development of organic semiconductor film deposition methods targeting molecular orientation and crystal growth

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05217
• 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: Kokushikan University
• Principal Investigator: Sakai Heisuke 国士舘大学, 理工学部, 准教授 (30580401)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 有機薄膜トランジスタ / 有機半導体 / 溶液プロセス

Outline of Final Research Achievements

The goal of this research was to create a thin line of organic semiconductors with high crystallinity and molecular orientation, and to realize an OTFT that has both high mobility and low voltage drive. Using the film-forming method developed in this research, we succeeded in drawing thin lines of highly crystalline organic semiconductors. In OTFTs using this method, the driving voltage is approximately 5V, and although mobility results may be comparable to those of OTFTs created using general film-forming methods, reproducibility was low.
On the other hand, a result that was not anticipated at the research planning stage was the discovery that using the film-forming method developed in this research, an organic semiconductor layer could be formed on top of a lyophobic polymer by a solution process.

Free Research Field

有機エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機半導体を利用した電子デバイスは既存の電子デバイスと比べて、省エネルギー・低コストで作製することができると言われている。そのためには、溶液プロセスによるデバイス作製技術の確立が必要となる。本研究ではトランジスタなどの電子デバイスに用いる有機半導体の薄膜成膜のための新たな技術として、半導体の細線を引くことができるような技術開発と成膜機構についての研究を進めた。その結果、既存の成膜方法で半導体薄膜を形成し、トランジスタを作製した場合と同等の性能が得られることが分かった。性能は未だばらつきがあるため性能を安定させるための研究は今後の課題となる。一方で、材料の利用効率は概算で10倍程度改善した。