イオンダイナミクス制御による有機メモリスタの開発

利用离子动力学控制开发有机忆阻器

基本信息

批准号：
22KJ0195
负责人：
三部宏平
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はダイナミクスと連動した伝導特性の変調、有機メモリスタの作製を目的として実施した。初年度は導電性TCNQ錯体中のイオンダイナミクス制御およびその電気的特性への効果に関する研究に取り組んだ。19種の単結晶に対し、単結晶構造解析、電気伝導度および誘電率の温度・周波数依存性評価を行うことでイオンダイナミクスと電子・磁気特性の相関を明らかにした。一方メモリ効果発現のためには、材料中のダイナミクスと伝導パスの相関をより強固にする必要がある。本年度は電場に応答し分子集合様式が柔軟に変化する有機半導体の開発から、ダイナミクスと連動した電子伝導特性の変調実現を目指した。アルキルアミド置換π共役系化合物は、アルキル鎖のダイナミクスがアミド基の回転運動を誘起し、その分極方向を電場により反転可能な強誘電体となることが報告されている。有機半導体であるBTBT骨格にアルキルアミド基を導入したR-BTBT-CONHC14H29 (1: R = H, 2: R = C8H17)、R-BTBT-NHCOC14H29 (3: R = H, 4: R = C8H17)を合成し、その構造–物性相関を検討した。結晶構造解析の結果、アルキルアミド置換BTBT誘導体はBTBT骨格が形成する2次元伝導パスとアミド基が形成する1次元水素結合鎖が共存可能であった。2は369 K以上の温度領域でSmE相への転移を示し、SmE相において電場–分極応答(P-E) 曲線に強誘電体に特徴的なヒステリシスを示した。また、413 Kでの蒸着によりバイレイヤー周期の層状配向膜を形成した。この膜をボトムゲート型有機電界効果トランジスタ（OFET）のチャネル層に適用したところ、p型半導体に特徴的な出力特性を示し、飽和領域における移動度は0.021 cm2 V－1 s－1であった。

这项研究的目的是结合动力学来调节传导特性并制造有机忆阻器。第一年，我研究了导电TCNQ配合物中离子动力学的控制及其对电性能的影响。我们通过分析单晶结构并评估 19 种单晶的电导率和介电常数对温度和频率的依赖性，阐明了离子动力学与电子和磁特性之间的相关性。另一方面，为了发生记忆效应，需要加强材料动力学与传导路径之间的相关性。今年，我们的目标是通过开发分子组装模式根据电场灵活变化的有机半导体，实现与动力学相关的电子传导特性的调节。据报道，烷基酰胺取代的π共轭化合物成为铁电体，其中烷基链的动力学引起酰胺基团的旋转运动，并且极化方向可以通过电场反转。 R-BTBT-CONHC14H29（1：R = H，2：R = C8H17）和R-BTBT-NHCOC14H29（3：R = H，4：R = C8H17），其在BTBT骨架中引入了烷基酰胺基团，合成了一种有机半导体，并研究了其结构与物理性质之间的关系。晶体结构分析表明，在烷基酰胺取代的BTBT衍生物中，BTBT骨架形成的二维传导路径与酰胺基团形成的一维氢键链可以共存。图2显示在369 K以上的温度范围内向SmE相的转变，并且在SmE相中，电场-极化响应(P-E)曲线表现出磁滞现象，这是铁电体的特征。另外，在413K下通过气相沉积形成具有双层周期的层状取向膜。当将该薄膜应用于底栅有机场效应晶体管（OFET）的沟道层时，表现出p型半导体的输出特性，饱和区的迁移率为0.021 cm2 V-1 s-1 .

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ferroelectric Organic Semiconductor: [1]Benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene-Bearing Hydrogen-Bonding -CONHC14H29 Chain.

铁电有机半导体：[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩承载氢键-CONHC14H29链。

DOI：
10.1021/acsami.3c14476
发表时间：
2023-12-06
期刊：
ACS applied materials & interfaces
影响因子：
9.5
作者：
Kohei Sambe;Takashi Takeda;Norihisa Hoshino;W. Matsuda;Rikuo Miura;K. Tsujita;S. Maruyama;Shunsuke Yamamoto;Shu Seki;Y. Matsumoto;T. Akutagawa
通讯作者：
T. Akutagawa

アルキルアミド置換C8-BTBT-CONHCnH2n+1 (n =3, 14)の構造と物性

烷基酰胺取代的C8-BTBT-CONHCnH2n+1 (n =3, 14)的结构和物理性质

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
三部宏平;武田貴志;星野哲久;松田若菜;辻田香奈瑛;丸山伸伍;山本俊介;関修平;松本祐司;芥川智行
通讯作者：
芥川智行

アルキルアミド置換BTBT 誘導体を用いた強誘電性有機半導体の開発

使用烷基酰胺取代的 BTBT 衍生物开发铁电有机半导体

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
三部宏平;武田貴志;星野哲久;松田若菜;辻田香奈瑛;丸山伸伍;山本俊介;関修平;松本祐司;芥川智行
通讯作者：
芥川智行

Dielectric response of 1,1-difluorosumanene caused by an in-plane motion

面内运动引起的 1,1-二氟苏曼烯的介电响应

DOI：
10.1039/d2qm00134a
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
7
作者：
Li Minghong;Wu JianYun;Sambe Kohei;Yakiyama Yumi;Akutagawa Tomoyuki;Kajitani Takashi;Fukushima Takanori;Matsuda Kazunari;Sakurai Hidehiro
通讯作者：
Sakurai Hidehiro

Ion dynamics of Na+(crown ether) supramolecular cations in TCNQ salts

TCNQ盐中Na（冠醚）超分子阳离子的离子动力学