2010 Fiscal Year Annual Research Report
新規な有機半導体に基づく高性能有機トランジスタの創出
| Project/Area Number |
19350092
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
山下 敬郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (90116872)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 純一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教 (70334521)
|
|---|
| Keywords | 有機半導体 / 有機トランジスタ / 有機エレクトニクス / 機能材料 / 合成化学 / 電子供与体 / 電子受容体 |
|---|
| Research Abstract |
これまでの研究で高いキャリア移動度を示す半導体の開発に成功しており、物性と分子構造の関係を検討することにより、さらに高性能を示す分子設計の指針を明らかにした。特に、従来、開発が遅れている大気安定なn型半導体に重点を置いて,フロンティア軌道エネルギーおよび分子間相互作用を考慮して、ヘテロ環化合物を基本骨格としたπ拡張電子系を設計・合成して高性能の薄膜トランジスタを開発した。電子受容性を高めるためにLUMOレベルを-4.0Vより低くすることで大気安定性を実現することが出来、CMOSインバーター回路への応用に成功した。高性能化には次元性を上げることが重要であることが分かって来ており,分子間のヘテロ原子の相互作用で次元性が向上したチアジアゾール誘導体を新規に合成した。また、ジイミド系では立体反発を利用した構造制御で次元性の高い集合体構造を構築した。電子受容性の置換基としてジシアノメチレンおよびN-シアノイミノ基を導入し、物性と構造に及ぼす置換基効果を明らかにした。さらに、n型半導体として3配位のホウ素含有のジアザボロール環にキノンユニットを導入した新規なπ電子系を開発した。また、HOMO-LUMOギャップの小さなキノイド構造の多環状化合物を合成し、電子物性と分子構造を明らかにし、p型とn型の両方の特性を示すambipolar半導体に応用した。さらに、末端置換基として長鎖アルキル基を導入して溶媒に可溶な半導体を開発し、溶液法でFETデバイスを作製した。これらの新規に開発したn型半導体を薄膜有機太陽電池に応用し、次元性の高い化合物が高い光変換効率を示すことを見つけた。分子構造ならびに分子間相互作用は、単結晶X線晶構造解析で解明し、薄膜構造はX線回折ならびにAFM測定で明らかにした。
|
