SAMURAI - NIMS Researchers Database

NIMS一般公開2024

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外部併任先

  • 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 客員連携研究員

研究内容

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

論文
口頭発表

所属学会

応用物理学会, 日本物理学会, 日本化学会

ナノアーキテクトニクス材料研究センター
タイトル

超分子ドーピングによる有機半導体材料・デバイス開発

キーワード

有機半導体,ドーピング,センサ

概要

機械学習やAI分野の進展にも後押しされ、物理・化学的な情報を取得するセンサや電子デバイスを多機能かつ多点で実装する技術への期待が高まっています。こうしたデバイスを印刷などの溶液プロセスで実現する次世代材料として、インク状態になる有機分子性半導体が期待されています。分子レベルのナノ構造設計により、従来にはない結晶性、ドーピング制御性、大気下プロセス性を示す材料を開発しています。設計された構造が自発的に形成される自己組織化プロセスにより簡単かつ歩留まりの高い生産技術にも重点を置いています。これらの取り組みから、分子認識、センシング、情報通信、エネルギーハーベストなどの機能性を実現する革新的な有機材料を生み出します。

新規性・独創性

有機半導体ドーピング量を均一かつ精密に大気下で制御
電子デバイス応用をドーピングプロセス開発とドーパント分子設計により実現
センシングや仕事関数制御など多様な機能性を導入可能な超分子システムを構築

内容

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有機半導体は簡単に製膜できる一方で、ドーピング量を制御することは困難でした。シリコン半導体では精密なドーピング制御により電子デバイスが実現しており、有機半導体を用いた太陽電池、集積回路、センサなどのデバイスを高性能化する上でドーピング制御は不可欠です。これまでに、高分子半導体の結晶性薄膜に対して、酸化還元とイオン交換を用いるドーピング手法を開発しました。結晶構造の隙間にドーパントイオン分子を導入する共結晶構造の設計により、再現性良くドーピング量を制御することに成功しました。高ドープ量では白金に匹敵する高仕事関数も実現できることが光電子分光測定から分かっており、デバイス応用へと展開しています。

まとめ

溶液プロセス、酸化還元、イオン交換を駆使して半導体分子とドーパント分子が組み合わさった共結晶構造を自己組織化によって形成することに成功しました。今後はさらに多様な分子との超分子構造を設計することで、革新的なイオン・分子認識センサやエネルギーハーベスト・電子デバイスを大気下溶液プロセスによって実現することを目指します。

この機能は所内限定です。
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