麻豆AV

世界最高性能の印刷可能な有机トランジスタを开発

平成23年4月7日

独立行政法人新エネルギー?产业技术総合开発机构
国立大学法人大阪大学
国立大学法人広岛大学
大阪府立产业技术総合研究所

 

世界最高性能の印刷可能な有机トランジスタを开発
―結晶化により10 cm2/Vsを超える移動度を達成、曲がるテレビなどに応用へ―
 

NEDOのナノテク先端部材?部材実用化研究開発プロジェクトの一環として、大阪大学の竹谷純一教授、広島大学の瀧宮和男教授及び大阪府立产业技术総合研究所の宇野真由美主任研究員らのグループは、溶液を塗る簡便なプロセスで世界最高の性能をもつ有機トランジスタ*1を開発しました。有機物の半導体を塗布すると同時に結晶化する方法を開発することによって、従来の性能をはるかに超える10 cm2/Vsもの移動度*2を実現しました。この成果を活用することにより、曲がるテレビや低コストの情報機器の開発が期待されます。

*1有机トランジスタ：有机半导体を用いたトランジスタで、ゲート电圧（痴骋）を変化させることによって、流れる电流を制御するスイッチ素子。例えば、液晶や贰尝のディスプレイでは、画素ごとに配置されたパネル（アクティブマトリックス）を构成して、画素のスイッチングに利用される。
*2 移動度：半導体の中に注入された電子キャリアの動きやすさを表す。有機トランジスタ素子では、移動度は電流増幅量や高周波応答特性と直接関連するため、デバイス性能の指標ともなる。

1．背景

有机物半导体材料は、シリコンなどの现在主に用いられている无机半导体材料と比べて作製が容易で安価であり、また曲がるディスプレイなどのユニークな用途も期待できるため、次世代トランジスタなど基本エレクトロニクス素子への応用开発研究が盛んに行われています。しかしながら、実际に薄型ディスプレイを高速で制御する性能（移动度））と涂布法?印刷法といった简便?低コストの製膜方法を両立することは困难で、この问题を解决する革新的な技术の开発が望まれていました。

2．成果の特徴

(1)低コストかつ高速の有机エレクトロニクスへ

低コストかつ高速の有机エレクトロニクスへ
大阪大学の竹谷纯一教授らならびに広岛大学の瀧宫和男教授らは、典型的な塗布型有機トランジスタの性能（0.1-1 cm2/Vs）を1桁以上も上回る10 cm2/Vsのキャリア移動度を有する有机トランジスタを开発しました。この性能は従来の结果を遥かにしのぐ値であり、これまで不可能とされてきた高速の有机エレクトロニクス素子への応用に道を拓くものです。例えば、ディスプレイパネルに利用した场合、従来のアモルファスシリコン材料を用いた场合より、1桁速い动画が表示可能となります

(2)新规プロセス「涂布结晶化法」と新有机半导体材料「アルキル顿狈罢罢」（注）の开発

大阪大学の竹谷纯一教授らは、溶液から有机半导体膜を形成する际に、有机半导体分子が规则正しく配列した结晶构造を実现する新しい成膜プロセス「涂布结晶化法」を开発しました。また、広岛大学の瀧宫和男教授らは、溶液から有机半导体分子を析出する际に、分子が配列しやすいように分子の设计を行い、新规有机半导体材料「アルキル顿狈罢罢」を开発しました。これらの新规技术の融合が、これまでよりも桁违いに高いトランジスタ性能の実现に结びつきました。

(3) 低コスト化への寄与

さらに、大阪大学の竹谷純一教授らならびに大阪府立产业技术総合研究所の宇野真由美主任研究員は、「塗布結晶化法」を発展させて、高性能の有機半導体を成膜すると同時に位置制御してアレイ状に配列する印刷の技術を開発しました。4X4トランジスタのマトリックスアレイを実際に作製し、平均移動度7 cm2/Vsを得ました。ディスプレイパネルに利用した場合、素子をパターン化する工程が半導体成膜と同時に行えるため、さらなる低コスト化が実現します。

(4)技术的详细

竹谷純一教授らは2003年に有機半導体の結晶を用いたトランジスタを開発し、これまでよりも格段に高い性能を実現することを見出していたため、実用化に有利な溶液塗布法によって有機半導体結晶を作製する方法を検討してきました。広島大学の瀧宮和男教授らが開発した「アルキルDNTT*3）」を用いて、100度程度にした溶液から有機半導体結晶を析出させることが可能となったため、今回のきわめて高性能の有機トランジスタ実現に結びつきました。その結果、従来の塗布型有機トランジスタの性能とは桁違いの高性能（移動度10 cm2/Vs以上）を実現しました。
得られた性能は、现在の液晶薄型ディスプレイに用いられるアモルファスシリコンの性能を10倍程度も上回る上に、印刷法などの大面积低コストの生产が可能となるため、次世代の薄型ディスプレイやフレキシブルディスプレイのアクティブマトリックスとしての応用に期待がもたれます。また、有机贰尝素子との组み合わせにより、大画面の高性能フレキシブルディスプレイの早期実现にもつながります。また、最近、瀧宫和男教授らは、「アルキル顿狈罢罢」を大量合成する反応の开発にも成功したため、高速の有机エレクトロニクス素子の実用化が実现可能となりました。
なお、この成果のさらなる詳細について記述した論文が、ドイツの科学雑誌アドバンスト?マテリアルズの電子版に公開されています(DOI: 10.1002/adma.201004387, 10.1002/adma.201001283)。

図１．２
お问い合わせ先

（プレス発表／取材に関する问い合わせ先）

ＮＥＤＯ 電子?材料?ナノテクノロジー部 担当：飯田、宮村、半沢

Tel： 044-520-5220

（研究内容についての问い合わせ先）

国立大学法人 大阪大学 産業科学研究所 教授 竹谷純一

Tel：06-6879-8400, 080-5484-2760 Fax：06-6879-8404 E-mail：takeya＊sanken.osaka-u.ac.jp

国立大学法人 広島大学 工学研究院 瀧宮和男 教授

Tel：082-424-7734 Fax：082-424-5494 E-mail：ktakimi＊hiroshima-u.ac.jp

（各机関広报担当）

国立大学法人 大阪大学 産業科学研究所 広報室 鍵田直子

Tel＆FAX： 06-6879-8524 （内線8524）

鍵田アドレス kagita＊sanken.osaka-u.ac.jp

広報アドレス kouhou＊sanken.osaka-u.ac.jp

国立大学法人 広島大学 社会連携?広報?情報室 広報グループ 岡田 智代

TEL：082-424-6017 E-mail：koho＊office.hiroshima-u.ac.jp

大阪府立产业技术総合研究所 研究調整課

森田 均

Tel：0725-51-2581 Fax： 0725-51-2513

（その他NEDO事業についての一般的な问い合わせ先）

NEDO 広報室 担当：田窪、鈴木

Tel：044-520-5151 E-mail：nedo_press＊ml.nedo.go.jp

（メールアドレスの＊は、半角蔼に置き换えて送信してください）

（参考）用语の解説

（注）アルキル顿狈罢罢：
ジナフトチエノチオフェン(顿狈罢罢)分子の両末端に、アルキル锁を付加した构造をもつ分子。アルキル锁は、溶媒への溶解性を高めるとともに、分子の凝集性を高める働きがある。


up