【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.14】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT1208

利用課題名 / Title

高性能・高安定な塗布型有機トランジスタ材料の開発

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

自己組織化、層状有機半導体,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,エレクトロデバイス/ Electronic device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

井上 悟

所属名 / Affiliation

東京大学工学系研究科物理工学専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

村田　啓人,二階堂　圭,宮田　稜

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-906：ブレードダイサー

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

棒状π電子骨格の分子短軸末端に長鎖アルキル基が連結した非対称分子系において、分子が層状に自己組織化する顕著な性質が明らかとなり、これが有機トランジスタの高度化にきわめて有効であることが近年明らかになってきた。本年度は新たに開発した層状有機半導体pTol-BTNT-C₁₀の塗布製膜による単結晶薄膜化と、これを用いた単結晶トランジスタ特性の評価を進め、本材料によって高熱耐久性かつ高移動度な有機トランジスタ素子が作製可能であることを明らかにした。

実験 / Experimental

ブレードダイサーを使用して、熱酸化膜付きシリコン基板を15mm角の形状に切削し、パリレンコーティング処理を施すことで、良質な絶縁膜表面を有するトランジスタ基材を作製した。この基板上に、ブレードコート法によってpTol-BTNT-C₁₀溶液の塗布製膜を行うことで単結晶薄膜を作製した。さらに、上部に真空蒸着で金薄膜を製膜してボトムゲート・トップコンタクト型の有機単結晶トランジスタとし、その基本特性（伝達特性・出力特性等）の評価を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

pTol-BTNT-C₁₀（Figure A）は、分子長軸を揃えて配向した極性単分子層がすべて同じ方向を向いて積層した層状ヘリンボーン構造(Figure B)を形成することが単結晶構造解析によって明らかになっている。また熱物性の評価より、この結晶相は193℃まで保持される(Figure C)ことも明らかにしている。本材料を用いた塗布製膜を行ったところ、きわめて均質性の高い単結晶ドメインを有する単結晶薄膜が容易に製膜することができ、これを用いて作製した単結晶トランジスタの伝達特性（Figure D)からは、最大移動度8.1 cm²/Vs を示すことがわかった。以上の結果より、今回新たに開発した本材料が、高い熱耐久性と優れたキャリア輸送性を両立する有機トランジスタ材料として機能することを明らかにした。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Figure (A) pTol-BTNT-C₁₀の化学構造式。（B) 単結晶構造および結晶学パラメーター。(C) 示差走査熱量測定により得られたチャート。（D)トップコンタクト型単結晶トランジスタの典型的な伝達特性。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 井上悟、東野寿樹、二階堂圭、大野亮汰、都築誠二、堀内佐智雄、長谷川達生「層状有機半導体pTol-BTNT-Cn系の位置異性体効果による極性/反極性配列の制御」、第85回応用物理学会秋季学術講演会、2024年9月18日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件