有機FETおよび新規な有機電子デバイスの開発

有机FET和新型有机电子器件的开发

• 批准号: 08J06164
• 负责人: 小島 崇寛
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J06164/
• 关键词: 有機FET(OFETs); 有機薄膜太陽電池(OPVCs); 有機半導体; 高分子半導体; 含ホウ素有機半導体; 透明有機半導体; 有機電子デバイス; 有機FET; 有機ホウ素化合物; ボロン酸誘導体; バリスタ; 有機薄膜太陽電池

昨年度より継続して研究を行っている含ホウ素有機半導体の研究において、可視光領域に吸収を持たない透明有機半導体の合成に成功した。これらの化合物を有機活性層に用いたFETデバイスを作製し、化合物の半導体特性を評価したところ、良好なp型半導体特性を示すことが明らかとなった。さらに、テトラアミノベンゼンとビフェニルボロン酸を脱水縮合して合成した化合物は、非常に高いHOMOエネルギーレベル(4.5eV)を有するにも関わらず、ボトムコンタクト型のOFETデバイスは、大気暴露20日後も良好なFET特性を示した。一方、トップコンタクト型のデバイスは大気安定性を示さなかった。ボトムコンタクトデバイスのXRD、AFM測定による薄膜評価の結果から、デバイスに蒸着された薄膜は非常に密にパッキングした膜を形成しており、酸素、水分から活性層が保護されることにより大気安定性が確保されていることが分かった。また、2009年5月～2010年3月の期間、米国、ワシントン大学、SamonA.Jenekhe教授の研究室において高分子有機半導体を用いた有機電界効果トランジスタ(OFETs)、有機薄膜太陽電池(OPVCs)の開発を行った。ワシントン大学では、含窒素複素環であるアントラゾリンユニットを有する可溶性ポリマーを合成し、これらのポリマーを有機活性層に用いたOFET、OPVCデバイス作製を行い、それらの特性評価を行った。また、これらのポリマーの溶解性を高めるため、ポリマーに分岐鎖アルキルの導入を行い、物性への影響を調べた。これらの研究の中で、OPVCデバイスを作製する際、アクセプター分子として用いるフラーレン誘導体PC_<71>BMがポリマー中できれいに分散し、良質の薄膜を形成することがデバイスの光電変換効率を高めるための重要な要因であり、ポリマーに付与するアルキル鎖は、この点で非常に重要な役割を担っていることが明らかとなった。

我们从去年开始进行含硼有机半导体的研究，成功合成了在可见光区域不吸收的透明有机半导体。当我们在有机活性层中使用这些化合物制造 FET 器件并评估这些化合物的半导体性能时，我们发现它们表现出良好的 p 型半导体性能。此外，虽然由四氨基苯和联苯硼酸脱水缩合合成的化合物具有非常高的HOMO能级（4.5 eV），但底部接触OFET器件即使在暴露于大气中20天后仍然表现出优异的FET特性。另一方面，顶部接触器件没有表现出大气稳定性。使用底部接触器件的 XRD 和 AFM 测量进行薄膜评估的结果表明，沉积在器件上的薄膜形成了非常致密的薄膜，并且活性层受到保护，免受氧气和湿气的影响，使其在大气中稳定。被发现是安全的。此外，2009年5月至2010年3月，我们在美国华盛顿大学Samon A. Jenekhe教授的实验室工作，开发利用高分子有机半导体的有机场效应晶体管（OFET）和有机薄膜太阳能电池（ OPVC）。在华盛顿大学，我们合成了含有蒽唑啉单元（含氮杂环）的可溶性聚合物，在有机活性层中使用这些聚合物制造了 OFET 和 OPVC 器件，并评估了它们的性能。此外，为了增加这些聚合物的溶解度，我们将支化烷基引入到聚合物中并研究对其物理性能的影响。这些研究表明，在制造OPVC器件时，用作受体分子的富勒烯衍生物PC_<71>BM均匀地分散在聚合物中并形成高质量的薄膜，以提高器件的光电转换效率。已经清楚的是，连接到聚合物上的烷基链在这方面起着非常重要的作用。

项目成果

新規な含ホウ素有機半導体材料の合成と物性

新型含硼有机半导体材料的合成及物理性能

• 发表时间: 2008
• 作者: 小島崇寛;西田純一;時任静士;山下敬郎
• 通讯作者: 山下敬郎

The First Organic Radical Compounds Exhibiting n-Type FET Properties

• DOI: 10.1246/cl.2009.112
• 发表时间: 2009-02
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: K. Aoki;H. Akutsu;J. Yamada;S. Nakatsuji;T. Kojima;Y. Yamashita