成果報告書詳細
管理番号20100000002285
タイトル平成21年度成果報告書 ナノテク・先端部材実用化研究開発/ナノレベルで構造制御された有機半導体結晶の製造法と有機電子デバイスへの展開
公開日2011/1/25
報告書年度2009 - 2009
委託先名兵庫県立大学
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 拡張ヒュッケル法を用いて計算した分子間重なり積分値から予想される有機半導体の移動度の程度と異方性を実際に活用するためには、計算値と実測値の適合性を明らかにする必要がある。東北大板谷グループによって実施されたRubrene単結晶の結晶方位(a軸とb軸方向)によるTOF固有移動度測定と物質・材料研究機構坂本グループによってコンタクト・ライン法で作製されたTIPS-Pentacene単結晶膜の結晶方位(a軸とb軸方向)によるFET移動度測定の結果は、RubreneおよびTIPS-Pentaceneの重なり積分値が実測値を反映することを実証した。また、高移動度を示す有機半導体を開発するためには、移動度の異方性(次元性)を制御できる合成指針を打ち出すことが重要である。そこで、置換基の導入による移動度の次元性制御について知見を得るために、TIPS-PentaceneとC12-BTBTの重なり積分を計算した。その結果、TIPS-Pentaceneのように分子の短軸方向に置換基を導入すると一次元的相互作用が相対的に増加し、C12-BTBTのように分子の長軸方向に置換基を導入すると二次元的相互作用が発現することがわかった。さらに、このような置換基としてアルキル基を選択すれば、分子ファスナー効果と有機溶媒への溶解性の向上が期待できる。これらの合成指針を踏まえて、兵庫県立大学では次年度に印刷プロセスに適した高移動度FET材料を開発する。
英文要約Title: Evaluation of Crystallization Processes of Organic Semiconductors at Nano-level for Fabrication of Electronic Devices (FY2009) Final Report
The time-of-flight (TOF) measurements of the mobility of rubrene single crystals along the crystallographically different axes (the a- and b-axes) by Prof. Itaya's group and the field-effect mobility measurements of TIPS-pentacene crystalline films along the crystallographically different axes (the a- and b-axes) by Dr. Sakamoto's group demonstrated that the intermolecular overlap integrals of rubrene and TIPS-pentacene calculated by the extended Huckel method reflect the degree and anisotropy of their mobilities. Furthermore, to construct organic semiconductors for practically fabricating high-performance organic field-effect transistors (OFETs),we investigated the substituent effect on the anisotropy (or dimensionality) of mobility by calculating the overlap integrals of TIPS-pentacene and C12-BTBT. As a result, we succeeded in obtaining synthetically promising guidelines that introduction of substituents along the molecular short axis relatively enhances one-dimensional interaction as found in TIPS-pentacene, whereas introduction of substituents along the molecular long axis gives rise to two-dimensional interaction as found in C12-BTBT. In addition, the use of alkyl substituents is expected to induce a molecular fastener effect and to improve the solubility for organic solvents. Based on these guidelines, we will undertake the synthesis of new organic semiconductors with high mobilities suitable for high-performance OFETs in the printing process.
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