2021 Fiscal Year Annual Research Report
Efficient carrier transport and stable operation of organic thin-film transistors based on molecular layer-controlling technique
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19H02579
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
荒井 俊人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40750980)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 結晶構造制御 / 界面制御 / プリンテッドエレクトロニクス / 有機半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の取り組みにより、低分子半導体を用いた塗布型トランジスタではきわめて良好なスイッチング特性（SS値が平均６７ミリボルト/桁）が得られることが明らかとなった。そこでは、高い層状結晶性を示す低分子有機半導体と、撥液性の高いフッ素樹脂からなるゲート絶縁層を組み合わせることで、キャリアトラップの発生を抑制し、急峻なスイッチングを達成している。本年度はこうした知見をもとに、1. 高分子半導体を用いた薄膜トランジスタ（TFT）の高性能化と、2. 層状結晶性有機半導体の開発を中心に進めた。
高分子半導体では、低分子系とは異なり分子構造がより複雑で乱れが生じやすいため、高撥液なゲート絶縁層の利用に加えて、半導体の種類や膜質の比較・検討を進めた。これにより高分子半導体でも高急峻でバイアス印加による特性変化のほとんどない安定なスイッチング特性を示すTFTの構築に成功した。
さらに、低分子有機半導体においても、π電子骨格に非対称にアルキル鎖を導入した分子で高い層状結晶性が得られていることから、今年度はアルキル基と対になる置換基の検討を進めた。特に、トリル基を導入した半導体(pTol-BTBT-Cn)では、比較的長いアルキル鎖を付与することで層状結晶性が増強されることを明らかにした。これにより、分子積層数を制御して作製したTFTで、２V以下での低電圧駆動、SS値70ミリボルト/桁、移動度10cm2/Vs以上という良好なデバイス性能が得られることを明らかにした。以上から、分子積層数制御した有機TFTでは高効率なキャリア輸送と安定駆動が両立可能であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Emerging Disordered Layered-Herringbone Phase in Organic Semiconductors Unveiled by Electron Crystallography2021
Author(s)
Satoru Inoue, Kiyoshi Nikaido, Toshiki Higashino, Shunto Arai, Mutsuo Tanaka, Reiji Kumai, Seiji Tsuzuki, Sachio Horiuchi, Haruki Sugiyama, Yasutomo Segawa, Kiyofumi Takaba, Saori Maki-Yonekura, Koji Yonekura, Tatsuo Hasegawa
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Journal Title
Chemistry of Materials
Volume: 34
Pages: 72～83
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] BTNT系有機半導体における極性型層間積層様式の発現と制御2022
Author(s)
井上 悟, 二階堂 圭, 宮田 稜, 東野 寿樹, 田中 睦生, 松岡 悟志, 荒井 俊人, 都築 誠二, 熊井 玲児, 堀内 佐智雄, 長谷川 達生
Organizer
2022年 第69回 応用物理学会春季学術講演会
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