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Elucidation of the mechanism of organic film deposition by rapid expansion of supercritical solutions (RESS) using CO2 and its application to general-purpose technology

阐明使用 CO2 快速膨胀超临界溶液 (RESS) 进行有机薄膜沉积的机理及其在通用技术中的应用

基本信息

批准号：
21H01688
负责人：
内田博久
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

CO2を利用した超臨界溶体急速膨張法（RESS法）による有機製膜に及ぼす操作因子の影響解明を実施した。具体的には，2-Decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene（Ph-BTBT-10）を用いて，1) 基板表面状態［基板の洗浄方法と自己組織化単分子膜（SAM）による基板表面処理］と2) 薄膜のアニール処理（熱処理），の影響を調査し，有機薄膜機構解明に繋がるデータ蓄積を行った。まず，窒素洗浄，SPM（硫酸/過酸化水素水）洗浄及び有機溶媒＋UVオゾン洗浄をSiO2/Si基板に行い，RESS法により薄膜創製を行った。その結果，有機溶媒＋UVオゾン洗浄を行った基板上の薄膜の結晶特性が良好であり，トランジスタ（TFT）性能も高いことがわかった。具体的には，薄膜の結晶粒は合一しており，結晶構造は単分子層構造であり，基板垂直方向および基板水平方向の配向性が高かった。この薄膜のTFTのキャリア移動度は2.7 cm2/V・sであった。次に，ヘキサメチルジシラザン（HMDS）とオクタデシルトリクロロシラン（ODTS）のSAM処理の影響を検討した。その結果，各処理後の基板上の薄膜は粒径1ミクロン以下の結晶粒から構成され，結晶構造と配向性は処理前後で変化しなかった。SAM処理後の基板上の薄膜のTFTのキャリア移動度は大きくなり，特にODTS処理がTFT性能の向上に効果が高く，最大で11.5 cm2/V・sという高性能TFT作製が可能であることが示された。最後に，薄膜のアニール処理の影響を検討した。RESS法によって創製した薄膜に温度393 K，時間10分のアニール処理を行った場合，薄膜の結晶粒界の不明瞭化（結晶粒の合一）と結晶粒の結晶構造が二分子層構造への変化が生じ，キャリア移動度8.2 cm2/V sという高性能TFTの作製に成功した。

The effects of membrane and operating factors on CO2 utilization by supercritical solution rapid expansion method (RESS method) were investigated. Specifically, 2-Decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1] benzothiphen (Ph-BTBT-10) is used in the following aspects: 1) substrate surface condition [substrate cleaning method and substrate surface treatment for self-organizing molecular film (SAM)] and 2) thin film treatment (heat treatment), and the influence of organic thin film mechanism on the accumulation of organic thin film is investigated. For example, the solvent washing, SPM (sulfuric acid/peracidified water) washing and organic solvent +UV washing are used for SiO2/Si substrates, and the RESS method is used for thin film creation. As a result, the crystallization characteristics of thin films on organic solvents +UV washes are excellent, and the performance of thin films is high. Specifically, the crystal grains of the thin film are united, the crystal structure is single molecular layer structure, and the orientation of the substrate vertical direction is high. The TFT film has a mobility of 2.7 cm2/V·s. Second, the impact of SAM processing on HMDS and ODTS is discussed. As a result, the thin film on the substrate after each treatment was composed of crystal particles with a particle size of 1 mm or less, and the crystal structure and orientation were changed before and after treatment. After SAM treatment, the mobility of thin film TFT on substrate is large, especially ODTS treatment, the performance of TFT is high, the maximum is 11.5 cm2/V·s, and the high performance TFT operation is possible. Finally, the influence of thin film processing on the film quality is discussed. When the thin film created by the RESS method is processed at a temperature of 393 K and a time of 10 minutes, the unclear crystal grain boundary of the thin film (the unity of crystal grains) and the change of the crystal structure of the crystal grains into a bilayer structure are produced. The high-performance TFT with a clear mobility of 8.2 cm2/V s has been successfully manufactured.

项目成果

期刊论文数量（46）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

スピンコート法で創製した有機薄膜トランジスタ性能に対するSiO2絶縁層の表面洗浄の影響

SiO2绝缘层表面清洗对旋涂法有机薄膜晶体管性能的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yu-An Chien ; Chun-Yi Chen ; Masato Sone ; Tso-Fu Mark Chang;多湖輝興，藤墳大裕;Ryo Watanabe;中垣友哉・千田勤・廣森浩祐・北川尚美・佐々木渉太・高橋厚;奥田葵衣，内田博久
通讯作者：
奥田葵衣，内田博久

CO2を用いた超臨界溶体急速膨張法によるグリセオフルビンのアモルファス微粒子創製と晶析場温度の影響

CO2超临界溶液快速膨胀法制备灰黄霉素非晶态颗粒及结晶场温度的影响