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2015 年度 実績報告書

完全室温印刷による超高移動度有機トランジスタ

研究課題

研究課題/領域番号 26286040
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

三成 剛生  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA独立研究者 (90443035)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード有機半導体デバイス / 印刷エレクトロニクス / 有機トランジスタ
研究実績の概要

溶液プロセスで低抵抗の電極/有機半導体界面を実現できる印刷技術を開発し、OTFT特有のコンタクト抵抗を低減することで、プリンテッドエレクトロニクスによって実用可能な動作特性を有する素子を実現することを目標としている。ここまでの成果によって、すでに1umのライン・スペースで電極配線を形成する印刷技術を確立し、印刷による電極界面へのドーパント注入技術を開発した。その結果、コンタクト抵抗は1 korm cm以下まで低減できており、完全印刷有機トランジスタの移動度13 cm2 V-1 s-1を実現している。

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

H27年度は独自の超微細印刷技術を開発し、当初目標であったライン・スペース10umを1桁も凌駕するライン・スペース1umを達成した。この成果はAdvanced Materials誌に採択が決定している。さらに電極界面へのドーパント注入技術を開発することで、完全印刷トランジスタの移動度13 cm2 V-1 s-1を実現し、当初の目標であった移動度10 cm2 V-1 s-1はすでに達成された。以上の理由により、当初の計画以上に研究が進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

本提案の室温印刷プロセスは、一切の真空プロセスおよび加熱を必要としないため、生体のような特に真空や熱に弱い材料の表面にも素子を形成することができる。医療応用を目指し、生体材料への素子の印刷技術を確立する。また、H27年度に開発した印刷有機トランジスタの特性は、すでにアモルファスシリコンを凌駕して酸化物半導体に迫るものであり、フレキシブル・ディスプレイの周辺回路も含めて設計することが可能である。本研究においては、ディスプレイ用アクティブマトリックス回路に加えて、完全印刷トランジスタによる論理回路の形成を行う。

次年度使用額が生じた理由

ブレードコート式の有機半導体塗布装置の購入を計画しているが、従来よりも非常に遅い0.1mm/s以下での動作が必要であり、現在はメーカーが開発中であるため。

次年度使用額の使用計画

メーカーの開発が完了次第、ブレードコート式の有機半導体塗布装置の購入する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Sun Yat-Sen University/Dongguk University(中国、韓国)

    • 国名
      中国、韓国
    • 外国機関名
      Sun Yat-Sen University/Dongguk University
  • [雑誌論文] Effect of molecular ordering in active layer on organic thin-film transistor performance2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kano, T. Minari, K. Marumoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 ページ: 030301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective solution patterning for organic thin-film transistors: Toward fully printed electronics2016

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, M. Kanehara, A. Yaguchi, T. Minari
    • 雑誌名

      AAPPS Bulletin

      巻: 26 ページ: 3-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Patterning of High-Resolution Electronics via Parallel Vacuum Ultraviolet2016

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, M. Kanehara, C. Liu, K. Sakamoto, T. Yasuda, J. Takeya, and T. Minari
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: * ページ: *

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Role of growth temperature on the frequency response characteristics of pentacenebased organic devices2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shao, Y. Zhang, W. He, C. Liu, T. Minari, S. Wu, M. Zeng, Z. Zhang, X. Gao, X. Lu, M. Liu
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology

      巻: 30 ページ: 035005

    • DOI

      10.1088/0268-1242/30/3/035005

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solution-processed high-LUMO-level polymers in n-type organic field-effect transistors: a comparative study as a semiconducting layer dielectric layer or charge injection layer2015

    • 著者名/発表者名
      C. Liu, Y. Xu, X.Y. Liu, T. Minari, H. Sirringhaus, Y. Noh
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology

      巻: 30 ページ: 044007

    • DOI

      10.1088/0268-1242/30/4/044007

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microchannel Wetting for Controllable Patterning and Alignment of Silver Nanowire with High Resolution2015

    • 著者名/発表者名
      R. Yang, W. Cao, S. Liu, J. Chen, Y. Noh, T. Minari, C. Hsiao, Y. Lee, D. Shieh, C. Liu
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials and Interfaces

      巻: 7 ページ: 21433-21441

    • DOI

      10.1021/acsami.5b06370

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct and quantitative understanding of the non-Ohmic contact resistance in organic and oxide thin-film transistors2015

    • 著者名/発表者名
      C. Liu, T. Minari, Y. Xu, r. Yang, X. Chen, Q. Ke, X.Y. Liu, H. Chih, C. Yu, Y. Noh
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 27 ページ: 253-258

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2015.09.024

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Bottom-up fabrication of fully-printed organic thin-film transistors2015

    • 著者名/発表者名
      T. Minari
    • 学会等名
      South China Normal University Research Seminar
    • 発表場所
      広州(中国)
    • 年月日
      2015-11-24 – 2015-11-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fully-printed organic thin-film transistors with the narrow gap electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      T. Minari
    • 学会等名
      IWFPE 2015
    • 発表場所
      全州(韓国)
    • 年月日
      2015-11-04 – 2015-11-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Resolution Printing of Flexible Electronic Devices2015

    • 著者名/発表者名
      T. Minari
    • 学会等名
      11th International Conference on Novel Materials and their Synthesis
    • 発表場所
      秦皇島(中国)
    • 年月日
      2015-10-11 – 2015-10-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Room-Temperature Printed Electronics: Annealing-Free Fabrication of Fully-Printed Thin-Film Transistors2015

    • 著者名/発表者名
      T. Minari
    • 学会等名
      Nano Science and Technology 2015
    • 発表場所
      西安(中国)
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高分子(pBTTT-C16)有機トランジスタアレイの素子特性のばらつき2015

    • 著者名/発表者名
      BULGAREVICHKirill, 坂本謙二, 三成剛生, 安田剛, 三木一司
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] Contact engineering in organic thin-film transistors2015

    • 著者名/発表者名
      Chuan Liu, Yong Xu, T. Minari, Y. Noh
    • 学会等名
      IMID 2015
    • 発表場所
      大邱(韓国)
    • 年月日
      2015-08-18 – 2015-08-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of fully-printed short-channel organic thin-film transistors2015

    • 著者名/発表者名
      X.Y. Liu, Masayuki Kanehara, T. Minari
    • 学会等名
      IMID 2015
    • 発表場所
      大邱(韓国)
    • 年月日
      2015-08-18 – 2015-08-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strain-tunable superconducting field-effect transistor with an organic strongly-correlated electron system2015

    • 著者名/発表者名
      M. Suda, Y. KAWASUGI, T. Minari, K. Tsukagoshi, R. Kato, H. Yamamoto
    • 学会等名
      ICCOSS 2015
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-07-12 – 2015-07-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Room-temperature printing of thin-film devices for flexible electronics2015

    • 著者名/発表者名
      T. Minari, M. Kanehara
    • 学会等名
      TechConnect World Innovation Conference
    • 発表場所
      ワシントンDC
    • 年月日
      2015-06-14 – 2015-06-17
    • 国際学会
  • [学会発表] High-mobility fully-printed organic thin-film transistors2015

    • 著者名/発表者名
      T. Minari
    • 学会等名
      EMN East Meeting
    • 発表場所
      北京
    • 年月日
      2015-04-20 – 2015-04-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 先端有機半導体デバイス 基礎からデバイス物性まで2015

    • 著者名/発表者名
      三成剛生
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      オーム社
  • [図書] ウェアラブルデバイスの小型、薄型化と伸縮、柔軟性の向上技術2015

    • 著者名/発表者名
      三成剛生
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      技術情報協会
  • [備考] 三成剛生グループ -プリンテッドエレクトロニクス-

    • URL

      http://www.nims.go.jp/group/minari/

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公開日: 2017-01-06  

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