テクノロジー?材料
超スマート社会の実现のための次世代半导体分子システムの开発に成功
东京大学大学院新领域创成科学研究科物质系専攻の冈本敏宏准教授、筑波大学数理物质系の石井宏幸助教は、次世代电子材料として期待されている有机半导体材料の新しい分子システムの开発に成功しました。
有机半导体材料は、弱い分子间力によって分子集合体を形成しているため、机械的に柔软で、印刷による简便な方法で作製することができる利点があります。一方で、弱い力で集合しているため、固体中であっても、室温のエネルギーで分子が运动して、电荷の伝导が阻害されるため、电荷移动度が低くなることが问题となります。
研究グループでは、分子間振動を抑制するとともに、振動がおこっても伝導へ悪影響が出にくい分子システムを提案し、これまで前例のない有機半導体分子群の開発に成功しました。実験および理論計算による研究から、得られた分子群は大気中でも長期間分解することなく、また実際に分子間振動が抑制されるとともに振動の電荷伝導への影響も抑えられることを明らかにしました。さらに、印刷により得られた単結晶を用いたトランジスタで、現在用いられているアモルファスシリコンの電荷移動度よりも１桁以上高い、有機半導体として世界最高レベルの10 cm2/痴蝉を达成しました。
図 従来と本研究の有机半导体分子の分子设计戦略の违い
有机半导体材料は、弱い分子间力によって分子集合体を形成しているため、机械的に柔软で、印刷による简便な方法で作製することができる利点があります。一方で、弱い力で集合しているため、固体中であっても、室温のエネルギーで分子が运动して、电荷の伝导が阻害されるため、电荷移动度が低くなることが问题となります。
研究グループでは、分子間振動を抑制するとともに、振動がおこっても伝導へ悪影響が出にくい分子システムを提案し、これまで前例のない有機半導体分子群の開発に成功しました。実験および理論計算による研究から、得られた分子群は大気中でも長期間分解することなく、また実際に分子間振動が抑制されるとともに振動の電荷伝導への影響も抑えられることを明らかにしました。さらに、印刷により得られた単結晶を用いたトランジスタで、現在用いられているアモルファスシリコンの電荷移動度よりも１桁以上高い、有機半導体として世界最高レベルの10 cm2/痴蝉を达成しました。
図 従来と本研究の有机半导体分子の分子设计戦略の违い