NAIST,n型ポリマートランジスタの動作に成功

著者: sugi

奈良先端科学技術大学院大学(NAIST)の研究グループは,次世代の柔軟で丈夫な超薄型半導体に仕立てられるポリマー(高分子化合物)半導体の研究を行ない,導電性を生み出す「n型」のポリマー半導体を「配向フローティング(浮遊)薄膜」という実用性の高い素材として作製することに世界で初めて成功した(ニュースリリース)。

ポリマー半導体は,数ある半導体材料の中で最も曲げや引っ張りに強いことから,未来の超フレキシブル電子回路に活用されることが期待されている。しかし,省エネで高速に作動するため,様々な半導体集積回路の基本要素になっているCMOS(相補型金属酸化膜半導体)回路を,ポリマー半導体で置き換えるには課題が残されていた。

CMOS回路は自由電子を持つn型半導体と,電子の抜け殻である正孔を持つp型半導体がそれぞれチャネル(電流が流れる層)を形成して電流を調節するトランジスタ(電界効果トランジスタ,FET)を組み合わせて構成しているが,ポリマー半導体を使う場合,

①2種類以上のポリマー半導体薄膜を同一基板上に形成しなければならず,従来の溶液による塗布法では,ポリマー薄膜を積み重ねる際に先に形成された薄膜を溶かしてしまう

②すでに高性能なものが得られているpチャネル型FETと比較して,同等性能のnチャネル型FETが得られていない
という2点を解決する必要があった。

①の課題については研究グループが開発した「一方向性フローティングフィルム・トランスファー法」(UFTM)が基板上で溶液を直接塗布せずに転写することから有効であることがすでに予想されていた。

そこで,今回は②の課題を解決するために,nチャネル型FETに用いられるn型ポリマー半導体分子が一方向に整然と並ぶ形で高度に配向した薄膜をUFTMを用いて成膜し,FETを作製することに挑戦した。

その結果,自己凝集能力が高い傾向にある高性能n型ポリマー半導体材料に対してUFTMを最適化し,電極から電子を注入するときの障壁を下げて理想的なnチャネル型FET特性を得る方法も同時に開発することで,実用的な性能を持つnチャネル型FETの動作実証に成功した。

この薄膜は,ナノメートルオーダーの極めて薄い膜であり,液体の表面に形成されるので,様々な基板の上に墨流しのように転写することができるという。さらに,この方法によって,高性能なnチャネル型トランジスタが実現されることも実証した。

研究グループは,この成果により,超フレキシブルCMOS回路の実現に一歩近づいたとしている。

キーワード:

関連記事

  • 理研、光でがんを選択的かつリアルタイムに可視化

    理化学研究所は、がん細胞で過剰に産生される代謝物アクロレインを利用し、がん細胞内でのみポリマーを自発的に合成できる革新的なポリマー化技術の開発に成功した(ニュースリリース)。 生体関連化学分野において、高分子材料は薬物送…

    2025.12.23
  • 京大,光で分解可能な高分子を開発

    京都大学の研究グループは,配列制御ラジカル共重合と重合後修飾反応によってケトンのカルボニル基が周期的に導入された高分子の合成手法を開発した(ニュースリリース)。 プラスチックやゴムとして用いられる高分子は,安定な材料とし…

    2025.10.22
  • 九大,液晶と高分子の複合材料で生じる特性を解析

    九州大学の研究グループは,高分子ネットワーク液晶に電圧を加えて流れを起こす実験を行ない,液晶が高分子の細かい網目構造に閉じ込められると,電圧をかけたときに現れる流れの模様がゆがみ,動きが遅くなる,さらに電流が流れにくくな…

    2025.10.10
  • 東大ら,有機半導体によるUHF帯整流ダイオード開発

    東京大学,物質・材料研究機構,岡山大学,米ジョージア工科大学,米コロラド大学は,有機半導体を用いた整流ダイオードにおいて,920MHzの交流電力を直流電力に実用的な効率で変換することに,世界で初めて成功した(ニュースリリ…

    2025.09.25
  • 香川大ら,有機エレクトロニクスに期待の分子性物質開発

    香川大学と兵庫県立大学は,既存の有機半導体に対して,太鼓型分子を連結させることで,新しい有機半導体を開発し,酸化還元に対する優れた安定性を見出した(ニュースリリース)。 フェロセンは,太鼓型の特徴的な構造をもつ分子で,電…

    2025.06.13
  • 信州大,熱分解性を高めた変性アクリルガラスを開発

    信州大学の研究グループは,熱分解性を高めた変性アクリルガラスの開発に成功した(ニュースリリース)。 廃プラスチック問題や資源枯渇,カーボンニュートラル政策への対応として,プラスチックから炭素資源を再利用するケミカルリサイ…

    2025.06.13
  • 科学大ら,光で高分子を高付加価値化する手法を開発

    東京科学大学と京都大学は,高分子に可視光を照射することにより高分子に機能性部位を導入し,高付加価値な高分子に変換する手法を開発した(ニュースリリース)。 プラスチックに代表される高分子化合物は分子変換することで,その性質…

    2025.06.03
  • 東大,溶媒不要で均質な有機半導体の塗布成膜に成功

    東京大学の研究グループは,アルキル基により対称/非対称に置換した2種の有機半導体分子の混合体を加熱し溶融すると,冷却の過程で液晶相を介して,2種の分子がペアを形成する高秩序化が促されることを見出し,溶媒を用いることなく有…

    2025.04.09

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア