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極性分子の水表面での配向分極を利用した次世代型OFET用中間層の開発

公募研究

研究領域水圏機能材料:環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
研究課題/領域番号 20H05206
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

藤野 智子  東京大学, 物性研究所, 助教 (70463768)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード金属錯体 / 薄膜 / OFET / 両親媒性分子 / 配向分極 / d-π共役系分子 / 分極分子
研究開始時の研究の概要

高性能・高安定なOFETデバイスの実現によるエレクトロニクスデバイスの技術革新を目的とし,両親媒性の極性ニッケル錯体の水表面での同一配向化を活用したOFET用中間層の開発を目指す.極性分子の水表面環境での配向分極状態をLangmuir-Blodgett(LB)法によって電極表面に転写して中間層を構成する.一義構造をもつ単一有機分子を中間層材料に用いることで,その高秩序積層による界面分極の高効率化や半導体材料との接触抵抗の軽減が期待でき,高伝導性・高安定性を獲得できると期待できる.詳細な構造解析と物性評価を行い中間層による界面分極機構や伝導促進機構を解明し,新物理現象の発見を目指す.

研究実績の概要

有機電界効果トランジスタ(OFET)はソース・ドレイン・ゲート電極,絶縁層,有機半導体層からなる多層から構成される.高輸送性発現・高再現性の実現のためには,各層の高秩序配向化や,層間での接触抵抗の低減が必須である.本研究は,両親媒性分子が水-有機溶媒界面で示す特異な分子配向状態を基板に転写するLangmuir Blodgett(LB)法の活用により,高秩序な分極配向膜を作製することで,電極-有機半導体の界面分極を誘起する中間層材料や,高秩序半導体層としての活用が可能となることに着目したものである.本研究期間に,ニッケル錯体塩のカウンターカチオンに疎水性置換基を導入した新規のニッケル錯体を開発し,その薄膜化ならびにOFETデバイスへと応用した.昨年度は,新規両親媒性ニッケルジチオレン錯体のグラムスケールでの量的供給法を確立した.今年度は,昨年度から継続して領域内計画班と密接に連携しつつ,高秩序薄膜形成のための条件の精査を行った.実際に,高輝度微小角X線回折測定からπスタック構造からなる高秩序な錯体塩薄膜を構築できていることを確認した.さらにその配向は,ソース・ドレイン電極間での電荷輸送を可能とするのに適した配向であることも明らかにしている.この薄膜は酸化することで,中性化でき,これを半導体層として挿入したOFETデバイスにおいて,実際に半導体的挙動を確認しつつある.さらなる薄膜化条件・酸化条件の精査によって,高移動性のアンバイポーラー薄膜材料の実現が期待される.さらに,合成した錯体アニオン塩のカウンターカチオンの構造多様化により,水中での水和結晶やベシクルの構築を行った.その構造体の温度依存的な動的変化を捉え,その光学応答も明らかにすることができた.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Conjugation length effect on the conducting behavior of single-crystalline oligo(3,4-ethylenedioxythiophene) (nEDOT) radical cation salts2022

    • 著者名/発表者名
      Kameyama Ryohei、Fujino Tomoko、Dekura Shun、Mori Hatsumi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 号: 16 ページ: 9130-9134

    • DOI

      10.1039/d2cp00250g

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Simplest Model for Doped Poly(3,4‐ethylenedioxythiophene) (PEDOT): Single‐crystalline EDOT Dimer Radical Cation Salts2021

    • 著者名/発表者名
      Kameyama Ryohei、Fujino Tomoko、Dekura Shun、Kawamura Mitsuaki、Ozaki Taisuke、Mori Hatsumi
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 27 号: 22 ページ: 6696-6700

    • DOI

      10.1002/chem.202005333

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vapochromism induced by intermolecular electron transfer coupled with hydrogen-bond formation in zinc dithiolene complex2020

    • 著者名/発表者名
      Yokomori So、Dekura Shun、Fujino Tomoko、Kawamura Mitsuaki、Ozaki Taisuke、Mori Hatsumi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 8 号: 42 ページ: 14939-14947

    • DOI

      10.1039/d0tc04280c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] π共役系オリゴマー型伝導体:配列と伝導物性2022

    • 著者名/発表者名
      藤野智子
    • 学会等名
      高密度共役若手の会 第3回オンラインセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低分子と高分子の間の「オリゴマー」を用いた高伝導性材料の開発2022

    • 著者名/発表者名
      藤野智子
    • 学会等名
      ISSP WOMEN'S WEEK 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] エチレンジカルコゲノチオフェン2量体をドナーとした高伝導性交互積層型電荷移動錯体単結晶:合成と物性2022

    • 著者名/発表者名
      藤野智子,亀山亮平,小野塚洸太,松尾一輝,出倉駿,宮本辰也,郭紫荊,岡本博,森初果
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オリゴマー鎖を基盤とした電荷移動塩単結晶の高伝導化のための鎖配列設計2022

    • 著者名/発表者名
      藤野智子,小野塚洸太,亀山亮平,佐藤駿,松尾一輝,出倉駿,宮本辰也,岡本博,森初果
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新規Auジチオレン錯体からなる単一成分分子性結晶における傾角反強磁性秩序2022

    • 著者名/発表者名
      横森創, 出倉駿, 藤野智子, 伊藤雅聡, 今城周作, 森初果
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電子供与性置換基を有する平面型新規ニッケルジチオレン錯体:構造・光学特性・電界効果トランジスタの特性2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤雅聡,藤野智子,横森 創,張磊,東野 寿樹,牧浦 理恵,武野カノクワン,森初果
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 混合配列型エチレンジカルコゲノチオフェン3量体をドナーとした高伝導性電荷移動塩単結晶:合成と物性2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤駿,藤野智子,小野塚洸太,亀山亮平,出倉駿,森初果
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 共役長の拡大及び次元性の獲得による高伝導化を目的とした新規オリゴマー型有機伝導体の開発2022

    • 著者名/発表者名
      小野塚洸太,亀山亮平,藤野智子,出倉駿,吉見一慶,宮本辰也,岡本博,森初果,
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新規Auジチオレン錯体からなる単一成分分子性結晶における傾角反強磁性秩序2022

    • 著者名/発表者名
      横森創,出倉駿,藤野智子,伊藤雅聡,今城周作,森初果
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] π電子-プロトン相関型分子性導体κ-H3(Cat-EDT-ST)2における静水圧力および一軸性圧縮下電気抵抗測定2022

    • 著者名/発表者名
      北山元晴,出倉駿,藤野智子,上田顕,郷地順,上床美也,今城周作,金道浩一,浅井晋一朗,益田隆嗣,橋本顕一郎,田嶋尚也,森初果
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ドナー-アクセプター間の混成軌道を基盤とした高伝導性交互積層型有機電荷移動錯体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      藤野智子
    • 学会等名
      2021年度物性研究所短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] エチレンジカルコゲノチオフェン(EDXT:X = O, S)2量体とTCNQ類縁体との交互積層型電荷移動錯体:原子置換効果2021

    • 著者名/発表者名
      藤野智子,亀山亮平,小野塚洸太,松尾一輝,出倉駿,森初果
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ドナー-アクセプター間の混成軌道を基盤とした高伝導性交互積層型有機電荷移動錯体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      藤野智子,亀山亮平,小野塚洸太,松尾一輝,出倉駿,森初果
    • 学会等名
      日本物理学会2021秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Self-Induced Radicals in the Electron-Proton-Coupled Molecular Bilayer on Au(111) Surfaces2021

    • 著者名/発表者名
      H. S. Kato, A. Ueda, T. Fujino, Y. Kanematsu, T. Yamada, M. Tachikawa, J. Yoshinobu, H. Mori
    • 学会等名
      Material Research Meeting 2021: MRM2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron-transfer-induced Vapochromism Coupled with Hydrogen Bond in a Zinc Dithiolene Complex Crystal2021

    • 著者名/発表者名
      S. Yokomori, S. Dekura, T. Fujino, M, Kawamura, T. Ozaki, H. Mori
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (USA)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 特異な2次元的積層構造及び分子間相互作用を示す電子豊富な新規平面型ニッケルジチオレン錯体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤雅聡,藤野智子,横森 創,森初果
    • 学会等名
      2021年度物性研究所短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電子豊富エチレンジカルコゲノチオフェン(EDXT:X = O, S)2量体塩単結晶:原子置換効果2021

    • 著者名/発表者名
      松尾一輝,藤野智子,亀山亮平,小野塚洸太,森初果
    • 学会等名
      2021年度物性研究所短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新規Znジチオレン錯体結晶における水素結合形成に起因した電子移動誘起ベイポクロミズム2021

    • 著者名/発表者名
      横森創,出倉駿,藤野智子,河村光晶,尾崎泰助,森初果
    • 学会等名
      2021年度物性研究所短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] エチレンジチオチオフェンオリゴマーの鎖長伸長と電荷移動塩形成2021

    • 著者名/発表者名
      小野塚洸太,亀山亮平,藤野智子,吉見一慶,森初果
    • 学会等名
      2021年度物性研究所短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] π電子-プロトン相関型分子性導体κ-H3(Cat-EDT-ST)2における静水圧力および一軸性圧縮下電気抵抗測定2021

    • 著者名/発表者名
      北山元晴,出倉駿,藤野智子,上田顕,郷地順,上床美也,今城周作,金道浩一,浅井晋一朗,益田隆嗣,橋本顕一郎,田嶋尚也,森初果
    • 学会等名
      2021年度物性研究所短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新規Znジチオレン錯体結晶における水素結合形成に起因した電子移動誘起ベイポクロミズム2021

    • 著者名/発表者名
      横森創,出倉駿,藤野智子,河村光晶,尾崎泰助,森初果
    • 学会等名
      第71回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 平面型ニッケルジチオレン錯体の合成とアンバイポーラ電界効果特性2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤雅聡,藤野智子,横森創,張磊,森初果
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 3,4-エチレンジオキシチオフェン(EDOT)二量体と硫酸イオンからなる電荷移動塩のバンドフィリング効果と物性2021

    • 著者名/発表者名
      亀山亮平,藤野智子,出倉駿,森初果
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] エチレンジチオチオフェンオリゴマーの鎖長伸長と電荷移動錯体形成2021

    • 著者名/発表者名
      小野塚洸太,亀山亮平,藤野智子,森初果
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電子豊富エチレンジカルコゲノチオフェン(EDXT:X = O, S)2量体塩単結晶:原子置換効果2021

    • 著者名/発表者名
      松尾一輝,藤野智子,亀山亮平,小野塚洸太,森初果
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] プロトン・ドナー/アクセプター二分子膜におけるラジカル自己誘導2021

    • 著者名/発表者名
      加藤浩之,上田顕,藤野智子,兼松佑典,山田剛司,立川仁典,吉信淳,森初果
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Charge Transfer Complexes of Ethylenedichalcogenothiophene (EDCT:C = O, S) and TCNQ Analogs: Atom-substituted Effects2021

    • 著者名/発表者名
      藤野智子,亀山亮平,小野塚洸太,出倉駿,森初果
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Electron-rich Nickel Dithiolene Complex: Synthesis and Field-effect Transistor Character2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤雅聡,藤野智子,Lei Zhang,森初果
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of Novel Single-crystalline Ethylenedioxythiophene Oligomer Charge Transfer Salts and the Conjugation-length-elongation Effects on Their Physical Properties2021

    • 著者名/発表者名
      亀山亮平,藤野智子,出倉駿,河村光晶,尾崎泰助,森初果
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新規エチレンジオキシチオフェンオリゴマーおよびその電荷移動塩単結晶の合成ならびに共役長伸長効果2021

    • 著者名/発表者名
      亀山亮平,藤野智子,出倉駿,河村光晶,尾崎泰助,森初果
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Triazole-linked DNA and RNA: From Chiral Monomers to Oligomers and Duplexes2020

    • 著者名/発表者名
      T. Fujino, H. Isobe
    • 学会等名
      ISQBS, The 5th International Symposium of Quantum Beam Science -Chirality in Material Science: Current Status and Future Prospects-
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Simplified Model Systems for Doped PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)): Single-crystalline EDOT Oligomer Radical Cation Salts2020

    • 著者名/発表者名
      R. Kameyama, T. Fujino, S. Dekura, M. Kawamura, T. Ozaki, H. Mori
    • 学会等名
      ISQBS, The 5th International Symposium of Quantum Beam Science -Chirality in Material Science: Current Status and Future Prospects-
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 導電性高分子PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))塩の単純化モデル:EDOT オリゴマー塩単結晶の合成と物性2020

    • 著者名/発表者名
      亀山亮平,藤野智子,出倉駿,河村光晶,尾崎泰助,森初果
    • 学会等名
      分子科学オンライン討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京大学 物性研究所 森研究室

    • URL

      https://hmori.issp.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 東京大学 物性研究所 凝縮系物性研究部門 森研究室

    • URL

      https://hmori.issp.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 化合物、組成物、導電助剤、電極及び積層体2021

    • 発明者名
      森初果,藤野智子,出倉駿,小野塚洸太,南風盛将光,苫井重和,ほか
    • 権利者名
      森初果,藤野智子,出倉駿,小野塚洸太,南風盛将光,苫井重和,ほか
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-140507
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 導電性オリゴマー、導電性組成物、導電助剤、前記導電性組成物を用いて形成された、コンデンサ用電極、透明電極、電池用電極、又はキャパシタ用電極2020

    • 発明者名
      清野美勝,中村浩昭,森初果,藤野智子,出倉駿,亀山亮平
    • 権利者名
      清野美勝,中村浩昭,森初果,藤野智子,出倉駿,亀山亮平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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