2020 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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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 薄膜トランジスタ / 半導体界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超高精細な金属電極配線の印刷が可能なスーパーナップ法と、優れた層状結晶性を示す有機半導体の統合と高度化により、全塗布型・高精細・高性能な薄膜トランジスタ（TFT）アレイの製造基盤の確立を目指した研究開発を行った。まず、スーパーナップ電極を用いたデバイス構造構築では、複雑な構造を有する高精細（400ppi）なTFTアレイ用電極をプラスチックシート上に高スループットで構築できることを確認した。次に、スーパーナップ法で用いる高撥液なCytop表面上への有機半導体の塗布製膜について、シャボン膜メカニズムをヒントに、製膜領域周縁にＵ字型電極パターンを形成し、これにより半導体液滴が薄く濡れ広がった状態を維持する仕掛けを考案した。これにより高均質な低分子系半導体結晶膜の塗布製膜に成功し、有機半導体・Ph-BTNT-Cnを用いたボトムゲート・ボトムコンタクト（BGBC）型TFTでは、スイッチングの急峻性を示すサブスレッショルド・スイング（SS）値が金電極の場合に平均67mV、塗布型電極では170mVの高急峻な立ち上がりと、4.9cm2/Vsの良好な移動度が得られることを確認した。さらに以上により構築したBGBC型TFTにおいて、類似の層状結晶性半導体であるPh-BTBT-Cn系などの他の有機半導体では、急峻スイッチングと高い移動度が両立しないデバイスが得られる場合があることが明らかになった。その原因を明らかにするため、スイッチング特性の分子積層数依存性などの詳細な測定を行い、絶縁層界面における高効率キャリア輸送と、電極界面における高効率キャリア注入が両立する機構について詳しく調べた。これらの結果をもとに高性能で高急峻なスイッチングを示すTFTを実現するための層状結晶性有機半導体の材料要件と、これら要件に深く関連する高温での液晶相発現等との相関について詳しく検討を行った。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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