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本研究は、有機材料特有の多様な機能性を利用することでナノスケール有機トランジスタの電気特性を制御し、ナノスケールでの電気伝導機構を明らかにし、明確な動作を示すナノスケール有機トランジスタを実現することを目的とした。本年度は、様々な電子状態を有する高分子有機半導体を用いて、5μmから30nmのチャネル長を有する有機トランジスタを作製し、その電気特性を系統的に評価した。その結果、ナノスケール有機トランジスタの電流電圧特性は有機半導体材料により大きく変化することが分かった。有機高分子半導体として良く知られているポリチオフェンでは、チャネル長の縮小化に伴って空間電荷制限下でのキャリア伝導が支配的になり、非線形な電流電圧特性を示し、短チャネル効果によりトランジスタ特性が低下することが分かった。一方、ポリフルオレンでは、電流電圧特性は線形的になり、30nmのチャネル長においても明確なトランジスタ特性を示し、短チャネル効果が抑制されることが分かった。この様な結果は、有機半導体の有するイオン化ポテンシャルの違いに由来し、高いイオン化ポテンシャルを有するポリフルオレンでは、電極と半導体の界面でショットキー障壁が形成されることでチャネル電界が減少し、ゲート電界の影響が強められることに起因すると考えられる。また、有機トランジスタのキャリア伝導機構に関する知見を得るため、電界効果移動度の温度依存性の測定を行った。その結果、有機トランジスタのキャリア伝導が有機半導体の裾準位を介したホッピングにより行われることを示唆する結果が得られた。
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