超臨界溶体急速膨張法による有機薄膜創製技術の汎用性強化と薄膜自由設計手法の開発

近年，次世代の半導体素子として，有機エレクトロニクスデバイス（有機薄膜太陽電池，有機EL，有機薄膜トランジスタ）が注目を集めている．これらのデバイスの量産化には，高性能の有機半導体薄膜を低コストで製造する必要がある．しかし，現在広く検討されている液体有機溶媒を用いた手法では，溶質・溶媒・下層選択の制約や液体の残留などによって，高い導電特性を有する薄膜を作成することが困難である．そこで，本研究では，新規な有機半導体薄膜作製手法として超臨界溶体急速膨張法による薄膜作成を提案した．超臨界溶体急速膨張法とは，薄膜材料を溶解した超臨界二酸化炭素（高温高圧状態の二酸化炭素）を微細なノズルを介して基板に対して噴射し，超臨界溶体を急速膨張させることで，溶解した薄膜原料を基板上に薄膜として析出させる薄膜作製手法である．当該年度では，本手法によって得られる薄膜の導電特性を評価することで，得られる薄膜の有機エレクトロニクスへの適用可能性を検討した．その結果，本手法によって作製されたテトラセン薄膜およびTIPS-ペンタセン薄膜が，トランジスタ特性を示すことが示された．したがって，本手法によって作製される薄膜が有機エレクトロニクスデバイスに適用可能であることが判明した．ただし，得られた電界効果移動度は，溶液塗布や蒸着によって作製される薄膜よりも小さく，本法で得られた薄膜が，多数の結晶グレインから形成された多結晶膜である可能性が示唆された．そこで，今後は製膜条件の最適化を行い，得られる薄膜の高性能化が可能か検討する必要がある．

近年，次世代の半導体素子として，有機エレクトロニクスデバイス（有機薄膜太陽電池，有機EL，有機薄膜トランジスタ）が注目を集めている．これらのデバイスの量産化には，高性能の有機半導体薄膜を低コストで製造する必要がある．しかし，現在広く検討されている液体有機溶媒を用いた手法では，溶質・溶媒・下層選択の制約や液体の残留などによって，高い導電特性を有する薄膜を作成することが困難である．そこで，本研究では，新規な有機半導体薄膜作製手法として超臨界溶体急速膨張法による薄膜作成を提案した．超臨界溶体急速膨張法とは，薄膜材料を溶解した超臨界二酸化炭素（高温高圧状態の二酸化炭素）を微細なノズルを介して基板に対して噴射し，超臨界溶体を急速膨張させることで，溶解した薄膜原料を基板上に薄膜として析出させる薄膜作製手法である．当該年度では，本手法によって得られる薄膜の導電特性を評価することで，得られる薄膜の有機エレクトロニクスへの適用可能性を検討した．その結果，本手法によって作製されたテトラセン薄膜およびTIPS-ペンタセン薄膜が，トランジスタ特性を示すことが示された．したがって，本手法によって作製される薄膜が有機エレクトロニクスデバイスに適用可能であることが判明した．ただし，得られた電界効果移動度は，溶液塗布や蒸着によって作製される薄膜よりも小さく，本法で得られた薄膜が，多数の結晶グレインから形成された多結晶膜である可能性が示唆された．そこで，今後は製膜条件の最適化を行い，得られる薄膜の高性能化が可能か検討する必要がある．