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2018 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。とりわけ応募者はエレクトロニクス材料への応用を目指している。この構想の一環として、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)材料の開発を目的とする。研究の方向性として、デバイス駆動メカニズムをもとに、電子構造と分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う。さらに、創出したπ共役分子の構造ー基礎物性ー薄膜物性ーデバイス特性の相関を明らかとする。最終年度の今年度はn型OFET, OPVに向けた分子開発を実施した。FETに関してはベンゼン縮環を導入して安定化させ、かつフッ素原子導入で最低空軌道を低下させた分子を開発し、その構造を明らかにした。具体的にはベンゼン縮環導入によりキノイド構造の寄与が大きく増加することが明らかとなった。これを反映して、FET特性からキノイド構造が性能に及ぼす影響を考察した。n型OPV材料に関しては、新規な電子受容性部位としてフッ素化ナフトビスチアジアゾールを世界に先駆けて開発に成功し、これを導入したπ共役分子でフラーレン誘導体に匹敵する特性の発現を観測した。さらに、分子構造から性能向上に向けた知見を得ることができた。また、このフッ素化ナフトビスチアジゾールはn型OPVのみならず、n型FET, p型OPVの電子受容性部位としても機能する予備的知見も得た。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7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] Antiaromatic Character of Cycloheptatriene-bis-Annelated Indenofluorene Framework Mainly Originated from Heptafulvene Segment2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, Y. Ie, N. Tohnai, F. Kakiuchi, Y. Aso
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 8 ページ: 17663-1-11

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41598-018-35839-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Thiazole-Fused Antiaromatic Compound Containing an s-Indacene Chromophore with a High Electron Affinity2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, C. Sato, K. Yamamoto, M. Nitani, Y. Aso
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 47 ページ: 1534-1537

    • DOI

      https://doi.org/10.1246/cl.180818

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorinated Naptho[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]thiadiazole-Containing pi-Conjugated Compound: Synthesis, Properties, and Acceptor Application in Organic Solar Cells2018

    • 著者名/発表者名
      S. Chatterjee, Y. Ie, T. Seo, T. Moriyama, G.-J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      NPG Asia Mater.

      巻: 10 ページ: 1016-1028

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41427-018-0088-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Oligothiophene Quinoids Containing a Benzo[c]thiophene Unit for the Stabilization of the Quinoidal Electronic Structure2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, Y. Ie, M. Nitani, N. Tohnai, F. Kakiuchi, K. Zhang, W. Pisula, K. Asadi, P. W. M. Blom, Y. Aso
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 6 ページ: 7493-7500

    • DOI

      10.1039/C8TC01802B

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Naphtho[1,2-c:5,6-c']bis[1,2,5]thiadiazole-Based Nonfullerene Acceptors: Effect of Substituents on the Thiophene Unit on Properties and Photovoltaic Characteristics2018

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

      ACS Omega

      巻: 3 ページ: 5814-5824

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b00350

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Characteristics of Dono-Acceptor Copolymers Based on Tetrafluoro-Substituted Benzodioxocyclohexene-Annelated Thiophene2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ie, Y. Kishimoto, K. Morikawa, Y. Aso
    • 雑誌名

      J. Photopolym. Sci. Technol.

      巻: 31 ページ: 145-150

    • DOI

      https://doi.org/10.2494/photopolymer.31.145

    • 査読あり
  • [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
  • [学会発表] チオフェン縮環ナフトビスチアジアゾールを用いた半導体ポリマーの合成、物性、および、光電変換特性2019

    • 著者名/発表者名
      坂井泰士、森山太一、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] フッ素化ベンゾジチオフェン-4, 8-ジオンをアクセプターユニットとするπ 共役コポリマーの合成と物性、および太陽電池特性2019

    • 著者名/発表者名
      岸本陽太、安蘇芳雄、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] フッ素原子を導入したキノイドオリゴチオフェンの合成、物性、および半導体特性2019

    • 著者名/発表者名
      山本恵太郎、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 含フッ素アクセプターを導入したπ共役系の開発と太陽電池応用2019

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 含フッ素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π共役コポリマーの合成と物性、および太陽電池特性2019

    • 著者名/発表者名
      岸本陽太、安蘇芳雄、家 裕隆
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会
  • [学会発表] 構造物性機能相関に基づく有機薄膜太陽電池材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] フッ素置換ナフトビスチアジアゾールをユニットとする電子受容性π共役分子の合成、物性、光電変換特性2018

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆、Shreyam Chatterjee、伊津野 翔、Gert-Jan A. H. Wetzelaer、Paul W. M. Blom、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 有機薄膜太陽電池への応用に向けた含フッ素ジオキソシクロアルケン縮環チオフェンを用いたアモルファス性ドナーポリマーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆、森川功貴、岸本陽太、Gert-Jan A. H. Wetzelaer、Paul W. M. Blom、安蘇芳雄
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Characteristics of Donor-Acceptor Copolymers Based on Tetrafluoro-substituted Benzodioxocyclohexene-annelated Thiophene2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      The 35rd International Conference of Photopolymer Science and Technology (ICPST-35)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Organic Photovoltaic Materials Containing Fluorine-Substituted Electron-Accepting Units2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      14th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-XIV)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of organic photovoltaic materials containing new electron-accepting units2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      ThinFilms2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Donor and Acceptor Materials Containing Fluorine-Substituted Electron-Accepting Units for Organic Photovoltaics2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN) 2018
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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