ナノインクジェット技術による有機半導体単結晶薄膜のポジショニング成長

利用纳米喷墨技术定位生长有机半导体单晶薄膜

基本信息

批准号：
21656006
负责人：
浅野種正
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656006/
关键词：
インクジェット有機半導体薄膜トランジスタ静電吐出

项目摘要

・針式静電型インクジェットノズルを用いて,オンデマンド式に有機半導体溶液を吐出でき,所望の位置に有機半導体薄膜の単結晶粒を配置できることがわかり,またそれを用いた薄膜トランジスタを試作・評価し,当初の基本的な目標は達成した.・当初開発した針式静電型インクジェットは,液滴の吐出に比較的高い電圧を必要とするために,金属配線を形成した基板表面にこの方式で描画を行うと,放電により配線が破壊される事象が発生することがわかった.この問題に対し,より低電圧で吐出可能なスリット式静電型インクジェットノズルを考案した.・スリット式静電型インクジェットノズルを用いた場合には,針式に比べ,吐出できる液滴の大きさを大きくすることができることがわかった.しかし,基板表面に着弾した際に小さな液滴にばらけてしまい,結果的に大きな単結晶粒の形成にはつながらないことがわかった.この問題は,基板表面の濡れ性を制御する方法で解決できることを示した.・ドロップコーティングによる薄膜形成の際の薄膜形成過程を高速度カメラを用いて観察した結果,結晶核は液体の表面で主に発生し,その成長もまた液体の表面で起こることがわかった.したがって,有機半導体の溶媒の乾燥速度を最適化するため,各種溶媒について調査・試験し,乾燥速度の異なる液体を5種類以上用意することができた.この内,液滴の乾燥速度が最も小さな液体を用い,かつスリット式静電型インクジェットノズルを用いることで,大きさが数十ミクロンの有機半導体薄膜結晶粒をポジショニング成長できることを示した.・溶液の乾燥速度を調整することで,ドロップコーティングを用いて大きさが百ミクロン程度の有機半導体薄膜を形成することができた.これを用いて有機半導体単結晶トランジスタを試作した結果,小粒径の集合体を用いたトランジスタに比べてキャリヤ移動度が10倍程度大きくなることを示した.

・发现可以使用针型静电喷墨喷嘴按需喷射有机半导体溶液，并且可以将有机半导体薄膜的单晶粒放置在期望的位置，并且试制了使用其的薄膜晶体管初步评估。基本目标已经实现 - 最初开发的针式静电喷墨需要相对较高的电压来喷射液滴，因此很难使用这种方法在形成有金属布线的基板表面上进行绘制。如果这样做，接线可能会因放电而损坏。为了解决这个问题，我们设计了一种可以在较低电压下喷射的狭缝型静电喷墨喷嘴。・使用狭缝型静电喷墨喷嘴时，与针式喷嘴相比，可以喷射的液滴尺寸然而，当它落在基材表面时，它分裂成小液滴，因此并没有导致形成大的单晶粒。如何控制基材表面的润湿性解决了这个问题・通过滴涂法形成薄膜时，使用高速摄像机观察薄膜形成过程，结果发现晶核主要在液体表面生成，并且在液体表面也发生生长。因此，为了优化有机半导体溶剂的干燥速度，我们研究并测试了各种溶剂，并能够制备出五种以上具有不同干燥速度的液体。，和我们已经证明，通过使用静电喷墨喷嘴，可以定位和生长尺寸为几十微米的有机半导体薄膜晶粒——通过调节溶液的干燥速率，可以使用液滴来生长尺寸。涂层。我们能够使用它来制造有机半导体单晶晶体管，我们发现载流子迁移率比使用小晶粒聚集体的晶体管高约10倍。表明了这一点。