成果報告書詳細
管理番号20100000001541
タイトル*平成21年度中間年報 ナノテク・先端部材実用化研究開発/革新的な高性能有機トランジスタを用いた薄型ディスプレイ用マトリックスの開発
公開日2011/1/8
報告書年度2009 - 2009
委託先名国立大学法人大阪大学 ヤマナカヒューテック株式会社 大阪府立産業技術総合研究所 国立大学法人広島大学 日本化薬株式会社 株式会社クリスタージュ
プロジェクト番号P05023
部署名ナノテクノロジー・材料技術開発部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
本研究開発プロジェクトでは、自身で開発している塗布法による単結晶性の薄膜を作製する手法をベースとして、高性能の有機トランジスタとアクティブマトリクスを開発することを目的とする。具体的には、有機合成による有機半導体材料開発、単結晶薄膜の製造方法を最適化・高度化することと、高性能デバイスの構築を、互いに相関させながら並行して行っている。以下に、平成21年度の研究進捗について示す。
1.1 アルキル鎖長の異なる様々なπ共役系有機化合物の合成
広島大学と日本化薬では、合成可能で、かつ、溶解性を維持できるアルキル基の長さについてその見極めを行うとこと、さらには、中心骨格となるπ共役系の拡張を行いながら、溶解性を付与できるのか否かの二点について、実際に合成研究を進めることにより、確かめることを目的とした研究を進めている。本年度は、主にBTBT 誘導体の「限界」について検討を行った。
これまでで最も優れた特性(溶解性、トランジスタ性能、安定性)もつ材料である[1]ベンゾチエノ[b ]ベンゾチオフェン(BTBT)の骨格に導入するアルキル基の長さを順次長くしていき、合成上の限界、及び溶解性における限界について検討を行った。
【実験結果と考察】合成経路を図1 に示す。既存の誘導体と同様に、ジヨード体を鍵中間体として末端アセチレンとの薗頭カップリング反応、続く水添反応のより目的物を得た。
英文要約Title: Research and Development of Nanodevices for Practical Utilization of Nanotechnology (Nanotech Challenge Program). Development of Transistor Matrices for Flat Panel Displays Using Novel High-Performance Organic Field-Effect Transistors (FY2009-FY2010) FY2009 Annual Report
In the present research program, we are developing high-performance solution-crystallized organic field-effect transistors (OFETs) and active-matrix panels based on our novel OFETs. In FY2009, we have achieved significant progresses in 1) basic consideration of the solution-crystallizing conditions and further enhancement in the transistor performances, 2) fabrication techniques of the transistor arrays and designing the active matrices, and 3) high-performance solution-processed three-dimensional OFETs of our own innovation.
 1) Selection of organic semiconductor compounds, solvents, and concentration in the solution is investigated to optimize the condition to fabricate the high-performance solution-crystallized OFETs. Among several possibilities in the above selection, the use of C8-BTBT molecules and heptanes for the solution with the concentration of approximately 1 g/L was the best to prepare good-looking homogeneous crystalline films. Also, effect of employing silane self-assembled monolayers is investigated. Good-looking films were grown regardless of the usage, though the device performance was better with the monolayers as a general tendency.
 In order to investigate their crystalinity, high-energy X-ray source in KEK is employed. Very well-defined Bragg spots appeared at the right positions in the k-space as is predicted by the known crystal structure for the bulk material. The result clearly evidences that our solution-processed films are really single crystalline over the sub -millimeter region of the devices.
 With the optimized fabrication processes, our state-of-the-art devices show mobility as high as 6 cm2/Vs, which is the highest among all solution-processed OFETs reported so far. In addition, significant improvement in their threshold is realized with the use of acceptor-treatment technique, which we developed ourselves.
 2) Prototype transistor arrays are prepared with periodically arranged solid structures to initiate the crystal growth, so that the crystalline films grow only at the positions next to the structures. Though the crystalinity is not necessarily perfect at present, the typical mobility of the isolated devices is 3.5 cm2/Vs, which can be further improved.
 Concomitantly, designing the whole processes of fabricating liquid-crystal displays is underway to demonstrate the performance of our high-mobility OFETs, where the first design has been just developed this month, so that further refinement and device preparation proceeds in parallel.
 3) For the three-dimensional devices, we are extending the same method to use solution-processable semiconductors. With the use of a polymer semiconductor, the amplified current already reached 1 A/cm2, which is surprisingly high with the material of only 0.001-cm2/Vs mobility. The advantage of the three-dimensional usage of the space allows us highly packed arrangement of vertical and short OFET channels to enable fast and high-power switching.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る