有機単結晶界面のデバイス機能と物性の開拓

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22245032
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 竹谷 純一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20371289)
• 研究分担者: 宇野 真由美 大阪府立産業技術総合研究所, 情報電子部, 主任研究員 (90393298) ; 山本 貴 大阪大学, 理学研究科, 助教 (20511017) ; 中澤 康浩 大阪大学, 理学研究科, 教授 (60222163)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 有機半導体デバイス

研究概要

本研究では、溶液を塗布する簡便かつ低コストの製造プロセスによって、アモルファスシリコンの 5-10 倍もの性能を実現する画期的な次世代エレクトロニクス材料である有機単結晶界面において、その機能の源である界面の微視的電子状態を、精密な電子伝導特性や精密分光測定などの高度な計測手法によって徹底解明することと、その結果によってデバイスの更なる高性能・高機能化を実現することを計画した。その結果、新しい有機半導体材料をした上で、溶液からの結晶化により 16 cm2/Vs もの移動度を実現するとともに、移動度と密接にかかわる電荷のコヒーレンスが、分子揺らぎと相関する効果を見出し、分光法の結果ともコンシステントな統一的理解を得た。また、圧力効果の実験手法を確立し、分子構造の連続的な変化に対応した、二次元電子伝導の異常な圧力効果を検出した。

研究成果

• [雑誌論文] Anomalous pressure effect in heteroacene organic field-effect transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sakai, Y. Okada, S. Kitaoka, J.Tsurumi, Y. Ohishi, A. Fujiwara, K. Takimiya, and, J. Takeya
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 110 ページ: 096603
  • URL: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i9/e096603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible Three-Dimensional Organic Field-Effect Transistors Fabricated by an Imprinting Technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Rie Nakahara, Mayumi Uno, Takafumi Uemura, Kazuo Takimiya, Jun Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 24 ページ: 5212-5216
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201201234/abstract;jsessionid=AAC43869FA3FBD0EA2B8F42F94B3D8F7.d02t02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of the Hall effect in pentacene field-effect transistors: Possibility of charge decoherence induced by molecular fluctuations (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, M. Yamagishi, J. Soeda, Y. Takatsuki, Y. Okada, Y. Nakazawa, and J. Takeya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 035313
  • URL: http://prb.aps.org/abstract/PRB/v85/i3/e035313
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【Editors' Suggestion】 Charge transport and Hall effect in rubrene single-crystal transistors under high pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Okada, K. Sakai, T. Uemura, Y. Nakazawa, and J. Takeya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 245308
  • 査読あり
• [雑誌論文] High electron mobility in air forN,N'-1H,1H-perfluorobutyldicyanoperylene carboxydi-imide solution-crystallized thin-film transistors on hydrophobic surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Soeda, T. Uemura, Y. Mizuno, A. Nakao, Y. Nakazawa, A. Facchetti, and J. Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 23 ページ: 3681-3685
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201101467/abstract
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-crystallized organic field-effect transistors with charge-acceptor layers: high-mobility and low-threshold-voltage operation in air (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Soeda, Y. Hirose, M. Yamagishi, A. Nakao, T. Uemura, K. Nakayama, M. Uno, Y.Nakazawa, K. Takimiya, and J. Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 23 ページ: 3309-3314
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201101027/abstract
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed flexible organic field-effect transistors with a 3D Structure (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Uno, K. Nakayama, J. Soeda, Y. Hirose, K. Miwa, T. Uemura, A. Nakao, K. Takimiya, and J. Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 23 ページ: 3047-3051
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201101179/abstract
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patternable solution-crystallized organic transistors with high charge carrier mobility (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, Y. Hirose, J. Soeda, M. Yoshizumi, T. Uemura, M. Uno, W. Li, J. Kang, M. Yamagishi, Y. Okada, E. Miyazaki, Y. Nakazawa, A. Nakao, K. Takimiya, and J. Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 23 ページ: 1626-1629
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201004387/abstract
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free-electron-like hall effect in high-mobility organic thin-filmtransistors (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Yamagishi, J. Soeda, T. Uemura, Y. Okada, Y. Takatsuki, T .Nishikawa, Y. Nakazawa, I. Doi, K. Takimiya, and J. Takeya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B (Rapid Communications) 巻: 81 ページ: 161306
  • URL: http://prb.aps.org/abstract/PRB/v81/i16/e161306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monolithic complementary inverters based on organic single crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, M. Yamagishi, Y. Okada, K. Nakayama, M. Yoshizumi, M. Uno, and J. Takeya
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 22 ページ: 3938-3941
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201000480/abstract
  • 査読あり
• [学会発表] Intermolecular electronic coherence in organic single-crystal transistors and high-speed organic electronics (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Takeya
  • 学会等名: German-Japanese International Workshop
  • 発表場所: Magnus-Haus Berlin, Germany.
  • 年月日: 2013-01-10
• [学会発表] Intermolecular electronic coherence and high-speed operation in organic transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Takeya
  • 学会等名: International Workshop on Organic Field-effect Transistors and Functional Interfaces
  • 発表場所: Princeton, NJ, USA
  • 年月日: 20121027-31
• [学会発表] Intermolecular electronic coherence in organic single-crystal transistors and high-speed organic electronics (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Takeya
  • 学会等名: Material Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center, Boston, MA, USA
  • 年月日: 2012-11-28
• [学会発表] Solution-crystalized organictransistors and high-speed organic electronics (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Takeya
  • 学会等名: The 10th International Nanotech Symposium & Nano Convergence Expo in Korea
  • 発表場所: Coex, Seoul, Korea
  • 年月日: 2012-08-16
• [学会発表] High-mobility charge transport in printed organic semiconductor crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Takeya
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals
  • 発表場所: The Hyatt Regency hotel in Downtown Atlanta, GA, USA
  • 年月日: 2012-07-09
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/aed/index.html
• [産業財産権] 薄膜トランジスタ (2013)
  • 発明者名: 竹谷純一、岡地崇之
  • 権利者名: 大阪大学、住友化学株式会社
  • 産業財産権番号: 特願 2013-044708 号
  • 出願年月日: 2013-03-06
• [産業財産権] カルコゲン含有有機化合物およびその用途 (2013)
  • 発明者名: 竹谷純一、岡本敏宏、三津井親彦、松下武司
  • 権利者名: 大阪大学、JNC 株式会社
  • 産業財産権番号: 特願 2013-042762 号
  • 出願年月日: 2013-03-05
• [産業財産権] 有機半導体膜の製造方法、その製造装置および有機半導体基板 (2013)
  • 発明者名: 村田和弘、竹谷純一、岡本敏宏
  • 権利者名: 大阪大学、株式会社 SIJ テクノロジ
  • 産業財産権番号: 特願 2013-013701 号
  • 出願年月日: 2013-01-28
• [産業財産権] 三次元構造を有する薄膜トランジスタ及びその製造方法 (2013)
  • 発明者名: 竹谷純一、宇野真由美
  • 権利者名: 大阪大学、大阪府立産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: PCT/JP2013-052574
  • 出願年月日: 2013-02-05
  • 外国
• [産業財産権] 有機トランジスタ及びその製造方法 (2012)
  • 発明者名: 竹谷純一、植村隆文
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 特願 2012-185621 号
  • 出願年月日: 2012-08-24
• [産業財産権] 自己組織化単分子膜形成用の化合物及びそれを用いた有機半導体素子 (2012)
  • 発明者名: 竹谷純一、岡本敏宏、植村隆文
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: PCT/JP2012/068972
  • 出願年月日: 2012-07-26
  • 外国
• [産業財産権] 有機トランジスタ及びその製造方法 (2012)
  • 発明者名: 竹谷純一、植村隆文、宇野真由美
  • 権利者名: 大阪大学、大阪府立産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: PCT/JP2012/068219
  • 出願年月日: 2012-07-18
  • 外国