チオフェン誘導体の分子配向制御手法とその特性評価に関する研究

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本研究は有機半導体材料の分子配向制御を高精度に実現できる溶液結晶成長法の確立を行い、その発光特性と電荷輸送特性を評価することを目的とした。一般的に有機半導体材料の配向制御(結晶作製)には真空中での昇華を利用したものが多いが、高出力の真空装置や熱源などを必要とするため、有機材料の利点である低コスト、簡易プロセスという特長を曖昧にする傾向がある。それに対し溶液プロセスからの有機半導体材料の配向制御はプロセス上で必要とされるエネルギーを大幅に削減できるため、有機材料の特長を損なわず、さらにインクジェットなど実用的なプロセスへの応用も比較的容易である。よって有機半導体の良特性を引き出すことのできる溶液プロセスを発達させていくことが重要であると本研究では考えた。そこで有機溶媒への高い溶解性を有するアルカリ側鎖付チオフェンオリゴマーに着目し、これを基板上ヘキャストすることで配向性の高い有機薄膜を形成することを試みた。配向性を高めるためのキャストの条件としてはi)揮発性の低い溶媒を用いること、ii)作製系内を半開放状態にし、温度制御をすることで溶媒の気化-液化反復を促進させること、であった。結果数ミリメートルオーダーの大きな針状グレインを有する薄膜を基板上に形成することができた。薄膜のX線回折を測定することで内部の整った分子配向が確認された。この配向性薄膜は有機トランジスタなどの有機エレクトロニクス分野の材料として良特性を示すことが期待される。