| 研究課題/領域番号 |
26246014
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
長谷川 達生 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00242016)
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| 研究分担者 |
峯廻 洋美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, 研究員 (50573143)
荒井 俊人 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40750980)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | プリンテッドエレクトロニクス / 二分子膜 / 両親媒性分子 / 有機半導体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、機能性電子材料の近年新しい製膜パターニング法として注目される印刷技術を活用し、非対称な両親媒性有機分子による独立二分子膜を、望みの位置に望みの数だけ構築・配列する技術の開発、及びそれらの応用展開を目的とする。本年度は、前年度に得られた結果を基盤に、ベンゾチエノベンゾチオフェン（BTBT）骨格を非対称に置換した有機分子を主な対象として、印刷法による独立二分子膜構造の構築に関する研究をさらに進展させた。まず結晶構造解析により、(mono)Cn-BTBT、Ph-BTBT-Cn、およびCn-BTBT-Cnの分子パッキング構造のアルキル鎖長依存性の全体像をほぼ解明するとともに、密度汎関数法を用いた分子軌道計算の系統的な比較から、二分子膜構造の原因となる隣接分子間相互作用の微視的起源を明らかにした。またPh-BTBT-Cn系において、二分子膜の積層数が様々に異なる単結晶薄膜をブレードコート法を用いて作製することに成功した。得られた薄膜のキャリヤ輸送特性を薄膜トランジスタ構造を用いて調べ、アルキル鎖絶縁層の積層のため、層数により層間抵抗が著しく増大することを見出した。さらに膜形成に用いる原料として、アルキル鎖長の異なる分子材料を組み合わせた層形成に対するフラストレーション効果について調べることにより、独立な二分子膜一層のみが数センチ角程度の広い領域にわたって広がった均質な二分子膜構造を形成することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度の取り組みにおいて、フラストレーション効果という新しい観点のもとで分子層形成について調べることにより、単結晶性の独立二分子膜一層のみが、数センチ角程度の広い領域にわたって広がったきわめて均質性の高い極薄の二分子膜構造の形成に成功した。以上の成果は、従来調べられてきた層内の流動性を内包した二分子膜における常識を覆す画期的な成果である。研究は当初の予想を越えた部分においてきわめて大きな進展を遂げている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度得られた予想外の成果にもとづき、独立な二分子膜一層のみによる巨大単結晶超薄膜の評価と応用展開をさらに進めていく計画である。特に、膜形成におけるフラストレーション効果の一般性の実証に取り組むとともに、独立二分子膜の半分の層厚を持つ一分子膜の形成法についても検討を開始する。これとともに、フレキシブルな半導体デバイスへの応用を念頭においた機械的安定性の評価と、薄膜トランジスタ特性について検討を行う。
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