非接触デバイスに向けた有機不揮発性メモリの開発

本課題では新型コロナウイルスの蔓延をうけ，非接触で人やモノを検知できるセンサや無線情報タグに応用するための有機不揮発性メモリを作製することを目的にしている．さらに，我々がこれまでに確立している技術“グリーンプリンテッドエレクトロニクス”を拡張し，高度に発達しているシリコン半導体デバイス技術と融合して，有機半導体デバイス技術の基盤構築を目指している．2022年度の研究実績として次の3点を挙げる．(1) 素子分離に向けた印刷によるCYTOP絶縁膜のパターニング堆積(2) 親撥処理による有機トランジスタの性能向上および特性均一化(3) コンタクトドーピングによるキャリア注入効率の向上我々は，ロール・ツー・ロール工程への適用が可能な静電スプレー堆積という印刷法を用いている．この方法では，真空蒸着のようなシャドーマスクを用いた選択的な膜形成が可能である．また，低分子半導体と絶縁性ポリマーをブレンドし，垂直方向相分離により1ステップで高性能な有機トランジスタを作製している．しかし，有機半導体デバイス技術は未成熟であり，個々の素子が分離されていない．一方，シリコンでは素子分離用の酸化膜形成が確立されている．そこで，撥液性のフッ素系高分子(CYTOP)をパターニング堆積して素子分離を行った．また，CYTOPを用いた親撥処理により有機トランジスタの性能向上および特性均一化に成功した．さらに，シリコンではコンタクト電極下にドナーまたはアクセプタ不純物を選択的に高濃度ドーピング(コンタクトドーピング)するが，有機半導体ではキャリアの移動する分子軌道エネルギーに近い高仕事関数のAuなどの貴金属が用いられている．本研究では，MoO3を用いてコンタクトドーピングすることでキャリア注入効率が大幅に向上されることを見出し，AlやCuなどのコンタクト電極を用いてレアメタルフリーな低コストプロセスを実現した．

本課題では新型コロナウイルスの蔓延をうけ，非接触で人やモノを検知できるセンサや無線情報タグに応用するための有機不揮発性メモリを作製することを目的にしている．さらに，我々がこれまでに確立している技術“グリーンプリンテッドエレクトロニクス”を拡張し，高度に発達しているシリコン半導体デバイス技術と融合して，有機半導体デバイス技術の基盤構築を目指している．2022年度の研究実績として次の3点を挙げる．(1) 素子分離に向けた印刷によるCYTOP絶縁膜のパターニング堆積(2) 親撥処理による有機トランジスタの性能向上および特性均一化(3) コンタクトドーピングによるキャリア注入効率の向上我々は，ロール・ツー・ロール工程への適用が可能な静電スプレー堆積という印刷法を用いている．この方法では，真空蒸着のようなシャドーマスクを用いた選択的な膜形成が可能である．また，低分子半導体と絶縁性ポリマーをブレンドし，垂直方向相分離により1ステップで高性能な有機トランジスタを作製している．しかし，有機半導体デバイス技術は未成熟であり，個々の素子が分離されていない．一方，シリコンでは素子分離用の酸化膜形成が確立されている．そこで，撥液性のフッ素系高分子(CYTOP)をパターニング堆積して素子分離を行った．また，CYTOPを用いた親撥処理により有機トランジスタの性能向上および特性均一化に成功した．さらに，シリコンではコンタクト電極下にドナーまたはアクセプタ不純物を選択的に高濃度ドーピング(コンタクトドーピング)するが，有機半導体ではキャリアの移動する分子軌道エネルギーに近い高仕事関数のAuなどの貴金属が用いられている．本研究では，MoO3を用いてコンタクトドーピングすることでキャリア注入効率が大幅に向上されることを見出し，AlやCuなどのコンタクト電極を用いてレアメタルフリーな低コストプロセスを実現した．