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狭バンドギャップ半導体高分子の開発と有機薄膜デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0157
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

道信 剛志  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80421410)

研究分担者 松本 英俊  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40345393)
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) 2019-02-07 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード有機半導体 / 半導体高分子 / トランジスタ / 太陽電池 / 有機エレクトロニクス
研究成果の概要

電子のみを選択的に輸送する新しい有機半導体高分子を開発した。環境負荷が低い合成法を用いることで、反応性に劣るモノマーを効率よく重合することができた。高分子の主鎖構造および側鎖構造を最適化することで薄膜状態における電子移動度を向上させることができた。また、ブレードコート法を用いると大面積の均一薄膜を低コストで作製できることが分かった。さらに、得られた有機半導体高分子を有機トランジスタや全有機高分子型太陽電池に応用し、世界最高レベルの電子移動度や優れた光電変換能を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機材料は資源的な制約がなく、低コストで大量に生産することができる。また、化学構造と物性の間に明確な相関があるため、化学構造を最適化することで目的の材料物性を得ることができる。有機半導体高分子は既存の無機半導体に代わる新しい材料として期待されており、将来的には折り曲げたり引っ張ったりすることができる次世代電子デバイスに応用されると考えられている。本研究では有機半導体高分子の分野で性能が劣っていたアクセプターの開発に成功し、全有機高分子型太陽電池の電子移動度や光電変換効率を向上させることができた。

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

    (39件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 9件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] KAIST(韓国)

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      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

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  • [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)

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  • [国際共同研究] KAIST(韓国)

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  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

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  • [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)

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      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Cu(I)-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition Synthesis and Fluorescent Ion Sensor Behavior of Carbazole-Triazole-Fluorene Conjugated Polymers2021

    • 著者名/発表者名
      S. Tane, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Polym. Int.

      巻: 70 号: 4 ページ: 432-436

    • DOI

      10.1002/pi.5976

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cross-linking of Poly(arylenebutadiynylene)s and Its Effect on Charge Carrier Mobilities in Thin Film Transistors2021

    • 著者名/発表者名
      S. Otep, K. Ogita, N. Yomogita, K. Motai, Y. Wang, Y.-C. Tseng, C.-C. Cheuh, Y. Hayamizu, H. Matsumoto, K. Ishikawa, T. Mori, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 54 号: 9 ページ: 4351-4362

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.1c00008

    • 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] Diketopyrrolopyrrole-Based Dual-Acceptor Copolymers to Realize Tunable Charge Carrier Polarity of Organic Transistors and High-Performance Non-Volatile Ambipolar Flash Memories2020

    • 著者名/発表者名
      Q. Liu, Y. Wang, Y. Ren, A. Kohara, H. Matsumoto, Y. Chen, S. Manzhos, K. Feron, S. E. Bottle, J. Bell, Y. Zhou, T. Michinobu, P. Sonar
    • 雑誌名

      ACS Appl. Electron. Mater.

      巻: 2 号: 6 ページ: 1609-1618

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c00169

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] N-Type Charge Carrier Transport Properties of BDOPV-Benzothiadiazole-Based Semiconducting Polymers2020

    • 著者名/発表者名
      S. Wang, S. Otep, J. Kimpel, T. Mori, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Electronics

      巻: 9 号: 10 ページ: 1604-1604

    • DOI

      10.3390/electronics9101604

    • 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] Poly(3,9-carbazole)s: A Chemically Stable Extended Form of Polyaniline for Nitro-Aromatic Sensor Applications2020

    • 著者名/発表者名
      J. Kimpel, Y. Yoshitake, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 93 号: 11 ページ: 1361-1365

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200177

    • NAID

      130007939767

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Cyano-Rich Small Molecule Dopant for Organic Thermoelectrics2020

    • 著者名/発表者名
      K.-H. Tu, Y. Wang, Y. Kiyota, T. Iwahashi, Y. Ouchi, T. Mori, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Org. Electron.

      巻: 87 ページ: 105986-105986

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2020.105978

    • 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] Diketopyrrolopyrrole-Thiophene-Methoxythiophene Based Random Copolymers for Organic Field Effect Transistor Applications2020

    • 著者名/発表者名
      S. Otep, Y.-C. Lin, H. Matsumoto, T. Mori, K.-H. Wei, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Org. Electron.

      巻: 87 ページ: 105986-105986

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2020.105986

    • 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] Pure Organic Semiconductor-Based Photoelectrodes for Water Splitting2020

    • 著者名/発表者名
      S. Otep, T. Michinobu, Q. Zhang
    • 雑誌名

      Sol. RRL

      巻: 4 号: 8 ページ: 1900395-1900395

    • DOI

      10.1002/solr.201900395

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Conjugated Polymers for Functional Applications: Lifetime and Performance of Polymeric Organic Semiconductors in OFETs2020

    • 著者名/発表者名
      J. Kimpel, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Polym. Int.

      巻: 69 号: 4 ページ: 367-373

    • DOI

      10.1002/pi.6020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improving the Air-Stability of n-Type Organic Thin-Film Transistors by Polyacrylonitrile Additive2020

    • 著者名/発表者名
      J. Dong, Y. Wang, T. Mori, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 59 号: SD ページ: SDDC05-SDDC05

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab5c4b

    • NAID

      210000157695

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuning the Charge Carrier Polarity of Organic Transistors by Varying the Electron Affinity of the Flanked Units in Diketopyrrolopyrrole-Based Copolymers2020

    • 著者名/発表者名
      Q. Liu, Y. Wang, A. Kohara, H. Matsumoto, S. Manzhos, K. Feron, S. E. Bottle, J. Bell, T. Michinobu, P. Sonar
    • 雑誌名

      Adv. Funct. Mater.

      巻: 30 号: 7 ページ: 1907452-1907452

    • DOI

      10.1002/adfm.201907452

    • 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] Development of Block Copolymers with Poly(3-hexylthiophene) Segments as Compatibilizers in Non-Fullerene Organic Solar Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Y.-A. Su, N. Maebayashi, H. Fujita, Y.-C. Lin, C.-I. Chen, W.-C. Chen, T. Michinobu, C.-C. Chueh, T. Higashihara
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 12 号: 10 ページ: 12083-12092

    • DOI

      10.1021/acsami.9b22531

    • 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] Development of N-Type Semiconducting Polymers for Transistor Applications2019

    • 著者名/発表者名
      T. Michinobu
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 32 号: 4 ページ: 563-570

    • DOI

      10.2494/photopolymer.32.563

    • NAID

      130007744432

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2019-06-24
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual Imide-Functionalized Unit-Based Regioregular D-A1-D-A2 Polymers for Efficient Unipolar n-Channel Organic Transistors and All-Polymer Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Wang, S. W. Kim, J. Lee, H. Matsumoto, B. J. Kim, T. Michinobu
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 11 号: 25 ページ: 22583-22594

    • DOI

      10.1021/acsami.9b05537

    • 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] Significant Difference in Semiconducting Properties of Isomeric All-Acceptor Polymers Synthesized via Direct Arylation Polycondensation2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Wang, T. Hasegawa, H. Matsumoto, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 58 号: 34 ページ: 11893-11902

    • DOI

      10.1002/anie.201904966

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuning Backbone Planarity in Thiadiazolobenzotriazole-Bis(thienothiophenyl)ethylene Copolymers for Organic Field-Effect Transistors2019

    • 著者名/発表者名
      S. Otep, Y. Wang, A. Kohara, H. Matsumoto, T. Mori, T. Michinobu
    • 雑誌名

      ACS Appl. Polym. Mater.

      巻: 1 号: 9 ページ: 2302-2312

    • DOI

      10.1021/acsapm.9b00329

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of Incorporating Nitrogen Atoms in Naphthalenediimide-Based Polymer Acceptors on the Charge Generation, Device Performance, and Stability of All-Polymer Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      S. W. Kim, Y. Wang, H. You, W. Lee, T. Michinobu, B. J. Kim
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 11 号: 39 ページ: 35896-35903

    • DOI

      10.1021/acsami.9b12037

    • 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] Energy Level Tuning of Aromatic Polyamines by [2+2] Cycloaddition-Retroelectrocyclization for the Optimization of Device Performances2019

    • 著者名/発表者名
      K. Morita, T. Michinobu
    • 雑誌名

      Synth. Met.

      巻: 257 ページ: 116179-116179

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2019.116179

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 有機半導体高分子の主鎖平面性とトランジスタ特性の相関2020

    • 著者名/発表者名
      Otep Sultan、道信 剛志
    • 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] [2+2]付加環化反応を用いた新規n型有機半導体の合成2020

    • 著者名/発表者名
      尾山 泰輝、道信 剛志
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ポリスチレンを両端にもつポリアリーレンブタジイニレンの合成2020

    • 著者名/発表者名
      蓬田 直正、Otep Sultan、道信 剛志
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 両端にポリスチレンを導入したABA型トリブロック共重合体の合成2020

    • 著者名/発表者名
      蓬田 直正、Otep Sultan、道信 剛志
    • 学会等名
      2020年繊維学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] The [2+2] Cycloaddition-Retroelectrocyclization (CA-RE) Click Reaction for the Synthesis of Polymeric Push-Pull Chromophores2020

    • 著者名/発表者名
      T. Michinobu
    • 学会等名
      Glowing Polymer Symposium in KANTO (GPS-K)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] n型半導体高分子の開発とトランジスタ応用2019

    • 著者名/発表者名
      道信 剛志
    • 学会等名
      ICPST-36
    • 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] Photoelectrocatalytic Application of Thiadiazolobenzotriazole and Bis(thienothiophenyl)ethylene Based Donor-Acceptor Conjugated Polymers2019

    • 著者名/発表者名
      S. Otepov, T. Michinobu
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving the Air-Stability of n-Type Organic Thin-Film Transistors by Additive Polyacrylonitrile2019

    • 著者名/発表者名
      J. H. Dong, Y. Wang, T. Michinobu
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal-Free Click Chemistry for the Synthesis of Functional Polymers2019

    • 著者名/発表者名
      T. Michinobu
    • 学会等名
      FAPS 2019 Polymer Congress
    • 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] Novel Photo-Induced Recovery of OFET Memories Based on Coplanar Donor-Acceptor Polymer Electret for Photo-Recorder Application2019

    • 著者名/発表者名
      C.-H. Chen, C.-Y. Ke, Y. Wang, T. Michinobu, Y.-C. Chiu, G.-S. Liou
    • 学会等名
      FAPS 2019 Polymer Congress
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Ambipolar Materials and Devices2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, S.-T. Han
    • 総ページ数
      446
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781788018685
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] 東京工業大学 道信研究室

    • URL

      http://www.op.titech.ac.jp/lab/michinobu/jp/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-02-12   更新日: 2022-01-27  

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