2023 Fiscal Year Annual Research Report
前駆体相からの結晶成長による単結晶有機薄膜蒸着プロセスの開発とデバイス応用
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22H01946
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
丸山 伸伍 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80732362)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮寺 哲彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30443039)
廣芝 伸哉 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (40635190)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 有機薄膜 / 液晶 / 結晶成長 / 抵抗変化型メモリ / エピタキシー / イオン液晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、基板上での融液・液晶・柔粘性結晶・非晶質など、有機凝集体が示す多様な前駆体状態を積極的に活用することで、高品質有機単結晶薄膜を真空蒸着により作製する技術を開発し、デバイス等へ応用する。本年度の成果は以下のとおりである。
計画1：液晶相を前駆体相として用いた結晶化技術として、高秩序液晶相をもつペリレンジイミド誘導体PTCDI-C8の大型グレイン作製技術を確立した。この大型グレイン表面が分子ステップをもつ平坦な表面であることを利用して、代表的な低分子有機半導体材料CuPcのエピタキシャル成長を実現し、論文発表した。これによって、有機エピタキシャル薄膜によるpn接合が実現した。
計画2：液晶からの結晶化過程において、通常ランダム方位をもって形成する種結晶の形成過程を工夫することで、成長結晶の面内結晶方位を揃える試みを行った。しかし、種結晶の方位を揃えることはできたが、その後の結晶の大型化過程で、ランダムな雑晶が発生する問題が生じたため、現在、雑晶を抑制する方法の確立を試みている。
計画3：基板の一部に蒸着した液晶材料において、未蒸着部分に先行膜が成長する過程を、様々な温度で観察することに成功した。
また、年度初めの計画になかった成果として、イオン液晶の薄膜を用いた抵抗変化型メモリを実現し、論文発表した。イオン液晶の薄膜は、スメクチックA前駆体相からの結晶化を利用して高品質な薄膜を作製し、そのうえで、液晶状態で形成される電気二重層形成を利用して、低電圧駆動を実現した。
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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
計画1と計画3については当初の予定していた計画を達成した。計画2については、より高品質な結晶性薄膜を作製するためにはまだ改善が必要であるが、雑晶を抑制するいくつかの方法を試み、一定の効果を確認しつつある。また、当初の計画にはなかったデバイス応用の成果も得られていることから、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下のような方策で研究を進める予定である。
計画１：高秩序液晶相をもつペリレンジイミド誘導体PTCDI-C8の大型グレイン成長のプロセスとそのメカニズムについて、詳細に調査・検討を行い、明らかにする。
計画２：液晶前駆体相から成長した結晶の方位を揃える研究課題に対しては、現在行っている雑晶を抑制する方法の確立に加えて、新しい種結晶の作製技術の開発も試みる。
計画３：液晶先行膜の成長ダイナミクスに関する研究課題については、成長挙動の温度依存性から速度論的な解析を行い、成長メカニズムを議論する。さらに、異なる液晶材料へも展開する。
計画４：イオン液晶を利用した抵抗変化型メモリについては、より実用的なデバイスを目指して、室温動作可能な材料を選択・検討する。
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Research Products
(13 results)
