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有機薄膜トランジスタ(organic thin-film transistor (OTFT))は、シリコンを中心とする無機半導体をベースとした既存のトランジスタでは容易に実現できない優れた特徴(分子の多様性・機械的フレキシビリティー・シンプルな作成プロセス・大面積化・低温プロセス・ローコスト)を有するため次世代エレクトロニクス素子として注目されている。特に、論理回路や発光トランジスタへの応用を目指したアンバイポーラーOTFTの開発が近年精力的に行われてきた。しかしながら、p型・n型共に高移動度を示す単一成分アンバイポーラーTFT材料は限られている。優れたアンバイポーラー特性を示す半導体材料の設計指針を得るためには、新規半導体材料の系統的な開発研究が必要不可欠である。
このような背景から、本研究ではHOMO 及びLUMO レベルを独立に精密制御できる混合配位子金属錯体を系統的に設計・合成し、大気中で安定にかつ高性能で作動する単一成分アンバイポーラーTFT デバイスの創製を目指した。金属錯体として長鎖アルキル基を導入した金属錯体半導体に着目し、溶融法・スピンコート法による薄膜作製及びTFT 特性について検討を行った。その結果、Pt イオンに長鎖アルキル基がついたビピリジン配位子及びo- キノン配位子が配位した金属錯体のスピンコート膜を用いたボトムコンタクト型デバイスにおいてP 型の半導体特性が観測され、その移動度は1.9 x 10-6 cm2/Vs であった。溶融膜は非常に膜質が悪かったが、スピンコート法を適用することよって膜質を向上させることに成功した。
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