紙を基材としたオール印刷有機トランジスタ

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21750197
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 三成 剛生 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (90443035)
• キーワード: 有機トランジスタ / オール溶液プロセス / オール印刷プロセス / フレキシブルエレクトロニクス / プラスチックエレクトロニクス / 表面選択塗布法 / 自己組織化

研究概要

人と環境にやさしい新しいエレクトロニクスとして、有機半導体による、薄さ、軽さ、柔らかさを備えた次世代電子素子の実現が期待されている。さらに、有機材料の溶解性を活かせば、エコロジカルな印刷法によるデバイスの低コスト・大量生産が可能であると考えられる。我々は基板表面の親液性・撥液性を表面官能基によってパターニングを行い、親液性の領域のみに自発的な有機結晶成長を促す表面選択塗布法を開発した。さらにこの方法を用いることで、有機トランジスタ素子のゲート、ソース・ドレイン電極、半導体層までのすべてのコンポーネントを自己形成で作製するオール印刷プロセスを実現し、論文発表を行った。この方法はすべて大気下のプロセスで行えるため、真空装置を一切用いることなく有機トランジスタを製造できる。また、プロセス温度もプラスチックのガラス転移温度以下に抑えられており、フレキシブルな電子デバイスを印刷法で形成することが可能となった。その他、有機トランジスタの物理的な動作原理を解明する様々な研究を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Pulsed Bias Stress in Pentacene Thin Film Transistors and Effect of Contact Material (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮寺、三成、王、塚越
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49 ページ: 01AB03
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-solution-processed selective assembly of flexible organic field-effect transistor arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: 加納、三成、塚越
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 3 ページ: 051601
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機/金属電荷移動現象とデバイス応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三成、熊谷、塚越
  • 雑誌名: 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会誌 巻: 21 ページ: 26
• [雑誌論文] Surface selective deposition of molecular semiconductors for solution-based integration of organic field-effect transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: 三成、加納、宮寺、王、青柳、塚越
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 94 ページ: 093307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple and scalable gel-based separation of metallic and semiconducting carbon nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中、Jin、宮田、藤井、菅、内藤、三成、宮寺、塚越、片浦
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 9 ページ: 1497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of subthreshold current transport by contact interface modification in p-type organic field-effect transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: 加納、三成、塚越
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 94 ページ: 143304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of organic material FETs by combined static and noise measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu、三成、塚越、Bock、Fadlallah、Ghibaudo、Chroboczek
  • 雑誌名: 20th International Conference on Noise and Flucutuations, AIP conference proceeding 巻: 1129 ページ: 163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance Enhancement of Thin-Film Transistors by Using High-Purity Semiconducting Single-Wall Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井、田中、宮田、内藤、菅、三成、宮寺、塚越、片浦
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 2 ページ: 071601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge Transport Properties of Hexabenzocoronene Nanotubes by Field Effect : Influence of the Oligoether Side Chains on the Mobility (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本、Jin、福島、三成、塚越、佐伯、関、田川、相田
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 38 ページ: 888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambipolar-transporting coaxial nanotubes with a tailored molecular graphene-fullerene heterojunction (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本、Jin、福島、三成、塚越、佐伯、関、田川、相田
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States America 巻: 106 ページ: 21051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thin-film transistors fabricated from semiconductor-enriched single-wall carbon nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井、田中、宮田、菅、内藤、三成、宮寺、塚越、片浦
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 246 ページ: 2849
  • 査読あり
• [学会発表] κ型ET塩に対する静電キャリアドーピングIII (2010)
  • 著者名/発表者名: 川椙、山本、田嶋、三成、塚越、加藤
  • 学会等名: 日本物理学会2010年第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] 有機トランジスタにおける有機半導体/金属界面の電荷注入機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊谷、三成、塚越
  • 学会等名: 2010年春季 第57回応用物理学学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 20100317-20100320
• [学会発表] Frequency response characteristics of capacitance and flat band voltage in metal-insulator-semiconductor structures based on pentacene film (2010)
  • 著者名/発表者名: Lu、三成、熊谷、塚越
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20100303-20100305
• [学会発表] Self-organized phase separation organic field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Liu、三成、塚越
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20100303-20100305
• [学会発表] Controlled charge injection barrier at the metal/organic semiconductor interface in organic field effect transistors with double-layered electrode (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊谷、三成、塚越、
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20100303-20100305
• [学会発表] All-solution-processed assembly of organic field-effect transistor arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: 三成、加納、塚越
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20100303-20100305
• [学会発表] 表面・界面制御による有機デバイスの作製と特性制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三成、熊谷、塚越
  • 学会等名: 日本学術振興会情報科学用有機材料第142委員会 合同研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-02-03
• [学会発表] 有機/金属電荷移動現象とデバイス応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三成、熊谷、塚越
  • 学会等名: M&BE研究会「物理的な視点を利用した新しい成膜及び評価技術」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-02-02
• [学会発表] Performance Enhancement of Thin-Film Transistors by Using Semiconductor-Enriched Single-Wall Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井、田中、宮田、菅、内藤、三成、宮寺、塚越、片浦
  • 学会等名: The 6th Korea-Japan sympojium on carbon nanotube
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 20091025-20091028
• [学会発表] Self-selective organization for solution-processed OTFTs (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚越、三成、加納
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP)
  • 発表場所: 韓国,済州島
  • 年月日: 20090823-20090826
• [学会発表] Solution-based direct fabrication of organic field-effect transistors by surface selective deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: 三成、加納、宮寺、塚越
  • 学会等名: International conference on materials for advanced technologies (ICMAT2009)
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 20090628-20090703
• [学会発表] Study of organic material FETs by combined static and noise measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu、三成、塚越、Bock、Fadlallah、Ghibaudo、Chroboczek
  • 学会等名: 20th International Conference on Noise and Flucutuations
  • 発表場所: Pisa, Italy
  • 年月日: 20090614-20090619
• [学会発表] Selective molecular assembly for organic field-effect transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚越、三成、加納
  • 学会等名: First International Conference on Nanostructured Materials and Nanocomposites (ICNM 2009)
  • 発表場所: India, Kottayam
  • 年月日: 20090406-20090408
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/MINARI_Takeo-publication-j.html
• [産業財産権] 有機半導体デバイスのコンタクト構造、有機半導体デバイス及びその作製方法 (2010)
  • 発明者名: 三成、熊谷、塚越
  • 権利者名: (独)物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 特許出願2010-034179
  • 出願年月日: 2010-02-19
• [産業財産権] 有機半導体デバイスのコンタクト作製方法及び有機半導体デバイスのコンタクト構造 (2009)
  • 発明者名: 三成、熊谷、塚越
  • 権利者名: (独)物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 特許出願2009-268309
  • 出願年月日: 2009-11-26