その場観察法を用いた有機半導体薄膜の成長メカニズムの解明

利用原位观察方法阐明有机半导体薄膜的生长机理

• 批准号: 21K04195
• 负责人: 服部 吉晃
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04195/
• 关键词: 有機トランジスタ; UVオゾン処理; 親水疎水パターニング; 有機薄膜トランジスタ; 有機半導体; 結晶成長; トランジスタ

安価で大面積に有機トランジスタを作製する手法として、有機半導体材料を溶かした有機溶媒をインクとして基板に溶液を塗布し、チャネル層となる有機半導体薄膜を製膜する研究が進められているが、実用化のためにはトランジスタのキャリア移動度の向上が必要である。移動度の低下を招く要因の一つに、ゲート絶縁膜の表面でトラップされる要因が挙げられるが、キャリアトラップを抑制するためには、界面トラップ密度が低い絶縁膜を用いることが効果的である。しかし、一般的にそのような表面は疎水性であるために、有機薄膜の原料となる溶液を基板に塗り広げる工程が困難になる。そこで、今年度は、疎水基板上に塗布された溶液の挙動を制御する目的で、デバイス性能には影響を与えない場所を局所的に親水化した。その親水/疎水パターニングを施した基板上の溶液の挙動と結晶成長の様子をその場観察法で観察した。具体的には熱酸化膜付きシリコン基板表面をhexamethyldisilazaneで改質し、疎水性にした後、対角線が800μmの正六角形の頂点に直径150μmの6つの穴が開口されたメタルマスクを基板表面に接触させ、UV/オゾン処理を行うことで親水/疎水パターニングを基板表面に形成した。その後、溶液をインクジェット法により、そのパターンの中心部に塗布し、塗布から溶媒が観察し、製膜される様子をカメラで観察した。その結果、局所的に親水化された部分は液摘を基板に吸着するような効果があることが分かり、適切な量の溶液を塗布することにより、溶液は6つの親水部で安定化され、親水/疎水パターニングのデザインにより溶液の制御ができることが明らかになった。また、安定化される間に製膜が進み、疎水部分に製膜が行えることが確認できた。

Ann 価 で large に organic ト ラ ン ジ ス タ を cropping す る gimmick と し て, organic semiconductor materials を soluble か し た organic solvent を イ ン ク と し を coated し に て substrate solution and チ ャ ネ ル layer と な る を organic semiconductor film membrane す が る research into め ら れ て い る が, be use の た め に は ト ラ ン ジ ス タ の キ ャ リ ア mobile の が necessary で upward Youdaoplaceholder0. Mobile degree low の を recruit く by の a つ に, ゲ ー の ト never try membrane surface で ト ラ ッ プ さ れ る by が 挙 げ ら れ る が, キ ャ リ ア ト ラ ッ プ を inhibit す る た め に は, interface ト ラ ッ プ low density が を use い い never try membrane る こ と が unseen fruit で あ る. し か し, general に そ の よ う な surface は 疎 water-based で あ る た め に, organic thin film の materials と な る solution に を substrate coated り hiroo げ る engineering が difficult に な る. そ こ で, our は, 疎 water-based board に coated さ れ た solution の 挙 dynamic を suppression す る purpose で, デ バ イ ス performance に は influence を and え な い place を bureau に hydrophilization し た. そ の hydrophilic / 疎 water パ タ ー ニ ン グ を shi し た substrate の solution の 挙 dynamic と crystal growth の others child を そ の field 観 examine method で 観 examine し た. Specific に は heat acidification film pay き シ リ コ ン substrate surface を hexamethyldisilazane で modification し, water-based 疎 に し た, horn line が seaborne 800 microns の is hexagonal の vertex に 150 microns in diameter 6 つ の の hole opening が さ れ た メ タ ル マ ス ク に を substrate surface contact さ せ, UV / オ ゾ ン 処 Richard を line う こ と で Hydrophilic /疎 water パタ ニ ニ ニ グを the surface of the グを substrate に forms た た. After そ の, solution を イ ン ク ジ ェ ッ ト method に よ り, そ の パ タ ー ン の center department に し coated, coated か ら solvent が 観 し, the membrane さ れ る others child を カ メ ラ で 観 examine し た. そ の results, bureau of に hydrophilization さ れ た part は liquid pick を substrate に sorption す る よ う な unseen fruit が あ る こ と が points か り, appropriate amount of な を の solution coating す る こ と に よ り, solution は 6 つ の hydrophilic radical で stabilization さ れ, water/water 疎 パ タ ー ニ ン グ の デ ザ イ ン に よ り solution の suppression が で き る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, stabilization さ れ る に between the membrane が into み line, partial に 疎 water film が え る こ と が confirm で き た.

项目成果

塗布型有機薄膜トランジスタのためのUV/オゾン処理有機単分子膜の改質

用于涂覆有机薄膜晶体管的紫外线/臭氧处理的有机单层的改性

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋裕完;折笠達哉;前多正;井上 聡， 服部 吉晃， 北村 雅季
• 通讯作者: 井上 聡， 服部 吉晃， 北村 雅季

疎水性単分子膜を修飾した基板上への塗布法用い有機半導体薄形成技術

在疏水单层改性的基底上使用涂覆方法形成薄有机半导体的技术

• 发表时间: 2021
• 作者: Ayala Christopher L.;Tanaka Tomoyuki;Takagi Shohei;Schindler Lieze;Johnston Michael A.;Yoshikawa Nobuyuki;桑村有司;濱田拓巳，井上聡，服部吉晃，北村雅季
• 通讯作者: 濱田拓巳，井上聡，服部吉晃，北村雅季

有機薄膜形成のためのインクジェット法による親水疎水パターニングを用いた液摘挙動制御

使用亲水性和疏水性图案控制液体萃取行为，使用喷墨方法形成有机薄膜

• 发表时间: 2023
• 作者: N. Hieda;A. Iguchi;Y. Tsuji;K. Morimoto;and T. Kashiwa;津田 真太朗，服部 吉晃，井上 聡，北村 雅季
• 通讯作者: 津田 真太朗，服部 吉晃，井上 聡，北村 雅季

金極薄膜を用いた単層hBNの可視化

使用超薄金膜可视化单层六方氮化硼

• 发表时间: 2022
• 作者: 服部吉晃;谷口尚;渡邊賢司;北村雅季
• 通讯作者: 北村雅季

薄膜材料デバイス研究会

薄膜材料与器件研究组

• 发表时间: 2021
• 作者: 服部 吉晃，北村 雅季