研究課題
現在、有機電界効果トランジスタ(OFET)の研究開発が加速している。応用に向けた研究が進む一方で、OFETを低電圧駆動するという観点から、電解質を用いた電気二重層トランジスタ(EDL-FET)の研究も進んでいる。我々は、界面で起こる分子スケールの現象がデバイス性能を左右するという仮説の基、主に原子間力顕微鏡(AFM)用いたイオン液体(IL)/ルブレン単結晶表面の研究を開始している。今年度は、昨年度に引き続きデバイス動作下でのAFM観察の研究を遂行するとともに、界面構造をさらに詳しく理解するために古典分子動力学計算を開始した。昨年度に作製した液中セルを用いてデバイス動作下でのAFM観察を行ったところ、EDL-FET性能と界面構造、特にステップ密度との間に明確な相関が見られ、当初の仮説を立証することに成功した。古典分子動力学計算では、これまで我々が実験を行ってきたIL/ルブレン界面に加えてEDL-FET動作することが報告されているペンタセン、TCNQ、フラーレンの界面の計算も行い比較検討した。その結果、分子としての性質がよく似ているルブレンとペンタセンでは同じような界面構造になっていることが示唆された。そこで、実際に実験を行ったところ、予測された界面構造がまさに実現していることが示され、計算と実験の双方から界面構造の詳細に迫るアプローチの有用性を明らかにした。
1: 当初の計画以上に進展している
今年度の目標は、昨年度に作製した液中セルを用いたデバイス動作下でのAFM観察であったが、これについては予定通りの成果を上げることに成功した。一方で、古典分子動力学計算については、これまでイオン液体/有機半導体界面に適用されたことはなく、その有用性が疑問視されたが、計算で予測された構造を実験で検証することに成功し、我々の界面に関する分子スケールの知見が大幅に増加した。
上で述べたように、これまでの実験及び計算により当初の計画以上に研究が進展しており、今後の研究計画に大幅な変更は不要である。
前年度に生じた装置故障により研究計画が修正されたため。
前年度装置故障期間中に行う予定であった研究を今年度に遂行する。
すべて 2016 2015
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)
Appl. Phys. Lett.
巻: 108 ページ: 083113
10.1063/1.4942676
C&I Commun.
巻: 40 ページ: 22-24
