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高分子の自己組織化を利用する分子メモリ素子開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K05220
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
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

相見 順子  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主任研究員 (80579821)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードPhthalocyanine / star-shaped polymer / supramolecular polymer / OFET memory / 有機トランジスタメモリ / フタロシアニン / スターポリマー / 有機メモリ / フローティングゲート / 有機薄膜トランジスタ / 電荷蓄積材料
研究開始時の研究の概要

ウェアラブルデバイスの需要が近年益々高まり、柔らかい有機材料を利用する有機エレクトロニクスデバイスが注目されている。その中で、有機トランジスタ(OFET)に画像やデータを記憶する機能を付与したOFETメモリが、折りたためるディスプレイや医療機器への応用に有望視されている。本研究では、長期間安定に電荷を保持できる機能性高分子材料を用いた、高性能有機フラッシュメモリ開発を目的とする。高分子の相分離を利用して、ホールと電子の両電荷をトラップできる両極性(アンバイポーラ)トラップ型OFETメモリの開発を行う。

研究成果の概要

本研究では、機能性分子をコアにもつスターポリマーを電荷蓄積材料(ナノフローティングゲート)とする高性能有機トランジスタ(OFET)メモリ開発を目的とした。特に、材料内に電子とホールを安定にトラップできる両極性トラップ型OFETメモリの開発に取り組んだ。
ポリマー薄膜内に電荷を安定に蓄積するメモリ材料として、本研究では、亜鉛フタロシアニンをコアに持つスターポリスチレンとピリジル基を有するポリマーの配位結合を利用した超分子ミクトアームスターコポリマーを合成した。この超分子ミクトアームスターコポリマー薄膜上に有機半導体を蒸着し、OFETメモリを作成し、メモリ挙動について精査した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、ウェアラブルメモリやディスポーザブルメモリなどの、新たな社会ニーズに応えるメモリデバイスの需要が高まっている。そこで注目されているのが、有機材料を用いる「有機不揮発性メモリ」である。有機材料の持つ、軽量、低環境負荷、安価で簡便なプロセス、材料の多様性などの特徴を生かした素子開発が行われている。しかしながら、有機メモリに利用されるメモリ材料は、性能や耐久性に関して未だ課題が多い。本研究では、高性能有機メモリ材料開発を目的に、新たなポリマー材料の合成およびメモリメカニズムの解明に取り組み、課題解決に取り組んだ。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] 国立台湾大学/国立中興大学(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] 国立中興大学/国立台湾大学(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] National Taiwan University/National Chung Hsing University(その他の国・地域 (台湾))

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Reconfigurable Logic-in-Memory Constructed Using an Organic Antiambipolar Transistor2023

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa Ryoma、Takahashi Kaito、Zhong Xinhao、Honma Kosuke、Panigrahi Debdatta、Aimi Junko、Kanai Kaname、Wakayama Yutaka
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 23 号: 22 ページ: 8339-8347

    • DOI

      10.1002/admt.202301049

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of Supramolecular Miktoarm Star Copolymers with a Zinc Phthalocyanine Core through ATRP and RAFT Polymerization2022

    • 著者名/発表者名
      Zhong Xinhao、Nagai Akira、Takeuchi Masayuki、Aimi Junko
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 44 号: 3 ページ: 2200666-2200666

    • DOI

      10.1002/marc.202200666

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optically Controllable Organic Logic-in-Memory: An Innovative Approach toward Ternary Data Processing and Storage2022

    • 著者名/発表者名
      Panigrahi Debdatta、Hayakawa Ryoma、Zhong Xinhao、Aimi Junko、Wakayama Yutaka
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 23 号: 1 ページ: 319-325

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.2c04415

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of solution-processable OFET memory using a nano-floating gate based on a phthalocyanine-cored star-shaped polymer2022

    • 著者名/発表者名
      Aimi Junko、Yasuda Takeshi、Huang Chih-Feng、Yoshio Masafumi、Chen Wen-Chang
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 3 号: 7 ページ: 3128-3134

    • DOI

      10.1039/d1ma01081f

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of poly(styrene)-b-poly(2-vinyl pyridine) four-arm star block copolymers via ATRP and their self-assembly behaviors2021

    • 著者名/発表者名
      Hsu Chia-Juei、Tu Cheng-Wei、Huang Yu-Wen、Kuo Shiao-Wei、Lee Rong-Ho、Liu Yu-Ting、Hsueh Han-Yu、Aimi Junko、Huang Chih-Feng
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 213 ページ: 123212-123212

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2020.123212

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 電荷蓄積高分子を用いて溶液プロセスで作成する 有機トランジスタメモリ2024

    • 著者名/発表者名
      相見順子
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Polymer-based nano-floating gate for organic field-effect transistor memory2023

    • 著者名/発表者名
      Junko Aimi
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] OFET Memory Based on Supramolecular Miktoarm Star Copolymer with a Zinc Phthalocyanine Core2023

    • 著者名/発表者名
      ZHONG, XinHao, PANIGRAHI, Debdatta, HAYAKAWA, Ryoma, WAKAYAMA, Yutaka, TAKEUCHI, Masayuki, AIMI, Junko
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Supramolecular Miktoarm Star Copolymer with a Zinc Phthalocyanine Core for Organic Transistor Memory2023

    • 著者名/発表者名
      ZHONG, XinHao, AIMI, Junko, TAKEUCHI, Masayuki
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Supramolecular Miktoarm Star Copolymers with a Zinc Phthalocyanine Core2022

    • 著者名/発表者名
      ZHONG, XinHao, AIMI, Junko, TAKEUCHI, Masayuki.
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] スターポリマー電荷蓄積材料2022

    • 著者名/発表者名
      相見 順子
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機トランジスタメモリのための機能性高分子デザイン2021

    • 著者名/発表者名
      相見順子
    • 学会等名
      WPI-MANA Virtual City of Workshops 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of functional star polymers for organic memory device applications2021

    • 著者名/発表者名
      Junko Aimi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preparation and characterization of supramolecular miktoarm star copolymers with zinc phthalocyanine core2021

    • 著者名/発表者名
      Xinhao Zhong, Junko Aimi, Masayuki Takeuchi
    • 学会等名
      4th G'L'owing Polymer Symposium in Kanto
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional Star-Shaped Polymer for Organic Memory Device Application2021

    • 著者名/発表者名
      Junko Aimi
    • 学会等名
      MRSTIC2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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