| 研究課題/領域番号 |
21K05205
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
池田 進 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (20401234)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 有機半導体 / 分子動力学シミュレーション / 薄膜 / 核生成 / 結晶成長 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機半導体の基板表面における吸着、拡散、核生成から薄膜成長に至る全過程を途切れなく分子動力学（MD）シミュレーションによって再現し、各素過程を支配する物理的要因を連続的、包括的に理解することを目指す。具体的には、シミュレーションのソフトウェア、ハードウェアともに最新のものを導入し、空間的、時間的に幅広く計算できる環境を実現して、全過程を連続的にシミュレート可能な技術構築を図る。分子が自発的に立つ瞬間を見ることができるかが第一の鍵であり、各素過程を連続的につなげることができるかが第二の鍵となる。これらのマイルストーンを着実に達成しつつ、シミュレーション技術を高め、ゴールを目指す。
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| 研究成果の概要 |
基板表面における有機半導体の分子吸着、拡散、核生成から薄膜成長に至る全過程を分子動力学（MD）シミュレーションによって再現し、各素過程を支配する物理的要因を包括的に理解することを目指した。基板上で寝た状態にある分子が立った状態に再配向する過程をシミュレーションで再現することが最も難しく、本研究では特にその再現に集中したが、立った分子からなるクラスターを初期構造モデルに配置（寝た分子、分子クラスターと共存）させることで、寝た分子、分子クラスターが立った分子クラスターの影響により立ち上がることを見出した。これにより、再配向過程も含めた全過程包括MDシミュレーションを実現する展望を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
次世代の薄膜トランジスタ用材料として期待される有機半導体には、物質固有のキャリア移動度が無機半導体に比べ小さいという潜在的な問題があるが、薄膜化すると粒界や分子配列の乱れによって移動度は更に小さなものとなる。移動度最大の高品質薄膜を得るためには、核生成・薄膜成長のプロセスを完全に制御する必要があり、その基礎として、核生成・薄膜成長メカニズムを分子レベルで解明、理解することが必須となる。本研究では、有機半導体の核生成・薄膜成長プロセスを分子動力学シミュレーションによって包括的に明らかにし、有機エレクトロニクスによる社会貢献の基盤となる基礎的知見を提供する。
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