Okamoto Toshihiro 부교수, 도쿄 대학교, Kumagai Shohei 특별 조교수, Tsukuba 대학교, 수학 과학 및 자료 교수, Watanabe Go, Watanabe University의 강사, Watanabe University, Watatato University, Watatato University, Watatato University, Watanabe, Watatato University, Tsukuba 대학교 조교수, Kumagai Shohei 특수 조교수 과학 기술라이브 바카라, 도쿄 대학 고급 피연산자 측정 기술 오픈 혁신 실험실 (주 1)매우 신뢰할 수 있고높은 이동성 (주 2), 공기, 열,바이어스 (주 3)응력 저항과 우수한 저항을 가진 실용 코팅 유형N 형 유기 라이브 바카라 (주 4)세계 최초의 성공적인 재료 개발
Pie-Electron 기반 분자 (주 5)전자이고구멍 (참고 6)를 수행 할 수있는 전통적인 무기 라이브 바카라와 달리, 구멍은 일반적으로 수행 할 가능성이 높으며, 많은 사람들이 지금까지 멀리 떨어져 있습니다구멍 수송 (P- 타입) 유기 라이브 바카라 (주 7)개발 중입니다 이 중에서, 최근의 유기 라이브 바카라의 활발한 개발 덕분에 10cm는 현재 실용적으로 사용중인 무기 라이브 바카라의 비정질 실리콘보다 1 배 이상 높습니다2V-1S-18918_9005IOT Society (주 8)의 핵심 장치 인 전자 태그 및 멀티 센서와 같은 고급 장치의 경우, 환경 스트레스 저항성뿐만 아니라 홀 이동성과 동일한 전자 이동성을 갖는 전자 수송 (N- 타입) 유기 라이브 바카라의 개발은 긴급한 문제였습니다
연구 그룹은이 문제를 혁신적이고 합리적인 분자 설계로 해결하며, 높은 이동성과 환경 적 스트레스 저항을 결합한 실용적인 코팅 N 형 유기 라이브 바카라입니다2- 이것은 BQQDI 개발에서 세계에서 처음이었습니다 이 우수한 라이브 바카라 성능은 주로 무기 라이브 바카라와 유사합니다밴드 전도 메커니즘 (주 9)로 인한 것으로 나타났습니다 둘째, 유기 라이브 바카라에 고유 한 전도 억제의 주요 요인입니다분자간 진동 (참고 10)를 보여줍니다 분자 설계에 의해 효과적으로 억제되었다
이번에 PHC 개발2–bqqdi n-type 유기 라이브 바카라입니다인쇄 방법 (주 11)열 응력 저항이 높고 물질 감소의 안정성이있는 저비용의 저렴한 환경 전자 태그 및 밴드 컨덕브 PHC의 개발을 크게 가속화했습니다2–BQQDI 기반 사용하지 않는 에너지의 효과적인 사용에너지 수확 (주 12)열전 변환 요소 (주 13)등, 차세대인쇄 된 유연한 전자 장치 (주 14)그것이 현장에서 폭발의 원천이 될 것으로 예상됩니다
이 연구 결과는 2020 년 5 월 1 일에 미국 과학 홍보 협회 (AAAS)와 함께 출판 될 예정입니다과학 발전"에서 출시됩니다
[연구 배경 및 역사]
현재 스마트 폰 및 랩톱과 같은 전자 장치에 사용되는 라이브 바카라는 일상 생활에 필수적인 정보 터미널은 주로 실리콘으로 구성된 무기 화합물로 구성된 라이브 바카라 (무기 라이브 바카라)입니다공유 본드 (주 15)10295_10580 |에 의해 원자가 연결되는 고체 상태 인 무기 라이브 바카라 인 무기 라이브 바카라는 공유 결합을 통해 전하를 전달할 수 있으므로 전하 이동성이 매우 높지만 무겁고 단단하며 장치 제조에는 약 300-1000 ° C가 필요합니다 대조적으로, 약한 분자간 힘에 의해 파이 전자 분자가 수집되는 고체 인 유기 라이브 바카라 인 유기 라이브 바카라는 가볍고 기계적으로 유연하며 인쇄하여 저온에서 제조하는 이점이 생산 중에 비용과 환경 부담을 극적으로 줄이며, 차세대 전자 전자 제품에 대한 주요 재료로 크게 예상됩니다 그러나 무기 라이브 바카라와 달리 유기 라이브 바카라는 공유 결합이 아닙니다분자 궤도 (주 16)의 약한 겹침을 통해 충전을 전달하기 때문에 전하 이동성이 낮습니다 또한, 약한 분자간 힘으로 모이는 유기 라이브 바카라 분자는 분자 운동 (분자간 진동)이 열 에너지로 인해 고체에서 발생할 때 전하 이동성을 감소시키는 것으로보고되었다 따라서, 유기 라이브 바카라의 성능을 향상시키기 위해, 분자 궤도의 중첩을 증가시킬뿐만 아니라 고체에서 분자간 진동을 효율적으로 억제하는 분자 설계 지침을 고안하는 것이 중요하다
최근 유기 라이브 바카라의 활발한 발달로서 10cm는 현재 실용적으로 사용중인 무기 라이브 바카라의 비정질 실리콘보다 큰 순서보다 높습니다2V-1S-1구멍 이동성의 등급을 갖춘 인쇄 가능한 P 형 유기 라이브 바카라 및 실제 사용에 필요한 환경 스트레스 저항이보고되었습니다 반면에, 다양한 고급 장치의 개발을 위해, 현재 상황은 P 형 장치와 동일한 안정성, 가공성 및 장치 성능을 결합하는 실제 전자 수송 (N- 타입) 유기 라이브 바카라를 개발해야한다는 것이다
[연구 내용]
이 긴급한 문제를 해결하기 위해 연구 그룹은 무기 전도체의 고전하 수송 특성의 기원 인 밴드 전도 모델을 기반으로 새로운 N 형 유기 라이브 바카라의 개발을 취했습니다 그런 다음 그림 1a에 표시된 BQQDI 백본을 갖는 유기 분자는 우수한 성능을 나타냅니다 다시 말해, BQQDI는 최적의 위치에서 전기 음성 질소를 도입하여 대기에서 안정적 인 N 형 유기 라이브 바카라로서 모자 골격을 초래했습니다 또한,이 질소는 이드 그룹의 산소를 고체로 통합하는 다중 점이다수소 결합 (주 17)의 형성에 크게 기여합니다 (도 1B), 효율적인 전자 수송을위한 새로운 전도 경로의 구성으로 이어져 2 차원 등방성 전자 전도층이 생성된다 (도 1C) 특히, 페네틸 그룹을 갖는 PHC2–bqqdi는 단결정 3 cm2V-1S-1전자 이동성 및 높은신뢰성 계수 (참고 18)를 나타냅니다 (그림 2a, b) 또한, 다결정 또는 단결정 특성에 관계없이, BQQDI 골격은 6 개월 이상, 특히 PHC2–bqqdi는 또한 열 및 바이어스 응력에 대해 매우 높은 장치 안정성을 나타냅니다 이를 통해 실용성을 견딜 수 있고 일련의 환경 스트레스와 동시에 N- 타입 유기 라이브 바카라의 세계 최초의 성공적인 개발이 가능하다고 말할 수 있습니다 (그림 2C) 또한,이 우수한 라이브 바카라 특성은 밴드 전도 메커니즘에 기초하고 있으며, 분자 역학 및 전도 계산에서 현재 합리적으로 설계된 다중 수소 결합 형성이 간 분자 진동을 효과적으로 억제함으로써 전자 이동성을 향상 시킨다는 것이 밝혀졌다 (도 3) 또한 PHC2–bqqdi의 높은 전자 이동성, 솔루션 처리 가능성 및 장치 안정성은 인쇄 된 유연한 전자 제품의 필수 요소입니다CMOS 로직 회로 (참고 19)에 성공적으로 적용되었습니다
(그림 1) a)이 연구에서 N- 타입 유기 라이브 바카라 BQQQDI의 분자 구조, b) 2 개의 인접 분자 및 c)포장 구조 (주 20)스타일
(그림 2) 하단 게이트 상단 연락처 트랜지스터의 PHC2–bqqdi a) 단결정 박막, b) 전송 특성 (신뢰성 요인r), c) 열 응력 거동
(그림 3) 하단 게이트 상단 연락처 트랜지스터의 PHC2–Bqqdi 단일 결정질 박막 a) 홀 효과 측정, b) 분자 역학 계산
[미래 개발]
이 BQQDI 골격은 고성능, 높은 안정성 및 높은 신뢰성을 갖춘 전례없는 N 형 유기 라이브 바카라이며 차세대 전자 연구 분야 및 산업에 대한 전략적 자료 일뿐 만 아니라 전자 태그 및 다중 기술의 스마트 론적 기여에 대한 높은 기여도를 보유하고 있으며, 현명한 기술, 및 기본 기술, 기본 기술, 기본 기술은 기본 기술을 가지고 있습니다 유기 라이브 바카라를 사용한 열전 전환 요소 및 가세기 태양 전지는 유연한 기판의 구부러진 디스플레이로부터 가속 될 것이다
이 연구에서 개발 된 N 형 유기 라이브 바카라 자료 인 PHC는2–bqqdi는 2020 년 5 월 초 Fujifilm Wako Pure Chemical Co, Ltd에 의해 시약으로 판매 될 예정입니다
이 연구 결과는 다음 프로젝트, 연구 분야 및 연구 주제를 통해 얻었습니다
전략적 창의적 연구 프로모션 프로젝트 개인 유형 연구 (Sakigake)
연구 영역 : "마이크로 에너지를 사용하여 혁신적인 환경 발전 기술 만들기"
(연구 일반 : 타니 게치 켄지, 오사카 대학교 명예 교수, 부교수 : Akinaga Hiroyuki, Nanoelectronics Research Division, 바카라 커뮤니티)
연구 주제 : "유기 라이브 바카라를위한 구조 제어 기술을 사용하여 혁신적인 열전 재료 만들기"
연구원 Okamoto Toshihiro (도쿄 대학교 뉴 지역 제작 과학 대학원 부교수)
연구 기간 : 2017 년 10 월 -2021 년 3 월
Okamoto Toshihiro (오카모토 토시히로 (Okamoto Toshihiro) (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원, 일본 Sakigake의 Sakigake의 연구원으로서, 라이브 바카라, 라이브 바카라 및 University of Tokyo의 방문 연구원으로서의 연구원)의 연구원으로서 동시에 자료 교수, 동시에 재료 교수, 동시에 Advanced Offerement of Technology of Technurume repogine of Technuge of Technuges of Technuge of Technuges of Tepeled))
Kumagaya Shohei (도쿄 대학교, 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료 특별 조교수)
Takeya Junichi (Takeya Junichi (Tokya Junichi), 도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 / 자재 혁신 연구 센터 (MIRC) / 자료 혁신 연구 센터 (MIRC) / 동시에 방문 연구원, 라이브 바카라, 고급 피연산자 측정 혁신 실험실, 국제 NanoChiteToniclent iniversity of Tokyo Officational Innovation Laboratory, 국제 NanoChiteTeTentlentincent oncepations, 국제 NanoChiteTicentlent internatisent internatiston inniversity of NanoChiteTicently Open Innovation Laboratory의 자료 교수 (WPI-MANA), 국제 나노 아치 펙트 닉 (Cross-Appointment) 국제 센터 (교차 임명))
Ishii Hiroyuki (Tsukuba 대학교 수학 및 재료 조교수)
Watanabe Go (Kitasato University, 과학부 물리학과 강사)
잡지 이름 : "과학 발전"(2020 년 5 월 1 일자)
논문 제목 :“강력하고 고성능 N- 유형의 유기 라이브 바카라”
저자 : 저자 : Toshihiro Okamoto*, Shohei Kumagai, Eiji Fukushima, Hiroyuki Ishii, Go Watanabe, Naoyuki Niitsu, Tatsuro Annaka, Masakazu Yamagishi, Yukio Tani, Hiroki Sugiura, Tatsuya watatabe Watanabe 및 Jun Takeya