| 研究実績の概要 |
本研究では、申請者が世界に先駆けて開発した自己組織化ナノヘテロ構造（T. Sekitani, et al., Science, Vol. 326, 1516 (2009).）を応用したフレキシブル、高移動度、高信頼性の有機トランジスタ回路を作製することを目的としている。特に、絶縁性を持つSAMの末端基にπ（パイ）共役系有機半導体分子を化学結合させ、有機半導体と絶縁体が融合した「ナノヘテロ構造型SAM」を作る。最終的には、このナノヘテロ構造型SAMを用いた有機集積回路を実用レベルまで高めることを目的とし取り組んできた。平成26年度には、ナノヘテロ界面におけるキャリアの高精度Hall測定と伝導機構の解明と各種微細構造分析装置を用いたナノヘテロ界面の微細分子構造の評価と伝導機構の解明を目標として取り組んだ。ナノヘテロ界面の有機半導体チャネルにおけるキャリア密度を精密に測定した。ここでは、高インピーダンスである有機トランジスタのHall測定を高精度に行うため、独自に開発した有機Hall効果計測装置を用いてきたが、あらゆる有機TFTでも適応可能なように計測機の更なる高インピーダンス化に取り組み、この開発に成功した。ナノヘテロ界面でのキャリア密度および伝導特性を精密に測定し、自己組織化膜の状態とその上に作製される有機TFTの性能相関について詳細に調べることができた。構造解析においては、上記の新規のキャリア伝導を、試料水平型Ｘ線回折装置、透過型電子顕微鏡と電気化学計測手法を用いて連動させながら詳細に調べ、ナノヘテロ構造型有機半導体トランジスタの物性物理を明らかにすることを試みた。数ナノメートルの絶縁体SAMと有機半導体分子が織り成すナノへテロ界面では、量子トンネル効果、熱的拡散、有機分子の歪みによる誘電率の変化など、複雑な伝導機構が関係し、従来の2次元伝導とは異なる物性を示すことを明らかにした。
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