フレキシブル有機トランジスタの電気伝導特性における圧縮・伸張歪みの効果

压缩和拉伸应变对柔性有机晶体管导电性能的影响

• 批准号: 16760268
• 负责人: 関谷 毅
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760268/
• 关键词: 有機トランジスタ; ナノテクノロジー; 有機半導体; 大面積トランジスタ; 有機デバイス; 有機金属界面制御; フレキシブルエレクトロニクス; 歪み特性

折り曲げ可能な有機トランジスタの試作・評価と大面積エレクトロニクスへの応用本研究プロジェクトでは、ペンタセンを用いて有機トランジスタとしては世界最高水準である移動度1[cm^2・V^<-1>・s^<-1>]以上を実現し、これを応用しフレキシブルなエレクトロニクスの実現に向けて取り組んできた。初年度の研究では、ペンタセンを用いたフレキシブル有機トランジスタに、圧縮・伸張歪みを加えたときの電気伝導特性・ホール電圧・閾値電圧を広い温度領域で測定し、有機トランジスタの形状変化と伝導特性・移動度の関係を明らかにしてきた。その結果、作製された有機トランジスタの可撓性は、表面かきわめて平坦なポリイミドゲート絶縁膜と多結晶状態に組織化されているチャネル層の有機半導体、ペンタセン、が極めて重要な役割を果たすことをつきためた。昨年度は、歪をかけた際にトランジスタの特性変化を抑制し、歪下でも極めて安定に動作する有機トランジスタの作製と電気的特性の評価に取り組んだ。大きな歪をチャネルに生み出す要因は、基板フィルムの厚みであるため、これを10μmまで薄膜化した。また、トランジスタ全体を覆うパリレン高分子封止膜を基板フィルムとまったく同じ厚み10μmにコントロールする技術を確立した。これにより、チャネル層を歪に対して完全に中立な位置に配置し、歪を緩和することに成功し、限界曲げ半径は500μmまで極めて安定にトランジスタ動作することを示した。これまでの研究を通して、折り曲げることによる歪の効果を分子レベルで理解し、歪印加下で安定して動作する構造を検討してきた。最終年度は、これらの知見を活かし、フレキシブル材料の伝導機構解明を目的とし、高精度のHall測定技術を開発した。その結果、プラスティックフィルム上の有機半導体のHall測定に世界で始めて成功した。さらには、フレキシブル有機トランジスタを舟いた新しい応用である「フレキシブル電力伝送シート」の開発に成功し、電子デバイス国際会議の最高峰である2006IEEE International Electron Devices Meetingで発表し、高い評価を得た。また、技術詳細は、材料科学雑誌の最高峰であるNature Materialsへの掲載が決まっている。

在该研究项目中，原型和评估它们在该研究项目中的应用，其应用于大面积电子产品，在有机晶体管的世界最高水平上，苯乙烯的迁移率达到1 [cm^2，v^<-1>，s^<-1>]，并一直在努力实现使用此功能的灵活电子设备。在研究的第一年中，当使用五苯甲烷将压缩和拉伸应变应用于柔性有机晶体管，以及有机晶体管的形状变化与电导率特征和活动性之间的关系之间的关系，在宽温度范围内测量了电导率，霍尔电压和阈值电压。结果，已经发现，制造的有机晶体管的柔韧性对于聚酰亚胺栅极绝缘膜和有机半导体五苯苯甲苯甲苯非常重要，五苯甲苯是在多晶状态下结构的有机半导体，起着极为重要的作用。去年，我们致力于制造有机晶体管，这些有机晶体管抑制了施加失真时晶体管特征的变化，并评估了有机晶体管的电特性，即使失真不足也非常稳定。导致大量应变发生在通道中的因素是底物膜的厚度，因此将其还原为10μm。此外，已经建立了一项技术来控制覆盖整个晶体管的Parylene聚合物封装膜的厚度为10μm，与底物膜完全相同。这允许将通道层完全放置在应变中，并成功减少失真，这表明晶体管在500μm的临界弯曲半径上非常稳定。通过先前的研究，我们了解了在分子水平上折叠引起的菌株的影响，并研究了在菌株应用下稳定运行的结构。在最后一年，我们使用这些知识来开发高度准确的大厅测量技术，目的是阐明柔性材料的传导机制。结果，这是在塑料膜上有机半导体的Hall测量中的第一个世界成功。此外，该公司成功地开发了灵活的有机晶体管“灵活的电力传输表”的新应用，并在2006年IEEE国际电子设备会议上介绍了它，这是国际电子设备会议的最高峰，并受到了高度赞扬。此外，已经决定在《自然材料》（《最好的材料科学》杂志上发表技术细节。

项目成果

Hall effect measurements using polycrystalline pentacene field-effect transistors on plastic films

• DOI: 10.1063/1.2215482
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Sekitani;Yasushi Takamatsu;S. Nakano;T. Sakurai;T. Someya

Suppression of DC bias stress-induced degradation of organic field-effect transistors using postannealing effects

• DOI: 10.1063/1.2031932
• 发表时间: 2005-08
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Sekitani;S. Iba;Y. Kato;Y. Noguchi;T. Someya;T. Sakurai

Air-stable operation of organic field-effect transistors on plastic films using organic/metal hybrid passivation layers

使用有机/金属混合钝化层的塑料薄膜上有机场效应晶体管的空气稳定运行

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics (In press)
• 作者: Tsuyoshi Sekitani;Takao Someya
• 通讯作者: Takao Someya

A large-area, flexible pressure sensor matrix with organic field-effect transistors for artificial skin applications

• DOI: 10.1073/pnas.0401918101
• 发表时间: 2004-07-06
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Someya, T;Sekitani, T;Sakurai, T
• 通讯作者: Sakurai, T

エレクトロニクス高品質スクリーン印刷技術「はじめてのスクリーン印刷」

电子高品质丝网印刷技术“First Screen Printing”

• 发表时间: 2005
• 作者: 関谷 毅;野口 儀晃;染谷 隆夫
• 通讯作者: 染谷 隆夫