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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)を用いたイオン液体(IL)/ルブレン単結晶界面の研究を行っている。今年度は、AFMで得られた実験結果をサポートするための古典分子動力学計算及び統計力学的な研究を行い界面の理解を深めた。
IL/有機半導体界面の古典分子動力学計算では、EDL-FETで動作が確認されているルブレン、ペンタセン、フラーレン、TCNQの界面において系統的な考察を行った。昨年度に確立したTime-Averaged Surface Distributionという解析手法により、分子の個性を反映した興味深い性質を示すことを初めて明らかにすることができた。特に、比較のために行ったマイカやグラファイト基板との違いは著しく顕著であり、EDL-FETの高速動作を実現するためには古典分子動力学計算による検証が有用であることが示された。これらの得られた成果を誌上発表した。
理論的考察では、AFMで得られるフォースカーブから界面ILの密度プロファイルを得るために統計力学的な考察を行い、論文発表した。
これまでに行ってきたIL/有機半導体界面の一連の実験及び計算から、EDL-FETの界面を原子・分子スケールで研究することの意義を見出すことができた。
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