2010 Fiscal Year Annual Research Report
有機分子系グラフォエピタキシーのメカニズム解明と配向制御技術としての確立
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20560020
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
池田 進 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (20401234)
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| Keywords | 有機半導体 / グラフォエピタキシー / 面内配向制御 / 結晶成長 / セクシチオフェン / 電子デバイス / 分子動力学シミュレーション / 薄膜トランジスタ |
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| Research Abstract |
薄膜トランジスタ(TFT)など電子デバイスへの応用が期待されている有機半導体薄膜の性能改善(主にキャリア移動度の向上)のため、グラフォエピタキシー現象を利用して高品質薄膜を作製する試みを、基礎、応用の両面において進めてきた。有機TFTを作製するための基板は表面が等方的な非晶質であることが多く、それらの基板上では一般に面内方位ランダムの多結晶薄膜となるが、グラフォエピタキシー現象を利用することにより、面内方位が揃った薄膜を作製可能であることが明らかになった。当該年度もこの現象のメカニズム解明を進めるとともに、各種デバイスへの応用も検討した。有機分子系グラフォエピタキシーのメカニズムを解明するために、実験的研究だけでなく、分子動力学法によるシミュレーションも試みた。まず、分子間ポテンシャルなどを最適化するためにバルクの結晶構造を再現できるようにし、その結果を基礎データとして、更に基板上の溝(溝の壁面)と有機分子との相互作用を加えた計算を試みた。このような計算ではポテンシャルの設定が大きく影響し、それらの調整は必ずしも一義的に定まるものではなかったが、例えば、前年度に得られた金電極の壁面に対するグラフォエピタキシーの実験結果と調和的な分子配列をシミュレートすることができた。グラフォエピタキシーのメカニズム解明には分子レベルの解析が必須であり、今後も検討を続けていくべき課題である。当該年度はこれまでに行ってきたTFT以外の電子デバイスへの応用も探索するため、光学素子への応用を視野に入れ、グラフォエピタキシャル成長した有機半導体薄膜の光励起発光の測定なども行った。現時点ではグラフォエピタキシーによる面内配向性の向上が発光特性に影響する顕著なデータは得られていないが、今後の更なる研究によって成果が期待される課題である。
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