アンビポラーニッケルディチオリン複合半導体:アルコキシ鎖の長さに基づく1次元から2次元までの電子構造
Masatoshi Ito1, Tomoko Fujino1, Lei Zhang1
1The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo, 5-1-5 Kashiwanoha, Kashiwa, Chiba 277-8581, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|December 13, 2022
まとめ
研究者らは,平面ニッケルビソチオレン複合体を用いて,空気に安定した単一コンポーネントの二極有機半導体を開発した. これらの材料は 優れた電荷媒体の 移動性と安定性を示し 先進的な電子機器への道を切り開いています
科学分野:
- 材料科学
- オーガニック電子
- 半導体物理学
背景:
- 空気安定性のある単一コンポーネントの二極性有機半導体は,高度な電子機器にとって不可欠ですが,めったに達成されません.
- ニッケルビス (ディチオリン) 複合体は,適切な電子特性 (浅いHOMO,深いLUMO) のおかげで,空気安定性およびキャリア注入障壁の減少の可能性を備えています.
- 既存の両極性ニッケル・ビス・ディチオレンの半導体は,しばしば電荷輸送に必要な分子間相互作用を阻害する歪んだ構造を有している.
研究 の 目的:
- 新規の平面アルコキシ置換ニッケル・ビス・ディチオレンの合成と特徴付けを空気安定の単一成分アンビポラー有機半導体として行う.
- 分子パッキングと分子間相互作用に対するアルコキシ置換剤の影響を調査する.
- フィールド効果トランジスタにおけるこれらの材料の性能を評価し,電荷キャリアの移動性,オン/オフ比,および空気安定性に焦点を当てます.
主な方法:
- 平面アルコキシ置換ニッケルビス (ディチオリン) 複合体の合成.
- 分子パッキングモード (例えば,1D,ヘーリングボーンのような) を決定する結晶分析.
- 溶液処理を用いた有機フィールド効果トランジスタ (OFET) の製造と特徴付け
- 環境空気の条件下での電気性能試験
主要な成果:
- 様々なアルコキシ置換剤 (メトキシ,エトキシ,プロポキシ) を含む平面ニッケル・ビス・ディチオール類を合成した.
- 効果的な分子間相互作用を維持しながら,アルコキシ鎖を変化させることで,調節可能な包装モード (1Dからヘーリングボーンのような) を実証した.
- 非常に結晶性があり溶解性があり,溶液処理可能な半導体層を可能にします.
- OFETデバイスは,高キャリアモビリティ (最大10−2cm−1s−1) とオン/オフ比 (最大10−5s−1) を有する効率的な空気安定のアンポラー特性を示した.
結論:
- 平面アルコキシ置換ニッケルビスチオリン複合体は,単一コンポーネントのアンビポラー有機半導体設計における画期的な進歩を表しています.
- これらの材料は結晶性と溶解性の間のトレードオフを克服し,優れた処理性と性能を提供します.
- 開発された半導体は,有機電子学の実用的なアプリケーションに適した,最高級の空気安定性性能を示しています.
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