2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ambipolar transistor using organic biradical single crystal
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16K05956
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
金井 要 東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (10345845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤池 幸紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90581695)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 有機ビラジカル / 有機電界効果トランジスタ / 有機半導体単結晶 / 電子状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では半導体特性を示す有機ビラジカロイドであるPh2-IDPLの単結晶の育成とその応用を目指している。これまで、Ph2-IDPL単結晶を安定して育成する方法が確立していないことから、単結晶を利用したトランジスタの作製には成功していない。2019年度は、2018年度までに開発したPh2-IDPL単結晶の育成法を応用して、結晶性薄膜の走査トンネル顕微鏡(STM)による構造観察と、単結晶を用いた電界効果トランジスタ(FET)の作製、評価を行ってきた。さらに、Ph2-IDPLの基礎研究に関連した、他の新規物質の作製や、その物性評価も行なった。
まず、結晶性のPh2-IDPL薄膜のSTMによる観察は、実際にPh2-IDPLが１次元に結合した分子鎖の構造を、可視化する目的と、分子鎖端に現れると考えられる特異な電子状態を見い出すために行なった。その結果、これまでに高い解像度による高精細な画像は得られていないものの、分子が鎖状に連結している構造を捉えることができている。さらに、8分子が連なったオリゴマーの観測にも成功しており、その端に分子鎖の内部とは明らかに異なる電子状態が実現している様子を示すことができた。現在は、理論計算による解析とともに、さらなる高解像度による観察を進めており、実験の再現性が確認された後に、投稿論文としてまとめる準備を進めている。
次に、FETの作製については、これまでPh2-IDPL単結晶を用いたFETの動作が不安定となりやすい原因が、単結晶と絶縁膜との密着性の確保が困難であることが判明した。そのため、2019年度は、cytopを用いて、単結晶と絶縁層の間を密着させて、FETの動作を安定化させる試みを行っている。これにより、安定してゲート電圧が印加でき、安定したFETの動作が得られるものと予想している。
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