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有機薄膜トランジスタ(organic thin-film transistor(OTFT))は、シリコンを中心とする無機半導体をベースとした既存のトランジスタでは容易に実現できない優れた特徴(分子の多様性・機械的フレキシビリティー・シンプルな作成プロセス・大面積化・低温プロセス・ローコスト)を有するため次世代エレクトロニクス素子として注目されている。特に、論理回路や発光トランジスタへの応用を目指したアンバイポーラーOTFTの開発が近年精力的に行われてきた。しかしながら、p型・n型共に高移動度を示す単一成分アンバイポーラーTFT材料は限られている。優れたアンバイポーラー特性を示す半導体材料の設計指針を得るためには、新規半導体材料の系統的な開発研究が必要不可欠である。
このような背景から、本研究ではこれまで報告例がほとんど無いラジカルジイミノベンゾセミキノネート配位子が配位した金属錯体をTFTデバイスの半導体材料として利用した。この錯体は、ラジカル配位子の酸化還元両性機能に由来した狭いバンドギャップ(〜0.8eV)を有するため、アンバイポーラー特性の発現が期待できる。デバイス構造の最適化を行った結果、絶縁層としてPMMA、ソース・ドレイン電極としてCaを用いたトップコンタクト型デバイスにおいてホール・電子両キャリアの注入・蓄積・輸送が起こるアンバイポーラーTFTの構築に成功した。その移動度はホールにおいて約10^<-3>cm^2/Vs、電子において約10^<-2>cm^2/Vsと非常に高い値を示し、本錯体が半導体材料として有用であることが証明された。
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