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有機薄膜中の分子間エネルギーバンド分散の実測とバンド伝導を用いた高移動度有機トランジスタの作製
一般的な有機半導体結晶はvan der Waals力によって集合しており、分子に緩く結合したπ電子が電気伝導に関与する。分子間のπ電子の重なりが大きい場合、無機半導体に類似のエネルギーバンドが形成され、バンド内で電荷移動(バンド伝導)が可能になる。一方、π電子の重なりが小さくなると、エネルギーバンドが形成されず、電荷は隣接分子間のホッピングで移動(ホッピング伝導)することになる。高い移動度が求められている有機薄膜トランジスタにおいて、どのような有機材料が分子間でバンドを組むかということは、基本的で重要な研究課題である。
私は、放射光施設(つくばKEK-PF)を利用し、名古屋大学大学院理学研究科阿波賀研究室から提供していただいたフタロシアニン誘導体の電子構造を調べた結果、電荷輸送特性がバンド伝導的である電子状態(分子間エネルギーバンド分散)の観測に成功した。この結果から、高い自己組織化能力と移動度を持つ分子であることが明らかになった。
現在、この結果について論文投稿中である。
さらに、その得られた物性を利用し、高い移動度を引き出せるように分子配向を制御した有機薄膜トランジスタの作製について、現在、千葉大学大学院工学研究科工藤研究室と共同研究を行なっている。
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