単一の有機半導体材料でのｐ型ｎ型パターニングによる集積回路作製

• 研究課題/領域番号: 22350084
• 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: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 青山 哲也 独立行政法人理化学研究所, 内山元素化学研究室, 専任研究員 (50342738)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2011年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2010年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 有機半導体素子 / 有機トランジスタ / チエノキノイド / 量子化学計算

研究成果の概要

溶液プロセスで成膜可能なチエノキノイド化合物を用いて、有機デバイスへの応用と構造物性相関の研究を実施しました。折り畳んでも(曲げ半径0.5 mm)、1000回曲げ伸ばししても動作するメモリー素子が開発されました。簡便な溶液プロセスで1次元的結晶では最高となる両極性型の電荷移動度を示す針状単結晶のトランジスタが開発されました。構造物性相関については、X線回折法、原子間力顕微鏡観察、量子化学計算により、有機トランジスタの電荷輸送特性と分子パッキングの相関を議論し、これらの検討により性能向上に向けた重要な知見を得られることが示されました。

研究成果

• [雑誌論文] Ambipolar organic field-effect transistors based on solution-processed single crystal microwires of a quinoidal oligothiophene derivative (2015)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, L. Zhao, S. Furukawa, T. Kikitsu, D. Inoue, A. Muranaka, K. Takaishi, T. Muto, S. Matsumoto, D. Hashizume, M. Uchiyama, P. Andre, C. Adachi, T. Aoyama
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 27 ページ: 5836-5839
  • DOI: 10.1039/c4cc09608h
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of the grain orientation on the charge transport properties of organic field-effect transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, Y. Yokota, M. Sato, A. Ishizuka, T. Tanaka, S. Watanabe, M. Matsumoto, A. Muranaka, S. Matsumoto, M. Uchiyama, T. Aoyama
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 4 号: 69 ページ: 36729-36737
  • DOI: 10.1039/c4ra04964k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Non-volatile organic memory with sub-millimetre bending radius (2014)
  • 著者名/発表者名: R. H. Kim, H. J. Kim, I. Bae, S. K. Hwang, D. B. Velusamy, S. M. Cho, K. Takaishi, T. Muto, D. Hashizume, M. Uchiyama, P. Andre´, F. Mathevet, B. Heinrich, T. Aoyama, D. E. Kim, H. Lee, J. C. Ribierre, C. Park
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: - 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/ncomms4583
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of gate dielectric on the ambipolar characteristics of solution-processed organic field-effect transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, S. Ghosh, K. Takaishi, T. Muto, T. Aoyama
  • 雑誌名: Journal of Physics D : Applied Physics 巻: 44 号: 20 ページ: 205102-205102
  • DOI: 10.1088/0022-3727/44/20/205102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible organic field-effect transistors and complementary inverters based on a solution-processable quinoidal oligothiophene derivative (2011)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, K. Takaishi, T. Muto, T. Aoyama
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 33 号: 9 ページ: 1415-1418
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2011.03.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness Dependence of the Ambipolar Charge Transport Properties in Organic Field-Effect Transistors based on a Quinoidal Oligothiophene Derivative (2011)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, S. Watanabe, M. Matsumoto, T. Muto, D. Hashizume, T. Aoyama
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 115 号: 42 ページ: 20703-20709
  • DOI: 10.1021/jp206129g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible organic field-effect transistors and complementary inverters based on a solution-processable quinoidal oligothiophene derivative
  • 著者名/発表者名: Jean-Charles RIBIERRE
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] 有機半導体材料における分子パッキング制御と光電子デバイスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青山哲也
  • 学会等名: 平成26年度理研シンポジウム「有機エレクトロニクスの実用化に向けた次世代製造技術」
  • 発表場所: 理化学研究所(埼玉県和光市)
  • 年月日: 2014-12-03
• [学会発表] Control of molecular packing and grain orientation for organic optoelectronic devices (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Aoyama
  • 学会等名: The 14th International Symposium on Advanced Organic Photonics (ISAOP-14)
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2014-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] フレキシブルなチエノキノイド半導体薄膜におけるラビングによる分子パッキング構造制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青山哲也, 横田裕基, 橋爪大輔, 高石和人, 内山真伸, Pascal Andre, 田中利彦, 松本真哉, Jean-Charles Ribierre
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道札幌市)
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Analysis of molecular packing and carrier transport in bisazomethine dye derivatives by X-ray diffraction and quantum chemical calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Aoyama, Y. Yokota, B.-S. Kim, T. Tanaka, D. Hashizume, A. Muranaka, M. Uchiyama, J. C. Ribierre, S. Matsumoto
  • 学会等名: 22nd International Conference for Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM 2014)
  • 発表場所: Turku, Finland
  • 年月日: 2014-07-01
• [学会発表] チエノキノイド薄膜トランジスタにおける両極性電荷輸送特性の膜厚依存性と分子パッキング構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青山哲也, 渡邉智, 松本睦良, 橋爪大輔, 石塚亜弥, 松本真哉, 武藤豪志, 高石和人, 村中厚哉, 内山真伸, J. C. Rjbierre
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Control of the optical and charge transport properties of a solution-processable quinoidal oligothiophene derivative (2011)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, O. P. M. Gaudin, K. Takaishi, P. Andrd, T. Fujihara, T. Muto, M. Uchiyama, T. Aoyama
  • 学会等名: The 7th International Conference on Advanced Materials and Devices (ICAMD2011)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] Optical and charge transport properties of a solution-processable low band gap quinoidal oligothiophene derivative (2011)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, T. Aoyama
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2011-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] Reversible p-n conversion and logic gates based on a solution-processible thienoquinoid semiconductor (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Aoyama, T. Fujihara, T. Muto, K. Takaishi, A. Nakao, S. Watanabe, M. Matsumoto, S. Matsumoto, S. Inoue, A. Muranaka, D. Hashizume, M. Uchiyama, J. C. Ribierre
  • 学会等名: The 11th European Conference on Molecular Electronics (ECME2011)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Role of the film morphology on the ambipolar charge transport properties of a quinoidal oligothiophene derivative (2011)
  • 著者名/発表者名: J. C. Ribierre, T. Fujihara, S. Watanabe, M. Matsumoto, T. Muto, K. Takaishi, A. Nakao, S. Matsumoto, S. Inoue, A. Muranaka, D. Hashizume, M. Uchiyama, T. Aoyama
  • 学会等名: The 2011 Spring Meeting of the European Mater. Res. Soc. (E-MRS), the Int. Conf. on Adv. Mater. (ICAM) of the Int. Union of Mater. Res. Soc. (IUMRS)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2011-05-09
• [学会発表] チエノキノイド半導体における加熱・溶媒処理によるリバーシブルp-n変換 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青山 哲也
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Direct laser writing of solution-processed organic CMOS logic circuits and p-n microstructures (2010)
  • 著者名/発表者名: Jean-Charles RIBIERRE
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010 (ICSM 2010)
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2010-07-08
• [学会発表] Carrier transport properties and quantum chemical calculations in ambipolar organic thin film transistors
  • 著者名/発表者名: T. Aoyama, Y. Yokota, A. Muranaka, A. Ishizuka, M. Sato, T. Tanaka, D. Hashizume, T. Muto, K. Takaishi, M. Uchiyama, S. Matsumoto, J. C. Ribierre
  • 学会等名: E-MRS 2013 Spring Meeting
  • 発表場所: Strasbourg, France
• [学会発表] Study of exciton diffusion in a solution-processable low bandgapquinoidaloligothiophene derivative using femtosecond transient absorption measurements
  • 著者名/発表者名: H. -Y. Shin, J. H. Woo, M. J. Kwon, M. Barthelemy, M. Vomir, T. Muto, T. Takaishi, M. Uchiyama, D. Hashizume, T. Aoyama, D. -W. Kim, S. Yoon, J. -Y. Bigot, J. W. Wu, J. C. Ribierre
  • 学会等名: E-MRS 2013 Spring Meeting
  • 発表場所: Strasbourg, France
• [学会発表] Quantum chemical calculations and photoresponses in bisazomethine dye ambipolar thin film transistors
  • 著者名/発表者名: T. Aoyama
  • 学会等名: The 13th International Symposium on Advanced Organic Photonics (ISAOP-13)
  • 発表場所: Kingston, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] 有機トランジスタにおけるambipolar輸送特性の量子化学計算による検討
  • 著者名/発表者名: 青山哲也, 横田裕基，村中厚哉，石塚亜弥，田中利彦，橋爪大輔，武藤豪志，高石和人，内山真伸，ジーン・チャールズリビエル，松本真哉
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京都, 日本
• [学会発表] Thermally Induced Majority Carriers Conversion Kinetics in Quinoidal Thiophene
  • 著者名/発表者名: L. Mazur, F. Mathevet, A. -J. Attias, K. Matczyszyn, M. Samoc, J. W. Wu, K. Takaishi, T. Muto, M. Uchiyama, T. Aoyama, J. C. Ribierre
  • 学会等名: 12th International Conference on Frontiers of Polymers and Advanced Materials (ICFPAM2013)
  • 発表場所: Auckland, NewZealand
• [学会発表] Analysis by quantum chemical calculations on ambipolar organic thin film transistors
  • 著者名/発表者名: T. Aoyama, Y. Yokota, A. Muranaka, A. Ishizuka, T. Tanaka, D. Hashizume, T. Muto, K. Takaishi, M. Uchiyama, S. Matsumoto, J. C. Ribierre
  • 学会等名: 12th International Conference on Frontiers of Polymers and Advanced Materials (ICFPAM2013)
  • 発表場所: Auckland, NewZealand
• [学会発表] Control of Molecular Alignment and Transport Properties of Bisazomethine Dye Thin-Film Transistors
  • 著者名/発表者名: Y. Yokota, B. -S. Kim, A. Ishizuka, M. Sato, J. C. Ribierre, T. Tanaka, A. Muranaka, M. Uchiyama, S. Matsumoto, T. Aoyama
  • 学会等名: 12th International Conference on Frontiers of Polymers and Advanced Materials (ICFPAM2013)
  • 発表場所: Auckland, NewZealand
• [学会発表] ビスアゾメチン色素誘導体を用いたトランジスタにおける分子配向と輸送特性の相関
  • 著者名/発表者名: 横田裕基, Byung-Soon Kim，橋爪大輔，Jean-Charles Ribierre，田中利彦，村中厚哉，内山真伸，松本真哉，青山哲也
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原, 日本