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蓄積電荷法によるセルフコンタクト有機トランジスタの電荷注入プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K18020
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 機能物性化学
デバイス関連化学
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

角屋 智史  兵庫県立大学, 物質理学研究科, 助教 (70759018)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード有機トランジスタ / 分子性導体 / 有機半導体 / 有機結晶 / 有機伝導体 / 電荷注入 / ドーピング / 電荷注入障壁 / ショットキー接合 / 有機薄膜 / 有機導体 / オーミック接合 / 有機薄膜トランジスタ
研究成果の概要

有機半導体Br-BTBT-4の結晶構造解析とトランジスタ特性の評価を行った。先行研究のBTBT-C4はbi-layer型のへリングボーン配列を形成しているが、Br-BTBT-C4は従来通りのへリングボーン配列を形成していた。
ベンゾセレノベンゾセレノフェン(BSBS)を用いて、新規導体(BSBS)2AsF6と(BSBS)2SbF6を開発した。これらの錯体はこれまでに報告しているBTBT錯体と同型構造であった。伝導度はAsF6錯体で850 S/cm、SbF6錯体で650 S/cmであった。熱起電力は約15-17uV/Kであり、パワーファクターは15-24 uW/K2でとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

トランジスタ分子を含む分子性導体の物性から、分子軌道計算でしか評価できなかった分子間相互作用の値を実験によって見積もることができる手法を拡大した。関連分野に強いインパクトを与えると考えられる。今後は新たな熱電素子を探索しながら、類縁体の分子のトランスファー積分を見積もる。また、分子性導体の分野で主流であったTTF骨格ではない分子を用いて、二次元電子構造をもつ強相関電子系を開発できたことは非常に稀である。このことは、今回用いた、BEDT-BDT骨格が新しい分子性導体の開発に有望な骨格であることを示しており、熱電性能だけではない、新しい物性開拓が期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Steric effect of halogen substitution in an unsymmetrical benzothienobenzothiophene organic semiconductor2020

    • 著者名/発表者名
      Kadoya Tomofumi、Mano Shotaro、Hori Aoi、Tahara Keishiro、Sugimoto Kunihisa、Kubo Kazuya、Abe Masaaki、Tajima Hiroyuki、Yamada Jun-ichi
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 78 ページ: 105570-105570

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.105570

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy Conversion and Storage; Catalysis; Optical, Electronic, and Magnetic Properties and Processes; Interfaces; Nanomaterials and Hybrid Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Kadoya, Tomofumi; Oki, Ryouji; Kiyota, Yasuhiro; Koyama, Yuta; Higashino, Toshiki; Kubo, Kazuya; Mori, Takehiko; Yamada, Jun-ichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry

      巻: 123 号: 9 ページ: 5216-5221

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b10687

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Accumulated charge measurement using a substrate with a restricted-bottom-electrode structure2019

    • 著者名/発表者名
      Tanimura Toshiaki、Tajima Hiroyuki、Ogino Akinari、Miyamoto Yuta、Kadoya Tomofumi、Komino Takeshi、Yokomatsu Tokuji、Maenaka Kazusuke、Ikemoto Yuka
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 74 ページ: 251-257

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.07.009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] New pai-extended catecholato complexes of Pt(II) and Pd(II) containing a benzothienobenzothiophene (BTBT) moiety: synthesis, electrochemical behavior and charge transfer properties2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tahara, Y. Ashihara, T. Higashino, Y. Ozawa, T. Kadoya, K. Sugimoto, A. Ueda, H. Mori and M. Abe
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 印刷中 号: 21 ページ: 7367-7377

    • DOI

      10.1039/c8dt05057k

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 蓄積電荷測定法(ACM)による有機半導体/金属界面の電荷注入障壁測定2018

    • 著者名/発表者名
      田島裕之,角屋智史
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 118

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Estimation of the Charge Injection Barrier at a Metal/Organic Semiconductor Interface Based on Accumulated Charge Measurement: The Effect of Offset Bias Voltages2017

    • 著者名/発表者名
      Tajima Hiroyuki、Yoshida Kesuke、Sato Seiichi、Kadoya Tomofumi、Yamada Jun-ichi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 号: 27 ページ: 14725-14730

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b04456

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of hole injection barrier at the poly-3(hexylthiophene)/metal interface using accumulated charge measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Tajima Hiroyuki、Yasukawa Naoto、Nakatani Hisaki、Sato Seiichi、Kadoya Tomofumi、Yamada Jun-ichi
    • 雑誌名

      Org. Electron

      巻: 51 ページ: 162-167

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2017.09.008

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 非 TTF 系電子ドナーに基づくモット絶縁体(BEDT-BDT)PF62019

    • 著者名/発表者名
      角屋智史
    • 学会等名
      有機固体若手の会2019冬の学校
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 制限背面電極型素子を用いた蓄積電荷測定2019

    • 著者名/発表者名
      谷村 利精 ・荻野 晃成 ・宮本 裕太 ・角 屋 智史 ・小簑 剛 ・横松 得滋 ・前中 一介 ・田島 裕之
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] トランジスタ分子に基づく有機導体とエレクトロニクスへの展開2018

    • 著者名/発表者名
      角屋智史
    • 学会等名
      日本化学会中国四国支部愛媛地区講演会、愛媛大学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of Transfer Integrals in the Radical-Cationic BTBT-type Semiconductors2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kadoya, Y. Koyama, R. Oki, Y. Kiyota, T. Higashino, K. Kubo, T. Mori, J. Yamada
    • 学会等名
      The 8th TOYOTA RIKEN International Workshop, Organic Semiconductors, Conductors, and Electronics, Aichi, Japan,
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Halogen substitution effects on molecular arrangement and transistor properties of asymmetrical benzothienobenzothiophene derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kadoya, S. Mano, K. Tahara, K. Sugimoto, K. Kubo, M. Abe, H. Tajima, J. Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018), Sendai, Japan,
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BTBT系分子性導体の開発とトランスファー積分の考察2018

    • 著者名/発表者名
      角屋智史
    • 学会等名
      有機固体若手の会 2018秋の学校
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積電荷測定法による有機/金属界面の電荷注入障壁測定2018

    • 著者名/発表者名
      宮本裕太,谷村利精,大塚理人,角屋智史,山田順一, 横松得滋,前中一介,小簑剛,田島裕之
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会2018福岡
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 非対称BTBT誘導体を用いた有機薄膜トランジスタ2017

    • 著者名/発表者名
      眞埜 将太朗、角屋智史、久保和也、田島裕之、山田順一
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会 東北大学川内北キャンパス 仙台市青葉区川内41
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] DCNQI骨格に基づくn型有機薄膜トランジスタ2017

    • 著者名/発表者名
      高嶋 航平、角屋智史、久保和也、田島裕之、山田順一
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会 東北大学川内北キャンパス 仙台市青葉区川内41
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アミノ基を有するBTBT誘導体を用いた電荷移動錯体の構造と物性2017

    • 著者名/発表者名
      隠岐 亮志、眞埜 将太朗、角屋智史、久保和也、山田順一
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会 東北大学川内北キャンパス 仙台市青葉区川内41
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 兵庫県立大学大学院物質理学研究科機能性物質学Ⅱ

    • URL

      https://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/funct_mat2/index-j.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 兵庫県立大学 物質理学研究科 機能性物質学Ⅱ講座ホームページ

    • URL

      http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/funct_mat2/index-j.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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