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有機電界効果トランジスタの界面トラップの分類と低トラップ密度界面形成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H01855
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分29010:応用物性関連
研究機関山形大学

研究代表者

松井 弘之  山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (80707357)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード有機トランジスタ / プリンタブルエレクトロニクス / フレキシブルエレクトロニクス / ノイズ / トラップ / 有機半導体 / バイアスストレス / 揺動散逸定理 / 有機電界効果トランジスタ / 過渡応答
研究成果の概要

有機トランジスタを用いることで食品ラップのように薄い状態でも機能するフレキシブル電子デバイスを作製でき、パッチ型ヘルスモニタやシートセンサとしての応用が期待されている。しかしながら、有機トランジスタ内には不純物や格子欠陥などのトラップが存在し、ノイズや動作不安定性の原因となる。本研究では、デジタル印刷法で作製した有機トランジスタのノイズや動作不安定性の計測を通してその原因を明らかにするとともに、低ノイズ有機トランジスタを作製することで脈波や脳波、心電などが計測可能であることを示すことに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高齢化が進む現代社会において、医療や介護にかかる人的・経済的負担は拡大し続けている。本研究は、高齢者や入院患者の健康状態を把握する上で医療従事者や患者の負担を軽減するパッチ型ヘルスモニタの実現に繋がる基盤技術となるものである。実際に脈波や脳波、心電などを有機トランジスタの計測対象として想定し、開発した低ノイズ有機トランジスタがこれらの計測に有用であることを実証した。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Paper-based lactate biofuel cell array with high power output2021

    • 著者名/発表者名
      Shitanda Isao、Morigayama Yukiya、Iwashita Risa、Goto Himeka、Aikawa Tatsuo、Mikawa Tsutomu、Hoshi Yoshinao、Itagaki Masayuki、Matsui Hiroyuki、Tokito Shizuo、Tsujimura Seiya
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 489 ページ: 229533-229533

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2021.229533

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Printed Strain Sensor with High Sensitivity and Wide Working Range Using a Novel Brittle?Stretchable Conductive Network2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Yi-Fei、Sekine Tomohito、Takeda Yasunori、Hong Jinseo、Yoshida Ayako、Matsui Hiroyuki、Kumaki Daisuke、Nishikawa Takao、Shiba Takeo、Sunaga Tadahiro、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 号: 31 ページ: 35282-35290

    • DOI

      10.1021/acsami.0c09590

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Flexible inkjet-printed dual-gate organic thin film transistors and PMOS inverters: Noise margin control by top gate2020

    • 著者名/発表者名
      Singh Subhash、Takeda Yasunori、Matsui Hiroyuki、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 85 ページ: 105847-105847

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2020.105847

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Regioisomeric control of layered crystallinity in solution-processable organic semiconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue Satoru、Higashino Toshiki、Arai Shunto、Kumai Reiji、Matsui Hiroyuki、Tsuzuki Seiji、Horiuchi Sachio、Hasegawa Tatsuo
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 11 号: 46 ページ: 12493-12505

    • DOI

      10.1039/d0sc04461j

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flexible and printed organic transistors: From materials to integrated circuits2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui Hiroyuki、Takeda Yasunori、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 75 ページ: 105432-105432

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.105432

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical aspect of large-scale electronic state calculation for flexible device material2019

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi, Hiroto Imachi, Akiyoshi Kuwata, Kohsuke Kakuda, Takatoshi Fujita, Hiroyuki Matsui
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 366 号: 2 ページ: 685-698

    • DOI

      10.1007/s13160-019-00358-2

    • NAID

      210000172726

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Charge Carrier Distribution in Low-Voltage Dual-Gate Organic Thin-Film Transistors2018

    • 著者名/発表者名
      Rei Shiwaku, Masataka Tamura, Hiroyuki Matsui, Yasunori Takeda, Tomohide Murase and Shizuo Tokito
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 8 号: 8 ページ: 1341-1341

    • DOI

      10.3390/app8081341

    • 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
  • [学会発表] 有機トランジスタのデジタル印刷回路形成技術および機械学習を活用した分子設計2021

    • 著者名/発表者名
      松井弘之
    • 学会等名
      有機エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 印刷型有機トランジスタを用いた超フレキシブル近接センサアレイ2021

    • 著者名/発表者名
      和田英樹、庄司樹、宇都滉大、杉本俊之、松井弘之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 印刷法による抵抗器および温度センサの作製と評価2021

    • 著者名/発表者名
      川上圭太、今宮健介、松井弘之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 延長ゲート型有機トランジスタアレイを用いた隠れ静電気イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      宇都滉大、庄司樹、和田英樹、杉本俊之、松井弘之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 完全フレキシブルセンシングシステム実現に向けた取り組み2020

    • 著者名/発表者名
      松井弘之
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Flexible and Printed Organic Transistors and Their Application to Electrochemical Health Monitors2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Matsui
    • 学会等名
      ECS Yamagata Student Chapter
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電界を測るフレキシブルセンサ2020

    • 著者名/発表者名
      松井弘之
    • 学会等名
      第3回ソフトロボット創成シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オンデマンド印刷で作る有機集積回路2020

    • 著者名/発表者名
      松井弘之
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 第17回研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マテリアルズインフォマティクスによる光・電子機能性有機材料の設計2020

    • 著者名/発表者名
      松井弘之、岡田智悠
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 有機トランジスタのノイズとバイアスストレスの同時計測2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川 賢美、上野 知英、福田 貴、時任 静士、松井 弘之
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Crystal Structure, Band Calculation and Crystal Orientation Imaging of Printed TMTES-Pentacene Thin-Film Transistors2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Matsui、Gaku Tsuburaoka、Wataru Fujiwara、Hiroshi Katagiri、Shizuo Tokito
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Four-terminal measurement of organic transistors fabricated by reverse offset printing2019

    • 著者名/発表者名
      Gaku Tsuburaoka, Hiroyuki Matsui, Yasunori Takeda, Shizuo Tokito
    • 学会等名
      The First International Conference of Polymeric and Organic Materials in Yamagata University (IPOMY)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] p型有機半導体TMTES-pentacene薄膜相の単結晶X線構造解析とバンド計算およびトランジスタ特性2019

    • 著者名/発表者名
      圓岡岳, 松井弘之, 片桐洋史, 藤原渉, 竹田泰典, 時任静士
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反転オフセット印刷電極を用いた高分子有機半導体トランジスタの四端子コンタクト抵抗測定2019

    • 著者名/発表者名
      山崎錬, 竹田泰典, 圓岡岳, 村瀬友英, 熊木大介, 松井弘之, 時任静士
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Inkjet-Printed Organic Transistor Circuits for Sensor Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Matsui, Rei Shiwaku, Kuniaki Nagamine, Shizuo Tokito
    • 学会等名
      The 25th International Display Workshops (IDW)
    • 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] 三電極法によるウェアラブルバイオセンシングのためのフレキシブル&プリンテッド回路の開発2018

    • 著者名/発表者名
      松井弘之
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 印刷型有機トランジスタの集積回路応用2018

    • 著者名/発表者名
      松井弘之
    • 学会等名
      フレキシブル有機エレクトロニクス研究会 第5回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 印刷型有機集積回路の実現とバイオセンサ応用2018

    • 著者名/発表者名
      松井弘之
    • 学会等名
      分子系の複合電子機能第181委員会内講演 第31回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] デュアルゲート構造による高分子半導体トランジスタの実効移動度とスイッチング特性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      田村真貴, 塩飽黎, 竹田泰典, 村瀬友英, 松井弘之, 時任静士
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 温度可変測定による印刷型有機トランジスタのトラップ解析2018

    • 著者名/発表者名
      上野知英, 塩飽黎, 和田英樹, 福田貴, 熊木大介, 時任静士, 松井弘之
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Organic Semiconductors for Optoelectronics2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyoshi Naito
    • 総ページ数
      384
    • 出版者
      Wiley
    • ISBN
      1119146100
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 松井研究室

    • URL

      http://matsui-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 静電気センサおよび静電気センサシステム2021

    • 発明者名
      松井弘之、杉本俊之
    • 権利者名
      国立大学法人山形大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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