結晶核パターニングによる有機分子のオンデマンド結晶成長技術の創成

使用晶核图案创建有机分子的按需晶体生长技术

• 批准号: 23360013
• 负责人: 上田 裕清
• 金额: $ 13.31万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360013/
• 关键词: 有機半導体; 結晶成長; 配向制御; オンデマンド; パターニング; イオン液体; 薄膜トランジスタ; 薄膜太陽電池; 国際研究者交流; コンタクトプリント; 薄膜トランジス

有機デバイス創出のための基盤技術として、"所定の位置"に"所定のサイズ"で結晶方位のそろった有機結晶を集積化する「オンデマンド有機結晶成長技術」の開発を目的として, 可溶性前駆体からの有機半導体の熱転換結晶成長、結晶成長テンプレート形成とパターニングおよび配列有機結晶を用いた光・電子デバイスの創出に関する研究を実施した。Siウェハーおよび石英ガラス上に作製したベンゾポルフィセン前駆体膜は均一な非晶膜から形成され、レーザーを照射することにより熱転換し、走査方向に高度に一軸配向したベンゾポルフィセン薄膜が得られることを見出した。特にマスクを通じてレーザーを照射することで露光部のみを転化させるオンデマンド結晶成長およびパターン形成に成功し、トランジスタにおける電極間など必要箇所のみで結晶化させることを可能にした。一方フッ素末端基を有するホスホン酸系の自己組織化単分子膜を用いてITO基板表面を改質し、銅フタロシアニンの分子配向制御や結晶成長に関する基礎的知見を得ることに成功した。一連の研究成果により、有機分子の結晶成長にぬれ性の概念を導入した新たな学理を創出するとともに、3次元組織化による高性能有機薄膜太陽電池の創成に向けた基本的指針を得た。更に、気―液界面を利用するオンデマンド有機結晶成長法としてイオン液体を結晶成長場として適用し、有機半導体ルブレンの結晶・凝集状態制御を可能とした。総じて、オンデマンド有機結晶成長技術のための要素技術を確立することができた。

作为制造有机器件的基础技术，我们的目标是开发一种“按需有机晶体生长技术”，该技术使用可溶性前体在“预定位置”以“预定尺寸”集成具有均匀晶体取向的有机晶体。有机半导体的热转换晶体生长、晶体生长模板的形成和图案化，以及使用定向有机晶体创建光学和电子器件。我发现，在硅片和石英玻璃上制造的苯并卟啉前体薄膜是由均匀的非晶态薄膜形成的，通过激光照射进行热转化，产生在扫描方向上高度单轴取向的苯并卟啉薄膜。特别是，通过掩模照射激光，我们成功地实现了仅对曝光区域进行转换的按需晶体生长和图案形成，使得仅在需要的地方（例如晶体管的电极之间）结晶成为可能。另一方面，我们成功地利用含氟端基的膦酸基自组装单分子层对ITO基板进行表面修饰，获得了铜酞菁分子取向控制和晶体生长的基础知识。通过一系列的研究成果，我们创建了一种新的理论，将润湿性的概念引入有机分子的晶体生长，并获得了利用三维组织创建高性能有机薄膜太阳能电池的基本指导方针。此外，我们在利用气液界面的按需有机晶体生长方法中应用离子液体作为晶体生长场，使得控制有机半导体红荧烯的晶体和聚集状态成为可能。总的来说，我们能够建立按需有机晶体生长技术的基本技术。

项目成果

Enhanced Photovoltaic Performance of Polymer Solar Device by Inserting Nanocrystal Titanium Oxide Interlayer

• DOI: 10.1143/jjap.51.090203
• 发表时间: 2012-08
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: K. Sasaki;T. Yamanari;Syogo Takano;Y. Yoshida;Y. Ueda

オクタフルオロフタロシアニン薄膜を用いた有機薄膜太陽電池の作製と光電変換特性評価

使用八氟酞菁薄膜的有机薄膜太阳能电池的制备及光电转换特性的评价

• 发表时间: 2013
• 作者: 小柴康子;大西俊輝;佐伯宏之;三崎雅裕;石田謙司;上田裕清
• 通讯作者: 上田裕清

Structural and Ferroelectric Characterization of Uniaxially Oriented Vinylidene Fluoride Oligomer Thin Films

单轴取向偏二氟乙烯低聚物薄膜的结构和铁电表征

• DOI: 10.1143/jjap.51.04dk05
• 发表时间: 2012
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Y. Kuroda;Y. Koshiba;M. Misaki;S. Horie;K. Ishida;Y. Ueda
• 通讯作者: Y. Ueda

塗布成膜したペンタセン前駆体の光転化および結晶化挙動

包覆并五苯前驱体的光转换和结晶行为

• 发表时间: 2012
• 作者: 村井裕樹;三崎雅裕;小柴康子;石田謙司;上田裕清
• 通讯作者: 上田裕清

High Carrier Mobility of 3.8 cm^2 V^<-1> s^<-1> in Polydiacetylene Thin-Films Polymerized by Electron Beam Irradiation

电子束辐照聚合聚二乙炔薄膜中载流子迁移率高达 3.8 cm^2 V^<-1> s^<-1>

• DOI: 10.1143/apex.4.091601
• 发表时间: 2011
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: T.Kato;M.Yasumatsu;C.Origuchi;K.Tsutsui;Y.Ueda;C.Adachi
• 通讯作者: C.Adachi