2017 Fiscal Year Annual Research Report
Directed self-assembly for fabrication of organic devices with sub-20 nm resolution
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16K20912
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
廣芝 伸哉 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40635190)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノインプリント / グラフォエピタキシ / 有機半導体 / ナノワイヤ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はナノインプリントリソグラフィを利用して、機能性有機材料のナノ構造化・配向制御を行うことにより、従来性能を大きく凌駕するデバイス応用の可能性を探索することである。配向制御によりトランジスタやアクチュエータなどのデバイスについて発光寿命測定やトランジスタ測定、電気測定などの基礎物性評価手法を用いて評価した。ナノ構造・配向制御された電子移動度、イオン伝導、励起子拡散長の評価を行い基礎物性の解明とデバイス特性の向上を期待し、研究を推進してきた。
初年度には、ナノ構造化のために重要なSiO2のナノパターン作製のためのエッチング、残膜除去プロセスの最適化を行った。当初計画と異なるグラフォエピタキシによるナノ構造作製にも挑戦し、本手法のほうが熱ナノインプリント法よりも有力であることが判明した。
本年度は、より有効であると判明したグラフォエピタキシによるナノ構造作製によりデバイス作製を行った。またデバイス応用可能な有機材料について構造解析により分子配向の評価を行った。加えて、ナノ構造のサイズおよび分子配向を考慮したデバイス構造を試作し物性測定を行った。
その結果、当初想定していなかったチエノアセン誘導体（C8-BTBT）において、特異な1次元配向ナノワイヤの作製に成功した。典型的なナノワイヤは厚さ15nm、幅100nm、長さ100μm以上の高いアスペクト比を有していた。また、基板のナノ構造に沿ってナノワイヤの配列構造を形成させることにも成功した。サイズ制御性も高く500nmから100nmまでの幅制御性を有し、高いデバイス応用可能性を示唆した。一方で試作したナノワイヤのFETデバイスの動作は確認されなかった。これは、ナノ構造化によりマクロなデバイスでは伝導パスを十分に確保できなかったためではないかと考えられる。今後、有機ナノワイヤに適したデバイス設計や伝導評価の検討が必要である。
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