有機FETおよび新規な有機電子デバイスの開発

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昨年度より継続して研究を行っている含ホウ素有機半導体の研究において、可視光領域に吸収を持たない透明有機半導体の合成に成功した。これらの化合物を有機活性層に用いたFETデバイスを作製し、化合物の半導体特性を評価したところ、良好なp型半導体特性を示すことが明らかとなった。さらに、テトラアミノベンゼンとビフェニルボロン酸を脱水縮合して合成した化合物は、非常に高いHOMOエネルギーレベル(4.5eV)を有するにも関わらず、ボトムコンタクト型のOFETデバイスは、大気暴露20日後も良好なFET特性を示した。一方、トップコンタクト型のデバイスは大気安定性を示さなかった。ボトムコンタクトデバイスのXRD、AFM測定による薄膜評価の結果から、デバイスに蒸着された薄膜は非常に密にパッキングした膜を形成しており、酸素、水分から活性層が保護されることにより大気安定性が確保されていることが分かった。また、2009年5月～2010年3月の期間、米国、ワシントン大学、SamonA.Jenekhe教授の研究室において高分子有機半導体を用いた有機電界効果トランジスタ(OFETs)、有機薄膜太陽電池(OPVCs)の開発を行った。ワシントン大学では、含窒素複素環であるアントラゾリンユニットを有する可溶性ポリマーを合成し、これらのポリマーを有機活性層に用いたOFET、OPVCデバイス作製を行い、それらの特性評価を行った。また、これらのポリマーの溶解性を高めるため、ポリマーに分岐鎖アルキルの導入を行い、物性への影響を調べた。これらの研究の中で、OPVCデバイスを作製する際、アクセプター分子として用いるフラーレン誘導体PC_<71>BMがポリマー中できれいに分散し、良質の薄膜を形成することがデバイスの光電変換効率を高めるための重要な要因であり、ポリマーに付与するアルキル鎖は、この点で非常に重要な役割を担っていることが明らかとなった。