2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-performance organic semiconductors by multi-hierarchy control
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15H02196
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
瀧宮 和男 東北大学, 理学研究科, 教授 (40263735)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 有機導体 / 超分子 / 有機エレクトロニクス / 有機薄膜デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究成果を受け、本年度は以下の検討を行った。
１．優れたn型半導体骨格であるNTIの合成上の問題点を克服するため、昨年度開発した二つのCH結合活性化反応（NDIの選択的モノハロゲン化、及びNTIチオフェンα位の直接アリール化）のうち、後者の直接アリールの適用範囲を明らかにし、多様なNTI誘導体の合成を行った。このうち、複数のNTIユニットを三次元的に配置した新規な誘導体の開発もにも成功し、NTIユニットの数と物性、配向性、結晶性の相関を得た。また、これら新規分子を用いることで、現状で5%程度の光電変換効率の太陽電池が得られている。
２．アセンジチオフェン系の結晶構造制御に関し、π拡張分子に関して結晶構造と移動度との相関を明らかにしただけでなく、分子構造を含セレン系にも拡張した。単結晶構造解析と単結晶トランジスタを用いる構造物性相関研究に加え、今年度、Hirshfeld表面解析とSymmetry Adapted Perturbation Theory計算を取り入れ、分子構造と結晶構造の相関を検討した。その結果、アセンジカルコゲノフェン系の結晶構造制御に関して分子間相互作用に関する定量的な知見を得た。この考えを他の分子骨格系にも拡張したところ、実際に結晶構造が系統的に変化することを見出した。
３．-4.3 eVもの高いHOMOを持ちながら比較的安定なn型ドープ材料を開発した。その安定性は、分子内に回転の自由度をもつことが関連することが示唆された。また、この新規ドーパントにより代表的なn型ポリマーであるN2200のドープを行い、物性評価も行うことが出来た。
このほか、種々のDNTT誘導体化のための鍵中間体の開発、光学活性分岐アルキル基導入のための試薬の開発、更には非平面有機半導体のための基本骨格の開発など、多くの多階層制御のための基本分子群を得ることに成功している。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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