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Importance of liquid crystallinity in realizing polymer-based organic field-effect transistors with high mobility and operational stability

液晶性对于实现具有高迁移率和工作稳定性的聚合物基有机场效应晶体管的重要性

基本信息

批准号：
20K05310
负责人：
坂本謙二
金额：
$ 2.83万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高分子有機半導体のOFET材料開発において液晶性を発現させることの有用性を調べるため、液晶性とDonor-Accepter (D-A)共重合体をキーワードにpBTTT-C16（液晶性）, PCDTPT（D-A）, PQTBTz-C12 (液晶性D-A)の３つのp型高分子有機半導体に着目して研究を行っている。本年度は以下の実験を行った。熱酸化膜（約100 nm）付きSi基板表面をダイヤモンドラッピングフィルムでスクラッチし、その表面をODTSで処理することにより、撥水性ナノグルーブ表面を得た。これを配向誘起層かつゲート絶縁膜として用い、pBTTT-C16, PCDTPT, PQTBTz-C12（Mn = 31,700で液晶性を明確に示さない材料）を活性層材料とするボトムゲート・トップコンタクト型OFETアレイを作製した。３つの高分子有機半導体に対して、分子配向効果による電界効果移動度の増強が確認できた。しかしながら、ナノグルーブ構造の導入によりOFETの動作安定性が低下した。これらの結果は、撥水性ナノグルーブ表面の使用により電界効果移動度の増強を容易に達成できるが、動作安定性の観点からは使用を避けるべきであることを示唆している。R2年度から引き続き、分子量を制御して液晶性を示すPQTBTz-C12の合成を試みた。R2年度は、トルエン溶媒を用いて120℃で反応時間（0.5～12 h）を変えて重合を行ったが液晶性を示す高分子が得られなかった。また、高分子の精製過程で分子量（GPC測定値）が増加するという想定外の現象が観測された。R3年度は、有機合成の専門家にアドバイスをもらいながら重合・精製条件を再検討した。DMFを溶媒として用い、重合温度80℃で反応時間（6 h, 9 h, 12 h）を変えて高分子化した。その結果、DSC曲線において液晶性を示す高分子が得られた。次年度、GPCによる分子量（分布）の測定を行い、OFET特性の測定を行う予定である。

The development of polymer organic semiconductor materials in the liquid crystal development, the usefulness of the modulation, liquid crystal and Donor-Accepter (D-A) complex, the development of p-type polymer organic semiconductor, PCDTPT (D-A), PQTBTz-C12 (liquid crystal D-A). This year, the following measures were taken. Thermal acidified film (about 100 nm) on the surface of Si substrate The alignment inducing layer is composed of insulating film, pBTTT-C16, PCDTPT, PQTBTz-C12 (Mn = 31,700) and active layer material. 3. It is confirmed that the molecular alignment effect of polymer organic semiconductor is enhanced. Due to the introduction of the structure of OFET, the operation stability of OFET is low. The result is that water repellency is the most effective way to increase the mobility of the electric field, and stability is the most effective way to avoid water repellency. The synthesis of PQTBTz-C12 was studied by molecular weight control and liquid crystal properties of R2. In R2, the solvent was used at 120℃ for reaction time (0.5~12 h). The molecular weight (GPC measurement value) increases during the purification process of polymers. R3 year, the organic synthesis of the door to the family, the combination of the two conditions are discussed again DMF solvent used, coincidence temperature 80℃, reaction time (6 h, 9 h, 12 h), polymerization The DSC curve shows that the polymer has been obtained. Next year, GPC molecular weight (distribution) determination, OFET characteristics determination, predetermined.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

疎水性ナノグルーブ・ゲート絶縁膜表面が高分子有機電界効果トランジスタの移動度と動作安定性に及ぼす影響

疏水性纳米槽栅绝缘膜表面对聚合物有机场效应晶体管迁移率和工作稳定性的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂本謙二;ブルガレビッチ　キリル;安田　剛;三成剛生;竹内正之
通讯作者：
竹内正之

Operational Stability Enhancement of Polymeric Organic Field‐Effect Transistors by Amorphous Perfluoropolymers Chemically Anchored to Gate Dielectric Surfaces

通过化学锚定到栅极介电表面的非晶全氟聚合物增强聚合物有机场效应晶体管的工作稳定性

DOI：
10.1002/aelm.202000161
发表时间：
2020
期刊：
Advanced Electronic Materials
影响因子：
6.2
作者：
Bulgarevich Kirill;Sakamoto Kenji;Yasuda Takeshi;Minari Takeo;Takeuchi Masayuki
通讯作者：
Takeuchi Masayuki

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