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将高精度图案化电极安装到各种表面的方法的开发

研究要点

● 为了使电子元件工作,需要在半导体上安装可以输入和输出电压及电流的电极,但是需始终考虑电极成形期间半导体受到的损伤和电极与半导体之间的接触不良等。

● 本研究开发出一种从基板上剥离高精度图案化电极,并将其转印到有机半导体上的方法。通过该方法,证明了即使是单分子层有机半导体也能发挥半导体原本的功能。

● 本方法使用价格低廉、应用广泛、且环境负荷小的材料,容易实现大面积化,而且能够适用于各种表面形状,因此有望在软电子设备的实用化方面和生物电子领域做出贡献。

研究概要

由东京大学大学院新领域创成科学研究科、东京大学材料创新研究中心、产综研(产业技术综合研究所)东大先端OPERANDO计测技术开放创新实验室(注1)、物质与材料研究机构国际纳米结构设计研究基地(WPI-MANA)组成的共同研究小组受洗涤浆的启发,开发出一种将高精度图案化电极安装到有机半导体的方法。

为了驱动具有各种功能的电子元件工作,输入和输出电压及电流的电极必不可少。

电极通常是金属,一般在高真空环境下通过巨大的能量制成薄膜,因此,抑制对电极设置面的损伤,并优化与基底的附着力等结合性是一项重要课题。

洗涤浆的成分聚乙烯醇具有在干燥后凝固,遇水后易溶解的特性,而本研究小组利用该特性开发出一种将在基板上高精度图案化的电极与聚乙烯醇一起作为电极片剥离,并转印到半导体上的方法。而且,通过该方法证实,即使将金属电极安装在单分子层(厚度为4纳米)有机半导体上,也可以充分发挥半导体的功能。对于安装面的限制非常少,因此有望应用在曲面和生物体上。本次研究成果可以应用于各种叠层设备,且将来有望在工业应用方面用于低成本的柔性电子器件工艺。

本研究成果已于今年3月13日发表于英国科学杂志《Scientific Reports》。

本研究作为日本学术振兴会(JSPS)科学基金资助项目“单晶有机半导体中电子传导的巨大应力应变效果和柔性机械电子”和“实现利用有机单晶半导体的自旋晶体管”(研究人员代表:竹谷纯一)的一部分被实施。

研究内容

【背景】

半导体在各种电子设备中发挥重要作用,现在以硅为代表的无机半导体被广泛使用。为了将半导体用作传感器和逻辑运算等功能元件,需要在半导体上形成可以输入和输出电压及电流的电极。电极通常是金属材料,一般通过真空蒸镀法(注2)或溅镀法(注3)等需要巨大能量的工艺将其附着到半导体上,因此需要抑制高能量对半导体造成的损伤。另外,解决由附着力不足等造成的与半导体接触不良问题也是

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