Development of quality N-channel organic transistor using calamitic liquid crystals

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05644
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Iino Hiroaki 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (50432000)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 有機半導体 / 液晶性 / 有機トランジスタ / Nチャネル / 電荷移動錯体 / 溶液プロセス

Outline of Final Research Achievements

I have researched rod-like liquid crystalline organic semiconductor for N-channel organic transistors fabricated with simple solution process. I succeeded to develop new liquid crystalline organic semiconductor having deep LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) level. It was easy for the new liquid crystalline materials to fabricate uniform polycrystalline thin films using liquid crystallinity. However, the low crystallinity of the polycrystalline thin film did not exhibit N-channel operation in the organic transistors. On the other hand, I succeeded to develop new technique to fabricate uniform charge transfer complex thin films by thermal diffusion of accepter molecules to the layer of liquid crystalline organic semiconductors. The charge transfer complex exhibits good N-channel organic transistor and stable operation under atmosphere conditions.

Free Research Field

有機エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでNチャネルの有機トランジスタは、単結晶薄膜を用いるなど製膜速度が遅く大面積への適用性が困難であった。本研究では、液晶性を活用した溶液プロセスにより作製した平坦な多結晶薄膜に、アクセプタ分子の熱拡散という新たな技術を導入することで、平坦性・均一性の高い電荷移動錯体薄膜を容易に形成することに成功した。この電荷移動錯体薄膜を用いたところ、特性のそろったNチャネルの有機トランジスタが実現できており、低消費電力の電子回路に必須な相補型の有機電子回路の実現に大きな寄与を与えるものと期待される。