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低電圧駆動有機トランジスタの駆動原理解明とセンシングデバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K05256
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関国士舘大学 (2019-2020)
北陸先端科学技術大学院大学 (2018)

研究代表者

酒井 平祐  国士舘大学, 理工学部, 准教授 (30580401)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード有機薄膜トランジスタ / 有機半導体 / 高分子絶縁膜 / 有機エレクトロニクス / 有機トランジスタ / 溶液プロセス / 有機電界効果トランジスタ / フレキシブルデバイス / 低電圧駆動 / センサ
研究成果の概要

低電圧駆動有機トランジスタの駆動原理を解明する研究に関して、半導体材料の結晶性を改善することが低電圧化へ有効であることが実験から示唆された。一方で、OTFT中のヘテロ界面(高分子と低分子界面、半導体層と絶縁層界面)や半導体層内部に存在するキャリアトラップの定量的評価は予定どおりには進められなかった。この点については引き続き、研究を続けていく予定である。一方で、絶縁体材料については、低電圧化に繋がる有望な材料を発見することができた。
センシングデバイスへの応用に関しては、素子のフレキシブル化にも成功した。圧力以外にひずみを測定できる素子の開発にも成功している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子機器の駆動に必要なトランジスタ等の電子デバイスが低電圧で動くと電子機器の低消費電力化に直結するため、トランジスタの低電圧化は重要な研究開発課題となる。本研究では、有機半導体材料を用いた有機トランジスタが低電圧で駆動するための機構の解明を目指した。本研究を通して、半導体材料の高結晶化と適切な絶縁層材料の選択が有機トランジスタの低電圧化に有望であるという結果が示唆された。絶縁層材料については、生物由来材料において有望な材料を発見することができた。このような材料をトランジスタに応用することで、環境負荷の小さいデバイスの作製に繋がる。
柔軟なセンサーの開発はウェアラブル機器などへの応用が期待される。

報告書

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

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] UTC(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] UTC(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] UTC(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Layer formation of 2,5-dihydroxybenzoic acid crystals via mist deposition for mass spectrometry imaging of biological samples2021

    • 著者名/発表者名
      Nakabayashi Yuji、Sakai Heisuke、Miyazato Akio、Shijimaya Chiko、Suzuki Ryoichi、Yamada Satoru
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 14 号: 2 ページ: 026502-026502

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abd6a1

    • 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] Electromechanically Active As‐Electrospun Polystyrene Fiber Mat: Significantly High Quasistatic/Dynamic Electromechanical Response and Theoretical Modeling2020

    • 著者名/発表者名
      Ishii Yuya、Yousry Yasmin Mohamed、Nobeshima Taiki、Iumsrivun Chonthicha、Sakai Heisuke、Uemura Sei、Ramakrishna Seeram、Yao Kui
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 41 号: 14 ページ: 2000218-2000218

    • DOI

      10.1002/marc.202000218

    • 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] Controlling the concentration gradient in sequentially deposited bilayer organic solar cells via rubbing and annealing2020

    • 著者名/発表者名
      Abdul Aziz Mohd Zaidan、Higashimine Koichi、Shioya Nobutaka、Shimoaka Takafumi、Hasegawa Takeshi、Sakai Heisuke、Vohra Varun、Murata Hideyuki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 61 ページ: 37529-37537

    • DOI

      10.1039/d0ra05991a

    • NAID

      120006893986

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Low switching voltage, high-stability organic phototransistor memory based on a photoactive dielectric and an electron trapping layer2020

    • 著者名/発表者名
      Dao Toan Thanh、Sakai Heisuke、Ohkubo Kei、Fukuzumi Shunichi、Murata Hideyuki
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 77 ページ: 105505-105505

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.105505

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of the Flexible Dual-Gate OFET Based Organic Pressure Sensor2019

    • 著者名/発表者名
      ISHIKAWA Tatsuya、SAKAI Heisuke、MURATA Hideyuki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E102.C 号: 2 ページ: 188-191

    • DOI

      10.1587/transele.2018OMS0013

    • NAID

      130007586601

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2019-02-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Patterning of OLED Glass Substrate for Improving Light Outcoupling Efficiency2019

    • 著者名/発表者名
      LLOYD Savanna、TANIGAWA Tatsuya、SAKAI Heisuke、MURATA Hideyuki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E102.C 号: 2 ページ: 180-183

    • DOI

      10.1587/transele.2018OMS0010

    • NAID

      130007600630

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2019-02-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Application of Gold Powder Made from Gold Leaf for Conductive Inks2019

    • 著者名/発表者名
      YAMASHITA Sayaka、SAKAI Heisuke、MURATA Hideyuki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E102.C 号: 2 ページ: 176-179

    • DOI

      10.1587/transele.2018OMS0009

    • NAID

      130007589708

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2019-02-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Control of Threshold Voltage and Low-Voltage Operation in Organic Field Effect Transistor2019

    • 著者名/発表者名
      ABE Yasuyuki、SAKAI Heisuke、DAO Toan Thanh、MURATA Hideyuki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E102.C 号: 2 ページ: 184-187

    • DOI

      10.1587/transele.2018OMS0012

    • NAID

      130007588055

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2019-02-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] High electromechanical response from bipolarly charged as-electrospun polystyrene fiber mat2019

    • 著者名/発表者名
      Ishii Yuya、Kurihara Shintaro、Kitayama Ryusei、Sakai Heisuke、Nakabayashi Yuji、Nobeshima Taiki、Uemura Sei
    • 雑誌名

      Smart Materials and Structures

      巻: 28 号: 8 ページ: 08LT02-08LT02

    • DOI

      10.1088/1361-665x/ab2e3a

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the sensing mechanism of dual-gate low-voltage organic transistor based pressure sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Ogunleye Olamikunle Osinimu、Sakai Heisuke、Ishii Yuya、Murata Hideyuki
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 75 ページ: 105431-105431

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2019.105431

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of silver particles for SERS spectroscopy by mist chemical vapor deposition method2019

    • 著者名/発表者名
      Nakabayashi Yuji、Sakai Heisuke、Suzuki Ryoichi、Yamada Satoru
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 12 ページ: 120908-120908

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab5482

    • NAID

      210000157504

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Versatile Approach for Reducing Propagation Loss in Wet-Electrospun Polymer Fiber Waveguides2018

    • 著者名/発表者名
      Ishii Yuya、Omori Keisho、Sakai Heisuke、Arakawa Yuki、Fukuda Mitsuo
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 3 号: 6 ページ: 6787-6793

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b00835

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Electrospun poly(methyl methacrylate) fibrous mat showing piezoelectric properties2018

    • 著者名/発表者名
      Nobeshima Taiki、Ishii Yuya、Sakai Heisuke、Uemura Sei、Yoshida Manabu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 5S ページ: 05GC06-05GC06

    • DOI

      10.7567/jjap.57.05gc06

    • NAID

      210000149087

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Dual-gate low-voltage organic field-effect transistors for pressure sensing2019

    • 著者名/発表者名
      Heisuke Sakai
    • 学会等名
      Joint 5th International Symposium on Frontiers in Materials Science & 3rd International Symposium on Nano-materials, Technology and Applications (FMS-NANOMATA 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Investigation of the sensing mechanism of the dual-gate low voltage organic transistor based pressure sensor2019

    • 著者名/発表者名
      O. O. Osinimu, H. Sakai, Y. Ishii and H. Murata
    • 学会等名
      15th International thin-film transistor conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of the sensing mechanism of the dual-gate low voltage organic transistor for pressure sensing by quantitative analysis2019

    • 著者名/発表者名
      O. O. Osinimu, H. Sakai, Y. Ishii and H. Murata
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 低電圧駆動有機電界効果トランジスタメモリにおけるホールトラップ容量の解析2019

    • 著者名/発表者名
      阿部泰之、酒井平祐、村田英幸
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Dual-gate OFET型フレキシブルひずみセンサ2019

    • 著者名/発表者名
      竹内滉生、酒井平祐、村田英幸
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 金箔と金蒸着膜を原料とした金微粒子の結晶構造が導電性インクの性能に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      山下紗也加、仲林裕司、酒井平祐、村田英幸
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Control of threshold voltage in a low-voltage operation organic field effect transistor2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Abe, H. Sakai, T. T. Dao, and H. Murata
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Gold Powder made from Gold Leaf for conductive inks2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yamashita, H. Sakai, and H. Murata
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of the flexible dual-gate OFET based organic pressure sensor2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, H. Sakai, and H. Murata
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A degradable Biopolymer as Dielectric for Low Voltage Solution-Processed Organic Field Effect Transistors2018

    • 著者名/発表者名
      O. O. Osinimu, Y. Yoshinaka, H. Sakai, T. Kaneko, and H. Murata
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of photo-crosslinking condition of the poly(vinyl cinnamate) gate dielectrics on the electric performance of the solution processed organic field effect transistor2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sakai, Y. Tsuji, and H. Murata
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dual-gate low-voltage organic thin-film transistor for pressure sensing2018

    • 著者名/発表者名
      H.Sakai
    • 学会等名
      9th International Conference on Computer Aided Design for Thin-Film Transistor Technologies (CAD-TFT 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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