宇部興産と山形大，印刷集積回路に応用できる実用レベルのN型有機半導体の開発に成功

宇部興産と山形大学有機エレクトロニクス研究センター・卓越研究教授の時任静士氏と宇部興産の共同研究グループは，有機溶媒に溶ける新しいN型有機半導体材料を開発し，電子移動度が3cm²/Vsを超え，かつ空気中で安定性に優れた高性能N型有機トランジスタを印刷法で作製することに成功した。

発表によると，これまで有機溶媒に溶かすことが可能で，印刷法に適用できる移動度が高いP型有機半導体については数多く報告されてきたが，N型有機半導体はほとんど報告がなかったという。これは，N型有機半導体が大気中の水や酸素に対して化学的に弱いことが原因で，電子デバイスに用いても高い電気特性を維持することが難しかったためだ。

今回，山形大学が持つ，高性能半導体に関する材料設計の知見，および印刷法による電子デバイス作製・評価技術と，宇部興産が長年培ってきた有機合成に関する知見と技術を活かし，共同で大気中での安定性と溶解性，高い電気特性を兼ね備える有機半導体の分子設計の検討を進め，材料合成，高純度化，トランジスタ素子作製，素子性能評価およびトランジスタ素子構造の最適化を行なった。

開発したN型有機半導体の塗布膜は，均一性の高い緻密な薄膜を形成しており，塗布成膜条件およびトランジスタ素子の構造を最適化することで，この半導体を用いて作製した有機トランジスタで3cm²/Vs以上の高い電子移動度を実現。また，従来のN型有機半導体では，大気中の水，酸素によって有機半導体層の中での電子移動が妨げられやすいことが問題となってたが，水，酸素による電子伝導への影響を大きく低減することを目的に，分子全体に強い電子受容性（電子の受け取り易さ）を付与することで，従来のN型有機半導体では実現が困難だった高い安定性も得られた。

現在，この材料を有機集積回路に応用するためのトランジスタ素子の構造の最適化と，回路の試作（例えばCMOS回路など）の検討と並行して，さらに移動度と溶解性を改善するなど，より使いやすい有機半導体とする目的で分子構造の改良を進めている。

さらに今後は，この有機半導体を用いたインクジェット印刷などによる印刷集積回路の試作に取り組み，この技術を応用して，有機トランジスタを用いたRFIDタグ（無線ICタグ），フレキシブル生体センサーやフレキシブルディスプレイなどの開発を進めるとしている。なお，今回開発した塗布可能なN型有機半導体は宇部興産がサンプル供試を開始するという。