2017 Fiscal Year Annual Research Report
一次元電子系物質を基盤とした革新的薄膜デバイスの開発と巨大外場応答性の創出
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16J06760
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
熊谷 翔平 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 電界効果トランジスタ / 薄膜結晶 / ホール効果測定 / 単結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，一次元電子系物質を基盤とした薄膜デバイスを開発するために，ボトムアップ式一軸配向薄膜の実現に向けた新材料の開発および成膜条件検討をおこなうことを目標として，既知材料を基盤として配位子の分子修飾を進めた。特にアルキル鎖または水素結合部位を導入した配位子設計と合成を試みたが，検討した反応条件では有意に合成を進めることが出来なかった。
そこで，受入研究室内における，溶液プロセス可能な分子設計とそのプロセス性との関連について知見を得るため，最近開発された低分子系有機半導体の誘導体開発とその薄膜電界効果トランジスタ特性について研究をおこなった。この新規材料は分子間水素結合に由来して，大ドメインサイズを有する薄膜結晶を溶液プロセスにより成長させることが可能であり，申請者の研究の発展を推し進めるのに役立つことが期待される。本年度は実際に低分子系n型有機半導体（PhC2-BQQDI）を用いた薄膜電界効果トランジスタの作製とそのデバイス特性評価，およびホール効果測定を実施することで，バンド伝導性に由来する高電子移動度を示すことを明らかとした。また，単結晶構造解析にも成功し，二次元的なバンド伝導性を発現するための集合構造構築に水素結合が大きく貢献していることを明らかにした。したがって，適切な水素結合部位の導入が高いキャリア輸送能の発現に有用であることが示されたため，今後の低分子系半導体材料の開発指針における革新的な知見となることが示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまで，集積型金属錯体を中心とする一次元電子系物質を，溶液プロセスを用いて薄膜デバイスに応用する方法を模索してきたが，満足な成果は得られていない。一方で，有機半導体を利用した薄膜電界効果トランジスタとその論理ゲートやホール効果測定への応用に関して，実験技術と知見を蓄積してきた。今後はこの知見を一次元系材料の設計へと落としこみ，速やかに研究を進める必要があると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度も引き続き，溶液プロセスで薄膜結晶を成膜可能な一次元電子系物質の開発を進める。より高い進度で研究を進めるために，本年度はアルキル鎖やカルボキシル基の導入を施策してきたが，プロトン受容部としてのピリジル基導入を検討する。
一方で，本年度新たに推進してきた有機半導体の薄膜デバイス物性についてもより高度な研究を進める。例えば，ブリックワーク構造における歪み応答性が，既知の他構造のそれとどのように異なるのかといった，基礎理学的にも応用工学的な視点からも重要と考えられる問題を明らかにする。ここから得られる技術や知見を一次元電子系物質にも活用することで，より高度に研究を推進できると予想される。
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