Charge-Transportable Thin Films Using Self-Assembly of Nickel Complex Salts in Water
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
22H04523
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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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤野 智子 東京大学, 物性研究所, 助教 (70463768)
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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 |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | アンバイポーラー型半導体 / d/π共役系錯体 / 薄膜 / ニッケル錯体 / FET / Langmuir-Blodgett法 / 有機電界効果トランジスタ / 大気安定性 / アンバイポーラー型半導体材料 / LB膜 / 水圏 |
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| Outline of Research at the Start |
水圏の活用を用いて単分子量d/π共役錯体を薄膜化することで，高移動性のホール・電子輸送（アンバイポーラー）型半導体材料を実現を目指す．新規アニオン性ニッケル錯体の合成・薄膜化の検討により，高秩序な錯体薄膜の構築法を確立する．この手法を多様な電子豊富配位子からなるアニオン性錯体に適用し，錯体薄膜ライブラリを構築してOFETデバイス内半導体層としてのアンバイポーラー型電荷輸送特性を評価する．これらの構造－物性相関研究をもとに，高輸送性発現のための構造を最適化することで，高移動性のアンバイポーラー型薄膜を実現する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
正孔と電子の双方を輸送するアンバイポーラー型半導体は、次世代の電子デバイスの鍵となる材料として注目を集めている．アンバイポーラー型半導体の高移動化・高機能化に向けて，伝導性発現の精度・確度・再現性に富む単分子量材料への期待が高まっている。単分子量材料は多層から構成される薄膜デバイス内での境界伝導障壁を低減できる理想的材料いえる．しかし，水や酸素と反応せず，大気下で安定的に電荷輸送を担うための分子に課される電子的要請として，１）深いLUMO、２）狭いHOMO－LUMOギャップといった厳しい条件を満たす必要があり，その実現例はごく限られている．本研究では、こうした厳しい電子要件を満たす材料としてd/π共役系錯体，特に安価・高安定で量的供給性に優れたニッケルジチオレン錯体に着目し，大気下で安定な分子性アンバイポーラー型半導体材料を開発した．平面状の構造をとる本錯体は，分子間での有効な軌道相互作用をもつ積層様式からなる高秩序な薄膜を形成した．実際に有機電界効果トランジスタ（OFET）デバイスの半導体層として優れたアンバイポーラー型電荷輸送性を発現した．大気下において従前のアンバイポーラー型半導体材料を凌駕する移動度・安定性・物性再現性を示すことを明らかにした．結晶性の高いこの分子性半導体薄膜は，薄膜面内でキャリアの種類に応じた移動度の異方性を示し，スイッチング機能を多様化できることを示した．さらに，この半導体薄膜の前駆体のアニオン塩の構造を多様化し，両親媒性の構造とすることで，水圏で二重膜構造を形成し，特異な外場的構造変化を示した．
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| Research Progress Status |
令和5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5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
(37 results)
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[Journal Article] Metallic State of a Mixed-sequence Oligomer Salt that Models Doped PEDOT Family2023
Author(s)
Kota Onozuka, Tomoko Fujino*, Ryohei Kameyama, Shun Dekura, Kazuyoshi Yoshimi, Toshikazu Nakamura, Tatsuya Miyamoto, Takashi Yamakawa, Hiroshi Okamoto, Hiroyasu Sato, Taisuke Ozaki, Hatsumi Mori*
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 145
Issue: 28
Pages: 15152-15161
DOI
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Peer Reviewed
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[Presentation] Air-stable, d/π-conjugated ambipolar semiconductors: effect of alkoxy chain length on dimensionality2022
Author(s)
M. Ito, T. Fujino, L. Zhang, S. Yokomori, T. Higashino, R. Makiura, K. Takeno, M. Kawamura, T. Ozaki, H. Mori
Organizer
14th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM 2022)
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Int'l Joint Research
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[Book] 有機半導体の開発と最新動向2023
Author(s)
安達千波矢、藤野智子、伊藤雅聡、森初果、ほか
Total Pages
400
Publisher
シーエムシー出版
ISBN
9784781317632
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