東京大学(東大)と筑波大学は11月16日、次世代電子材料として期待されている有機半導体材料の分子システムの開発に成功したと発表した。
同成果は、東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻の岡本敏宏 准教授、筑波大学数理物質系の石井宏幸 助教によるもの。詳細はドイツ科学誌(Wiley-VCH)「Advanced Science」のオンライン速報版に掲載された。
有機半導体材料は、弱い分子間力によって分子集合体を形成しているため、機械的に柔軟で、印刷による簡便な方法で作製することができる利点がある。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運動(分子間振動)して、電荷の伝導が阻害されるため、電荷移動度が低くなることが問題となっていた。
今回、研究グループは、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、有機半導体分子群の開発に成功したとしている。具体的には、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、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が明らかになったという。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、有機半導体として高いレベルの10cm2/Vsを達成したとする。
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印刷により作製したボトムゲートトップコンタクト型トランジスタと有機半導体分子の集合体構造 (出所:東京大学Webサイト) |
なお、研究グループは、同システムが、曲がるディスプレイや、印刷法による安価かつ低環境負荷の電子タグなどの開発の進展に貢献し、来たる超スマート社会を構築する技術となることが期待されるとしている。
