錯体の持つ特異な凝集性と光物性を利用した有機半導体デバイスの開発

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有機薄膜太陽電池は、溶液プロセスによる安価かつ容易に作成できるデバイスとして注目されている。しかし、溶液プロセスでは、太陽電池に不可欠なp型半導体とn型半導体の層分離構造を構築することが困難である。またキャリア移動度が真空蒸着法による成膜に比べ低いため、生成したキャリア失活してしまうといった問題点がある。そこで本研究では、溶液プロセスで成膜可能であり、分子間相互作用に基づく層分離構造構築を試みた。分子間相互作用による一次元配向と、配向方向に高いキャリア移動能を有する平面型Pt錯体を設計・合成した。また、n型半導体材料についても溶液プロセスで利用可能であり、アモルファス性で電子移動度が高い新規化合物立体障害の大きいナフチル基を4つ導入したペリレンジイミドを設計・合成した。得られた白金錯体ははクロロホルムなどの有機溶媒に可溶であり、ドロップキャスト法による成膜で、基板上にナノファイバーの生成が確認された。これは、分子設計の通り、アルキル-アルキルおよびπ-π相互作用により、平面型錯体が一次元方向に配列したためであると考えられる。溶液法により電界効果トランジスタを作製し、キャリア移動度を測定した結果、ホール移動が観測され、その移動度は3x10-7cm2/Vsであった。化合物2は昇華性材料であり、クロロホルムへの溶解性が確認された。TG/DSC測定により、化合物2は固体状態でアモルファスであることが明らかとなった。PTCDI-C8は平面構造による強い分子間相互作用を有するため、成膜時に結晶化してしまい、有機溶媒にも難溶性であるのに対し、化合物2はバルキーなナフチル基を4つ有しているため、分子間相互作用が抑制され、アモルファス構造が実現したものと考えられる。