電子写真法による有機半導体ナノ粒子の配列制御と素子応用

利用电子照相术和器件应用控制有机半导体纳米粒子的排列

• 批准号: 20655043
• 负责人: 長谷川 達生
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 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-20655043/
• 关键词: 有機半導体; 電子写真法; ナノ粒子; 有機エレクトロニクス; 有機トランジスタ; 分子性導体

ファン・デア・ワールス的な弱い分子間相互作用からなる分子性半導体では、常温～100℃程度の低温プロセスにおいて、異種・同種材料間の界面に良好な電気的接触を形成することが可能である。プラスチック基板上での成膜を可能にするこの特性こそが、有機エレクトロニクスを優位づける特徴の一つと考えられる。本研究では、この特徴にコピー機の原理である静電印刷プロセスを組み合わせることで、より低コストの有機エレクトロニクス素子製造プロセスが可能かどうかの検証を行う。特にここでは、静電印刷プロセスによって作製した高移動度材料HMTTFの薄膜デバイスの構築を行った。実験においては、まず粒径1μm程度の有機半導体粒子、及び有機導電体ナノ粒子を粉砕法により形成した。次に半導体ナノ粒子をカールソン式電子写真法により局所的に帯電させたポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム上にチャネル層として吸着させ、また導電体ナノ粒子をソース・ドレイン電極として厚さ2μmのPENフィルム上に形成させて、これらを貼りあわせて100kg/fcm^2程度の圧力を印加し、デバイス構造を形成した。チャネル層の厚さは約5μmであった。ドレイン電圧-1Vを印可して伝達特性を測定したところ、閾ゲート電圧が+18Vのノーマリーオンのp型特性を示した。また伝達特性の傾きから移動度は0.3cm^2/Vsと見積もられた。これにより、コピー機の原理を利用する新しいプロセス技術を用いて、有機エレクトロニクス素子の構築が可能であることを示し、真空・溶媒フリーのきわめて簡易なプロセスによって電子シート製造が可能であることを実証することに成功した。

分子半导体由弱的类范德华分子间相互作用组成，可以在室温至100°C左右的低温过程中在不同和相似材料之间的界面上形成良好的电接触。这种特性允许在塑料基板上形成薄膜，被认为是有机电子产品优越的特性之一。在这项研究中，我们将验证是否可以通过将此功能与静电印刷工艺（复印机的原理）相结合来验证更低成本的有机电子器件制造工艺。特别是，我们使用静电印刷工艺制造的高迁移率材料 HMTTF 构建了薄膜器件。实验中，首先通过粉碎法形成粒径约为1μm的有机半导体颗粒和有机导体纳米颗粒。接下来，利用卡尔森电子照相法将半导体纳米粒子作为沟道层吸附到局部带电的聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）薄膜上，并以导体纳米粒子作为2μm厚的PEN薄膜上的源极和漏极形成器件结构。对这些碎片施加约 100 kg/fcm^2 的压力并将它们粘贴在一起。沟道层的厚度约为5μm。当通过施加-1V的漏极电压来测量传输特性时，其呈现常开p型特性，阈值栅极电压为+18V。此外，根据传输特性的斜率估计迁移率为 0.3cm^2/Vs。这证明可以使用利用复印机原理的新工艺技术构建有机电子器件，并证明可以使用极其简单的真空和无溶剂工艺成功制造电子片。 。

项目成果

テトラチアフルバレン系材料による高移動度薄膜トランジスタ

使用四硫富瓦烯材料的高迁移率薄膜晶体管

• 发表时间: 2009
• 作者: 長谷川達生;山田寿一
• 通讯作者: 山田寿一

静電転写印刷プロセス法を用いた有機薄膜トランジスタの開発

采用静电转印工艺方法开发有机薄膜晶体管

• 发表时间: 2008
• 作者: 高橋幸裕;山田寿一;長谷川達生
• 通讯作者: 長谷川達生

Organic field-effect transistors using single crystals

• DOI: 10.1088/1468-6996/10/2/024314
• 发表时间: 2009-04-01
• 期刊: SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCED MATERIALS
• 影响因子: 5.5
• 作者: Hasegawa, Tatsuo;Takeya, Jun
• 通讯作者: Takeya, Jun