アルキル置換セレニウムブリッジV形有機半導体 高孔移動性と異常な集積行動を示す
Toshihiro Okamoto1,2,3, Masato Mitani1, Craig P Yu1
1Material Innovation Research Center (MIRC) and Department of Advanced Materials Science, School of Frontier Sciences, The University of Tokyo, 5-1-5 Kashiwanoha, Kashiwa, Chiba 277-8561, Japan.
新しい有機半導体であるC10-DNS-VWは,電子機器に高度な溶解性とキャリアモビリティを提供します. この材料は溶解性-処理性のトレードオフを克服し,先進的な溶液処理技術を可能にします.
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 半導体物理学
背景:
- 次世代オーガニック半導体 (OSC) には,高いキャリアモビリティが不可欠です.
- 高い流動性を達成するには,2Dの集積構造がしばしば必要であり,それらは通常,溶解性が低く,処理能力が限られている.
- これは,OSC開発における移動性と処理性の間の重要なトレードオフを提示します.
研究 の 目的:
- 高いキャリアモビリティと良好な溶解性の間のトレードオフを克服する新しい有機半導体を開発する.
- デサイル置換剤 (C10-DNS-VW) を使ったビナフタレン誘導体を合成し,特徴づけること.
- C10-DNS-VWのセルフ・アセンブリとチャージ・トランスポートの性質を調査する.
主な方法:
- デサイル置換剤 (C10-DNS-VW) を使った5基のリング融合セレニウムブリッジ型ビナフタレンを効率的に合成する.
- 異なる結晶成長条件下での分子包装モチーフ (1Dと2D) の調査.
- 溶液処理と真空堆積を用いた薄膜の製造
- 外部ストレステスト (加熱,溶媒蒸気) でモチーフの安定性を研究する.
- デバイスの製造とキャリアモビリティとトランジスタの安定性の特徴.
主要な成果:
- C10-DNS-VWは溶解性が非常に高く,溶解プロセスを容易にする.
- 材料は,結晶の成長条件に応じて,1D π-スタックまたは2Dヘーリングボーン (HB) のパッケージングモチーフを形成することができます.
- 溶液または真空沉積で製造された薄膜は主に2D HBモチーフを形成します.
- 外部ストレステストは,1Dと2Dのモチーフは,分子間相互作用のバランスをとることで誘発できることを示しています.
- 溶液処理した単結晶膜は,環境条件下で2ヶ月以上安定したトランジスタ性能で11cm^2V^-1s^-1までのキャリアモビリティを達成した.
結論:
- C10-DNS-VWは,有機半導体におけるキャリアモビリティと溶解性の間のトレードオフをうまく破ります.
- 制御された条件下で異なるパッケージングモチーフを形成する材料の能力は,デバイス製造における多用途性を提供します.
- 高いキャリアモビリティと安定性により,C10-DNS-VWは溶液加工有機電子製品の有望な候補となります.
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