2019 Fiscal Year Annual Research Report
世界最高の電子移動度を示す電子不足型有機半導体高分子の開発
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19H02786
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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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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 半導体高分子 / トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、窒素置換したベンゾビスチアジアゾール（SN）骨格に基づく電子輸送型半導体高分子を合成し、世界最高の電子移動度を示す有機トランジスタを実現することを目的としている。そのためには、高分子の化学構造とデバイス構造を段階的に最適化していく必要がある。2019年度は、まず、クロスカップリング重合の条件を最適化して、高分子量体を得る要件を整理した。クロスカップリング反応の機構を十分に考慮し、律速段階の条件を改善することが鍵となる。鈴木カップリングや薗頭カップリング、根岸カップリング、山本カップリング、Heckカップリング等の一連のクロスカップリング重合を試験し、Stilleカップリングの条件が最も高分子量体を生成しやすいという知見を得た。また、溶媒を通常使用していたトルエンからクロロベンゼンに変えると、生成高分子の分子量が向上することを明らかにした。さらに、ヨウ化銅を少量添加するとトランスメタル化反応が加速され、分子量の向上につながることも実証した。このように種々重合条件を変えて合成した分子量が異なる半導体高分子に対してトランジスタ測定を実施した。その結果、分子量が増大して10万に近づくほど薄膜の結晶性とトランジスタの移動度が増加することが分かった。10万以上の高分子量体では結晶性と移動度の物性が飽和する様子が現れたため、有機トランジスタに用いる半導体高分子の分子量は10万程度のものが望ましいと言える。
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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
研究実施前に計画していた内容をほぼ全て実施することができたため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
半導体高分子の主鎖骨格の平面性は有機トランジスタの性能に大きな影響を与えると考えられている。SN骨格と共重合する共モノマーを種々試験し、主鎖骨格の構造について詳細に調査する予定である。
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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: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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