| 研究課題/領域番号 |
22K14745
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 広島大学 |
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研究代表者 |
三木江 翼 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (40881280)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 半導体ポリマー / π共役系材料 / 有機薄膜太陽電池 / 有機トランジスタ / n型半導体 / π共役系化合物 / 電子輸送材料 / 有機電界効果トランジスタ / n型半導体ポリマー / 電子輸送性材料 / イミド化合物 / 有機エレクトロニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高性能なn型半導体ポリマーの開発は、有機エレクトロニクスの発展に直結する重要課題の１つである。n型半導体ポリマーの高性能化には、ポリマー中に発生した電子を、①安定に輸送できる低い最低空軌道（LUMO）準位と、②効率的に輸送できる経路構築の両立が鍵である。本研究では、ポリマー主鎖内のLUMOの非局在化に着目し、主鎖内・主鎖間の両方を効率的な電子輸送経路として活用する高性能n型半導体ポリマーを開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、強すぎない「適度な」電子欠損性を持つキノキサリンイミド（QI）骨格を基盤にLUMOが非局在化したn型半導体ポリマーPQITを開発した。電気化学測定によりエネルギー準位を評価したところ、QIモノマー自身は十分に低いLUMO 準位を持たないが、PQITとしてポリマーに組み込まれることでn型半導体特性を発現しうる低いLUMO準位を示すことが確認できた。すなわち、LUMOの非局在化がLUMO準位の低下に有効であることがわかった。さらに、有機トランジスタを作製し電荷輸送性を評価したところ、アモルファスシリコンに匹敵する高い電子移動度（1 cm2/Vs以上）を示すことがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
塗って作製できる有機トランジスタや薄膜太陽電池は、次世代のデバイスとして注目されている。これらの開発にはp型及びn型半導体ポリマーの両方が必要であるが、p型に比べてn型ポリマーの開発が遅れている。従来、強力な電子欠損性を持つ骨格をポリマー主鎖に導入してLUMO準位を低下させることがn型半導体ポリマーの分子設計指針であった。一方、本研究では、LUMOの非局在化に着目した新しい分子設計により、「適度な」電子欠損性を持つ骨格を用いて十分に低いLUMO準位を有するポリマーの開発に成功した。新しい分子設計指針を示した本研究は、n型半導体ポリマーの高性能化へ向けて重要な知見となる。
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