2019 Fiscal Year Research-status Report
n型塗布有機半導体材料の高度化のための硫黄-硫黄相互作用と層状結晶性の構築
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18K14302
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 有機トランジスタ / 有機半導体 / 結晶構造 / 層状結晶性 / 非共有結合性相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
塗布工程により大面積・フレキシブルな電子デバイスを省コスト・省資源・省エネルギーに製造するプリンテッドエレクトロニクス技術の実現に向け，本研究では，塗布製膜性・デバイス特性・デバイス安定性に優れたn型塗布有機半導体材料基盤の拡充を目的とする．本年度は，昨年度に引き続き，層状結晶性の増強効果について調べるとともに，硫黄－硫黄相互作用の構築におけるパイ電子骨格の含硫黄中員環縮環効果について検討した．まず層状結晶性材料の開発について，隣接分子間に分子長軸スリップを有する非層状結晶性材料について長鎖アルキル基を置換した誘導体を合成し，長鎖アルキル置換による層状結晶性増強効果が非層状結晶性のパイ電子骨格についても有効であることを示した．長鎖アルキル基の対称・非対称置換様式によらず層状化効果が得られ，置換様式によって層内分子配列はそれぞれパイスタックとヘリンボーン構造をとる．これら層内配列が無置換体の構造多形に関連していることを，結晶構造に基づく分子間相互作用エネルギーの計算から確かめた．また，いずれの層状構造も有機薄膜トランジスタとして有用であることも明らかになった．以上の結果は，これまで注目されてこなかった多くのパイ電子骨格を半導体材料として蘇らせる新たな結晶工学手法になり得ることを意味している．次に硫黄－硫黄相互作用の構築について，パイ電子骨格に含硫黄中員環を縮環させた誘導体を合成した．長鎖アルキル基の導入による層状構造と含硫黄中員環の縮環による硫黄原子を介する分子間短距離接触を形成することを明らかにし，優れたキャリア輸送特性を示すことを確認した．
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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
本年度は，プリンテッドエレクトロニクス技術の根幹を担う塗布製膜性と薄膜トランジスタのキャリア輸送特性の改善について検討した．特定の化学修飾による層状化効果が非層状結晶性材料にも適用可能であることを見出すとともに，含硫黄中員環の縮環による硫黄原子の分子間短距離接触が半導体特性を著しく向上させることを示すことで，種々のパイ電子骨格を有望な半導体材料へと昇華させる結晶工学手法について多大な進展が見られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた成果に基づき，優れた層状結晶性と半導体特性を兼ね備えた有機半導体材料群についての物質開発をさらに展開していく計画である．特に，層状構造と層内分子配列，分子間短距離接触の精密制御に向け分子設計・結晶工学を精錬させ塗布型有機半導体材料の拡充につなげていく．
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| Causes of Carryover |
予定していた出張・学会の開催中止につき，旅費の使用がなかったことで次年度使用額が生じた．余剰分は，実験に必要な物品購入費および成果発表のための学会旅費に充てる．
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