Development of molecularly-oriented 2D patterning technique for innovative manufacturing processes in organic devices

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04930
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Aoyama Tetsuya 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 専任研究員 (50342738)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 利彦 福島工業高等専門学校, 化学・バイオ工学科, 教授 (10709819)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 分子配向 / ナノ・マイクロ科学 / 有機トランジスタ / 有機光エレクトロニクス

Outline of Final Research Achievements

A two-dimensional precision rubbing system has been developed with a programmable XY stage. In thienoquinoid transistors which were converted from an edge-on to a face-on configuration by rubbing, cold isostatic pressing (CIP) improved the carrier mobility. X-ray diffraction measurements and quantum chemical calculations revealed that the π-π stacking change was responsible for the mobility enhancement.
Molecularly-oriented J-aggregates thin films with enormously red-shifted absorption were obtained on polytetrafluoroethylene alignment layers prepared by the rubbing system. It was confirmed that the near-infrared-absorbing J-aggregates were locally distributed in the films.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

開発した2次元精密ラビング装置で2次元的に配向した有機薄膜が得られることを実証した。また、面内での分子配向に限らずEdge-onからFace-onなど垂直方向の変換も可能であり、さらに冷間等方圧加圧を用いることで、π-πスタッキングの高密度化に成功した。テフロン配向膜を用いた場合には、J会合体の複数の準安定状態を誘起することができた。これらは、薄膜機能の性能を大きく左右する分子パッキング制御において、変化の方向性および制御方法を拡張したという意義がある。