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2019 年度 実績報告書

塗布プロセスを用いたトップゲート有機トランジスタの高性能化と機能デバイス開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03238
研究機関大阪府立大学

研究代表者

永瀬 隆  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00399536)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード有機トランジスタ / 有機メモリ / 可溶性有機半導体 / フローティングゲート / トップゲート構造
研究実績の概要

有機電界効果トランジスタ(有機FET)を用いた有機電子デバイスの実用化において塗布、印刷プロセスを用いた有機FETの高性能化や不揮発性メモリの開発が求められている。
2019年度は、可溶性低分子半導体を用いたトップゲート有機FETの高性能化や動作機構解析を中心に研究を進めた。C12-BTBTを用いたチャネル長5 umの素子で2 cm2/Vs程度の実効移動度を得ることが可能となったが、飽和領域では0.4 cm2/Vs程度まで低下することが分かった。可溶性ペンタセンを用いた短チャネル素子との違いを等価回路モデルから解析し、高移動度化した際にはソース電極での電圧降下が大幅に増加し、実効的なゲート電圧が減少することで飽和領域の移動度低下が生じることを明らかにした。また、塗布型nチャネル有機FETの高性能化を目的として、可溶性フラーレン誘導体を用いた短チャネル素子に対するポリエチレンイミン(PEI)電子注入層の効果を調べた。その結果、PEIが電極/有機半導体界面の電子ドープ層として働くことで接触抵抗が大幅に低下し、チャネル長5 umで0.9 cm2/Vsの実効移動度が得られることが分かった。
有機FETメモリ研究においては、前年度に開発した光機能性を有する塗布型有機フローティングゲートFET(有機FG FET)を用いてメモリアレイを作製し、イメージセンサとしての応用可能性を調べた。作製したメモリアレイは可視光に対して高い受光感度を示し、金ナノ粒子を用いた従来のFG FETメモリを同等かそれ以上の特性均一性が得られた。紙面上に印刷したストライプパターンの画像取得を検討した結果、記録した情報からイメージを再現できることが分かった。また、暗状態で動作する有機FG FETメモリの開発も進め、前年度の課題であった消去後のオフ電流の増加をゲート電極の仕事関数制御から抑制できる事を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 15件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 界面準位を考慮した有機電界効果トランジスタの等価回路2020

    • 著者名/発表者名
      末永 悠, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 雑誌名

      日本画像学会誌

      巻: 59 ページ: 18~27

    • DOI

      10.11370/isj.59.18

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interpretation of modulus spectra in organic field-effect transistors: equivalent-circuit approach2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Suenaga, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: SDDA06/1~5

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab4ee0

    • 査読あり
  • [学会発表] 短チャネルトップゲート有機トランジスタにおける接触抵抗の影響2020

    • 著者名/発表者名
      田津原汐音, 永瀬 隆, 小林隆史, 貞光雄一, 内藤裕義
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] NAND型フラッシュメモリの作製に向けた塗布型有機フローティングゲートメモリの特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      東中屋美帆, 阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 塗布型有機フローティングトランジスタメモリのデバイス特性における半導体薄膜の分子配向性の影響2020

    • 著者名/発表者名
      服部励太郎, 阿部駿人, 東中屋美帆, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] ポリエチレンイミンを電子注入層に用いた短チャネルn型有機トランジスタの実効移動度改善2020

    • 著者名/発表者名
      大橋卓弥, 田津原汐音, 末永 悠, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Enhanced performance of solution-processable organic floating-gate transistor memories using binary small molecules dispersed polymer storage layers2019

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, T. Nagase, M. Higashinakaya, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of contact resistance on high-mobility top-gate organic transistors based on didodecylbenzothienobenzothiophene2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tazuhara, T. Aiba, T. Nagase, T. Kobayashi, Y. Sadamitsu, and H. Naito
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Device characteristics of solution-processed molecular floating-gate transistor memories based on ambipolar polymer semiconductors2019

    • 著者名/発表者名
      M. Higashinakaya, H. Abe, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Solution-processed organic heterojunctions of dinaphthothienothiophene precursor and fullerene derivative for organic electronic applications2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Suenaga, M. Higashinakaya, T. Nagase, T. Kobayashi, Y. Kimura, A. Hamaguchi, Y. Ikeda, T. Shiro, and H. Naito
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Interpretation of modulus spectra in organic field-effect transistors: equivalent-circuit approach2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Suenaga, S. Tazuhara, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Determination of contact resistance in organic field-effect transistors by least squares fitting using a genetic algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshikawa, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance improvement of solution-processed optical transistor memories using binary molecules dispersed polymer storage layers2019

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of contact resistance on the linear and saturation field-effect mobilities of high-performance top-gate organic transistors2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tazuhara, T. Nagase, T. Kobayashi, Y. Sadamitsu, and H. Naito
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Solution-processable molecular floating-gate transistor memories with improved electron injection characteristics2019

    • 著者名/発表者名
      M. Higashinakaya, H. Abe, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      10th International Conference on Molecular Electronics & BioElectronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical memory characteristics of solution-processed organic floating-gate transistors2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nagase, H. Abe, M. Higashinakaya, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      2019 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] Solution-processed floating-gate organic transistor memories for multi-level storage applications2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nagase, H. Abe, M. Higashinakaya, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      The 19th International Discussion & Conference on Nano Interface Controlled Electronic Devices
    • 国際学会
  • [学会発表] Solution-processable optical memory transistors with organic floating gates2019

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Flexible and Printed Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] High-performance and electrically stable top-gate organic transistors based on polycrystalline semiconductor films2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nagase, S. Sanda, T. Kobayashi, K. Takimiya, Y. Sadamitsu, and H. Naito
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Flexible and Printed Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance improvement of solution-processable molecular floating-gate transistor memories using gate buffer layer2019

    • 著者名/発表者名
      M. Higashinakaya, H. Abe, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Flexible and Printed Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of contact resistance on high-performance solution-processed organic transistors with top-gate configurations2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tazuhara, T. Aiba, T. Nagase, T. Kobayashi, Y. Sadamitsu, and H. Naito
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Flexible and Printed Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] 溶液プロセスにより形成される自己組織化構造を利用した有機トランジスタの高性能化と機能性有機デバイスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 塗布型有機フローティングゲートトランジスタの光メモリ特性の改善と波長依存性2019

    • 著者名/発表者名
      阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      第123回日本画像学会研究討論会
  • [学会発表] インピーダンス分光法による有機トランジスタのモジュラススペクトル解析2019

    • 著者名/発表者名
      末永 悠, 小林隆史, 永瀬 隆, 内藤裕義
    • 学会等名
      第14回有機デバイス・物性院生研究会
  • [学会発表] インピーダンス分光法による有機トランジスタのモジュラススペクトル解析:接触抵抗に依存しない移動度評価2019

    • 著者名/発表者名
      末永 悠, 小林隆史, 永瀬 隆, 内藤裕義
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 塗布型有機フローティングゲート光メモリトランジスタアレイの特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 短チャネルトップゲート有機トランジスタにおける線形移動度、飽和移動度に対する接触抵抗の影響2019

    • 著者名/発表者名
      田津原汐音, 永瀬 隆, 小林隆史, 貞光雄一, 内藤裕義
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ゲート電極仕事関数の制御による塗布型有機トランジスタメモリの特性改善2019

    • 著者名/発表者名
      東中屋美帆, 阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 塗布プロセスによる不揮発性有機トランジスタメモリの作製と特性改善2019

    • 著者名/発表者名
      東中屋美帆, 阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      画像関連学会連合会第6回秋季大会
  • [学会発表] 高移動度有機トランジスタに対する接触抵抗の影響2019

    • 著者名/発表者名
      田津原汐音, 永瀬 隆, 小林隆史, 貞光雄一, 内藤裕義
    • 学会等名
      大阪府立大学21世紀科学研究センター 分子エレクトロニックデバイス研究所 第21回研究会
  • [学会発表] 塗布型フローティングゲートトランジスタメモリのデバイス特性に対するゲート電極仕事関数の効果2019

    • 著者名/発表者名
      東中屋美帆, 阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      大阪府立大学21世紀科学研究センター 分子エレクトロニックデバイス研究所 第21回研究会
  • [学会発表] 塗布型フローティングゲートトランジスタの光メモリ機能とイメージセンサ応用に向けた性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会第16回研究集会
  • [学会発表] 高移動度トップゲート有機トランジスタにおける接触抵抗の影響2019

    • 著者名/発表者名
      田津原汐音, 永瀬 隆, 小林隆史, 貞光雄一, 内藤裕義
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会第16回研究集会
  • [学会発表] ゲート電極仕事関数制御によるドナー・アクセプタ型高分子半導体を用いた塗布型有機トランジスタメモリの特性改善2019

    • 著者名/発表者名
      東中屋美帆, 阿部駿人, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会第16回研究集会

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公開日: 2021-01-27  

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