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振動分光法を用いたn型有機電界効果トランジスタに対する大気の影響の解明

使用振动光谱法阐明大气对 n 型有机场效应晶体管的影响

基本信息

批准号：
18750170
负责人：
細井宜伸
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18750170/
关键词：
有機半導体デバイス表面・界面薄膜赤外分光

项目摘要

有機分子及び高分子薄膜を用いた電界効果トランジスタ(Organic field-effect transistor; OFET)はその軽さ,柔軟性の面から現在,盛んに研究されている.本研究では,高性能n型OFET材料として近年注目されているペリレンテトラカルボキシルイミド(PTCDI)誘導体に様々なN置換基を導入したものを合成し,トップコンタクト型OFETを作製,そしてその性能や大気中での安定動作について評価した.これらの結果に基づき,分子構造や薄膜構造とデバイス特性との相関を議論した.N置換基を置換した10ケのPTCDI誘導体を合成し,その電子移動度を比較したところ,置換基によって移動度が大きく変化することがわかった.既報のアルキル鎖で置換したものが最も移動度が大きく,最大0.49 cm2V-1s-1の電子移動度を示した.また幾つかの誘導体は大気安定なOFET動作を示し,これはN置換基に電子吸引性の大きなフッ素原子を含むものを用いることで,電子親和力が大きくなったためと考えられる.この中でパラフルオロベンジル基で置換したPTCDI誘導体は0.1 cm2V-1s-1を超える大きな移動度を示し,かつ大気中でも安定に動作するため,応用面で非常に有用な材料であると考えられる.これらの移動度の違いを調べるために,キャリアの蓄積,伝導が起きる絶縁膜との界面近傍のPTCDI誘導体薄膜構造の解析を赤外分光を用いて行った.大きな移動度を示す誘導体はPTCDI骨格の分子長軸が基板に対して垂直に配向しており,移動度の小さなものはランダム配向をとることがわかった.また原子間力顕微鏡(AFM)で薄膜のモフォロジーを調べると,移動度の大きな誘導体は平坦で均一な層を形成することがわかった.誘導体薄膜絶縁膜界面近傍の薄膜構造がトランジスタ特性に大きな影響を与えていることは明らかである.

Organic field-effect transistor (OFET) for organic molecules and polymer thin films has been studied in detail. In this paper, high performance n-type OFET materials have attracted much attention in recent years. The introduction and synthesis of N substituent groups in PTCDI inducers have been studied. As a result, the molecular structure and thin film structure are discussed. The electron mobility of the PTCDI inducer is compared with the electron mobility of the N substitution group. The maximum electronic mobility of 0.49 cm2V-1s-1 is shown. The electron affinity of the N-substituted group is very high, and the electron affinity is very high. The PTCDI inducer has a mobility of 0.1 cm2V-1s-1 and a stability of 0.1 cm2V-1s-1. The analysis of PTCDI induced thin film structure near the interface of the insulating film and the infrared spectroscopy is carried out. The large mobility of the inducer indicates that the molecular long axis of the PTCDI skeleton is aligned vertically with the substrate, and the small mobility of the inducer is aligned vertically with the substrate. Atomic Force Micromirrors (AFM) are used to modulate the mobility of thin films and to induce the formation of uniform layers. The film structure near the dielectric interface of the inducer film has great influence on the film characteristics.