2020 Fiscal Year Annual Research Report
Organic thin film devices based on narrow bandgap semiconducting polymers
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18KK0157
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
道信 剛志 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80421410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 英俊 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40345393)
角屋 智史 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 助教 (70759018)
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| Project Period (FY) |
2019-02-07 – 2021-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 半導体高分子 / トランジスタ / 太陽電池 / 有機エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機半導体高分子はスピンコートやブレードコート等の湿式法で大面積の均一薄膜を作製できるため、有機太陽電池や有機トランジスタなどの次世代電子デバイスに応用できると考えられている。本研究では、ベンゾビスチアジアゾール（BBT）という縮環構造を重縮合用モノマーとして選択し、パラジウム触媒を用いたクロスカップリング重合により高結晶性の新規半導体高分子を合成することを目的とした。有機トランジスタの初期性能を評価した後、国際共同研究を通じて太陽電池やメモリ、CMOSインバータ等の性能評価を実施することを計画した。
有機太陽電池の分野で最近特に注目されている研究は、ドナーとアクセプター両方とも高分子を用いる全有機高分子型太陽電池の開発である。活性層中に高分子鎖間の絡み合いがあるため、機械的に強い膜が形成され、折り曲げたり引っ張たりできるフレキシブルデバイスへの展開が期待されている。近年では、アクセプターとして有効な骨格が分かってきており、本研究で用いているBBTやチエノピロールジオン（TPD）が有望である。そこで、BBTとTPDのスペーサーをチオフェン、チアゾール、オキサゾール、ピリミジンと変えた高分子を合成し、化学構造と太陽電池特性の相関を評価することとした。BBTとTPDのモノマーを直接アリール化重縮合し、対応する共重合体を目的高分子として得た。計算化学よりスペーサー部位の酸性度を見積もったところ、得られた高分子の分子量と正の相関が見られた。分子量に因らず、可視～近赤外に達する吸収が観測された。また、電気化学測定から見積もったフロンティア軌道準位はn型半導体であることを示唆した。
現在、KAISTの共同研究者によって太陽電池特性の評価を実施している。
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[Journal Article] Cross-linking of Poly(arylenebutadiynylene)s and Its Effect on Charge Carrier Mobilities in Thin Film Transistors2021
Author(s)
S. Otep, K. Ogita, N. Yomogita, K. Motai, Y. Wang, Y.-C. Tseng, C.-C. Cheuh, Y. Hayamizu, H. Matsumoto, K. Ishikawa, T. Mori, T. Michinobu
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Journal Title
Macromolecules
Volume: 54
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Diketopyrrolopyrrole-Based Dual-Acceptor Copolymers to Realize Tunable Charge Carrier Polarity of Organic Transistors and High-Performance Non-Volatile Ambipolar Flash Memories2020
Author(s)
Q. Liu, Y. Wang, Y. Ren, A. Kohara, H. Matsumoto, Y. Chen, S. Manzhos, K. Feron, S. E. Bottle, J. Bell, Y. Zhou, T. Michinobu, P. Sonar
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Journal Title
ACS Appl. Electron. Mater.
Volume: 2
Pages: 1609-1618
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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