逐次積層によるレドックス活性錯体ナノ薄膜の開発と有機トランジスタメモリの高性能化

通过顺序层压开发氧化还原活性复合纳米薄膜并改善有机晶体管存储器的性能

• 批准号: 21K04834
• 负责人: 田原 圭志朗
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kagawa University (2022)University of Hyogo (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04834/
• 关键词: 有機半導体; ベンゾチエノベンゾチオフェン; ナノ薄膜; 電気化学発光; 有機トランジスタ; 金属錯体; レドックス活性; 有機半導体; ベンゾチエノベンゾチオフェン; ナノ薄膜; 電気化学発光; 有機トランジスタ; 金属錯体; レドックス活性

絶縁膜表面での錯体薄膜の応用に向けて、令和4年度は、単結晶トランジスタおよび電気化学発光(ECL)を検討した。前年度に、ベンゾチエノベンゾチオフェン(BTBT)のピリジル誘導体とかさ高いルイス酸であるトリスペンタフルオロフェニルボラン(TPFB)をルイス塩基／ルイス酸相互作用により結合した複合体を合成していた。この複合体の単結晶の作製に成功し、X線構造解析を行った。BTBT誘導体は、一般に、結晶状態でヘリンボーン構造を取る。本研究で用いたTPFBは、このBTBTの二次元配列を一次元πスタックカラム構造へと変換した。トランスファー積分を算出したところ、二量体～四量体のレベルで、電子的に相互作用することが明らかになった。この複合体の単結晶をシリコン基板表面に張り付け、トランジスタ動作を評価した。今後詳細を検討する必要があるが、複合体はn型有機半導体として機能することが確認できた。複合体のECL特性をジクロロメタン溶液中で評価した。BTBTのピリジル誘導体と比較して、ECL強度が156倍に向上した。ルイスペア形成によるECL増強現象を見出した。電気化学挙動を詳細に評価し、TPFBが電気化学的な保護基として、生成するラジカルカチオンとラジカルアニオンを安定化する機構を明らかにした。さらに、結晶性の薄膜を得る手法として、複合体のアセトニトリル溶液を自然蒸発する方法を確立した。この方法を利用し、グラッシーカーボン電極を複合体で修飾した。この修飾電極をリン酸緩衝生理食塩水に接触させ、ペルオキソ二硫酸カリウムを共反応剤として、-2.4 V vs. Ag/AgClを印加すると、ECLが観測できた。この固体薄膜ECLは、超分子配列を活かしており、電気化学的なドーピングとエキシトンの非局在化の特長がある。

在2022年，检查了单晶晶体管和电化学发光（ECL），以准备在绝缘膜表面应用复杂的薄膜。在上一年，合成了一个复合物，其中三氟苯基硼烷（TPFB）是一种高度刘易斯酸，受苯甲酸苯苯并苯苯甲酸苯酚（BTBT）的吡啶基衍生物的约束，以及由Lewis Base/Lewis Acid Acid Actions的高度刘易斯酸。该复合物的单晶成功制造，并进行了X射线结构分析。 BTBT衍生物通常采用晶体状态的人字形结构。本研究中使用的TPFB将BTBT的二维阵列转换为一维π堆栈柱结构。计算转移积分并揭示它们在二聚体四聚体水平上以电子方式相互作用。该复合材料的单晶粘贴在硅底物的表面上，以评估晶体管操作。将来需要考虑细节，但已确认该复杂的功能是N型有机半导体。在二氯甲烷溶液中评估了复合物的ECL特性。与BTBT的吡啶基衍生物相比，ECL强度提高了156次。发现了由刘易斯对形成引起的ECL增强现象。对电化学行为进行了详细评估，以及TPFB稳定自由基阳离子和形成的自由基阴离子的机制。此外，建立了一种获得晶薄膜的方法，以自然蒸发复合材料的乙腈溶液。使用此方法，用复合物修饰玻璃碳电极。将此改性的电极与磷酸盐缓冲盐水接触，-2.4 V与Ag/AgCl与过氧二硫代钾一起施用作为共反应，并观察到ECL。这种坚固的薄膜ECL利用超分子的排列，并具有电化学掺杂和激子离域化。