오카모토 토시히로 (Okamoto Toshihiro) 부교수, 도쿄 대학교 (University of Tokya Shohei), 쿠 마가 이아 주니 (Kumagai Shohei) 특별 조교수, Takeya Junichi 교수, Ishii Hiroyuki 조교수, 수학과 자료, Tsukuba 교수, Watanabe Go, Wataatic의 교수, 수학 교수, Watanabe Go 교수 국립 선진 산업 과학 기술 연구소 대학AIST/University of Tokyo Advanced Openand Measurement Technology Open Innovation Laboratory (주 1)진공 증착 방법이며인쇄 방법 (참고 2)8439_8479이동성 (주 3)N 형 유기 반로투스 바카라 (주 4)재료가 개발되었습니다 더욱이, 경질 페닐 모이어 티와 연질 알킬 부분으로 구성된 페닐 알킬 측쇄는이 특징이다분자 어셈블리 (주 5)구조 형성에서 중요하다는 것이 밝혀졌습니다
Pie-Electron 기반 분자 (주 6)로투스 바카라이고구멍 (주 7)함께 수행 할 수있는 기존의 무기 반로투스 바카라와 달리 구멍은 일반적으로 수행 가능성이 높으며 지금까지 개발 된 많은 유기 반로투스 바카라가홀 운송 속성 (P-Type, Note 8)를 나타냅니다 이 중 최근 몇 년 동안 10cm는 현재 실용적으로 사용중인 무기 반로투스 바카라의 비정질 실리콘보다 크기가 높습니다2V-1S-19062_9098iot로투스 바카라 태그 및 다중 센서, 사회의 주요 장치 (주 9)와 같은 고급 장치에서 사용하기 위해 홀 이동성과 비교할 수있는 로투스 바카라 이동성 외에 공정 호환성 및 공기 안정성을 결합하는 로투스 바카라 수송 (N- 타입) 유기 반도체의 개발 이 연구 그룹은이 도전을 극복 할 수있는 새로운 파이 로투스 바카라 시스템을 사용하고 있습니다BQQDI 골격을 성공적으로 개발했습니다 (주 10)특히, PHC2–bqqdi는 인쇄를 통한 높은 로투스 바카라 이동성 및 공기 안정성을 나타내는 단결정 박막을 형성하는 데 사용될 수 있으며 실제 로투스 바카라 수송 재료 일 것으로 예상됩니다
이번에는이 연구 그룹이 PHC2- BQQDI 유사체에서 측쇄의 역할을 명확히하기 위해, 페닐 알킬 측쇄가있는 PHCn–bqqdi (n = 1–3)가 개발되었고 그 구조 및 반로투스 바카라 특성이 조사되었습니다 인쇄 방법, PHC2–bqqdi는 가장 높은 반로투스 바카라 성능을 보여 주었고 진공 증착 방법 PHC3–bqqdi는 더 나은 로투스 바카라 이동성과 대기 안정성을 나타내는 것으로 밝혀졌습니다 또한 유기 반도체와 금속 전극 사이에서 발생하는 접촉 저항은 유기 반도체 장치의 성능을 억제하는 문제 중 하나이지만 PHC3–bqqdi 접촉 저항은 세계에서 가장 작은 N 형 유기 반로투스 바카라입니다 X- 선 회절은 진공 증착에 의한 반로투스 바카라 특성의 역전이 박막에 고유 한 다형성에 기인 한 것으로 나타 났으며, 분자 역학 계산은 다형성의 형성이 페닐 왈 실 측쇄에 의존하는 기판에서 조립 구조의 불안정성에 기인 한 것으로 나타났다 이것은 경질 페닐 모이어 티와 연질 알킬 모이어 티를 결합한 페닐 알킬 측쇄의 특징으로 생각되며, 유기 반로투스 바카라 재료의 개발을위한 새로운 분자 설계 안내서가 될 것으로 예상된다
이번에 얻은 결과에서, BQQDI 백본의 N 형 유기 반도체 재료의 기초로서의 유용성 일뿐 만 아니라, 페닐 왈 실 모이어 티와 같이 경도와 부드러움을 결합한 사이드 체인 구조는 NTYPE의 유기체 제도의 특성을 개선하기위한 안내서로 작용할 것으로 예상된다 앞으로, 우리는 저비용의 저렴한 환경 로투스 바카라 태그를 개발하고 유기 반도체를 기반으로 사용하지 않는 에너지를 효과적으로 활용할 것입니다에너지 수확 (주 11)등, 차세대인쇄 된 유연한 로투스 바카라 장치 (주 12)우리는이 분야의 연구 개발을 가속화하기를 희망합니다
이 연구 결과는 2020 년 10 월 22 일 미국 화학 학회 (ACS)에 의해 발표되었습니다재료 화학"의 온라인 Breaking News 버전에서 릴리스됩니다
<연구의 배경과 역사>
스마트 폰 및 컴퓨터와 같은 최신 로투스 바카라 장치에서는 주로 실리콘으로 구성된 무기 화합물로 구성된 반도체 (무기 반도체)를 사용합니다공유 본드 (주 13)에 의해 연결되는 무기 반도체, 공유 결합을 통한 전하 수송으로 인해 매우 높은 전하 이동성을 나타내며, 무겁고 단단하며 장치 제조를 위해서는 약 300-1000 ° C의 고온이 필요합니다 대조적으로, 유기 반도체는 가볍고 기계적으로 유연하다는 이점이 있으며, 이들은 파이-로투스 바카라 기반 분자가 빛의 원소로 구성된 약하고 가역적 인 분자간 힘에 의해 연결된 고형물이기 때문이다 또한, 진공 증착 및 인쇄 방법은 모두 무기 반도체보다 훨씬 낮은 온도에서 프로세스를 허용하여 생산 중 비용과 환경 부담을 줄여 차세대 인쇄 유연한 로투스 바카라 제품의 핵심 재료로 매우 기대됩니다 그러나 작은 겹치는분자 궤도 (참고 14)를 통해 수행되기 때문에, 낮은 전하 이동성은 일반적으로 유기 반로투스 바카라의 단점으로 간주되었습니다 그러나, 같은 이유로, 분자의 조립 구조는 유기 반로투스 바카라의 성능을 결정하는 중요한 요소 중 하나이므로, 매우 정기적 인 배열을 갖는 P 형 유기 반로투스 바카라 단결정에서는 비대 반로투스 바카라의 비정질 실리콘보다 10cm 이상이 더 높다2V-1S-1등급 홀 이동성을 보여주는 것으로 밝혀졌습니다 앞으로, 로투스 바카라 수송 (N- 타입) 유기 반도체의 성능을 향상시키기 위해 분자 구조, 골재 구조 및 장치 성능 사이의 관계를 올바르게 이해하는 것이 중요하다
이 연구 그룹은 이전에 실용적인 N 형 유기 반로투스 바카라의 기초로 유망한 BQQDI 골격을 개발했습니다 특히, PHC2–bqqdi는 인쇄 방법으로 인한 높은 로투스 바카라 이동성, 공기 안정성 및 내열성을 나타내는 것으로 밝혀졌습니다 반면에, C8–bqqdi 장치 특성은 불안정했고, PHC를 초래하는 경질 페닐 부분의 도입이 관찰되었습니다2- BQQDI의 세트 구조 및 장치 성능에서 중요한 역할을하는 것으로 생각되었습니다
<연구 내용>
이 연구 그룹은 단단한 페닐 부분과 연질 알킬 부분을 결합한 페닐 알킬 측쇄가 BQQDI 골격의 장치 성능을 도출 할 것을 약속하고 있으며, 알킬 조물 유연성의 효과를 조사하기 위해 길이를 변경했습니다n–bqqdi (n = 1–3)가 개발되었습니다 (그림 1a) 단결정 구조 분석을 수행 한 후 PHC2- BQQDI, PHC와 유사합니다1–BQQDI 및 PHC3–bqqdi도 여러 포인트가 있습니다수소 결합 (주 15)(그림 1b) 단결정 필드 효과 트랜지스터는 인쇄 방법을 사용하여 생성되었고, 그 특성을 평가하고, 전도 계산과 비교할 때, 로투스 바카라 이동성 (PHC2–bqqdi> phc3–bqqdi> phc1–bqqdi) 한편, 진공 증착에 의해 다결정 전계 효과 트랜지스터를 제조 할 때, 다결정 전계 효과 트랜지스터가 생성되었다3–bqqdi는 최상의 장치 성능을 보여주는 것으로 밝혀졌습니다 PHC3–bqqdi 및 phc2–bqqdi는 비슷한 로투스 바카라 이동성을 가지고 있지만 PHC3–phc in bqqdi2- BQQDI의 절반보다 작습니다접촉 저항 (참고 16)추정되었습니다 금속과 유기 반로투스 바카라와 같은 전극 재료 사이에서 발생하는 접촉 저항은 유기 반로투스 바카라 장치의 성능을 억제하며, 필드 효과 트랜지스터와 같은 논리 회로의 속도를 높이는 데 큰 단점이 있습니다 PHC3–bqqdi에 의해 추정 된 최소 접촉 저항 값은 17 kΩ · cm이며, 이는 금 전극을 사용한 N 형 유기 필드 효과 트랜지스터의 세계에서 가장 작은 값입니다 X- 선 회절 측정 결과 PHC3–bqqdi는 단결정과 동일한 어셈블리 구조를 형성하는 반면 PHC1–bqqdi는 박막 단계라는 다형성이되고 PhC2–bqqdi는이 두 단계의 혼합물을 갖는 것으로 추정되었습니다 이것은 고품질의 순수한 조립 구조의 형성이 접촉 저항을 감소시키는 데 관여했음을 시사한다 이들 세트 구조의 차이를 조사하기 위해, 우리는 단결정 구조에서 시작하여 분자 역학 계산을 수행했으며, PHC3–bqqdi> phc2–bqqdi> phc1–bqqdi는 분자 변동이 더 높지만 박막이되면 PHC2–bqqdi 및 phc113221_134023–bqqdi는 또한 알킬 모이어티가 어셈블리 구조의 왜곡을 완화하고 BQQDI 백본 사이의 상호 작용을 촉진한다고 말할 수 있습니다
<미래 개발>
PHCn–bqqdi는 알킬 부분의 길이 N의 차이로 인해 인쇄의 경우 N = 2에서 우수한 장치 성능을 나타내는 N 형 유기 반도체이며, 필름 형성 방법에 관계없이 우수한 공기 안정성을 갖는 N 형 반도체입니다 따라서 우리는 스마트 사회의 요소 인 로투스 바카라 태그, 다중 센서 및 유기 반도체를 사용합니다열전 변환 요소 (주 17)박막 태양 전지 특히,이 연구에서 밝혀진 접촉 저항성의 특징은 논리 회로 속도를 높이는 것과 같은 실제 장치를 개발하는 데 큰 이점으로 간주됩니다 또한,이 연구에서 얻은 단단하고 소프트 페닐 알킬 측쇄에 대한 유용한 발견은 BQQDI 골격에만 국한되지 않지만 다른 파이-로투스 바카라 분자에 적용될 수 있으며 향후 유기형 반도체 재료 개발을위한 중요한 분자 설계 안내서가 될 것으로 예상된다
PHC는이 연구 그룹이 개발 한 N 형 유기 반로투스 바카라 자료입니다2–bqqdi는 2020 년 5 월 Fujifilm Wako Pure Chemical Co, Ltd에 의해 시약으로 출시되었습니다 또한 PHC3–bqqdi는 2020 년에 회사가 시약으로 판매 될 예정입니다
이 연구 결과는 다음 프로젝트, 연구 분야 및 연구 주제를 통해 얻었습니다
전략적 창의적 연구 촉진 프로젝트 개인 유형 연구 (Sakigake)
연구 영역 : "마이크로 에너지를 사용하여 혁신적인 환경 발전 기술 만들기"
(연구 일반 : Osaka University의 명예 교수, Taniguchi Kenji, 부회장 연구 총장 : Akinaga Hiroyuki, Nanoelectronics Research Division, Nanoelectronics Research Division, Nanoelectronics Research Division)
연구 주제 : "유기 반로투스 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
(그림 1)이 연구에서 N- 타입 유기 반로투스 바카라 PHCn–bqqdi a) 분자 구조 및 b) bqqdi포장 구조 (참고 18)(e-전도 로투스 바카라를 나타냅니다)
(그림 2) a) 진공 증착 방법에 의한 PHC2–bqqdi 및 b) PHC3–Bqqdi 다결정 전계 효과 트랜지스터 특성 및 c) 대기의 시간 안정성
(그림 3) a) 결정 구조에 근거한 PHC2-BQQDI 및 B) PHC3-BQQDI의 이중층 박막에서의 분자 역학 계산
Okamoto Toshihiro (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료 부교수/
일본 과학 기술 기관 (JST)/
동시에 AIST와 University of Tokyo의 방문 연구원, 고급 피연산자 측정 기술 오픈 혁신 연구소)
Kumagaya Shohei (도쿄 대학교, 새로운 지역 제작 과학 대학원 특별 조교수)
Takeya Junichi (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료학과 교수
자재 혁신 연구 센터 (MIRC)/
AIST와 University of Tokyo의 방문 연구원, AIST, Advanced Openand Measurement Technology Open Innovation Laboratory/
Nanoarchitectonics 국제 센터 (WPI-MANA)
Ishii Hiroyuki (Tsukuba 대학교 수학 및 재료 조교수)
Watanabe Go (Kitasato University, 과학부 물리학과 강사)
잡지 이름 : "재료 화학"(2020 년 10 월 22 일자)
논문 제목 :“강성 및 유연한 기능 그룹에 의해 구동되는 질소 함유 페릴렌 디 이미 미드의 협력 적 응집”
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