Interface structure control for developing extremely sharp-switching organic semiconductors

用于开发极其急剧开关的有机半导体的界面结构控制

• 批准号: 21H04651
• 负责人: 長谷川 達生
• 金额: $ 26.71万
• 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 (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04651/
• 关键词: 有機半導体; 薄膜トランジスタ; 半導体界面; プリンテッドエレクトロニクス

本研究では、高移動度・低電圧駆動・高急峻スイッチングを同時に示す実用的な塗布型薄膜トランジスタの実現を目指し、有機半導体と絶縁層／電極との界面における高効率なキャリア輸送／注入が両立する機構の解明と、これに適した新規層状有機半導体開発、構造-物性相関の解明、及び革新製膜プロセス開発を行った。前年度の成果を踏まえて、本年度はまず、①金属電極上における極薄半導体層の安定性と経時に伴う構造変性の様相をさらに詳細に調べた。特に経時劣化が確認されたPh-BTBT-Cn系を主な対象に、２分子膜の積層数・電極の表面修飾の有無・封止膜の有無等による挙動について調べた。結果、絶縁層上の有機半導体層には劣化は全く見られないものの、金属電極上では劣化速度が有機半導体層の層厚に依存して進行すること、また保護層により劣化を抑制できることが分かった。またAFM測定・放射光X線回折・可視光偏光吸収測定等により、経時とともに２分子膜構造の再構成が生じていることが明らかになった。また、②新規層状有機半導体開発については、Ph-BTBT-Cnのフェニル基先端にメチル基を付与したpTol-BTBT-Cnを開発し、分子層間の相互作用がメチル基により著しく抑えられる効果を確認した。特に層間相互作用の抑制によって、アルキル鎖の炭素数が偶数の場合に、非対称分子が一様に整列した分子層どうしが、全て向きを同一にして積み重なった新たな極性層状ヘリンボーン構造を構成することが明らかになった。さらに、③層状有機半導体による溶液に絶縁ポリマーを混合するポリマーブレンド法による簡易製膜法の検討を進めた。結果、多結晶薄膜で急峻なスイッチングを示す高性能コプラナー型薄膜トランジスタの開発に成功した。

在这项研究中，同时实现了高速，低压驱动器和高尿交换，并且在有机半导体和电极之间进行了高效的职业运输 /界面。新层样有机半导体的发展，结构 - 物理相关性的阐明以及创新的发展过程。根据上一财政年度的结果，今年，我们首先检查了金属电极时超薄半导体层的稳定性以及与加班时间相关的结构变性。特别是，随着时间的流逝，PHBT-CN系统的主要靶标被检查为两种分子膜的杂物，电极的表面修饰以及存在或不存在或不存在或不存在，并且不存在或不存在密封膜。结果，尽管在绝缘层的有机半导体层没有恶化，但已经发现，劣化速度可以取决于金属电极处有机半导体层的厚度，并且可以通过保护层。此外，已经揭示了由于AFM测量，辐射X-射线转换，可见光的光极化吸收等，两次分子膜结构的重建随着时间的流逝而发生。此外，关于新层样有机半导体的发展，带有甲基的PTOL-BTBT-CN被开发到pH-BTBT-CN的苯基端的尖端，以及由phtbt-cn的尖端，以及由甲基。特别是，当烷基链的碳数量甚至是由于均匀数量的烷基链时，将不对称分子的分子层均匀排列。此外，研究了一种将绝缘聚合物与层类似的有机半导体混合到溶液中的聚合物混合方法。结果，成功开发出了高性能的薄膜晶体管的高性能薄膜晶体管的开发，该薄膜晶体管具有多种晶体薄膜的陡峭开关。

项目成果

電荷移動錯体 と 有機半導体 ー 分子間力、および分子配列構造の起源に関して

电荷转移配合物和有机半导体 - 分子间力和分子排列结构的起源

• 发表时间: 2023
• 作者: 村松 謙;中島 裕典;西藤 知子;狩俣 貴大;李 林軍;石川 泰史;伊藤 衡平;長谷川 達生
• 通讯作者: 長谷川 達生

アルキル置換有機半導体における層状液晶相の誘発と無溶媒塗布製膜

烷基取代有机半导体层状液晶相的诱导及无溶剂涂膜的形成

• 发表时间: 2023
• 作者: Azami Keishiro;Hirano Naoto;Kimura Jun-Ichi;Chang Qing;Sumino Hirochika;Machida Shiki;Yasukawa Kazutaka;Kato Yasuhiro;二階堂圭，井上悟，長谷川達生
• 通讯作者: 二階堂圭，井上悟，長谷川達生

柔粘性強誘電体ドメイン構造の電界変調イメージングと分極スイッチングのその場観察

柔性铁电畴结构极化切换的电场调制成像和原位观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 井上悟，東野寿樹，田中睦生;宮田稜，荒井俊人，都築誠二，堀内佐智雄，長谷川達生;井上悟，東野寿樹，田中睦生，宮田稜，荒井俊人，熊井玲児，松井弘之，都築誠二，堀内佐智雄，長谷川達生;Shunto Arai;Shunto Arai;二階堂圭，井上悟，都築誠二，荒井俊人，長谷川達生;荒井俊人，吉田海琉，井上悟，関根大輝，小柳恭徳，松原正和，長谷川達生;大野亮汰，小山奏汰，都築誠二，井上悟，荒井俊人，長谷川達生;宮本 樹，松岡 悟志，原田 潤，堤 潤也，荒井 俊人，井上 悟，長谷川 達生
• 通讯作者: 宮本 樹，松岡 悟志，原田 潤，堤 潤也，荒井 俊人，井上 悟，長谷川 達生

液晶性半導体PE-BTBT-Cnの混合誘起配向秩序化と相競合の解析

液晶半导体 PE-BTBT-Cn 中混合引起的取向有序和相竞争分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 二階堂 圭;井上 悟;東野 寿樹;熊井 玲児;松岡 悟志;荒井 俊人;長谷川 達生
• 通讯作者: 長谷川 達生

Printed 700 V/V Gain Amplifiers Based on Organic Source‐Gated Transistors with Field Plates

基于带场板的有机源门晶体管的印刷 700 V/V 增益放大器

• DOI: 10.1002/aelm.202201263
• 发表时间: 2023
• 期刊: Advanced Electronic Materials
• 影响因子: 6.2
• 作者: Hemmi Yudai;Ikeda Yuji;Sporea Radu A.;Inoue Satoru;Hasegawa Tatsuo;Matsui Hiroyuki
• 通讯作者: Matsui Hiroyuki