2022 Fiscal Year Annual Research Report
これならいける！革新的コンセプトに基づいたシート状有機集積回路の実現
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21H01374
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
皆川 正寛 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (20584684)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ワイドギャップ有機半導体 / ポリエチレンイミン / ミストコート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までにpolyethyleneimine (PEI)を電子注入層として用いると，ワイドギャップ両キャリア輸送性有機半導体である9,10-diphenylanthracene (DPA)に電子を効率よく注入できることを確認した。そこで，今年度はn-type Si wafer/SiO2 (300 nm treated by OTS)/Cr (5 nm)/Ag, oxidized Ag (AgOx, 40 nm)/PEI as an electron injection layer/DPA (70 nm) の構造を持つOFETを作製し，電気特性を評価した．
しかし，本研究で作製した素子では出力電流が小さく動作が確認されなかった．この原因を探求するために，PEI層の膜厚測定や表面観察を行ったところ，スピンコート法ではPEI溶液がうまく広がらず，電極上だけでなくチャネル上にも成膜されてしまった結果，チャネルが形成されず動作しなかったと推察された．
そこで，今年度はスピンコート法よりも薄く成膜でき，塗布時間で膜厚の制御が可能なミストコート法を用いてPEI薄膜を成膜し，電子注入性の評価を行った。はじめに，ガラス基板 (20 nm × 20 nm)上に75 wt%のメタノールを溶媒として用い，0.1 wt%の濃度まで希釈したPEI水溶液を噴霧器で塗布し，大気中にて150℃で乾燥させた．塗布時間を変えていくつかの試料を作製後，微細形状測定器で膜厚の測定を行った．さらに，AgOx電極上に塗布時間を変えながらPEI薄膜を成膜し，塗布時間と表面のイオン化ポテンシャルの関係も明らかにした。
一方で，電極の酸化プロセスにおけるUVランプの輻射熱の影響を回避するために，エキシマUVランプを用いた電極酸化装置の設計，構築も行った。
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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
年度当初はスピンコート法によりPEI膜を形成しようとしたが，上手くいかずほかの成膜方法を繰り返し検討した。大幅に計画が遅れるかと思われたが，ミストコート法で比較的早期に良好な薄膜を得ることができたため，概ね計画通りに研究を遂行することができた。
一方，導入を予定していた半導体特性計測システムについては，昨今の価格高騰を受け予算規模に合致しなくなったため，導入を見送らざるを得なかったが，低露点窒素雰囲気下で特性を測定するために必要な計測機器や，トランジスタの特性向上のために必要な成膜装置の改造（基板加熱機構の付加）にも着手できたので，おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミストコート法により得られた超薄型PEI薄膜を用いたnチャネル形OFETの作成と評価に取り組んでいく。
また，エキシマUVランプに代えた際の酸化銀電極の特性評価，およびオールウェットプロセスで作成できるnチャネル形OFETの開発と評価を同時に進めていく。
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Research Products
(4 results)
