完全室温印刷による超高移動度有機トランジスタ

• 研究課題/領域番号: 26286040
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性
• 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: 三成 剛生 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (90443035)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円); 2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2014年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: プリンテッドエレクトロニクス / フレキシブルエレクトロニクス / 有機トランジスタ / 有機半導体 / 半導体超微細化 / 半導体物性 / 有機導体 / 電子デバイス・機器 / 電子・電気材料 / 有機半導体デバイス / 印刷エレクトロニクス

研究成果の概要

室温導電性金属ナノ粒子と有機半導体を用いて、完全常温塗布プロセスによってチャネル長1ミクロンの短チャネル有機TFTを形成する「室温プリンテッドエレクトロニクス」技術を確立した。室温プロセスによって熱による基材の伸縮が完全に抑制されるため、プラスチック基板上でも正確に素子を印刷できる。表面選択塗布法を用いて、印刷の解像度を1ミクロンまで縮小した。形成した有機TFTは、チャネル長1 umで移動度0.3 cm2 V-1 s-1，チャネル長5 umで移動度1.5 cm2 V-1 s-1と見積もられた。

研究成果

• [国際共同研究] Dongguk University(韓国)
• [国際共同研究] Sun Yat-sen University(中国)
• [国際共同研究] Sun Yat-Sen University/Dongguk University(中国、韓国)
• [雑誌論文] Spatially Uniform Thin-Film Formation of Polymeric Organic Semiconductors on Lyophobic Gate Insulator Surfaces by Self-Assisted Flow-Coating (2017)
  • 著者名/発表者名: Kirill Bulgarevich, Kenji Sakamoto, Takeo Minari, Takeshi Yasuda, and Kazushi Miki
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 9 号: 7 ページ: 6237-6245
  • DOI: 10.1021/acsami.6b15398
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generating one-dimensional micro- or nano-structures with in-plane alignment by vapor-driven wetting kinetics (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Liu, X. Liu, Y. Xu, H. Sun, Y. Li, Y. Shi, M. V. Lee, T. Yamada, T. Hasegawa, Y.-Y. Noh, T. Minari
  • 雑誌名: Materials Horizons 巻: 4 号: 2 ページ: 259-259
  • DOI: 10.1039/c6mh00411c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ultra-high-resolution printing of flexible organic thin-film transistors (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanehara, C. Liu, T. Minari
  • 雑誌名: Journal of Information Display 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of molecular ordering in active layer on organic thin-film transistor performance (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kano, T. Minari, K. Marumoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 ページ: 030301-030301
  • NAID: 210000146116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Solution Patterning for Organic Thin-Film Transistors: Toward Fully Printed Electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanehara, A. Yaguchi, T. Minari
  • 雑誌名: AAPPS Bulletin 巻: 26 ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous Patterning of High-Resolution Electronics via Parallel Vacuum Ultraviolet (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanehara, C. Liu, K. Sakamoto, T. Yasuda, J. Takeya, T. Minari
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 28 号: 31 ページ: 6568-6568
  • DOI: 10.1002/adma.201506151
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Self-assembling diacetylene molecules on atomically flat insulators (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Verveniotis, Y. Okawa, M. Marina Vadimovna, Y. Koide, J. Liu, B. Smid, K. Watanabe, T. Taniguchi, K. Komatsu, T. Minari, X.Y. Liu, C. Joachim, M. Aono
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 46 ページ: 31600-31600
  • DOI: 10.1039/c6cp06749b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Universal diffusion-limited injection and the hook effect in organic thin-film transistors (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Liu, G. Huseynova, Y. Xu, D. X. Long, W.-T. Park, X. Liu, T. Minari, Y.-Y. Noh
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 29811-29811
  • DOI: 10.1038/srep29811
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Selective solution patterning for organic thin-film transistors: Toward fully printed electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanehara, A. Yaguchi, T. Minari
  • 雑誌名: AAPPS Bulletin 巻: 26 ページ: 3-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous Patterning of High-Resolution Electronics via Parallel Vacuum Ultraviolet (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanehara, C. Liu, K. Sakamoto, T. Yasuda, J. Takeya, and T. Minari
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: *
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Role of growth temperature on the frequency response characteristics of pentacene-based organic devices (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shao, Y. Zhang, W. He, C. Liu, T. Minari, S. Wu, M. Zeng, Z. Zhang, X. Gao, X. Lu and J.-M. Liu
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 巻: 30 号: 3 ページ: 035005-035005
  • DOI: 10.1088/0268-1242/30/3/035005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-processed high-LUMO-level polymers in n-type organic field-effect transistors: a comparative study as a semiconducting layer, dielectric layer, or charge injection layer (2015)
  • 著者名/発表者名: Henning Sirringhaus and Yong-Young Noh Chuan Liu, Yong Xu, Xuying Liu, Takeo Minari
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 巻: 30 号: 4 ページ: 044007-044007
  • DOI: 10.1088/0268-1242/30/4/044007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Microchannel Wetting for Controllable Patterning and Alignment of Silver Nanowire with High Resolution (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Yang, W. Cao, S. Liu, J. Chen, Y. Noh, T. Minari, C. Hsiao, Y. Lee, D. Shieh, C. Liu
  • 雑誌名: ACS Applied Materials and Interfaces 巻: 7 号: 38 ページ: 21433-21441
  • DOI: 10.1021/acsami.5b06370
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct and quantitative understanding of the non-Ohmic contact resistance in organic and oxide thin-film transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: Yong-Young Noh Chuan Liu, Takeo Minari, Yong Xu, Bo-ru Yang, Hui-Xuan Chen, Qiutan Ke, Xuying Liu, Hsiang Chih Hsiao, Chia Yu Lee
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 27 ページ: 253-258
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2015.09.024
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Significant roles of low-temperature post-metallization annealing in solution-processed oxide thin-film transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Xu, C. Liu, P. S. K. Amegadze, W.-T. Park, D. X. Long, T. Minari, F. Balestra, G. Ghibaudo, and Y.-Y. Noh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 105 号: 13 ページ: 133505-133505
  • DOI: 10.1063/1.4897003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room-Temperature Printing of Organic Thin-Film Transistors with pi-junction Gold Nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Minari, Y. Kanehara, C. Liu, K. Sakamoto, T. Yasuda, A. Yaguchi, S. Tsukada, K. Kashizaki, and M. Kanehara
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 未定 号: 31 ページ: 4886-4892
  • DOI: 10.1002/adfm.201400169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving solution-processed n-type organic field-effect transistors by transfer-printed metal/semiconductor and semiconductor/semiconductor heterojunctions (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Liu, Y. Xu, Z. Liu, H. N. Tsao, K. Mullen, T. Minari, Y.-Y. Noh, H. Sirringhaus
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 15 号: 8 ページ: 1884-1889
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2014.04.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl (PCBM) hexagonal crystals grown by solvent-vapor annealing (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yang, C. Liu, S. Gao, Y. Li, X. Wang, Y. Wang, T. Minari, Y. Xu, P. Wang, Y. Zhao, K. Tsukagoshi, Y. Shi
  • 雑誌名: Materials Chemistry and Physics 巻: 145 号: 3 ページ: 327-333
  • DOI: 10.1016/j.matchemphys.2014.02.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-Tunable Superconducting Field-Effect Transistor with an Organic Strongly-Correlated Electron System (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Suda, Y. Kawasugi, T. Minari, K. Tsukagoshi, R. Kato, and H. M. Yamamoto
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 26 号: 21 ページ: 3490-3495
  • DOI: 10.1002/adma.201305797
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluating injection and transport properties of organic field-effect transistors by the convergence point in transfer-length method (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Liu, Y. Xu, G. Ghibaudo, X. Lu, T. Minari, and Y.-Y. Noh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 1 ページ: 013301-013301
  • DOI: 10.1063/1.4860958
  • 査読あり
• [学会発表] 室温プリンテッドエレクトロニクスによる短チャネル有機トランジスタの形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生、Xuying Liu、金原正幸
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2017-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] Polymer-based organic field-effect transistor arrays fabricated on highly hydrophobic gate insulator surfaces by flow-coating (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Bulgarevich, K. Miki, K. Sakamoto, T. Minari, T. Yasuda
  • 学会等名: 12th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of High Resolution Electronics via Solution Self-Assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Minari
  • 学会等名: Nano Science and Technology-2016
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会
• [学会発表] High-Resolution Printing of Flexible Organic Thin-Film Transistors (2016)
  • 著者名/発表者名: X.Y. Liu, Masayuki Kanehara, Chuan Liu, T. Minari
  • 学会等名: ICFPE2016
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] 液晶性高分子-有機トランジスタの素子特性のばらつき評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂本謙二、Bulgarevich Kirill、三成剛生、安田剛、三木一司
  • 学会等名: 2016年日本液晶学会討論会
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2016-09-05
• [学会発表] Spontaneous Patterning of High-Resolution Electronics by Fluidic Self-Assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanehara, T. Minari
  • 学会等名: KJF-ICOMEP 2016
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-High-Resolution Printing of Organic Thin-Film Transistors (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanehara, C. Lilu, T. Minari
  • 学会等名: The 16th International Meeting on Information Display
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2016-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] フロー・コート法で作製したpBTTT-C16膜の電荷輸送特性の面内均一性 (2016)
  • 著者名/発表者名: Bulgarevich Kirill、坂本謙二、三成剛生、安田剛、三木一司
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟
• [学会発表] 印刷技術を使った電子回路の形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生
  • 学会等名: 進化するナノインクと先端デバイス技術
  • 発表場所: 神奈川
  • 招待講演
• [学会発表] Bottom-up fabrication of fully-printed organic thin-film transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Minari
  • 学会等名: South China Normal University Research Seminar
  • 発表場所: 広州（中国）
  • 年月日: 2015-11-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fully-printed organic thin-film transistors with the narrow gap electrodes (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Minari
  • 学会等名: IWFPE 2015
  • 発表場所: 全州（韓国）
  • 年月日: 2015-11-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-Resolution Printing of Flexible Electronic Devices (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Minari
  • 学会等名: 11th International Conference on Novel Materials and their Synthesis
  • 発表場所: 秦皇島（中国）
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Room-Temperature Printed Electronics: Annealing-Free Fabrication of Fully-Printed Thin-Film Transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Minari
  • 学会等名: Nano Science and Technology 2015
  • 発表場所: 西安（中国）
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高分子（pBTTT-C16）有機トランジスタアレイの素子特性のばらつき (2015)
  • 著者名/発表者名: BULGAREVICHKirill, 坂本謙二, 三成剛生, 安田剛, 三木一司
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Contact engineering in organic thin-film transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: Chuan Liu, Yong Xu, T. Minari, Y. Noh
  • 学会等名: IMID 2015
  • 発表場所: 大邱（韓国）
  • 年月日: 2015-08-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fabrication of fully-printed short-channel organic thin-film transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: X.Y. Liu, Masayuki Kanehara, T. Minari
  • 学会等名: IMID 2015
  • 発表場所: 大邱（韓国）
  • 年月日: 2015-08-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Strain-tunable superconducting field-effect transistor with an organic strongly-correlated electron system (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Suda, Y. KAWASUGI, T. Minari, K. Tsukagoshi, R. Kato, H. Yamamoto
  • 学会等名: ICCOSS 2015
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-07-12
  • 国際学会
• [学会発表] Room-temperature printing of thin-film devices for flexible electronics (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Minari, M. Kanehara
  • 学会等名: TechConnect World Innovation Conference
  • 発表場所: ワシントンDC
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会
• [学会発表] High-mobility fully-printed organic thin-film transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Minari
  • 学会等名: EMN East Meeting
  • 発表場所: 北京
  • 年月日: 2015-04-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 完全印刷プロセスによる有機トランジスタの形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生
  • 学会等名: 日本写真学会 アンビエント技術研究会 第16回
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] Fully-Printed Organic Thin-Film Transistors on Paper (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Minari, K. Sakamoto, T. Yasuda, M. Kanehara
  • 学会等名: MANA International Symposium 2015
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-13
• [学会発表] Room-temperature Printed Electronics: Annealing-Free low-cost Fabrication of Flexible Electronics Products (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari
  • 学会等名: LOPEC 2015
  • 発表場所: ミュンヘン、ドイツ
  • 年月日: 2015-03-03 – 2015-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] All-solution-processed low temperature fabrication of flexible electronics (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari
  • 学会等名: IWFPE 2015
  • 発表場所: 全州、韓国
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Room-temperature fabrication of fully-printed organic thin-film transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari
  • 学会等名: Nanjing University Scientific Seminar
  • 発表場所: 南京、中国
  • 年月日: 2014-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] Room-Temperature Printed Electronics: Annealing-Free Fabrication of Fully-Printed Organic Thin-Film Transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari
  • 学会等名: Nano Science & Technology 2014
  • 発表場所: 青島、中国
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] 完全室温印刷で形成する有機トランジスタ (2014)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2014-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] Room-Temperature Printing of Functional Materials for Flexible Electronics (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari
  • 学会等名: NMS-X
  • 発表場所: 鄭州、中国
  • 年月日: 2014-10-10 – 2014-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] High-resolution printing of novel Au nanoparticles for organic thin-film transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Minari, K. Sakamoto, T. Yasuda, M. Kanehara
  • 学会等名: KJF-ICOMEP 2014
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] 室温で印刷 焼成フリーの印刷有機トランジスタ (2014)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生
  • 学会等名: イノベーション・ジャパン2014
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] 有機トランジスタ技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生
  • 学会等名: 第８回 有機半導体科学セミナー
  • 発表場所: 柏
  • 年月日: 2014-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] Room-temperature printing of high-mobility organic thin-film transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Minari, K. Sakamoto, T. Yasuda, M. Kanehara
  • 学会等名: 2014 Tsukuba Nanotechnology Symposium
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-07-25 – 2014-07-26
• [学会発表] 新しいナノインクが変える半導体デバイス技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金原正幸, 三成剛生
  • 学会等名: KAST教育講座
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2014-07-15
  • 招待講演
• [学会発表] 焼結フリーπ接合金ナノインクを用いた全室温印刷フレキシブル OTFT (2014)
  • 著者名/発表者名: 金原正幸, 三成剛生
  • 学会等名: ナノ学会 第12回大会
  • 発表場所: 宇治
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-23
  • 招待講演
• [図書] 先端有機半導体デバイス 基礎からデバイス物性まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: オーム社
• [図書] ウェアラブルデバイスの小型、薄型化と伸縮、柔軟性の向上技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三成剛生
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 三成剛生グループ -プリンテッドエレクトロニクス-
  • URL: http://www.nims.go.jp/group/minari/