アセン系複素多環式化合物の選択的合成に基づく分子構造と半導体特性の相関解明

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本年度は、以前に開発した新規７環性チエノアセン系分子である BBTBDT1 および BBTBDT2 誘導体の単結晶を作成し、その結晶構造および単結晶トランジスタの特性を評価した。まず、硫黄原子が syn の方向に位置している BBTBDT1 誘導体は、無置換の BBTBDT1 が OFET に不利な１次元ヘリンボーン構造を形成しているのに対して、フェニル基を導入した Ph-BBTBDT1 は、OFET に有利な２次元ヘリンボーン構造を形成していた。そのため、Ph-BBTBDT1 は最大ホール移動度 1.4 cm2/Vs と BBTBDT1 (0.37 cm2/Vs) よりも高い特性を示した。続いて、硫黄原子が anti の方向に位置している構造異性体である、BBTBDT2 誘導体も同様に調査したところ、無置換の BBTBDT2 およびフェニル基を導入した Ph-BBTBDT2 は、いずれも OFET に有利な２次元ヘリンボーン構造を形成していた。中でも特に、Ph-BBTBDT2 は最大ホール移動度 1.8 cm2/Vs と最も高い特性を示した。Ph-BBTBDT2 は、複数の結晶構造を有しており、単結晶トランジスタの特性には異方性が確認できたため、多結晶薄膜を用いた OFET においては、BBTBDT2 が最も高い特性が得られた。これらの研究結果をふまえて、高性能 p 型半導体を設計するための指針を確立し、新たに開発した DPT 誘導体は 3 cm2/Vs を超える移動度を達成した。