2006 Fiscal Year Annual Research Report
高性能トランジスタを実現させる革新的有機半導体の開発
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18750165
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西田 純一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (70334521)
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| Keywords | 有機半導体 / 複素環化合物 / トランジスタ / π共役系 / エレクトロニクス / 構造と物性 / 有機薄膜 / 有機デバイス |
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| Research Abstract |
有機材料を用いた有機電界効果トランジスタ(OFET)が注目されている。これまでにペンタセンを代表とするアセン型分子やチオフェンオリゴマーが高い正孔移動度を示すことが知られている。当研究室ではこれまでにヘテロ原子を積極的に導入した独創性高い電子供与体や電子受容体を報告してきた。これらの結晶構造では、ヘテロ原子が規則正しい分子配列や分子間距離の縮小に大きな役割を果たしていることが観察される。本研究は電子供与性と受容性のヘテロ環を組み合わせて、HOMO, LUMOレベルを制御し、新しい有機半導体材料を開発すること目指した。ドナーアクセプター型の分子を用いることにより、分極した構造に由来する強い分子間相互作用とキャリア移動度の向上、駆動電圧の低下、On/Off比の向上、酸素存在下での安定化が期待され、実際に以下の有機化合物を合成して素子を作成した。(1)TTF型分子:電子供与体であるテトラチアフルバレン(TTF)類の薄膜は一般的に酸素に不安定である。そこで電子受容性のチアジアゾール骨格を含むBTQBTやピラジン環を導入したTTFを合成し、優れたp型半導体特性を示すことを見出した。さらにフッ素や塩素等の置換基を導入したTTF分子が、高移動度のn型半導体特性を示すことを明らかにした。(2)オリゴマー型分子:トリフルオロメチルフェニル基がn型特性を発現させる十分な電子注入効果を有することを見出した。これらの分子を用いた素子は高い駆動電圧が必要であったが、チアゾール、チアゾロチアゾール、ベンゾチアジアゾール、ピラジン環等のヘテロ環を導入した直線状の分子は、電子受容性が大きく向上し、駆動電圧が大きく改善されることを見出した。さらに、ベンゾチアジアゾール環を含む化合物を用いて作成された素子からは発光が観測された。
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