2022 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, 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 / 太陽電池 / 有機エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機半導体高分子を用いて電子移動度10 cm2 V-1 s-1を超えるトランジスタ特性を実現することを目標としている。ベンゾビスチアジアゾール（BBT）や窒素が置換したBBT誘導体であるチアジアゾロベンゾトリアゾール（SN）を基本骨格として、ナフタレンジイミド（NDI）や縮環オリゴフェニレンビニレン（OPV）誘導体と共重合することで平面性が高い共役主鎖骨格の構造を決定した。モデルオリゴマーを用いて、SN骨格を用いることで深いLUMO準位と耐久性に優れたn型有機トランジスタが創製できることを明らかにした。さらに、側鎖アルキル基を調節することで高分子鎖の基板上での配向を制御することに成功した。さらなる高分子量化と溶解性の向上を目指し、多分岐アルキル鎖の合成を試み、SNやNDIなどのsp3窒素に置換する方法論を試験した。長鎖アルキル鎖や分岐度が高いアルキル鎖を置換した方が一般的に共役高分子の有機溶媒への溶解性は向上した。また、薄膜トランジスタの評価において少量添加物によるドーピングの効果について検証した。テトラブチルアンモニウム塩などを加えるとp型またはアンバイポーラ型共役高分子の結晶性が向上し、トランジスタにおける移動度が改善することができた。有機半導体と電極の界面を詳細に調査したところ、テトラブチルアンモニウム塩の添加によって接触抵抗が大幅に減少することを明らかにした。また、テトラブチルアンモニウム塩の添加量には最適値があることも実証した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Directional Carrier Polarity Tunability in Ambipolar Organic Transistors Based on Diketopyrrolopyrrole and Bithiophene Imide Dual-Acceptor Semiconducting Polymers2022
Author(s)
Q. Liu, W. He, Y. Shi, S. Otep, W. L. Tan, S. Manzhos, C. R. McNeill, X. Guo, P. Sonar, T. Michinobu, A. K. K. Kyaw
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Journal Title
Chem. Mater.
Volume: 34
Pages: 3140-3151
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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