2019 Fiscal Year Annual Research Report
Organic transistor materials incorporating characteristic pai-electron systems such as metal complexes
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18H02044
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森 健彦 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (60174372)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般にp型有機半導体には優れたものが多いが、n型有機半導体には優れたものが少なく、特に空気中で安定に動作するn型有機半導体が強く求められている。そこで本研究では広範囲の酸化還元電位を実現できる金属錯体など、特異なπ電子系を利用した有機半導体の開発を行う。本年度は以下のような研究を実施した。
(1) チオサレン系シッフ塩基のトランジスタ特性を測定した。アミノベンゼンチオール錯体は２つの配位子が共役しているためHOMO-LUMOギャップが0.5-0.6 eVと小さく、アンバイポーラ特性を示すが、チオサレン系の錯体は共役が切れているためLUMOレベルが高く、ホール伝導のみが見られた。
(2) 交互積層型電荷移動錯体のトランジスタ特性について調べた。中性・イオン性転移をするテトラメチルベンジジン(TMB)錯体について、イオン性領域に近づくと移動度は上昇するがバルク伝導はさらに速く上昇するものの、薄膜化によってトランジスタ特性を測定することに成功した。このような場合にバルク電流とオフ電流を電界効果による電流から分離して解析する方法を提案した。
(3) 我々が提案してきたビロダニン系アクセプターを交互積層型電荷移動錯体とし、そのトランジスタ特性を観測した。テトラチオン系の場合は強力なS－S接触のため電子輸送のみが見られるが、ケトンが混じるとS－S接触がなくなり、アンバイポーラ特性となる。
(4) ビスチエノイサチン、チエノイソインジゴ系有機半導体の開発を行った。前者は電子輸送、後者はアンバイポーラのトランジスタ特性を示す。
(5) 有機伝導体を用いた熱電デバイスを作製してその出力特性を低温まで測定し、2端子素子のため、接触抵抗の影響が無視できないことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) 金属錯体を含む有機半導体について、特異なトランジスタ特性が明らかになった。
(2) 交互積層型電荷移動錯体を用いた新しいタイプの有機トランジスタを作製することに成功し、その物理が明らかになった。
(3) ビロダニン系アクセプターの分子設計と、その交互積層型電荷移動錯体の性質について明らかにすることができた。
(4) 有機熱電材料の基本的性質について理解が進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 開殻系金属錯体を用いた有機トランジスタの性質について明らかにする。
(2) 最近注目を集めているジメチルベンゾイミダゾール系Nドーパントの電荷移動錯体の性質について調べる。
(3) 非対称ビロダニン系アクセプターの新しい合成法の開発を試みる。
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[Journal Article] Ambipolar Organic Field-Effect Transistors Based on N-Unsubstituted Thienoisoindigo Derivatives2020
Author(s)
D. Yoo, T. Hasegawa, A. Kohara, H. Sugiyama, M. Ashizawa, T. Kawamoto, H. Masunaga, T Hikima, N. Ohta, H. Uekusa, H. Matsumoto, and T. Mori
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Journal Title
Dyes Pigments
Volume: 180
Pages: 108418
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Temperature-Dependent Characteristics of n-Channel Transistors Based on 5,5'-Bithiazolidinylidene- 2,4,2',4'-tetrathiones2019
Author(s)
S. Ryo, D. Yoo, K. Iijima, R. Sato, Y. Le Gal, D. Lorcy, and T. Mori
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Journal Title
New J. Chem.
Volume: 43
Pages: 11865-11870
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Transistors of Charge-Transfer Complexes2019
Author(s)
Takehiko Mori, Ryonosuke Sato, Ryo Sanada, Tomoki Uekusa, Kodai Iijima, Dongho Yoo, Tadashi Kawamoto
Organizer
13rd Japan-China joint Symposium on Conduction and Photoconduction in Organic Solids and Related Phenomena
Int'l Joint Research / Invited
