| 研究課題/領域番号 |
17K06361
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| 研究機関 | 長岡工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
皆川 正寛 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (20584684)
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| 研究分担者 |
新保 一成 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80272855)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | AgOx電極 / コンタクト抵抗低減 / OFET |
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| 研究実績の概要 |
OFETの電極／有機半導体層界面に金属酸化物薄膜を挿入することで，コンタクト抵抗を低減できることが報告されている。これは，仕事関数の大きな薄膜を挿入することでキャリア注入性が改善するためと考えられている。しかし，同一の注入層において仕事関数を変化させた際のドレイン電流の挙動は明らかになっていない。そこで，本研究では酸化処理時間により仕事関数を制御したAgOx薄膜をOFETに適用し，仕事関数とドレイン電流の相関について調べた。
本研究では，gate electrode/n-type Si wafer/SiO2/Cr adhesive layer (5 nm thick)/S-D electrodes/pentacene layer (40 nm thick)の構造を持つbottom-contact (BC) OFETを作製した。その際に，S-D electrodesにAg蒸着膜(50 nm)を用い，その有機半導体層と接触する部分をUV/O3装置で酸化処理した。その後pentaceneを成膜しOFETとした。また，比較のためにAu (50 nm)またはAu(50nm)/ molybdenum oxide (MoOx, 1 nm)をS-D electrodesに適用したOFETも作製した。
結果では，酸化処理前のAg電極素子では小さいドレイン電流が観測されたのに対し，酸化処理を行った素子では酸化時間の増加に伴ってドレイン電流が大きくなった。また，TLM法による解析より，酸化処理(60 sec)した素子は従来のAuまたはAu/MoOx 素子よりも小さなコンタクト抵抗を持つと推定された。したがって，酸化処理により電極／有機半導体層界面のキャリア注入性が改善された結果，ドレイン電流が増大したと考えられた。
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| 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
銀電極にUV/O3処理時間により銀表面の仕事関数を制御でき，仕事関数の増加に伴ってドレイン電流が増加することを突き止めた。さらに、TLM法解析により酸化銀電極を用いることでコンタクト抵抗を低減できることを実証した。
一方，本研究ではS-D電極間の有機活性層(pentacene)にラビング処理を行い，その上に酸化性無機材料(MoO3)層を形成したOFETの検証も行った。これまでに，上記素子においてCT錯体の形成量を減らさずにOFF電流を低減できることが確認され，電荷発生型OFETのON/OFF比を改善する新たな手法になると期待された。
真空ポンプの故障等予期せぬ事態が起こったがほぼ期待通りの結果が得られており，おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度の検証結果では，チャネルにストライプ状の酸化性無機材料を形成しても大幅なドレイン電流を得ることができなかった。 したがって，今年度は良好な特性が得られた酸化銀電極を用いて，より高いイオン化ポテンシャルを持つ有機材料を活性層に使用したOFETを作製し，その特性を評価していく。
また，銀ナノインク電極の表面修飾も行い，同様の効果が得られるか確認していく予定である。
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