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デバイス駆動メカニズムに基づく高性能n型有機半導体の創出と普遍的設計指針の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16H04191
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 有機・ハイブリッド材料
研究機関大阪大学

研究代表者

家 裕隆  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80362622)

研究協力者 安蘇 芳雄  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード有機導体 / 有機半導体材料 / 有機電界効果トランジスタ / 有機薄膜太陽電池 / 電子輸送性材料 / 有機薄膜型太陽電池
研究成果の概要

研究の構想は機能性材料を指向した新規π共役分子を開発することである。とりわけ研究代表者はエレクトロニクス材料への応用を目指している。本研究では電子輸送型(n型)の有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機薄膜型太陽電池(OPV)材料の開発を目的とした。具体的には、デバイス駆動メカニズムをもとに、電子構造と分子構造を精密設計した新規n型π共役分子の系統的な開発を行った。創出したπ共役分子の構造-基礎物性-薄膜物性-デバイス特性の相関を明らかとした。そして、n型OFET材料、n型OPV材料としての性能を検証するとともに、分子設計にフィードバックすることで高性能化に向けた指針を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機エレクトロニクスは次世代の電子デバイスとして有望視されている。しかし、材料開発の面から克服すべき課題が山積みの状況である。構造有機化学に基づく分子合成からOFET,OPV材料への応用に向けて研究を遂行し、構造物性機能相関の解明と材料としての高性能化に基づく設計指針の確立を達成できれば、材料開発のブレークスルーに直接的につながる。すなわち本研究は、学理追求型研究であるが産業的にもインパクトの高いチャレンジングな研究である点で学術的意義を有する。また、次世代エレクトロニクスに繋がる本研究は、高度技術化の利便性を享受しつつ人類の持続的発展に寄与する基盤を構築する点で社会的意義を満たすものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 6件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 13件、 招待講演 19件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] マックスプランク高分子研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マックスプランク高分子研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Characteristics of Donor-Acceptor Copolymers Based on Tetrafluoro-Substituted Benzodioxocyclohexene-Annelated Thiophene2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, Y. Kishimoto, K. Morikawa, Y. Aso
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 31 号: 2 ページ: 145-150

    • DOI

      10.2494/photopolymer.31.145

    • NAID

      130007481532

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2018-06-25
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiaromatic character of cycloheptatriene-bis-annelated indenofluorene framework mainly originated from heptafulvene segment2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, Keitaro; Ie, Yutaka; Tohnai, Norimitsu; Kakiuchi, Fumitoshi; Aso, Yoshio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35839-w

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Thiazole-Fused Antiaromatic Compound Containing an s-Indacene Chromophore with a High Electron Affinity2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, C. Sato, K. Yamamoto, M. Nitani, Y. Aso
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 47 号: 12 ページ: 1534-1537

    • DOI

      10.1246/cl.180818

    • NAID

      130007534780

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorinated Naptho[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]thiadiazole-Containing pi-Conjugated Compound: Synthesis, Properties, and Acceptor Application in Organic Solar Cells2018

    • 著者名/発表者名
      S. Chatterjee, Y. Ie, T. Seo, T. Moriyama, G.-J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      NPG Asia Mater.

      巻: 10 号: 10 ページ: 1016-1028

    • DOI

      10.1038/s41427-018-0088-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Oligothiophene Quinoids Containing a Benzo[c]thiophene Unit for the Stabilization of the Quinoidal Electronic Structure2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, Y. Ie, M. Nitani, N. Tohnai, F. Kakiuchi, K. Zhang, W. Pisula, K. Asadi, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 6 号: 28 ページ: 7493-7500

    • DOI

      10.1039/c8tc01802b

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Naphtho[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]thiadiazole-Based Nonfullerene Acceptors: Effect of Substituents on the Thiophene Unit on Properties and Photovoltaic Characteristics2018

    • 著者名/発表者名
      S. Chatterjee, Y. Ie, Y. Aso
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 3 号: 5 ページ: 5814-5824

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b00350

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Photovoltaic Performance of Amorphous Donor-Acceptor Copolymers Based on Fluorine-Substituted Benzodioxocyclohexene-Annelated Thiophene2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, K. Morikawa, W. Zajazkowski, W. Pisula, N. B. Kotadiya, G.-J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      Adv. Energy Mater.

      巻: 7 号: 13

    • DOI

      10.1002/aenm.201702506

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis, properties, and photovoltaic characteristics of p-type donor copolymers having fluorine-substituted benzodioxocyclohexene-annelated thiophene2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, K. Morikawa, M. Karakawa, N. B. Kotadiya, G.-J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 5 号: 37 ページ: 19773-19780

    • DOI

      10.1039/c7ta05822e

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of Terminal Imide Units on Properties and Photovoltaic Characteristics for Benzothiadiazole-based Nonfullerene Acceptors2017

    • 著者名/発表者名
      S. Chatterjee, Y. Ie, Y. Aso
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 30 号: 5 ページ: 557-560

    • DOI

      10.2494/photopolymer.30.557

    • NAID

      130005950303

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional pi-conjugated compounds as non-fullerene acceptors in organic photovoltaics: the influence of acceptor unit orientation at phase interfaces on photocurrent generation efficiency2017

    • 著者名/発表者名
      S. Jinnai, Y. Ie, Y. Kashimoto, H. Yoshida, M. Karakawa, Y. Aso
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A.

      巻: 5 号: 8 ページ: 3932-3938

    • DOI

      10.1039/c6ta10608k

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron-Accepting pi-Conjugated Molecules with Fluorine-Containing Dicyanovinylidene as Terminal Groups: Synthesis, Properties, and Semiconducting Characteristics2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, A. Uchida, N. Kawaguchi, M. Nitani, H. Tada, F. Kakiuchi, and Y. Aso
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 18 号: 17 ページ: 4320-4323

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.6b02070

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Performance of a Donor-Acceptor Copolymer Having Pyradinobisthiazole as the Acceptor Unit2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, S. Sasada, M. Karakawa, Y. Aso
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 29 号: 4 ページ: 571-574

    • DOI

      10.2494/photopolymer.29.571

    • NAID

      130005261799

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron-Accepting pi-Conjugated Systems for Organic Photovoltaics: Influence of Structural Modification on Molecular Orientation at Donor-Acceptor Interfaces2016

    • 著者名/発表者名
      S. Jinnai, Y. Ie, M. Karakawa, T. Aernouts, Y. Nakajima, S. Mori, Y. Aso
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 28 号: 6 ページ: 1705-1713

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.5b04551

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Naphtho[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]thiadiazole-Containing pi-Conjugated Compound: Non-fullerene Electron Acceptor for Organic Photovoltaics2016

    • 著者名/発表者名
      S. Chatterjee, Y. Ie, M. Karakawa, Y. Aso
    • 雑誌名

      Adv. Funct. Mater.

      巻: 26 号: 8 ページ: 1161-1168

    • DOI

      10.1002/adfm.201504153

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] チオフェン縮環ナフトビスチアジアゾールを用いた半導体ポリマーの合成、物性、および、光電変換特性2019

    • 著者名/発表者名
      坂井泰士、森山太一、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フッ素化ベンゾジチオフェン-4, 8-ジオンをアクセプターユニットとするπ 共役コポリマーの合成と物性、および太陽電池特性2019

    • 著者名/発表者名
      岸本陽太、安蘇芳雄、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フッ素原子を導入したキノイドオリゴチオフェンの合成、物性、および半導体特性2019

    • 著者名/発表者名
      山本恵太郎、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 含フッ素アクセプターを導入したπ共役系の開発と太陽電池応用2019

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 含フッ素ジオキソシクロアルケン縮環チオフェンをアクセプターユニットとするπ共役コポリマーの合成と物性、および太陽電池特性2019

    • 著者名/発表者名
      岸本陽太、安蘇芳雄、家 裕隆
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 構造物性機能相関に基づく有機薄膜太陽電池材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フッ素置換ナフトビスチアジアゾールをユニットとする電子受容性π共役分子の合成、物性、光電変換特性2018

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆、Shreyam Chatterjee、伊津野 翔、Gert-Jan A. H. Wetzelaer、Paul W. M. Blom、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機薄膜太陽電池への応用に向けた含フッ素ジオキソシクロアルケン縮環チオフェンを用いたアモルファス性ドナーポリマーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆、森川功貴、岸本陽太、Gert-Jan A. H. Wetzelaer、Paul W. M. Blom、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Characteristics of Donor-Acceptor Copolymers Based on Tetrafluoro-substituted Benzodioxocyclohexene-annelated Thiophene2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      The 35rd International Conference of Photopolymer Science and Technology (ICPST-35)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Organic Photovoltaic Materials Containing Fluorine-Substituted Electron-Accepting Units2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      14th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-XIV)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of organic photovoltaic materials containing new electron-accepting units2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      ThinFilms2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Donor and Acceptor Materials Containing Fluorine-Substituted Electron-Accepting Units for Organic Photovoltaics2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 共役長を制御した単分子ワイヤの物性と電気伝導特性2018

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フッ素含有ベンゾジオキソシクロアルケン縮環チオフェンをアクセプターユニットとする新規π 共役ポリマーの合成と物性、および太陽電池特性2018

    • 著者名/発表者名
      岸本陽太、森川功貴、家 裕隆、安蘇 芳雄
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] n 型有機半導体を指向したテトラゾロピリジンを含むπ共役系分子の合成と物性2018

    • 著者名/発表者名
      丹波俊輔、田中 光、萩谷一剛、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フッ素置換ナフトビスチアジアゾールを用いた新規n 型半導体ポリマーの合成、物性、および、光電変換特性2018

    • 著者名/発表者名
      伊津野 翔、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fluorinated Naphtho[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]thiadiazole -based Non-fullerene Electron Acceptor for Organic Solar Cell2018

    • 著者名/発表者名
      Shreyam Chatterjee, Yutaka Ie, Yoshio Aso
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of novel units for single-molecule-based electronics2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      International workshop on molecular workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] キノイド構造の安定化を指向してベンゼン縮環構造を導入したキノイドオリゴチオフェンの合成および物性2017

    • 著者名/発表者名
      山本恵太郎、家 裕隆、二谷真司、垣内史敏、安蘇芳雄
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学・日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナフトビスチアジアゾールを含む電子輸送型ポリマーの合成、物性、および、太陽電池特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      伊津野 翔、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第11回有機π電子系シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] テトラゾロピリジン骨格を含む高分子半導体材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      丹波俊輔、萩谷一剛、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第44回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Non-fullerene Acceptors for Application to Organic Photovoltaics: Structures-Thin-film Properties-Photovoltaic Characteristics Relationship2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      13th International Conference of Computational Methods in Science and Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of New pi-Conjugated Systems towards Electronic Device Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      ISPAC 2017 International Symposium on Pure & Applied Chemistry 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel pi-Conjugated Systems for Organic Semiconducting Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      81st Prague Meeting on Macromolecules
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of donor-acceptor copolymers based on fluorine-substituted benzodioxocyclohexene-annelated thiophene2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      1st SANKEN JSPS Symposium for the Circulation of Talented Researchers “Global Networking on Molecular Technology Research
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 縮環構造を導入したキノイド型オリゴチオフェンの合成、物性、および電子輸送特性2016

    • 著者名/発表者名
      山本恵太郎、家裕隆、二谷真司、垣内史敏、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第43回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館
    • 年月日
      2016-12-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of Novel pi-Conjugated Systems for Electronic Application: Chemical Structures-Properties-Function Relationship2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie, Yoshio Aso
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Frontiers of Polymers and Advanced Materials
    • 発表場所
      Deajeon, Korea
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of New pi-Conjugated Compounds towards Single-molecule Electronics and Thin-film Electronics2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie, Yoshio Aso
    • 学会等名
      IUPAC 12th International Conference on Novel Materials and their Synthesis
    • 発表場所
      Changsha, China
    • 年月日
      2016-10-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 薄膜エレクトロニクスへの応用に向けた新規電子受容性ユニットに基づく有機半導体材料の開発2016

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      有機エレクトロニクスデバイス・材料に関する研究討論会
    • 発表場所
      銀杏会館
    • 年月日
      2016-09-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Electron-Transporting pi-Conjugated Systems for Organic Semiconducting Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      International Conference on Flexible and Printed Electronics
    • 発表場所
      Yamagata University
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フッ素含有ベンゾジオキソシクロアルケン縮環チオフェンをアクセプターユニットとする新規π共役コポリマーの開発:フッ素置換基が物性と太陽電池特性に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      森川功貴、家裕隆、辛川誠、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島平和記念公園
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機薄膜型太陽電池に向けた非フラーレン系アクセプター材料の開発:構造と薄膜物性と光電変換特性の相関2016

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      第12回有機太陽電池シンポジウム
    • 発表場所
      おうばくプラザ
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Performance of Copolymers Having New Electron-Accepting Units2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      The 33rd International Conference of Photopolymer Science and Technology
    • 発表場所
      Makuhari Messe, Chiba
    • 年月日
      2016-06-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] ナフトビスカルコゲナジアゾール誘導体2016

    • 発明者名
      家裕隆、安蘇芳雄、瀬尾卓司、森山太一
    • 権利者名
      家裕隆、安蘇芳雄、瀬尾卓司、森山太一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-254351
    • 出願年月日
      2016-12-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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