有機ＦＥＴの短チャネル化による超高速応答有機ＦＥＴの開発

• 研究課題/領域番号: 21360011
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 赤井 恵 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50437373)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2011年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2010年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2009年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 有機・分子エレクトロニクス / マイクロ・ナノデバイス / ナノ材料 / 有機半導体 / デバイス設計・プロセス / 有機デバイス / OFET / 高速応答 / SWNT / 平坦電極 / 有機ＦＥＴ / 短チャネル / 微細化 / 周波数特性 / 有機単結晶 / デバイス設計 / 製造プロセス / 有機FET / 短チャネル長 / ルブレン / 高分子

研究概要

本研究は有機FETをサブマイクロメートル領域まで短チャネル化し、また素子構造を改善することにより、有機FETとしては未踏のＭHz―ＧHz領域の高スイッチング周波数特性をもつ超高速応答有機デバイスの作製を目指した。
独自の技術である平坦電極を用い、ボトムコンタクト型ルブレンＦＥＴを、高速応答が得られるように素子構造を改善し、接触抵抗の減少を進めたところ、研究開始当初３KHzであった限界スイッチング周波数は６MHzまで向上した。しかしながら技術力の限界から当初目指した100MHzには及ばなかった為、研究後半では有機デバイスと同様のメリットが得られるカーボンナノチューブFETの作製に取り組んだ。

研究成果

• [雑誌論文] Isotropic charge transport in highly ordered regioregular poly(3-hexylthiophene) monolayer (2013)
  • 著者名/発表者名: M Akai-Kasaya, Y Okuaki1, S Nagano, A Saito, M Aono and Y Kuwahara
  • 雑誌名: Journal of Physics D : Applied Physics 巻: 46 ページ: 425303-425303
• [雑誌論文] Isotropic charge transport in highly ordered regioregular poly (3-hexylthiophene) monolayer (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akai-Kasaya, Y. Okuaki, S. Nagano, A. Saito, M. Aono and Y. Kuwahara
  • 雑誌名: J. Phys. D: Appl. Phys. 巻: 46 号: 42 ページ: 425303-425309
  • DOI: 10.1088/0022-3727/46/42/425303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Controlled chain polymerisation and chemical soldering for sing lemolecule electronics (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuji Okawa, Megumi Akai-Kasaya, Yuji Kuwahara, Swapan K.Mandal, Masakazu Aono
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: (acepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conduction of organic ultrathin films evaluated by an independently driven double-tip scanning tunneling microscope (2011)
  • 著者名/発表者名: K Takami, S Tsuruta, Y Miyake, M. Akai-Kasaya, A Saito, M Aono and Y Kuwahara
  • 雑誌名: J. Phys. : Condens. Matter 巻: 23, 43
• [雑誌論文] Enhanced Red-Light Emission by Local Plasmon Coupling of Au Nanorods in an Organic Light-Emitting Diode (2011)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tanaka, Yuji Totoki, Aya Fujiki, Nobuyuki Zettsu, Yusuke Miyake, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Takuji Ogawa, and Yuji Kuwahara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 ページ: 32105-32105
• [雑誌論文] Charge-carrier injection into pentacene thin film formed on Si(111) probed by STM spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Megumi Akai-Kasaya, Noriko Shimada, Akira Saito and Yuji Kuwahara
  • 雑誌名: J. Nanosc. Nanotechnol 巻: 11, 4 ページ: 2867-2867
• [雑誌論文] Electrical conduction of organic ultrathin films evaluated by an independently driven double-tip scanning tunneling microscope (2011)
  • 著者名/発表者名: K Takami, 他6名
  • 雑誌名: J.Phys. : Condensed Matter 巻: 23,43 号: 43 ページ: 4340021-6
  • DOI: 10.1088/0953-8984/23/43/434002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge-Carrier Injection into Pentacene Thin Film Formed on Si(111) Probed by STM Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Akai-Kasaya, N.Shimada, A.Saito, Y.Kuwahara
  • 雑誌名: J.Nanosci.Nanotechnol 巻: 11 ページ: 2867-2872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and electrical transport properties of pentacene nanorod crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Akai-Kasaya.C, Ohmori, T, Kawanishi, M, Nashiki, A, Saito, M, Aono, Y.Kuwahara
  • 雑誌名: NANOTECHNOLOGY 巻: 21 ページ: 365601-365608
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced fluorescence by surface plasmon coupling of Au nanoparticles in an organic electroluminescence diode (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Fujiki, T.Uemura, N.Zettsu, M.Akai-Kasaya, A.Saito, Y.Kuwahara
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 96 ページ: 43307-43309
  • 査読あり
• [雑誌論文] 導電性高分子を用いた分子ワイヤ素子の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵、桑原裕司
  • 雑誌名: 化学工業 60 ページ: 227-232
  • NAID: 40016474659
  • 査読あり
• [学会発表] Bottom Contact Ambipolar SWNT-FET Devices Using Flattened Electrodes (2014)
  • 著者名/発表者名: Agung Setiadi, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原裕司
  • 学会等名: 精密工学会春季大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-03-21
• [学会発表] Advantages of Flattened Electrode in Bottom Contact Single Walled Carbon Nanotube Field Effect Transistor (2014)
  • 著者名/発表者名: Agung Setiadi, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原裕司
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] Advantages of Flattened Electrode in Bottom Contact Single Walled Carbon Nanotube Field Effect Transistor (2014)
  • 著者名/発表者名: Agung Setiadi，赤井 恵，齋藤 彰，桑原裕司
  • 学会等名: 第61 回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
• [学会発表] Charge transport in two dimensional organic layer behaving as quantum dot array (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akai-Kasaya, S. Nagano, A. Saito, and Y. Kuwahara
  • 学会等名: EMN Fall meeting Energy Materials Nanotechnology
  • 発表場所: Doubletree by Hilton, Orland FL USA
  • 年月日: 2013-12-08
• [学会発表] Multiple Carbon Nanotube Junctions for Stochastic Resonance Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Agung Setiadi, Takuya Nakanishi, Megumi Akai-Kasaya, Akira, Saito, Yuji Kuwahara
  • 学会等名: IVC-19 & ICNT
  • 発表場所: Paris, Palais des Congres
  • 年月日: 2013-09-09
• [学会発表] Thin Film Single Walled Carbon Nanotube Transistor for Stochastic Resonance Device (2013)
  • 著者名/発表者名: Agung Setiadi, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Yuji Kuwahara
  • 学会等名: ACSIN-12 & ICSPM21
  • 発表場所: Tsukuba, International Congress Center
• [学会発表] Coulomb brocade transport emerged in two dimensional organic polymer layers (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akai-Kasaya
  • 学会等名: 3rd International Conference on Nanotek & Expo
  • 発表場所: Hampton Inn Tropicana, LasVegas USA.
  • 招待講演
• [学会発表] Thin Film Single Walled Carbon Nanotube Transistor for Stochastic Resonance Device (2013)
  • 著者名/発表者名: Agung Setiadi, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Yuji Kuwahara
  • 学会等名: International vacuum congress 19 (IVC-19) - International Conference on Nanoscience and Technology 2013 (ICNT 2013)
  • 発表場所: Paris, Palais des Congrès
• [学会発表] Coulomb brocade transpoｒt emerged in two dimensional organic polymer layer (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akai-Kasaya1, S. Nagano2, A. Saito1, T. Mitani3 and Y. Kuwahara1
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12) & 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba, International Congress Center
• [学会発表] Charge transport in two dimensional organic layer behaving as quantum dot array (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akai-Kasaya, S. Nagano, A. Saito, and Y. Kuwahara
  • 学会等名: EMN Fall meeting Energy Materials Nanotechnology,
  • 発表場所: Doubletree by Hilton, Orland FL USA.
  • 招待講演
• [学会発表] Nonlinear charge transport in two-dimensional polymer monolayer (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akai-Kasaya, S. Nagano, A. Saito and Y. Kuwahara
  • 学会等名: AsiaNANO 2012 (6th in the series of Asian Conference on Nanoscience & Nanotechnology )
  • 発表場所: Crowne Plaza Lijiang
• [学会発表] Nonlinear transport in two-dimensional polymer monolayer (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akai-Kasaya, Y. Okuaki, S. Nagano, A. Saito and Y. Kuwahara
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2012
  • 発表場所: Shizukuishi Prince Hotel, Shizukuishi, Shizukuishi, Iwate, Japan
• [学会発表] 有機導体に発現する非線形伝導の考察 -クーロンブロッケイド効果の寄与- (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵、奥秋裕介、永野修平、齋藤彰、桑原裕司
  • 学会等名: 関西薄膜・表面物理セミナー
  • 発表場所: 神戸セミナーハウス
• [学会発表] ルブレン結晶トランジスタの電気伝導特性 ～接触抵抗がしきい値電圧に及ぼす影響～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩見悠平、赤井恵、植村隆文、竹谷純一、齋藤彰、桑原裕司
  • 学会等名: 関西薄膜・表面物理セミナー
  • 発表場所: 神戸セミナーハウス
• [学会発表] Carrier transport property of rubrene single-crystal transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Iwami, M. Akai-Kasaya, T. Uemura, J. Takeya, A. Saito and Y. Kuwahara
  • 学会等名: 5th International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka University Nakanoshima Center, Osaka
• [学会発表] Charge transport properties in molecular nanosystems observed by STM-based techniques (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuji Kuwahara, A.Saito, M.Akai-Kasaya
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2012
  • 発表場所: Shizukuishi Prince Hotel, Shizukuishi, Iwate, Japan(招待講演)
• [学会発表] Nonlinear transport in two-dimensional polymer monolayer (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Akai-Kasaya, Y.Okuaki, S.Nagano, A.Saito, Y.Kuwahara
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2012
  • 発表場所: Shizukuishi Prince Hotel, Shizukuishi, Iwate, Japan(招待講演)
• [学会発表] 高配向ポリチオフェン単分子膜の電気伝導特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥秋 裕介, 赤井 恵, 富川 晴貴, 永野修作, 齋藤 彰, 桑原 裕司
  • 学会等名: 精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 高配向ポリチオフェン単分子膜の電気伝導特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥秋裕介, 赤井恵, 富川晴貴, 永野修作, 齋藤彰, 桑原裕司
  • 学会等名: 2011年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス南地区自然科学本館
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 導電性高分子を用いた2端子多経路確率共鳴素子の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中西拓也, 赤井恵, 齋藤彰, 桑原裕司
  • 学会等名: 2011年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス南地区自然科学本館
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 高配向ポリチオフェン単分子膜の電気伝導特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥秋裕介, 赤井恵, 富川晴貴, 永野修作, 齋藤彰, 桑原裕司
  • 学会等名: 2011年第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 高配向ポリチオフェン単分子膜の電気伝導特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥秋裕介, 赤井恵, 富川晴貴, 永野修作, 齋藤彰, 桑原裕司
  • 学会等名: 秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] Isotropic electronic transport in high-oriented regioregular poly (3-hexylthiophene) monolayer (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Okuaki, M.Akai-Kasaya, A.Saito, S.Nagano, Y.Kuwahara
  • 学会等名: 4th International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Nakanoshima-Center, Osaka University, Japan
• [学会発表] Stochastic resonance developed in two-terminal device composed of conducting polymer film (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Nakanishi, M.Akai-Kasaya, A.Saito, Y.Kuwahara
  • 学会等名: 4th International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Nakanoshima-Center, Osaka University, Japan
• [学会発表] 局在表面プラズモン共鳴を用いたOLEDの色相制御機構の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中琢也, 藤喜彩, 是津信行, 赤井恵, 齋藤彰, 桑原裕司
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] Detecting of carrier transport properties along and across the highly ordered conducting polymer chains (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Akai-Kasaya, S.Nagano, A.Saito, Y.Kuwahara
  • 学会等名: Elecmol'10
  • 発表場所: Grnoble, France
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] Formation and Electrical Transport Properties of Pentacene Nanorod Crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Akai-Kasaya, C.Ohmori, T.Kawanishi, M.Nashiki, A.Saito, Y.Kuwahara
  • 学会等名: Third International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] 分子ナノシステムの物性探索と素子応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵
  • 学会等名: 第65回物理学会年次大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] 分子ナノシステムの物性探索と素子応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Detecting of carrier transport properties along individual conducting polymer chain (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Akai-Kasaya, S.Nagano, A.Saito, Y.Kuwahara
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010
  • 発表場所: Kyoto Japan
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] 高移動度短チャネル有機FETの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原孝彰, 川西隆史, 赤井恵, 齋藤彰, 竹谷純一, 桑原裕司
  • 学会等名: 精密工学会関西地方定期学術講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] 平坦電極を用いた1次元導電性高分子鎖の物性計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵、奥秋裕介、永野修作、斎藤彰、桑原裕司
  • 学会等名: 分子システムの創発化学 第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-02-05
• [学会発表] Optical and transport properties in molecular nanosystems observed by STM-based techniques (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kuwahara, M.Akai-Kasaya, A.Saito
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology (TNT) 2010
  • 発表場所: Braga, Portugal(招待講演)
• [学会発表] Account of carrier transport property of high-oriented regioregular poly(3-hexylt hiophene) and detection of coulomb-blockade effect (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Okuaki, M.Akai-Kasaya A.Saito, S.Nagano, Y.Kuwahara
  • 学会等名: Third International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] High-performance organic single crystal transistor with sub-micrometer channel (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Fujiwara, M.Akai-Kasaya, A.Saito, J.Takeya, Y.Kuwahara
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nano-scale Spectroscopy and Nanotechnology (NSS6)
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] 高分子ナノワイヤーへのキャリア注入による増幅現象 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵、齋藤彰、桑原裕司
  • 学会等名: 第29回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 二探針STMによる有機単結晶の電気伝導異方性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三木陽介、高橋信孝、赤井恵、齋藤彰、桑原裕司
  • 学会等名: 新学術領域「分子ナノシステムの創発化学」第一回全体会議
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] 平坦電極を用いた1次元高分子鎖の物性計測と機能創発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵、齋藤彰、桑原裕司
  • 学会等名: 新学術領域「分子ナノシステムの創発化学」第一回全体会議
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] 高移動度短チャネルルブレンFETの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原孝彰、赤井恵、齋藤彰、桑原裕司
  • 学会等名: 新学術領域「分子ナノシステムの創発化学」第一回全体会議
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] Anisotropy of Electric conduction in the organic single Crystal measured by Double-tip STM (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Miki, N.Takahashi, M.Akai-Kasaya, A.Saito, Y.Kuwahara,
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka Japan
• [学会発表] High-mobility organic single crystal transistors with submicrometer channels (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Akai-Kasaya, T.Fujiwara, A.Saito, J.Takeya, Y.Kuwahara
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka Japan
• [図書] 分子ワイア素子 第3章、第2節:、 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤井恵
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 超分子サイエンス&テクノロジー,(NTS社)