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Okamoto, J. Takeya et al., Science Advances 2020 https://www.jst.go.jp/pr/announce/20200502/index.html）。本研究では、PhC2−BQQDIの単結晶薄膜を印刷法により成膜し、トランジスタを作製することで、低温での温度可変ホール効果（注9）測定に成功しました（図1）。トランジスタ測定とホール効果測定とから推定される、電界効果移動度とホール移動度とが広い温度範囲で一致していることから、印刷できるPhC2−BQQDI単結晶薄膜が理想的なバンド伝導を示すことが明らかになりました。さらに、広い温度範囲で単結晶構造解析に成功し、実験結果と理論計算とを比較することで、伝導機構の詳細な理解に繋がりました。これまで、気相法により作製されるn型有機半導体単結晶ではホール効果測定がなされていましたが、本研究成果は印刷できるn型有機半導体単結晶で初めての例であり、バンド伝導・高移動度に立脚した、実用的な高性能有機トランジスタの開発が期待されます。 実際に、印刷後に微細加工した有機単結晶薄膜で、大気下において短波帯の4.3 MHzで動作するn型有機トランジスタを開発することに成功しました（図2）。今回のデバイス作製には、単結晶薄膜の大面積印刷に有望な連続エッジキャスト法（J. Takeya et al., Scientific Reports 2019 https://www.jst.go.jp/pr/announce/20191104/index.html）や、フォトリソグラフィ技術（注10）を用いることが可能であったため、今後大規模集積への拡張性が示唆されます。 [今後の展望] 今後は、印刷技術を含むデバイスプロセス技術の向上に伴い、より高周波数帯での動作が見込まれております。また、単結晶p型有機トランジスタと組み合わせることによる相補型有機デバイスへの応用研究も進めており、有機IoTデバイスの開発に繋がることが期待されます。 図1　PhC2−BQQDI分子構造と、印刷法によって得られた単結晶トランジスタの温度可変ホール効果解析結果。広い温度範囲におけるホール移動度と電界効果移動度との一致から、理想的なバンド伝導性を確認できる。 図2 (a) 印刷法とフォトリソグラフィにより作製された短チャネル有機トランジスタの顕微鏡像。(b) 駆動電圧20 Vでの入力電流に対する出力電流の増幅率の周波数依存性。近似曲線の外挿から、増幅率が得られなくなる周波数を遮断周波数（注11）と定義する。   発表者 熊谷 翔平（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任助教） 渡邉 峻一郎（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 准教授／ 　産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務） 岡本 敏宏（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 准教授／ 　JSTさきがけ研究員 兼務／ 　産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務） 竹谷 純一（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 教授／ 　マテリアルイノベーション研究センター（MIRC） 特任教授 兼務／ 　産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務／ 　物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点（WPI-MANA）MANA主任研究者（クロスアポイントメント）） 石井 宏幸（筑波大学数理物質系 助教）   発表雑誌 雑誌名：「Advanced Materials」（11月16日付け） 論文タイトル：Coherent Electron Transport in Air‐Stable, Printed Single‐Crystal Organic Semiconductor and Application to Megahertz Transistors 著者： Shohei Kumagai*, Shun Watanabe, Hiroyuki Ishii, Nobuaki Isahaya, Akifumi Yamamura, Takahiro Wakimoto, Hiroyasu Sato, Akihito Yamano, Toshihiro Okamoto, Jun Takeya DOI番号：10.1002/adma.202003245 URL：https://doi.org/10.1002/adma.202003245 用語解説 （注1）産総研・東大先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 平成28年6月1日、東大柏キャンパス内に設置した産総研と東大の研究拠点。相互のシーズ技術を合わせ、産学官ネットワークの構築による「橋渡し」につながる目的基礎研究の強化や、先端オペランド計測技術を活用した生体機能性材料、新素材、革新デバイスなどの産業化・実用化のための研究開発を行っている。[参照元へ戻る] （注2）短波帯 4 MHzから26.175 MHzまでの周波数帯の電波を指し、船舶や航空機などの長距離通信や、アマチュア無線などに利用されている。また、物流管理などに用いられるRFIDタグの通信周波数は13.56 MHzである。[参照元へ戻る] （注3）ホッピング伝導 電子が有機半導体中の分子に閉じ込められた粒子のように振る舞い、断続的に分子間を飛び移りながら伝搬する電気伝導機構。[参照元へ戻る] （注4）移動度 電場により電荷が移動する際の、移動しやすさを表す量であり、値が大きいほど伝導しやすいことを意味する。IoTデバイスの動作には10cm2V-1s-1以上の移動度が望ましい。[参照元へ戻る] （注5）バンド伝導 電子が結晶中を広がった波として伝搬する電気伝導機構。高い電気伝導性を示す金属や無機半導体中の伝導機構である。[参照元へ戻る] （注6）相補型有機デバイス p型とn型の有機トランジスタ対を構成要素とする電子回路やデバイスのこと。シリコンデバイスのCMOSに当たる。[参照元へ戻る] （注7）RFIDタグ 電波を用いた無線通信により、個別識別コード情報（ID）をやり取りするタグ。Suicaなどの交通カードもRFIDタグに含まれる。[参照元へ戻る] （注8）トリリオンセンサユニバース IoT社会化が進むにつれ、世界中のあらゆる人が最先端科学技術の恩恵を受けられる社会のこと。毎年1兆個のセンサが消費されるとされる。[参照元へ戻る] （注9）ホール効果 バンド伝導的に物質中を流れている電子に垂直な磁場を印加すると、ローレンツ力によりそれらと直交する方向に電圧が生じる。有機トランジスタではゲート電圧を変調しながらホール効果を調べることで、ホッピング伝導とバンド伝導とを区別し、伝導機構を調べることができる。[参照元へ戻る] （注10）フォトリソグラフィ 感光性の物質（フォトレジスト）を薄くコーティングし、その表面にパターンを露光することで、露光部と非露光部のパターンを作製する技術。[参照元へ戻る] （注11）遮断周波数 トランジスタは入力信号をある係数を持って増幅し、出力する機能を有する。その増幅が得られなくなる周波数を遮断周波数と定義する。[参照元へ戻る] お問い合わせお問い合わせフォーム 産総研について アクセス 調達情報 研究成果検索 採用情報 報道・マスコミの方へ メディアライブラリー お問い合わせ English ニュース お知らせ一覧 研究成果一覧 イベント一覧 受賞一覧 研究者の方へ はじめての方へ 研究成果検索 研究情報データベース お問い合わせ 採用情報 ビジネスの方へ はじめての方へ 研究成果検索 事例紹介 協業・提携のご案内 お問い合わせ AIST Solutions 一般の方へ はじめての方へ イベント情報 スペシャルコンテンツ 採用情報 お問い合わせ 記事検索 産総研マガジンとは 公式SNS @AIST_JP 産総研チャンネル 公式SNS @AIST_JP 産総研 チャンネル サイトマップ このサイトについて プライバシーポリシー 個人情報保護の推進 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Copyright © National Institute of Advanced Industrial Science and Technology （AIST） （Japan Corporate Number 7010005005425）. 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