フレキシブル塗布型有機トランジスタメモリの実現に向けた基盤技術開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26420276
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 永瀬 隆 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00399536)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 有機トランジスタ / 有機メモリ / 塗布型有機半導体 / フローティングゲート / 溶液プロセス / トップゲート構造

研究実績の概要

溶液プロセスにより作製できるフレキシブル不揮発性有機メモリを実現することを目的として、塗布型材料による電荷蓄積層を有するフローティングゲート型の有機トランジスタメモリの開発を行った。
フローティングゲートとして機能するナノ微粒子や有機半導体材料の探索、作製プロセス及びデバイス構造の最適化を行い、半導体ナノ微粒子や低分子有機半導体分子を絶縁性有機高分子と混合し、塗布プロセスにより成膜した電荷蓄積層を用いることで、書き換え可能な不揮発性のメモリ特性が得られることを明らかにできた。特に、可溶性フラーレンや可溶性ペンタセン等の可溶性低分子半導体をフローティングゲートとして利用することで、電荷蓄積層、有機半導体層及び制御有機ゲート絶縁層の全有機層を簡易的な塗布プロセスで作製できるトップゲート塗布型有機トランジスタメモリを実現できることが分かった。この様なメモリ素子は分子フローティングゲートへの少数キャリアの注入・保持によって動作し、有機半導体層とフローティングゲート分子のエネルギーバンドダイアグラムから説明できることが分かった。開発したメモリ素子は大きな閾値電圧シフト（10 V以上）を示し、良好な書込・消去特性、比較的長い電荷保持特性（1万秒以上）が得られることを明らかにした。電荷蓄積層の混合比や有機ゲート絶縁層の薄膜化によって、電荷保持特性や書込・消去時間の改善が可能であることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Solution-processed organic field-effect transistors based on dinaphthothienothiophene precursor with chemically modified electrodes (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nagase, S. Abe, T. Kobayashi, Y Kimura, A. Hamaguchi, Y. Ikeda, and H. Naito
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Organic ｆloating-ｇate ｔransistor ｍemory ｂased on ｓolution-ｐrocessed organic films (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Shiono, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: Vol. 23 ページ: 1440～1441
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High mobility and operational stability of top-gate organic transistors based on solution-processable organic semiconductors (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nagase, K. Takagi, R. Nakamichi, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: Vol. 23 ページ: 1380～1383
• [学会発表] Development of organic floating-gate nonvolatile transistor memory based on solution-processed organic films (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Shiono, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 学会等名: 12th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of light illumination on solution-processed top-gate organic transistor memory devices with soluble fullerene-polymer charge storage layers (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Shiono, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 学会等名: 12th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Electrical performance of solution-processed dioctylbenzothienobenzothiophene-based top-gate organic transistors with molybdenum trioxide hole injection layers (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nagase, F. Mochizuki, Y. Miyata, T. Kobayashi, K. Takimiya, Y. Sadamitsu, M. Ikeda, and H. Naito
  • 学会等名: 12th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Solution-processed organic field-effect transistors based on dinaphthothienothiophene precursor with chemically modified electrodes (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nagase, S. Abe, T. Kobayashi, Y. Kimura, A. Hamaguchi, Y. Ikeda, and H. Naito
  • 学会等名: 12th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of dynamical characteristics of organic field-effect transistors by device simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Suenaga, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 学会等名: 12th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: 戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Organic floating-gate transistor memory based on solution-processed organic films (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Shiono, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 学会等名: The 23rd International Display Workshops
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県福岡市)
  • 年月日: 2016-12-07 – 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] High mobility and operational stability of top-gate organic transistors based on solution-processable organic semiconductors (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nagase, K. Takagi, R. Nakamichi, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 学会等名: The 23rd International Display Workshops
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県福岡市)
  • 年月日: 2016-12-07 – 2016-12-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 可溶性ペンタセンを用いた塗布型有機フローティングゲート不揮発性有機トランジスタメモリ (2016)
  • 著者名/発表者名: 塩野郁弥, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第13回研究集会
  • 発表場所: 龍谷大学校友会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-10-21 – 2016-10-22
• [学会発表] 塗布型トップゲート有機トランジスタの電界効果移動度に対する接触抵抗の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永瀬 隆, 中道諒介, 小林隆史, 貞光雄一, 内藤裕義
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第13回研究集会
  • 発表場所: 龍谷大学校友会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-10-21 – 2016-10-22
• [学会発表] Solution-processed top-gate nonvolatile organic transistor memory devices with soluble fullerene-polymer composite as charge storage layers (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Shiono, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 学会等名: 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-29
  • 国際学会
• [学会発表] 塗布プロセスによる有機フローティングゲート不揮発性有機トランジスタメモリ (2016)
  • 著者名/発表者名: 塩野郁弥, 永瀬 隆, 小林隆史, 内藤裕義
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] High field-effect mobility in solution-processed n-channel organic thin-film transistors with top-gate configuration (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Suenaga, T. Nagase, T. Kobayashi, and H. Naito
  • 学会等名: 2016 international conference on flexible and printed electronics
  • 発表場所: 山形大学（山形県米沢市）
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] 低分子分散膜を電荷蓄積層として用いた塗布型トップゲート有機トランジスタメモリ (2016)
  • 著者名/発表者名: 永瀬 隆, 塩野郁弥, 小林隆史, 内藤裕義
  • 学会等名: 第35回電子材料シンポジウム
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖（滋賀県守山市）
  • 年月日: 2016-07-06 – 2016-07-08