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2017 年度 実績報告書

デバイス駆動メカニズムに基づく高性能n型有機半導体の創出と普遍的設計指針の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16H04191
研究機関大阪大学

研究代表者

家 裕隆  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80362622)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード有機導体 / 有機半導体材料 / 有機電界効果トランジスタ / 有機薄膜型太陽電池 / 電子輸送性材料
研究実績の概要

研究の全体構想は機能性材料を指向した新規π共役分子を開発することである。とりわけ応募者は有機エレクトロニクス材料への応用を目指している。この応用に向けて、本研究では電子輸送型(n型)の有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機薄膜型太陽電池(OPV)材料の開発に注力している。本研究の方向性としてはデバイス駆動メカニズムをもとに、分子構造と電子構造を精密設計した新規n型共役分子の系統的な開発を行っている。さらに、創成したπ共役分子の分子構造‐基礎物性‐薄膜物性‐デバイス特性の相関を明らかとする。今年度も昨年度に引き続き、n型OFET, OPVに向けた分子開発を実施した。FETに関してはキノイド構造分子に対して、ベンゼン縮環を導入してビラジカル性の寄与を減らすことを目的とした分子開発を行った。得られた分子に関してNMR測定において、ベンゼン縮環の導入によってビラジカル性の寄与が減少していることが明らかとなった。さらに、温度可変のトランジスタ測定の結果、ベンゼン縮環の導入により、電流のオンオフ比の温度依存が減少する傾向が観測された。OPVに関してはフッ素置換を導入したカルボニル縮環型アクセプターユニットの開発に成功した。このユニットの機能を明らかとするため、ドナーーアクセプター型構造のポリマーを開発した。このポリマーはアモルファス特性を示すにも関わらず、9%を超える高い光電変換特性を示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

トランジスタ、有機薄膜太陽電池ともに分子開発が順調に進捗しているため。

今後の研究の推進方策

引き続き、分子構造に特徴のある半導体開発を継続することで、デバイス駆動メカニズム解明を検討する予定である

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] マックスプランク高分子研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク高分子研究所
  • [雑誌論文] Enhanced Photovoltaic Performance of Amorphous Donor-Acceptor Copolymers Based on Fluorine-Substituted Benzodioxocyclohexene-Annelated Thiophene2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, K. Morikawa, W. Zajazkowski, W. Pisula, N. B. Kotadiya, G.-J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      Adv. Energy Mater.

      巻: 8 ページ: 1702506-1-7

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/aenm.201702506

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Characteristics of p-Type Donor Copolymers Having Fluorine-Substituted Benzodioxocyclohexene-Annelated Thiophene2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, K. Morikawa, M. Karakawa, N. B. Kotadiya, G.-J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 5 ページ: 19773-19780

    • DOI

      10.1039/C7TA05822E

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of Terminal Imide Units on Properties and Photovoltaic Characteristics for Benzothiadiazole-Based Nonfullerene Acceptor2017

    • 著者名/発表者名
      S. Chatterjee, Y. Ie, Y. Aso
    • 雑誌名

      J. Photopolym. Sci. Technol.

      巻: 30 ページ: 557-560

    • DOI

      https://doi.org/10.2494/photopolymer.30.557

    • 査読あり
  • [学会発表] 共役長を制御した単分子ワイヤの物性と電気伝導特性2018

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 招待講演
  • [学会発表] フッ素含有ベンゾジオキソシクロアルケン縮環チオフェンをアクセプターユニットとする新規π 共役ポリマーの合成と物性、および太陽電池特性2018

    • 著者名/発表者名
      岸本陽太、森川功貴、家 裕隆、安蘇 芳雄
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] n 型有機半導体を指向したテトラゾロピリジンを含むπ共役系分子の合成と物性2018

    • 著者名/発表者名
      丹波俊輔、田中 光、萩谷一剛、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] フッ素置換ナフトビスチアジアゾールを用いた新規n 型半導体ポリマーの合成、物性、および、光電変換特性2018

    • 著者名/発表者名
      伊津野 翔、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] Fluorinated Naphtho[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]thiadiazole -based Non-fullerene Electron Acceptor for Organic Solar Cell2018

    • 著者名/発表者名
      Shreyam Chatterjee, Yutaka Ie, Yoshio Aso
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] Development of novel units for single-molecule-based electronics2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      International workshop on molecular workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナフトビスチアジアゾールを含む電子輸送型ポリマーの合成、物性、および、太陽電池特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      伊津野 翔、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第11回有機π電子系シンポジウム
  • [学会発表] テトラゾロピリジン骨格を含む高分子半導体材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      丹波俊輔、萩谷一剛、家 裕隆、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第44回有機典型元素化学討論会
  • [学会発表] Non-fullerene Acceptors for Application to Organic Photovoltaics: Structures-Thin-film Properties-Photovoltaic Characteristics Relationship2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      13th International Conference of Computational Methods in Science and Engineering
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of New pi-Conjugated Systems towards Electronic Device Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      ISPAC 2017 International Symposium on Pure & Applied Chemistry 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel pi-Conjugated Systems for Organic Semiconducting Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      81st Prague Meeting on Macromolecules
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of donor-acceptor copolymers based on fluorine-substituted benzodioxocyclohexene-annelated thiophene2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      1st SANKEN JSPS Symposium for the Circulation of Talented Researchers “Global Networking on Molecular Technology Research
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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