巧みな分子設計でn型ポリマー半導体の移動度を従来の5倍以上に向上

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プリンテッドデバイスの高性能化によりIoT、低炭素社会実現に貢献

2022-03-02 広島大学,東京大学,高輝度光科学研究センター

発表のポイント

◆ポリマー半導体に高い電子受容性と秩序高い配列構造をもたらす新しいπ電子系骨格を開発した。

◆開発したポリマー半導体は、ベンチマークポリマー半導体に比べて5倍以上高い電子移動度を示した。

発表概要

広島大学大学院先進理工系科学研究科応用化学プログラムの尾坂格 教授、三木江翼 助教、東京大学大学院新領域創成科学研究科物

質系専攻の岡本敏宏 准教授、物質・材料研究機構の角谷正友 主席研究員、高輝度光科学研究センターの小金澤智之 主幹研究員らの共同研究チームは、電子輸送性ポリマー半導体の高性能化に有望な新しいπ電子系骨格を開発しました。

ポリマー半導体[1]は、印刷プロセスで簡便に薄膜化できる半導体であり、有機トランジスタ素子、有機薄膜太陽電池や有機熱電変換素子など次世代のプリンテッドデバイス[2]への応用が期待されています。ポリマー半導体には、電荷がホールであるp型半導体と電荷が電子であるn型半導体がありますが、p型に比べてn型ポリマー半導体の開発は大きく遅れています。ポリマー半導体がn型半導体としての性質を持つためには、電子受容性が高いことが重要であり、高い電子移動度[3]を示すためには、ポリマー半導体の主鎖の平面性が高く、主鎖同士が秩序高く配列する必要があります。これらの性質はポリマー半導体の主鎖を構成するπ電子系骨格に大きく依存しますが、これまではこれらの性質を併せ持つポリマー半導体を開発するために必要なπ電子系骨格の種類が限られていました。

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