配位高分子と酸化物からなる階層的多孔性薄膜の開発と応用

配位高分子と酸化物からなる階層的多孔性薄膜の開発と応用について、多孔性配位高分子（PCP）を用いた階層的薄膜の創製とそれを用いたデバイスやセンサー等への応用に向けた基礎研究を行った。具体的には、PCP薄膜をシリコン基板上に製膜して電界効果トランジスタ（FET）を作製し、その動作特性を評価した。本研究では、PCP薄膜をFETに利用する方法として、以下の2つの方法を考案し実験を行った。①PCPを活性層に使用しPCPの伝導性を外部電場で制御する。②PCPをゲート絶縁膜として使用する。ZIF-8と呼ばれるPCP の薄膜をシリコン基板上に作製した。ただし、①の場合には表面にシリコン酸化膜をもつ基板を用いた。X線回折測定およびAFM測定により薄膜の構造や表面の粗さを調べ、各種分光測定により、薄膜の電子状態を調べた。また、②の場合には、PCP薄膜の上に有機半導体の薄膜をスピンコート法により作製した。①については、シリコン酸化膜を用いてZIF-8薄膜へのキャリア注入を試みたが、ゲート電圧を印加しても伝導性にほとんど変化が現れなかった。一方、②ではZIF-8薄膜をゲート絶縁層として使用し、P3HT-PCBM薄膜のFET動作を調べた。ZIF-8絶縁膜を用いた有機FETは、ambipolarなFET挙動を示し、特にPチャネル型FETとして優れた特性を示すことが分かった。また、ZIF-8薄膜の膜厚を調節することにより閾電圧やON/OFF 比などのFET特性を制御できることが分かった。

配位高分子と酸化物からなる階層的多孔性薄膜の開発と応用について、多孔性配位高分子（PCP）を用いた階層的薄膜の創製とそれを用いたデバイスやセンサー等への応用に向けた基礎研究を行った。具体的には、PCP薄膜をシリコン基板上に製膜して電界効果トランジスタ（FET）を作製し、その動作特性を評価した。本研究では、PCP薄膜をFETに利用する方法として、以下の2つの方法を考案し実験を行った。①PCPを活性層に使用しPCPの伝導性を外部電場で制御する。②PCPをゲート絶縁膜として使用する。ZIF-8と呼ばれるPCP の薄膜をシリコン基板上に作製した。ただし、①の場合には表面にシリコン酸化膜をもつ基板を用いた。X線回折測定およびAFM測定により薄膜の構造や表面の粗さを調べ、各種分光測定により、薄膜の電子状態を調べた。また、②の場合には、PCP薄膜の上に有機半導体の薄膜をスピンコート法により作製した。①については、シリコン酸化膜を用いてZIF-8薄膜へのキャリア注入を試みたが、ゲート電圧を印加しても伝導性にほとんど変化が現れなかった。一方、②ではZIF-8薄膜をゲート絶縁層として使用し、P3HT-PCBM薄膜のFET動作を調べた。ZIF-8絶縁膜を用いた有機FETは、ambipolarなFET挙動を示し、特にPチャネル型FETとして優れた特性を示すことが分かった。また、ZIF-8薄膜の膜厚を調節することにより閾電圧やON/OFF 比などのFET特性を制御できることが分かった。