自己組織化による有機半導体の分子配向制御と高性能塗布型電子デバイスの創製

• 研究課題/領域番号: 26810106
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 有機・ハイブリッド材料
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 儘田 正史 山形大学, 理工学研究科, 助教 (60625854)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 有機半導体 / 有機トランジスタ / 有機エレクトロニクス / 機能材料 / 合成化学 / 有機結晶 / 自己組織化

研究成果の概要

塗布製膜可能であり高移動度かつ大気安定という特徴を有する新規な有機半導体材料を開発し、構造とキャリア輸送性能に関する知見を得る一方、これらを用いることで高性能な有機トランジスタデバイス、さらに、有機CMOS回路やディスプレイの作製に成功した。本研究では、分子配向制御に着目し、単結晶X線構造解析などの結果とともに、材料の物性・量子科学計算・デバイス特性の関係を検証した。その結果、分子間相互作用や結晶性の改善がデバイスの高性能化に非常に重要であることも明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure and modeled charge carrier (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Mamada, H. Fujita, K. Kakita, H. Shima, Y. Yoneda, Y. Tanaka, S. Tokito
  • 雑誌名: New J. Chem. 巻: 40 号: 2 ページ: 1403-1411
  • DOI: 10.1039/c5nj02302e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Solution-Processed Organic Thin-Film Transistor Backplane for Flexible Multiphoton Emission Organic Light-Emitting Diode Displays (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mizukami, S. Oku, S.-I. Cho, M. Tatetsu, M. Abiko, M. Mamada, T. Sakanoue, Y. Suzuri, J. Kido, and S. Tokito
  • 雑誌名: IEEE Electron Device Lett. 巻: 36 号: 8 ページ: 841-843
  • DOI: 10.1109/led.2015.2443184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diindeno[1,2-b:2',1'-n]Perylene: a Closed Shell related Chichibabin’s Hydrocarbon, Synthesis, Molecular Packing, Electronic and Charge Transport Properties (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sbargoud, M. Mamada, J. Marrot, S. Tokito, A. Yassar, and M. Frigoli
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: - 号: 6 ページ: 3402-3409
  • DOI: 10.1039/c5sc00652j
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and Solid-State Polymerization of Diacetylene Derivatives with an <i>N</i>-Carbazolylphenyl Group (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeshima, M. Mamada, H. Katagiri, T. Minami, S. Okada, and S. Tokito
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 88 号: 6 ページ: 843-849
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150019
  • NAID: 130005075679
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Unique Solution Processable n-Type Semiconductor Material Design for High Performance Organic Field-Effect Transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mamada, H. Shima, Y. Yoneda, T. Shimano, N. Yamada, K. Kakita, T. Machida, Y. Tanaka, S. Aotsuka, D. Kumaki, and S. Tokito
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 27 号: 1 ページ: 141-147
  • DOI: 10.1021/cm503579m
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of New Rubrene Analogues with Heteroaryl Substituents (2015)
  • 著者名/発表者名: Masashi Mamada, Hiroshi Katagiri, Tomo Sakanoue, Shizuo Tokito
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 15 号: 1 ページ: 442-448
  • DOI: 10.1021/cg501519a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 積層構造を用いた印刷・相補型有機集積回路の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹田泰典, 垣田一成, 島秀好, 米田康洋, 田中康裕, 儘田正史, 横澤晃二, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任 静士
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 愛知、名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] メリティックトリイミド誘導体の合成とその分子認識能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南豪・儘田正史・片桐洋史・時任静士
  • 学会等名: 第13回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 宮城、東北大川内北キャンパス
  • 年月日: 2015-06-06
• [学会発表] 非対称アルキルアセン骨格を有する有機半導体材料の合成と構造およびFET特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川雄太,三浦千代,野畑直樹,儘田正史,時任静士,片桐洋史
  • 学会等名: 日本化学会年会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] チエノ[2,3-b]チオフェン骨格を鍵とする折れ曲がり型アセンの合成と構造およびFET特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 瀧口瑛里香,小川雄太,儘田正史,時任静士,片桐洋史
  • 学会等名: 日本化学会年会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] n型低分子半導体/絶縁性高分子の混合インクを用いた有機薄膜トランジスタの高性能化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青塚晟,垣田一成,島秀好,米田康洋,田中康裕,儘田正史,福田憲二郎,熊木大介,時任 静士
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 短チャネル・短コンタクト長全印刷型トランジスタ (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田憲二郎,岡本朋子,儘田正史,熊木大介,片山嘉則,時任静士
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 印刷型超短チャネル有機薄膜トランジスタの変調特性改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹田泰典,吉村悠大,岡本朋子,儘田正史,福田憲二郎,熊木大介,片山嘉則,時任静士
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] ルブレン類縁体の合成と構造および物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 儘田正史,片桐洋史,坂上知,時任静士
  • 学会等名: 第８回有機パイ電子系シンポジウム
  • 発表場所: 龍登園（佐賀）
  • 年月日: 2014-11-21
• [学会発表] チエノ[2,3-b]チオフェン骨格を有する折れ曲がり型アセン類の合成と構造およびFET (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川雄太,瀧口瑛里香,儘田正史,時任静士,片桐洋史
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学（山形）
  • 年月日: 2014-09-21
• [学会発表] テトラアミノナフタレン誘導体の合成とトランジスタ応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺翔一, 儘田正史, 片桐洋史, 時任静士
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学（山形）
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] メリティックトリイミド誘導体の合成と物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大宮崇史, 儘田正史, 南豪, 片桐洋史, 時任静士
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学（山形）
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] ベンゾビスチアジアゾール骨格を有する高溶解性、高移動度の新規塗布系n型有機TFT (2014)
  • 著者名/発表者名: 垣田一成, 島秀好, 米田康洋, 田中康裕, 儘田正史, 熊木大介, 時任静士
  • 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)
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 全塗布型n型有機薄膜トランジスタの作製と有機相補型回路応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹田泰典, 青塚晟, 垣田一成, 島秀好, 米田康洋, 田中康裕, 儘田正史, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
  • 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)
  • 年月日: 2014-09-17
• [図書] S-containing Polycyclic Heteroarenes: Thienoacenes and Thiadiazole-fused Arenes as Organic Semiconductors, in Polycyclic Arenes and Heteroarenes: Synthesis, Properties, and Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mamada, Y. Yamashita
  • 出版者: Edited by Q. Miao, Wiley-VCH