自発的高次構造形成法による高性能有機トランジスタの作製

利用自发高阶结构形成方法制造高性能有机晶体管

基本信息

批准号：
15686014
负责人：
中村雅一
金额：
$ 15.06万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、大面積基板上で広範囲一斉自発的に微細構造を形成する「自発的高次構造成形法」を確立し、大面積縦型素子内に微小なトランジスタ構造単位を多数並列に作り込むことで、従来得られているものより高性能な有機トランジスタを作製することを目的としている。今年度は、主に以下の研究を行った。(1)高効率有機太陽電池の開発Al/In/C60/CuPc/ITO構造の固体接合型有機太陽電池において、各層膜厚などの最適化によって、光電変換効率1%程度の太陽電池を作製することに成功した。さらに、アノードとしてITOの代わりに表面を酸化させたAg電極が使用可能であることを見いだした。これを利用して、表面酸化Ag/In積層電極を中間電極としたタンデム型太陽電池を作製し、4スタックセルによって解放端電圧1.34Vが得られた。(2)低駆動電圧・高出力電流縦型トランジスタの試作これまでに開発したプロセスを発展させ、200nm径のポリスチレン微粒子を蒸着マスクとして用いることによって、多孔質のゲート電極/絶縁層/ドレイン電極構造を形成する方法を確立し、その上からCuPcあるいはペンタセンなどの有機半導体層と上部電極を蒸着することで、SITタイプの縦型トランジスタを試作した。その結果、2mm×2mmの素子面積内に2800万個のナノSITセルを作り込んだ素子が再現性良く形成され、数Vの動作電圧で数mAの出力電流という、有機トランジスタとしては極めて高い相互コンダクタンスを得ることに成功した。電流on/off比は約500で、まだ改善の余地はあるものの、従来のSITタイプの素子よりも高い値が得られた。また、(1)で得られたタンデム型有機太陽電池と配線接続し、有機フォトトランジスタが動作することを確認した。

这项研究建立了一种“自发高阶结构形成方法”，可以在大面积衬底上大面积自发形成精细结构，并在大面积垂直器件内并行创建许多微观晶体管结构单元。创造比现有晶体管性能更高的有机晶体管。今年，我们主要开展了以下研究。 (1)高效有机太阳能电池的开发在Al/In/C60/CuPc/ITO结构的固结有机太阳能电池中，通过优化厚度将打造出光电转换效率在1%左右的太阳能电池每一层都非常成功。此外，我们发现可以使用表面氧化的Ag电极代替ITO作为阳极。利用这一点，我们制作了一个以表面氧化的Ag/In堆叠电极作为中间电极的串联太阳能电池，并通过4堆叠电池获得了1.34V的开路电压。 (2)低驱动电压、高输出电流垂直晶体管的原型我们建立了一种通过沉积有机半导体层（例如CuPc或并五苯）以及在其顶部的上电极来形成SIT型垂直晶体管的方法。结果，在 2 mm x 2 mm 的器件面积内制造了 2800 万个 nanoSIT 单元的器件，具有良好的再现性，并且在几 V 的工作电压下输出了几 mA 的电流，这对于有机晶体管成功获得了电导。电流开/关比约为500，虽然仍有改进的空间，但电流开/关比高于传统的SIT型元件。我们还将(1)中获得的串联有机太阳能电池与布线连接，并确认有机光电晶体管工作。