非対称置換ー非対称骨格型有機半導体の開発

不对称取代-不对称骨架有机半导体的开发

• 批准号: 21K05209
• 负责人: 井上 悟
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-21K05209/
• 关键词: 有機半導体; 有機トランジスタ; 層状結晶性; アルキル基; チエノアセン; プリンテッドエレクトロニクス; 結晶構造; 分子合成; 有機半導体; 有機トランジスタ; 層状結晶性; アルキル基; チエノアセン; プリンテッドエレクトロニクス; 結晶構造; 分子合成

有機半導体は、既存の無機半導体では困難な、常温・常圧下で既存の印刷技術を用いて電子デバイスを作製する「プリンテッドエレクトロニクス」を実現するための基本要素となる材料である。中でも剛直なチエノアセン骨格と柔軟なアルキル基が連結した棒状分子有機半導体には、横繋がりの分子層を形成しやすい性質（層状結晶性）があり、キャリア輸送に最適な伝導面を層内方向に沿って構築できることから優れたキャリア輸送特性を示す。本研究ではこのような層状結晶性を有する有機半導体の性能向上を目的に、非対称縮環構造を持つπ電子系骨格に多彩な化学修飾を施した、非対称置換-非対称骨格型の高性能有機半導体の創製を目指す。本年度は、昨年度開発を進めた非対称置換-非対称骨格型有機半導体のデバイス特性の検証、特にアルキル鎖長依存性に関する調査に注力した。中でも、チエノチオフェンに対しベンゼンとナフタレンが左右に縮環することで非対称構造を取るBTNT骨格系では、一連の化合物の結晶構造はアルキル鎖長に依存せず、すべて同形の2分子膜型層状ヘリンボーン構造を形成するにも関わらず、これを用いて作製した単結晶トランジスタの電界効果移動度はアルキル鎖の伸長に応じて顕著な移動度向上効果が確認された。特に、これまでの有機半導体ではあまり用いられることのなかった非常に長いアルキル鎖（n>12）を置換した誘導体では、アルキル鎖の熱揺らぎが大幅に抑制されることで層状結晶性が強化され、世界最高水準の電界効果移動度16cm2/Vsを示す有機単結晶トランジスタを室温で作製可能であることを実証した。以上の成果を応用物理学会、日本化学会にて学会発表を行った（計3件）。

有机半导体是实现“印刷电子设备”的基本材料，涉及使用现有的印刷技术在室温和正常压力下制造电子设备，而现有的无机半导体很难实现。其中，连接到刚性硫烯酸乙烯骨架和柔性烷基的杆状有机半导体具有易于形成水平连接的分子层（层结晶）的性质，并且可以构建沿着载体方向的载流子运输特性的导电表面，该载体具有出色的运输特性，该特性显示出了出色的运输运输。在这项研究中，为了改善具有这种分层结晶度的有机半导体的性能，我们旨在用不对称的替代型骨架类型创建高性能的有机半导体，其中使用非化学模量的化学模式使用，其中π电子基于π-电子基于非对称环的骨架。今年，我们专注于验证我们去年开发的非对称取代的骨架有机半导体的设备特性，尤其是烷基链长度的依赖性。其中，在BTNT骨骼系统中，苯和萘在左右融合左右融合以形成非对称结构，一系列化合物的晶体结构并不取决于烷基链的长度，尽管所有化合物的晶体结构均具有相同的晶体结构，但均匀的晶体结构是单一的晶体结构，该结构是单一的晶体结构，该结构的晶体均能构成，但均匀的晶体结构是型号的旋转效应，但它的晶体结构是均匀的晶体效应，但均匀的晶体效果效应，是均匀的晶体效应，但响应烷基链的扩展，具有改善迁移率的显着影响。 In particular, in derivatives that have been replaced with extremely long alkyl chains (n>12), which have not been used much in organic semiconductors up to now, the layered crystallinity is enhanced by significantly suppressing the thermal fluctuation of the alkyl chain, and it has been demonstrated that organic single crystal transistors with the highest level of field-effect mobility of 16 cm2/Vs can be fabricated at room temperature.上述结果在应用物理学学会和日本化学学会学会（总计3）中提出。