ナノリンク分子による界面制御有機半導体の電気伝導評価

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有機半導体薄膜/ゲート絶縁体界面にナノリンク分子からなる自己組織化単分子膜を導入した有機薄膜トランジスタでは、キャリア密度や移動度などのトランジスタ特性を改善することができることが知られている。これらのナノリンク分子による有機薄膜トランジスタの界面制御効果を本研究では研究代表者らが独自に開発してきた解析手法を用いて解明することを目的とする。これまでに我々はトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの基本的な物理特性の評価手法である変位電流とチャネル電流の同時計測手法を提案し、計測・解析手法を確立してきた。この変位電流とチャネル電流の同時計測手法を用いると、トップコンタクト型有機薄膜トランジスタのキャリアシート形成機構、移動度、閾値電圧などを同時に計測することが可能である。本研究では、ナノリンク分子によりゲート絶縁体界面を修飾することにより界面の電子状態を制御した有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタを構築し、有機半導体における電気伝導機構のナノリンク分子による界面制御効果を申請者が独自に研究開発してきた変位電流とチャネル電流の同時計測手法をさらに発展させることにより解明することを目指した。ルブレン単結晶トランジスタにおいて、ナノリンク分子を導入することによりゲート絶縁体界面におけるトラップ密度が減少し、移動度が増加し、トランジスタ特性が良好となることを明らかにした。さらに、ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの変位電流とチャネル電流の同時計測手法を新たに開発し、チャネルにおける電荷密度を直接測定し、ピンチオフ状態を検出することが可能であることを明らかにした。