◎優れた電荷移動度の有機トランジスタ　　ICLとKAUST両大学研究者が開発

AsiaNet 49179

☆共JBN　外０５９０（産業、有機半導体）（１２・５・１）

【産業担当デスク殿】４９１７９

◎優れた電荷移動度の有機トランジスタ　　ICLとKAUST両大学研究者が開発

【ジッダ（サウジアラビア）３０日ＰＲＮ＝共同ＪＢＮ】スマートフォンをスワイプした際にタッチに対するスマートフォンの反応スピードは、電荷（電気量）がディスプレーのさまざまな部品を通じて移動する率によって左右される。インペリアル・カレッジ・ロンドン（ICL）はサウジアラビアのキング・アブドラ科学技術大学（KAUST）の同僚研究者との共同作業で、有機薄膜トランジスタ（OTFTs）を製造した。このトランジスタは、２種の有機半導体の混合による処理という最新のソリューションを通じて、記録破りの電荷キャリア移動度をコンスタントに実現する。OTFTsとその処理法は、将来の電子アプリケーションのホストとなりうるものだ。

ICL物理学科のトマス・アンソロプーロス博士と同僚の化学学科のイアン・マカロック教授、マーティン・ヒーニー博士は、KAUSTのアラム・アマッシアン教授チームを組んで、電荷輸送を強化し、より迅速に有機トランジスタの製造を実現する複合材料を開発、その特性を明らかにした。研究者たちはアドバンスド・マテリアル誌に公表した共同論文の中でこの新しい半導体を紹介している。

　http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200088/abstract

費用のかかる真空蒸着処理の問題に応えて、有機合成化学者たちは合成共役、溶解性に富んだ小分子の合成に次第に成功するようになっている。ICLのリード研究者のアンソロプーロス博士は「合成化学者たちは大型結晶を形成する傾向にあるが、高品質、持続的、均一のフィルムの再現可能な製造は問題点として残されている」という。対照的にポリマー半導体はしばしば非常に溶解性があり、高品質な連続皮膜を製造できるが、最近まで1cm2/Vs以上の電荷キャリア移動度を実現できなかった。

この共同作業の中で、インペリアル・カレッジの化学者は、カレッジ付属のプラスチック・エレクトロニクス・センター（http://www3.imperial.ac.uk/plasticelectronics）のデバイス物理学者およびKAUSTの材料科学者と協力して、１つの複合材料にあるポリマーと小分子双方の有利な特性を組み合わせた。それはこれら構成要素単独より優れた性能を持つと同時にデバイスからデバイスへの再現性と安定性を高めることになる。

強化された性能は部分的には、ブレンドの中の小分子構成材の結晶組織とともに多結晶フィルムの上面に実現する平坦性と滑らかさに貢献する。後者はトップゲート、ボトムコンタクト構成のデバイスには不可欠であり、それによって半導体ブレンドの上部表面は、ポリマー誘電材料のよってコーティングされたソリューションでは誘電インターフェースの半導体を生み出す。

表面の滑らかさと持続性および明らかな結晶粒境界がないことは、純粋な形態にある高度に多結晶の小分子でなければ（実現は）まれなことであり、ポリマー・バインダーが平坦化し、ナノスケールの薄膜層を持つ半導体結晶をコーティングしうることを示している。KAUSTのアマッシアン教授は「ポリマー・分子ブレンドの性能は5cm2/Vsを超えており、そのことは分子単独でこれまで報告された単結晶（電荷）移動度に極めて近づいている」と述べた。

KAUSTの材料科学者は、コーネル大学シンクロトロン放射光装置（CHESS）のD1ビームライン、断面型エネルギーフィルター型透過電子顕微鏡（EF-TEM）、局所および位相モードの原子間力顕微鏡を使って、有機半導体ブレンドの相分離、結晶化度、形態に対応した。

ポリマー半導体の先端的な構造特性専門家であるスタンフォード大学のアルベルト・サレオ教授は「この業績は、これら複雑な有機ブレンドに強力な補完的特性化技術を適用することによって、その働きについて深く学ぶことができることを示した点で特に素晴らしい。それはコラボレーションの有用性を印象づける構造－特性関係の研究における教科書的な一例である。5cm2/Vsの（電荷）移動性はまさに目を見張る数値である。この方法は研究者がより高い移動性を取得する進路図を示している」とコメントした。

アンソロプーロス博士は「原理上、この単純なブレンドへのアプローチは、現在ある最先端を十分超える性能特性を持つ有機トランジスタの開発につなぎうる」と付け加えた。

さらに詳しい情報は以下に接触できる。

Christopher Sands, Head of University Communications

christopher.sands@kaust.edu.sa

+966-54-470-1201

（Dr. Aram Amassianはインタビューにも対応する）

（了）

Composite Collaboration Leads to Faster Plastic Electronics

PR49179

JEDDAH, Saudi Arabia, Apr. 30 / PRN=KYODO JBN/ --

The speed with which your smart phone reacts to your touch as you swipe it is

governed by the rate at which electrical charges move through the various

display components. Scientists from Imperial College London (ICL) have

collaborated with colleagues at King Abdullah University of Science and

Technology (KAUST) to produce organic thin-film transistors (OTFTs) that

consistently achieve record-breaking carrier mobility through careful

solution-processing of a blend of two organic semiconductors. The OTFTs and

their processing methods offer a host of future electronic applications.

Professor Aram Amassian's group at KAUST teamed with Dr. Thomas Anthopoulos,

Department of Physics, ICL, and colleagues Professor Iain McCulloch and Dr.

Martin Heeney, Department of Chemistry, to develop and characterize a composite

material that enhances the charge transport and enables the fabrication of

faster organic transistors. They described their novel semiconductor blend in a

joint paper published in Advanced Materials,

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200088/abstract

In response to the challenge of expensive vacuum deposition processes,

synthetic organic chemists have been increasingly successful in synthesizing

conjugated, soluble small-molecules. "While they have a tendency to form large

crystals, reproducible formation of high quality, continuous and uniform films

remains an issue," remarked Dr. Anthopoulos, lead Imperial investigator. By

contrast, polymer semiconductors are often quite soluble and form high-quality

continuous films, but, until recently, could not achieve charge carrier

mobilities greater than 1 cm2/Vs.

In this collective work, chemists from Imperial, working with device physicists

in the College's Centre for Plastic Electronics

(http://www3.imperial.ac.uk/plasticelectronics) and material scientists at

KAUST combined the advantageous properties of both polymer and small molecules

in one composite material, which offers higher performance than do these

components alone, while enhancing device-to-device reproducibility and

stability.

The improved performance is attributed in part to the crystalline texture of

the small-molecule component of the blend and to the flatness and smoothness

achieved at the top surface of the polycrystalline film. The latter is crucial

in top-gate, bottom-contact configuration devices whereby the top surface of

the semiconductor blend forms the semiconductor-dielectric interface when

solution-coated by the polymer dielectric.

The smoothness and continuity of the surface and the absence of apparent grain

boundaries are uncommon for otherwise highly polycrystalline small molecules in

pure form, suggesting that the polymer binder planarizes and may even coat the

semiconductor crystals with a nanoscale thin layer. "The performance of the

polymer-molecule blend exceeds 5 cm2/Vs, which is very close to the

single-crystal mobility previously reported for the molecule itself," noted

KAUST co-author Prof. Amassian.

The materials scientists at KAUST addressed the phase separation,

crystallinity, and morphology of the organic semiconductor blend by using a

combination of synchrotron-based X-ray scattering at the D1 beam line of the

Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS), cross-sectional energy-filtered

transmission electron microscopy (EF-TEM), and atomic force microscopy in

topographic and phase modes.

"This work is particularly exciting as it shows that by applying complementary

powerful characterization techniques on these complex organic blends, one can

learn a lot about how they work. It's a textbook example of a

structure-property relationship study highlighting the usefulness of such

collaborations," said Professor Alberto Salleo of Stanford University, an

expert on advanced structural characterization of polymer semiconductors. "A

mobility of 5 cm2/Vs is already a spectacular number. The methods described

chart the way for researchers to obtain even higher mobilities."

"In principle, this simple blend approach could lead to the development of

organic transistors with performing characteristics well beyond the current

state-of-the-art," added Dr. Anthopoulos.

For more information:

Christopher Sands, Head of University Communications

christopher.sands@kaust.edu.sa

+966-54-470-1201

(Dr. Aram Amassian is available for interviews)

SOURCE: King Abdullah University of Science & Technology