有機半導体と機能性ポリマーの自発相分離現象を利用した革新的センサーの開発

多様なセンシングデバイスの需要が見込まれる次世代エレクトロニクス産業の基盤材料として、簡便な塗布プロセスで製膜可能な有機半導体が注目されている。実際のデバイス作製時には、溶液からの結晶成長で形成される高性能な有機半導体単結晶膜とそれ以外の各機能性構成層のヘテロ界面制御が重要である。塗布プロセスと精緻なヘテロ界面制御を同時に実現するためには多くの困難が伴う。これを解決するため、これまでに、下層に塗布プロセスの影響を与えない有機半導体単結晶膜転写法の開発と、厚さわずか一分子層の有機半導体単結晶膜にさえもダメージを与えない電極転写法を開発した。この一年では、これらを応用し、デバイス作製において不可欠な半導体膜パターニング手法の開発と、微小な電気信号変化の高感度検出が期待できる一分子層単結晶を用いた液中センシングデバイス作製を行った。半導体膜パターニングについては、まず、超親水性処理を施した基板上に半導体単結晶膜を塗布した後、凹凸形状を有する柔らかいマイクロスタンプ上に転写した。これを目的の基板に押し付けることで、スタンプ凸部上の半導体膜のみが目的基板に転写された。本手法ではプロセス中のダメージを与えずに理想的なヘテロ界面を形成しつつ、パターニングを簡便に完了できるため、低コストセンシングデバイス作製において理想的であるといえる。以上の手法を利用して得られる有機半導体の一分子層単結晶膜という究極に薄い膜を利用した高感度な液中センシングデバイスを実現するため、これまでに開発した電極転写法を応用した。液中動作を可能にするための高分子保護膜を有する電極パターンを転写してトランジスタを作製したところ、水中でトランジスタのスイッチング動作が確認できた。これにより、高品質な単結晶超薄膜を用いたセンシングデバイスのプラットフォームとなる構造の開発に成功したといえる。

多様なセンシングデバイスの需要が見込まれる次世代エレクトロニクス産業の基盤材料として、簡便な塗布プロセスで製膜可能な有機半導体が注目されている。実際のデバイス作製時には、溶液からの結晶成長で形成される高性能な有機半導体単結晶膜とそれ以外の各機能性構成層のヘテロ界面制御が重要である。塗布プロセスと精緻なヘテロ界面制御を同時に実現するためには多くの困難が伴う。これを解決するため、これまでに、下層に塗布プロセスの影響を与えない有機半導体単結晶膜転写法の開発と、厚さわずか一分子層の有機半導体単結晶膜にさえもダメージを与えない電極転写法を開発した。この一年では、これらを応用し、デバイス作製において不可欠な半導体膜パターニング手法の開発と、微小な電気信号変化の高感度検出が期待できる一分子層単結晶を用いた液中センシングデバイス作製を行った。半導体膜パターニングについては、まず、超親水性処理を施した基板上に半導体単結晶膜を塗布した後、凹凸形状を有する柔らかいマイクロスタンプ上に転写した。これを目的の基板に押し付けることで、スタンプ凸部上の半導体膜のみが目的基板に転写された。本手法ではプロセス中のダメージを与えずに理想的なヘテロ界面を形成しつつ、パターニングを簡便に完了できるため、低コストセンシングデバイス作製において理想的であるといえる。以上の手法を利用して得られる有機半導体の一分子層単結晶膜という究極に薄い膜を利用した高感度な液中センシングデバイスを実現するため、これまでに開発した電極転写法を応用した。液中動作を可能にするための高分子保護膜を有する電極パターンを転写してトランジスタを作製したところ、水中でトランジスタのスイッチング動作が確認できた。これにより、高品質な単結晶超薄膜を用いたセンシングデバイスのプラットフォームとなる構造の開発に成功したといえる。