2015 Fiscal Year Annual Research Report
局在型ビラジカルの高密度配列化による低電圧駆動有機半導体の創製
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25288033
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 繁和 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (00312538)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 開殻分子系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
p型電界効果トランジスタ（FET）として機能したリン複素環一重項ビラジカルの特徴を明らかすることは、望む半導体性能を発揮する複素環開殻一重項化合物の分子設計につながると考えられる。今回、Ｘ線回折データから得られた結晶構造とDFT計算の結果をもとにホール輸送特性に関する評価を行い、半導体特性を示した誘導体において次のような知見が得られた。
１）ふたつの局在化したラジカル中心を含む４員環に加えて、ラジカル中心に結合したかさ高いトリ-t-ブチルフェニル基は分子のHOMOに大きく関わっており、この部分が分子間で適切に重なるとホール移動経路が形成されやすくなる。
２）リン上に導入した置換基はHOMOへの寄与が少ないが、１）で述べたHOMO軌道の有効な重なり誘導する存在として重要である。適切なサイズの炭化水素アリールメチル基を導入すると、パイ平面での分子間オフセットπ-πスタッキングによって均一な一次元配列にもとづいてアセン誘導体と類似した分子アセンブリが形成され、有効なホール輸送経路が形成されやすくなる。その一方で、パイ拡張した炭化水素芳香族構造をもつアリールメチル基を導入すると、電子輸送において有利なπ-π相互作用が形成され、n型半導体特性を示す可能性が生じるようになる。
３）ヘテロ環を含むアリールメチル基を導入すると、２）で述べた一次元配列が形成されないものの、ゆるく相互作用した二量体を単位として、アセン誘導体ではみられない３次元配列が形成される。これまでで最もすぐれた半導体特性を示す誘導体について検討したところ、主なホール輸送に関わる経路を結んでいくと、有機半導体では珍しい、ダイヤモンド構造に似た３次元分子配列モチーフが現れた。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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