ナノギャップを用いた単一分子の伝導特性計測とセンサ応用

• 研究課題/領域番号: 15073208
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 染谷 隆夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (90292755)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 30,200千円 (直接経費: 30,200千円); 2007年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円); 2006年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円); 2005年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 2004年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円); 2003年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
• キーワード: 有機トランジスタ / ナノテクノロジー / 有機半導体 / 大面積トランジスタ / 有機デバイス / フレキシブルデバイス / 科学センサ / ナノデバイス / 分子エレクトロニクス

研究概要

本研究は、有機トランジスタをナノ寸法まで微細化して高性能化し、大面積センサに応用する研究を推進することを目的している。これまでに、「有機半導体分子を用いたトランジスタをナノ寸法にまで微細化して、大面積センサに応用する」ため、ナノ印刷技術や張り合わせ法によって有機トランジスタを製造する方法に取り組んだ。特に、有機トランジスタの製造に当たっては、ソース・ドレインの微細化を低コストプロセスで実現するだけでなく、そのほかのゲート電極層、ゲート絶縁膜、有機半導体層などを低コストプロセスで成膜することが大切である。これまでに、筆者らはポリイミドの前駆体をポリエチレンナフタレートの上にスピンコートで塗布して、有機トランジスタのゲート絶縁膜とすることに成功している。また、ポリイミドの前駆体をインクジェットで塗布し、ゲート絶縁膜のパターニングに取り組んだ。インクジェット塗布時の周波数や印加電圧を最適化することによって、ポリイミド薄膜の平坦性や均一性を向上させた。また、電極層については、銀ナノ粒子をインクジェットで塗布して、ゲート電極に応用してきたが、同様の手法をソース・ドレイン電極に応用した。特に、インクジェット描画によるミクロン寸法の電極を利用することによって、チャネル長が1ミクロンかつ高移動度のペンタセン電界効果トランジスタの試作に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Organic transistor integrated circuits for large-area sensors (2006)
  • 著者名/発表者名: Someya T, Sekitani T, Iba s, Kato Y, Sakurai T, Kawaguchi H
  • 雑誌名: MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS 2006 444 : 13-22 ページ: 14-22
• [雑誌論文] Organic transistor integrated circuits for large-area sensors (2006)
  • 著者名/発表者名: Someya T, Sekitani T, Iba S, Kato Y, Sakurai T, Kawaguchi H
  • 雑誌名: MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS 2006 444: 13-22 ページ: 14-22
• [雑誌論文] Integration of organic field-effect transistors with organic photo diodes for alarge-area, fiexible, and lightweight sheet image scanner (2005)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Yusaku Kato, Shingo Iba, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Electron Devices, (NOV 2005) Volume 52, Issue 11 ページ: 2502-2511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformable, fiexible, large-area networks of pressure and thermal sensors with organic transistor active matrixes (2005)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Yusaku Kato, Tsuyoshi Sekitani, Shingo Iba, Yoshiaki Noguchi, Yousuke Murase, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, (August 30, 2005) Volume 102, Issue 35 ページ: 12321-12325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integration of organic field-effect transistors with organic photodiodes for a large-area, flexible, and lightweight sheet image scanner (2005)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Yusaku Kato, Shingo Iba, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Electron Devices, (NOV 2005). Volume 52, Issue 11 ページ: 2502-2511
• [雑誌論文] Conformable, flexible, large-area networks of pressure and thermal sensors with organic transistor active matrixes (2005)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Yusaku Kato, Tsuyoshi Sekitani, Shingo Iba, Yoshiaki Noguchi, Yousuke Murase, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, (August 30, 2005). Volume 102, Issue 35 ページ: 12321-12325
• [雑誌論文] High-Temperature Operation of Pentacene Field-Effect Transistors with Polyimide Gate Insulators (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Sekitani, Yusaku Kato, Shingo Iba, Takayasu Sakurai, Takao Someya
  • 雑誌名: Material Research Society Spring Meeting, Symposium I, "Organic Thin-Film Electronics" I1.9(印刷中)
• [雑誌論文] Pentacene field-effect transistors on plastic films operating at high temperature above 100 [degree]C (2004)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Sekitani, Shingo Iba, Yusaku Kato, Takao Someya
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol. 85, Issue 17 ページ: 3902-3904
  • 査読あり
• [雑誌論文] High mobility of pentacene field-effect transistors with polyimide gate dielectric layers (2004)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Kato, Shingo Iba, Ryohei Teramoto, Tsuyoshi Sekitani, Takao Someya, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol. 84, No. 19 ページ: 3789-3791
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastomeric transistor stamps : Reversible probing of charge transport in organic crystals (2004)
  • 著者名/発表者名: V. C. Sundar, J. Zaumseil, V. Podzorov, E. Menard, R. L. Willett, T. Someya, M. E. Gershenson, J. A. Rogers
  • 雑誌名: SCIENCE 303 (5664) ページ: 1644-1646
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機トランジスタの化学センサー応用 (2004)
  • 著者名/発表者名: 染谷,隆夫
  • 雑誌名: 機能材料 3月号 ページ: 42-42
• [雑誌論文] Pentacene field-effect transistors on plastic films operating at high temperature above 100 [degree]C (2004)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Sekitani, Shingo Iba, Yusaku Kato, Takao Someya
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.85,Issue 17 ページ: 3902-3904
• [雑誌論文] High mobility of pentacene field-effect transistors with polyimide gate dielectric layers (2004)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Kato, Shingo Iba, Ryohei Teramoto, Tsuyoshi Sekitani, Takao Someya, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.84,No.19 ページ: 3789-3791
• [雑誌論文] Elastomeric transistor stamps : Reversible probing of charge transport in organic crystals (2004)
  • 著者名/発表者名: V.C.Sunder, J.Zaumseil, V.Podzorov, S.Menard, R.L.Willett, T.Someya, M.E.Gershenson, J.A.Rogers
  • 雑誌名: SCIENCE 303(5664) ページ: 1644-1646
• [雑誌論文] Manufacturing Process and Characterization of Organic Diode-based Sheet Thermal Sensors (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato
  • 雑誌名: Third International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE3), National Center of Sciences (National Institute of Informatics) 40-A09(印刷中)
• [雑誌論文] A Large-Area, Flexible, and Lightweight Sheet Image Scanner (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Someya, S.Iba, Y.Kato, T.Sekitani, Y.Noguchi, Y.Murase, H.Kawaguchi, T.Sakurai
  • 雑誌名: 2004 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 15.1(印刷中)
• [雑誌論文] Nanoscale organic transistors that use source/drain electrodes supported by high resolution rubber stamps (2003)
  • 著者名/発表者名: J. Zaumseil, T. Someya, Z. Bao, Y. L. Loo, R. Cirelli, J. A. Rogers
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 82(5) ページ: 793-795
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoresistance oscillations induced by intersubband scattering of two-dimensional electron gas in Al0.22Ga0.78N/GaN heterostructures (2003)
  • 著者名/発表者名: N. Tang, B. Shen, Z. W. Zheng, J. Liu, D. J. Chen, J. Lu, R. Zhang, Y. Shi, Y. D. Zheng, Y. S. Gui, C. P. Jiang. Z. J. Qiu, S. L. Guo, J. H. Chu, K. Hoshio, T. Someya, Y. Arakawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94 (8) ページ: 5420-5422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved gain dynamics in InGaN MQWs using a Kerr gate (2003)
  • 著者名/発表者名: R. A. Taylor, J. D. Smith, J. H. Rice, J. F. Ryan, T. Someya, Y. Arakawa
  • 雑誌名: PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES 17(1-4) ページ: 255-257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport properties of two-dimensional electron gas in different subbands in triangular quantum wells at AlxGalxN/GaN heterointerfaces (2003)
  • 著者名/発表者名: Z. W. Zheng, B. Shen, Y. S. Gui, C. P. Jiang, N. Tang, R. Zhang, Y. Shi, Y. D. Zheng, S. L. Guo, G. Z. Zheng, J. H. Chu, T. Someya, Y. Arakawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 82(12). ページ: 1872-1874
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multisubband transport of the two-dimensional electron gas in AlxGalxN/GaN heterostructures (2003)
  • 著者名/発表者名: Z. W. Zheng, B. Shen, C. P. Jiang, Y. S. Gui, T. Someya, R. Zhang, Y. Shi, Y. D. Zheng, S. L. Guo, J. H. Chu, Y. Arakawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 93(3) ページ: 1651-1655
  • 査読あり
• [学会発表] Printed organic transistors for skin-like sensors (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Someya
  • 学会等名: OEC-07, Sheraton- Conference Centre
  • 発表場所: Frankfurt, Germany
• [学会発表] Printed organic transistors for large-area electronics (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Someya
  • 学会等名: International Symposium on Strongly-Correlated Applied Physics
  • 発表場所: Takeda Hall, University of Tokyo
• [学会発表] Contactless position sensing using printed organic transistors for power transmission sheets (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: Paper 6658-4, Session 1 : Circuits and Displays
  • 発表場所: Optics West, San Diego
• [学会発表] Printed Organic Transistors for Skin-like Sensors (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: 2007 International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
  • 発表場所: Mielparque Nagano, Nagano, Japan
• [学会発表] Printed organic transistors for large-area skin-like sensors and actuators (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: International Conference on Organic Electronics
  • 発表場所: Philips High Tech Campus, Eindhoven
• [学会発表] Organic transistors for ambient electronics (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: 2007 NEC Technology Forum on "Technology Paradigm Shift in Computing & Communication"
  • 発表場所: Aoyama Diamond Hall
• [学会発表] "Printed organic transistors for skin-like sensors" (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Someya
  • 学会等名: OEC-07, Sheraton- Conference Centre
  • 発表場所: Frankfurt-Airport, Germany
• [学会発表] "Printed organic transistors for large-area electronics" (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Someya
  • 学会等名: International Symposium on Strongly-Correlated Applied Physics
  • 発表場所: Takeda Hall, University of Tokyo
• [学会発表] "Contactless position sensing using printed organic transistors for power transmission sheets" (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: Paper 6658-4, Session 1: Circuits and Displays
  • 発表場所: Optics West, San Diego
• [学会発表] "Printed Organic Transistors for Skin-like Sensors" (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: 2007 International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
  • 発表場所: Mielparque Nagano, Nagano, Japan
• [学会発表] "Printed Organic transistors for large-area skin-like sensors and actuators" (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: International Conference on Organic Electronics
  • 発表場所: Philips High Tech Campus, Eindhoven
• [学会発表] "Organic transistors for ambient electronics" (2007)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya
  • 学会等名: 2007 NEC Technology Forum on "Technology Paradigm Shift in Computing & Communication"
  • 発表場所: Aoyama Diamond Hall
• [学会発表] High-Temperature Operation of Pentacene Field-Effect Transistors with Polyimide Gate Insulators (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Sekitani, Yusaku Kato, Shingo Iba. Takayasu Sakurai, Takao Someya
  • 学会等名: Material Research Society Spring Meeting, Symposium I, "Organic Thin-Film Electronics"
  • 発表場所: Moscone West Convention Center, San Francisco
  • 年月日: 2005-03-29
• [学会発表] Manufacturing Process and Characterization of Organic Diode-based Sheet Thermal Sensors (2005)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Sekitani, S. Iba, T. Sakurai, T. Someya
  • 学会等名: Third International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE3), National Center of Sciences (National Institute of Informatics)
  • 発表場所: National Center of Sciences (National Institute of Informatics), Tokyo
• [学会発表] A Large-Area, Flexible, and Lightweight Sheet Image Scanner (2004)
  • 著者名/発表者名: T. Someya, S. Iba, Y. Kato, T. Sekitani, Y. Noguchi, Y. Murase, H. Kawaguchi, T. Sakurai
  • 学会等名: 2004 IEEE International Electron Devices Meeting(IEDM)
  • 発表場所: Hilton San Francisco and Towers, San Francisco
• [図書] フレキシブルセンサー、「有機基板上の電子デバイス」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 染谷隆夫, 関谷毅, 桜井貴康
  • 出版者: シーエムシー出版(発行20065年4月24日).
• [図書] "Large area detectors and sensors", Organic Electronics, ISBN Wiley-VCH, 3-527-31264-1 (2006)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Takayasu Sakurai
  • 出版者: - Weinheim.
• [図書] フレキシブルセンサー、「フレキシブルエレクトロニクス」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 染谷隆夫, 関谷毅, 桜井貴康
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] "Large area detectors and sensors", Organic Electronics (2006)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Takayasu Sakurai
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: Wiley-VCH
• [図書] 「エレクトロニクス高品質スクリーン印刷技術」巻頭言 (2006)
  • 著者名/発表者名: 染谷隆夫
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] フレキシブルセンサー、「有機基板上の電子デバイス」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 染谷隆夫, 関谷毅, 桜井貴康
  • 出版者: シーエムシー出版(発行20065年4月24日)
• [図書] "Large area detectors and sensors", Organic Electronics, ISBN Wiley-VCH,3-527-31264-1 (2006)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Takayasu Sakurai
  • 出版者: Weinheim
• [図書] "Large area detectors and sensors", Organic Electronics (2006)
  • 著者名/発表者名: Takao Someya, Takayasu Sakurai
  • 出版者: Wiley-VCH(印刷中)
• [図書] エレクトロニクス高品質スクリーン印刷技術 (2005)
  • 著者名/発表者名: 染谷隆夫
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「第三編 応用第1章大面積センサー」、「有機トランジスタ材料の評価と応用」 (2005)
  • 著者名/発表者名: 染谷隆夫
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: シーエムシー出版(ISBN4-88231-510-6)、2005年7月.
• [図書] 「第三編 応用 第1章 大面積センサー」、「有機トランジスタ材料の評価と応用」 (2005)
  • 著者名/発表者名: 染谷隆夫
  • 総ページ数: 190
  • 出版者: シーエムシー出版(ISBN4-88231-510-6)、2005年7月.
• [産業財産権] 触覚ディスプレイ及びその製造方法 (2005)
  • 発明者名: 染谷隆夫, 桜井貴康, 川口博, 関谷毅, 加藤祐作
  • 産業財産権番号: 2005-267582
  • 出願年月日: 2005-09-14
• [文献書誌] 染谷隆夫: "有機トランジスタの化学センサー応用"機能材料. 3月号. 42 (2004)
• [文献書誌] J.Zaumseil, T.Someya, Z.Bao, Y.L.Loo, R.Cirelli, J.A.Rogers: "Nanoscale.organic transistors that use source/drain electrodes supported by high resolution rubber stamps"Applied Physics Letters. 82(5). 793-795 (2003)
• [文献書誌] N.Tang, B.Shen, Z.W.Zheng, J.Liu, D.J.Chen, J.Lu, R.Zhang, Y.Shi, Y.D.Zheng, Y.S.Gui, C.P.Jiang, Z.J.Qiu, S.L.Guo, J.H.Chu, K.Hoshino, T.Someya, Y.Arakawa: "Magnetoresistance oscillations induced by intersubband scattering of two-dimensional electron gas in A10.22Ga0.78N/GaN heterostructures"Journal of Applied Physics. 94(8). 5420-5422 (2003)
• [文献書誌] R.A.Taylor J.D.Smith, J.R.Rice, J.F.Ryan, T.Someya, Y.Arakawa: "Time-resolved gain dynamics in InGaN MQWs using a Kerr gate"PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES. 17(1-4). 255-257 (2003)
• [文献書誌] Z.W.Zheng, B.Shen, Y.S.Gui, C.P.Jiang, N.Tang, R.Zhang, Y.Shi, Y.D.Zheng, S.L.Guo, G.Z.Zheng, J.H.Chu, T.Someya, Y.Arakawa: "Transport properties of two-dimensional electron gas in different subbands in triangular quantum wells at AlxGa1xN/GaN heterointerfaces"Applied Physics Letters. 82(12). 1872-1874 (2003)
• [文献書誌] Z.W.Zheng, B.Shen, C.P.Jiang, Y.S.Gui, T.Someya, R.Zheng, Y.Shi, Y.D.Zheng, S.L.Guo, J.H.Chu, Y.Arakawa: "Multisubband transport of the two-dimensional electron gas in AlxGa1xN/GaN heterostructures"Journal of Applied Physics. 93(3). 1651-1655 (2003)