ディスプレイの全印刷製造に向けた低電圧・安定駆動有機トランジスタアレイの開発

开发用于显示器全印刷制造的低压稳定驱动有机晶体管阵列

基本信息

批准号：
20J10479
负责人：
北原暁
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10479/
关键词：
有機半導体薄膜トランジスタ塗布型デバイス低電圧駆動

项目摘要

常温・常圧の塗布による半導体層形成プロセスに基づき、高移動度・高急峻スイッチングを両立した有機半導体デバイスの実現をおもな目標とした。そこで、結晶性・自己集合性に優れた非対称置換棒状低分子材料（Ph-BTNT-Cn）を、スイッチング急峻化に有利な高撥液ゲート絶縁層上へ塗布製膜するための新たな手法を開発した。ここでは、親液性の電極をガイドとして高撥液絶縁層上に配し、半導体溶液の表面張力が低減される機構を導入することにより、高均質な結晶薄膜を高撥液絶縁層Cytop上へ直接塗布することに世界で初めて成功した。Cytop絶縁層・塗布結晶膜の積層構造を用いて薄膜トランジスタを作製したところ、2 V以下での低電圧オンオフ特性、理論限界に迫る高急峻スイッチング（SS値 0.067 V dec－1）、電圧印加履歴の抑制、高移動度（5 cm2 V－1 s－1）等、優れた低電圧駆動特性が同時に得られた。SS値は室温での下限値が0.060 V dec－1と導かれるため、Cytop・塗布結晶膜により得られるSS値は、理論最小値に匹敵している。この急峻SS値は、高撥液・不活性なCytop絶縁層と高品質な分子性結晶でキャリア輸送界面を構築することにより、キャリア輸送を阻害するトラップが著しく抑制された結果であると考えられる。さらに、Cytop上にU字型電極を印刷形成し、その上に結晶膜を塗布することで全塗布TFTの構築を行った。この真空・高温装置を一切用いない全塗布工程により、低電圧駆動・急峻スイッチング・高移動度を同時に得ることに成功した。

主要目标是基于在室温和压力下使用涂层的半导体层形成工艺来实现具有高迁移率和快速开关的有机半导体器件。因此，我们开发了一种新方法，将具有优异结晶度和自组装性的不对称取代棒状低分子材料（Ph-BTNT-Cn）涂覆并形成在高度疏液的栅极绝缘层上，有利于陡峭的开关开发。这里，通过在高疏液性绝缘层上放置亲液电极作为引导，并引入降低半导体溶液的表面张力的机制，在高疏液性绝缘层Cytop上沉积高度均匀的晶体薄膜。这是世界上第一次成功地将其直接涂抹在皮肤上。当我们使用 Cytop 绝缘层和涂覆晶体薄膜的叠层结构制造薄膜晶体管时，我们发现它具有低于 2 V 的低电压开/关特性，接近理论极限的高陡切换特性（SS 值 0.067 V dec−1））和电压施加历史，同时获得了抑制和高迁移率（5 cm2 V-1 s-1）等优异的低压驱动特性。由于室温下SS值的下限推导出为0.060V dec-1，因此用Cytop涂覆的晶体膜获得的SS值与理论最小值相当。这种陡峭的 SS 值被认为是通过使用高度疏液性和惰性的 Cytop 绝缘层和高质量分子晶体构建载流子传输界面而显着抑制了抑制载流子传输的陷阱的结果。此外，我们通过在 Cytop 上印刷 U 形电极并在其上涂上晶体薄膜来构建全涂层 TFT。通过使用不使用任何真空或高温设备的整个涂层工艺，我们成功地同时实现了低电压驱动、陡峭开关和高迁移率。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Printing organic transistors

印刷有机晶体管

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Meniscus-controlled printing of single-crystal interfaces showing extremely sharp switching transistor operation

单晶界面的弯月面控制打印显示出极其锐利的开关晶体管操作

DOI：
10.1126/sciadv.abc8847
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
13.6
作者：
Kitahara Gyo;Inoue Satoru;Higashino Toshiki;Ikawa Mitsuhiro;Hayashi Taichi;Matsuoka Satoshi;Arai Shunto;Hasegawa Tatsuo
通讯作者：
Hasegawa Tatsuo

メニスカス制御による高撥液表面への単結晶塗布構築とTFT高急峻スイッチング

使用弯液面控制和 TFT 高陡峭切换在高度疏液表面上构建单晶涂层

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
北原暁;井上悟;東野寿樹;井川光弘;松岡悟志;荒井俊人;長谷川達生
通讯作者：
長谷川達生

Meniscus-controlled printing of single-crystal interfaces showing extremely sharp switching transistor operation

单晶界面的弯月面控制印刷显示出极其锐利的开关晶体管操作

DOI：
10.1126/sciadv.abc8847
发表时间：
2020-10
期刊：
影响因子：
13.6
作者：
Kitahara G;Inoue S;Higashino T;Ikawa M;Hayashi T;Matsuoka S;Arai S;Hasegawa T
通讯作者：
Hasegawa T

塗布で作ったトランジスタがスイッチング特性の理論限界に迫る

涂层制造的晶体管接近开关特性的理论极限