2018 Fiscal Year Annual Research Report
層状結晶性有機半導体を用いる全塗布型・超高精細TFTアレイの開発
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18H03875
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長谷川 達生 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00242016)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東野 寿樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30761324)
荒井 俊人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40750980)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 有機エレクトロニクス / プリンテッドエレクトロニクス / 銀ナノインク / TFTアレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超高精細な金属細線印刷が可能なスーパーナップ法と、高均質な層状結晶性有機半導体の統合と高度化により、全塗布型・高精細・高性能なTFTアレイの製造技術確立を目指した研究開発を実施した。各研究項目において、まず、①スーパーナップ電極を用いた低電圧駆動のデバイス構造構築では、ゲート絶縁層として用いるCytop層の層厚とリーク電流の関係を調べ、リーク電流を極力抑えつつ低電圧で駆動する素子を再現性よく得られることを確認した。またPFBTを用いた電極表面処理によりDA型ポリマー半導体層とのコンタクト抵抗の著しい低減を確認した。②Cytop表面上における半導体塗布技術の開発では、まずプッシュコート法を用いてDA型ポリマー半導体の均質製膜に成功した。これより得たTFTは電流ヒステリシスが0.3V以下、サブスレッショルドスイング（SS）値は最小で89mV/decの著しく鋭いスイッチング特性を示すとともに、長時間のバイアス印可でも閾ゲート電圧シフトが１V以下という高い安定性の実現を確認した。これにより高撥水性のCytpo表面を用いることで、極めてクリーンな界面の実現が確認された。さらに低分子系半導体製膜については、Ph-BTBT-Cnを用いた均質製膜に成功し、得られたデバイスが230mVという優れたSS値を示すことを確認した。以上により塗布型TFTの低電圧・高安定駆動を実現できることを実証した。③有機半導体材料の高度化では、均質製膜に適した高い層状結晶性・溶液プロセス性と、熱安定性を兼ね備えた低分子系半導体の開発を進めた。特にBTBT以外の拡張π電子系（BTNT系、BBBT系）をアルキル鎖置換した非対称分子系において、層状結晶性の極めて高い二分子膜構造が形成されることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の取り組みにおいて、本研究で提案した全塗布型TFTが、低い電流ヒステリシス（0.3V以下）、著しく鋭いスイッチング特性（最小SS値 89mV/dec）、低バイアスストレス（1時間で1V以下）の低電圧・高安定駆動を実現できることを実証することができた。以上の成果は、従来考案・試作されてきた塗布型TFTの常識を覆す画期的な成果である。研究は得られたデバイス性能の点において、当初の予想を越えてきわめて大きな進展を遂げつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
超高精細な金属細線印刷が可能なスーパーナップ法と、高均質な層状結晶性有機半導体を組み合わせた、全塗布型・高精細・高性能な薄膜トランジスタアレイ製造技術の確立をさらに進めていく計画である。特に２年目以降は、300ppiの精細度のアレイ構造の構築を進めることにより高精細化の実現に必要な課題抽出とその解決を順次進める。またこれとともに製膜性・電極接合性を高める分子設計を並行して進めていく計画である。
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[Book] 放射光利用の手引き2019
Author(s)
東北放射光施設推進会議推進室
Total Pages
344
Publisher
アグネ技術センター
ISBN
978-4-901496-95-7
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