紙を基材としたオール印刷有機トランジスタ

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21750197
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 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)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 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 / 有機半導体 / 表面選択塗布法

研究概要

基板表面の機能性官能基パターニングによって、特定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。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部位を自己組織化的に作製するオール印刷プロセスを実現した。本方法はすべて大気下のプロセスであるため、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。

研究成果

• [雑誌論文] Control of device parameters by active layer thickness in organic field-effect transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Kano, T.Minari, K.Tsukagoshi, H.Maeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 98 ページ: 073307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-Processable Organic Single Crystals with Bandlike Transport in Field-Effect Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: C.Liu, T.Minari, X.Lu, A.Kumatani, K.Takimiya, K.Tsukagoshi
  • 雑誌名: Advanced Materials 23 ページ: 523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diagnosis of low-frequency noise sources in contact resistance of staggered organic transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Xu, R.Gwoziecki, R.Coppard, M.Benwadih, T.Minari, K.Tsukagoshi, J.A.Chroboczek, F.Balestra, G.Ghibaudo
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 98 ページ: 033505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extraction of low-frequency noise in contact resistance of organic field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Yong, T.Minari, K.Tsukagoshi, R.Gwoziecki, R.Coppard, F.Balestra, J.A.Chroboczek, G.Ghibaudo
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 97 ページ: 033503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct evaluation of low-field mobility and access resistance in pentacene field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Yong, T.Minari, K.Tsukagoshi, J.A.Chroboczek, G.Ghibaudo
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 107 ページ: 114507
  • 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: M.Kano, T.Minari, K.Tsukagoshi
  • 雑誌名: Applied Physics Express 3 ページ: 051601
  • 査読あり
• [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: T.Miyadera, T.Minari, S.-D.Wang, K.Tsukagoshi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 49 ページ: 01AB03
  • 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: 三成剛生、熊谷明哉、塚越一仁
  • 雑誌名: 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会誌 Vol.21, No.1 ページ: 21-26
• [雑誌論文] Thin-film transistors fabricated from semiconductor-enriched single-wall carbon nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Fujii, T.Tanaka, Y.Miyata, H.Suga, Yasuhisa N., T.Minari, T.Miyadera, K.Tsukagoshi, H.Kataura
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B-Basic Solid State Physics 246 ページ: 2849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambipolar-transporting coaxial nanotubes with a tailored molecular grapheme-fullerene heterojunction (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamamoto, W.Jin, T.Fukushima, T.Minari, K.Tsukagoshi, A.Saeki, S.Seki, S.Tagawa, T.Aida
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States America 106 ページ: 21051
  • 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: Y.Yamamoto, W.Jin, T.Fukushima, T.Minari, K.Tsukagoshi, A.Saeki, S.Seki, S.Tagawa, T.Aida
  • 雑誌名: Chemistry Letters 38 ページ: 888
  • 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: S.Fujii, T.Tanaka, Y.Miyata, Hiroshi Suga, Y.Naitoh, T.Minari, T.Miyadera, K.Tsukagoshi, H.Kataura
  • 雑誌名: Applied Physics Express 2 ページ: 071601
  • 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 Yong, T.Minari, K.Tsukagoshi, K.Bock, M.Fadlallah, G.Ghibaudo, J.A.Chroboczek
  • 雑誌名: 20th International Conference on Noise and Flucutuations., AIP Conference Proceedings 163
  • 査読あり
• [学会発表] High-performance organic single crystal transistor fabricated by solution process (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tsukagoshi, C.Liu, T.Minari
  • 学会等名: SID Organic Electronics UK 2010
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 20100920-20100921
• [学会発表] Solution Processable Organic Single Crystals with Band-Like Transport in Field-Effect Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: 劉川、三成剛生、熊谷明哉、塚越一仁
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 20100914-20100917
• [学会発表] All-solution-processed selective assembly of flexible organic field-effect transistor arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kano, T.Minari, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20100801-20100805
• [学会発表] Charge injection at interface between metal and organic semiconductor in OFETs (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Kumatani, T.Minari, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20100704-20100709
• [学会発表] Capacitance-Voltage Frequency Dispersions in Pentacene-based Organic Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Lu, T.Minari, A.Kumatani, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20100704-20100709
• [学会発表] Solution processed 1-dimentional single crystal organic field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: C.Liu, T.Minari, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20100704-20100709
• [学会発表] Spontaneous reduction of contact resistance in organic field-effect transistors by naturally oxidized thin metal layer (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Minari, A.Kumatani, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: International Conference on Organic Electronics ICOE 2010
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20100623-20100625
• [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: 川椙義高、山本浩史、田嶋尚也、三成剛生、塚越一仁、加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会2010年第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 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: 熊谷明哉、三成剛生、塚越一仁
  • 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: 東海大学
  • 年月日: 20100317-20100320
• [学会発表] All-solution-processed assembly of organic field-effect transistor arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Minari, M.Kano, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • 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: A.Kumatani, T.Minari, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • 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: C.Liu, T.Minari, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20100303-20100305
• [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: X.Lu, T.Minari, A.Kumatani, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: MANA International Symposium 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • 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: 三成剛生、熊谷明哉、塚越一仁
  • 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: 東京理科大学(招待講演)
  • 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: 三成剛生、熊谷明哉、塚越一仁
  • 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: 東京工業大学(招待講演)
  • 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: S.Fujii, T.Tanaka, Y.Miyata, H.Suga, Y.Naitoh, T.Minari, T.Miyadera., K.Tsukagoshi, H.Kataura
  • 学会等名: The 6th Korea-Japan sympojium on carbon nanotube
  • 発表場所: Ginowan, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20091025-20091028
• [学会発表] Self-slective organization for solution-processed OTFTs (Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tsukagoshi, T.Minari, M.Kano
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 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: T.Minari, M.Kano, T.Miyadera, K.Tsukagoshi
  • 学会等名: International conference on materials for advanced technologies (ICMAT2009)
  • 発表場所: Singapole, Singapole
  • 年月日: 20090628-20090703
• [学会発表] Selective molecular assembly for organic field-effect transistors (Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tsukagoshi, T.Minari, M.Kano
  • 学会等名: First International Conference on Nanostructured Materials and Nanocomposites (ICNM 2009)
  • 発表場所: Kottayam, Kerala, India
  • 年月日: 20090406-20090408
• [図書] Selective molecular assembly for bottom-up fabrication of organic thin-film transistors(Self-Organized Organic Semiconductors : From Materials to Device Applications, Chapter 9) (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Minari, M.Kano, K.Tsukagoshi
  • 出版者: Wiley
• [産業財産権] 有機半導体薄膜形成方法 (2010)
  • 発明者名: Liu、三成、塚越
  • 権利者名: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 特許出願,2010-148435
  • 出願年月日: 2010-06-30
• [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: 独立行政法人物質・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構造の作製方法及び有機半導体デバイスのコンタクト構造 (2010)
  • 発明者名: 三成、熊谷、塚越
  • 権利者名: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: PCT/,JP2010/071096
  • 出願年月日: 2010-11-26
• [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: 独立行政法人物質・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