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東大・筑波大・北里大・産総研など、均整のとれたレンガ塀構造を持つ有機半導体を開発

発表日:2021年11月11日

均整のとれたレンガ塀構造を持つ有機半導体を開発

―優れた電荷移動特性を理論的、実験的に証明―

1.発表者:

岡本 敏宏(東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 准教授/ 科学技術振興機構(JST)さきがけ研究者 兼務/産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務(研究当時))

Craig P. Yu(東京大学大学院新領域創成科学研究科 博士後期課程3年(研究当時))

熊谷 翔平(東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任助教)

竹谷 純一(東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 教授/マテリアルイノベーション研究センター(MIRC) 特任教授 兼務/産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務(研究当時)/物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(WPI-MANA)MANA 主任研究者(クロスアポイントメント))

石井 宏幸(筑波大学数理物質系 准教授/東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任研究員(研究当時))

渡辺 豪(北里大学理学部物理学科 講師)

2.発表のポイント:

◆ 本研究グループにより以前開発されたn型有機半導体 BQQDI(注1)では、特徴的な分子間相互作用によりレンガ塀型の結晶構造を持つものの、構成分子固有の長軸方向のずれでレンガ塀構造が不均一でした。

◆ 今回、かさ高いシクロヘキシル基を導入することで、BQQDI分子を均等に並んだレンガ塀のように整列させることに成功し、その特性は、熱運動による電荷輸送の妨害に強い高性能n型有機半導体であることを初めて理論と実験で明らかにしました。

◆ かさ高い置換基による集合体構造制御が、今後の有機半導体および有機エレクトロニクスデバイスの研究開発の加速に貢献します。

3.発表概要:

東京大学大学院新領域創成科学研究科の岡本敏宏准教授、Craig P. Yu大学院生(研究当時)、熊谷翔平特任助教、竹谷純一教授、筑波大学数理物質系の石井宏幸助教(研究当時/現東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任研究員)、北里大学理学部物理学科の渡辺豪講師、産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ(注2)は、電子輸送性(n型)有機半導体(注3)分子を均等なレンガ塀様式に整列させ、高移動度(注4)有機トランジスタに適したフレームワークを構築することに成功しました。

パイ電子系分子(注5)からなる有機半導体は、低温での製造が可能なことや、軽量性、フレキシビリティに優れるなどの特長を有するため、近未来のハイエンドデバイスへの応用が期待されています。例えばIoT社会(注6)に必須な電子タグやマルチセンサーには論理回路(注7)が必須であり、高性能な有機トランジスタの開発が必要です。特に、正孔(注8)を輸送キャリアとするp型有機半導体(注9)に比べて、高移動度、大気安定性に優れるn型有機半導体の開発は進んでおらず、n型有機半導体の分子構造と集合体構造との関係性を明らかにしつつ、有機トランジスタへの応用を図る必要があります。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/621506/01_202111111641.pdf

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