ウエハーの作製に成功しました。cm2/Vsを示すことが分かりました。国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(WPI-MANA)、パイクリスタル株式会社の共同研究グループは、高性能トランジスタとして利用可能な有機半導体ウエハーを簡便な印刷法により作製しました。観点から、現状のシリコン半導体に置き換わり、安価に大量生産可能な次世代の電子材料として期待されてきました。この点から、実デバイスに利用できる有機半導体や印刷手法の開発が、長い間進められてきました。4インチ級ウエハーを作製できることを実証しました。このウエハー1枚から作製された1,600個のトランジスタは欠陥なく動作し、平均の電荷の移動度(注2)は実用化の指標となる10cm2/Vs以上を示すことを明らかにしました。従来の有機半導体印刷に比べて、今回の印刷方法では材料消費が極めて少なく、また印刷面積の大規模化においてプロセス時間短縮につながると考えられるため、将来の産業応用を見据える上で大きなコストダウンが見込まれます。Reports」2019年11月4日版に掲載されます。准教授)の一環として行われました。発表内容[背景]電子回路を構成するトランジスタにおいて、従来用いられるシリコン半導体に比べて、有機半導体は印刷による低温プロセスによりコストダウンが期待できるため、次世代の電子材料として盛んに研究がなされています。IoT社会に必要なRFIDタグ(注3)やトリリオンセンサーユニバース(注4)における大きな貢献が期待されます。ところが、有機半導体の多くは、低温での印刷性能と優れた半導体特性とを併せ持つことが少なく、世界でも実用的な電子デバイスの研究開発がなかなか進んでいませんでした。高い有機トランジスタ性能を引き出すための均一性や再現性に優れたプロセス技術の確立も大きなカギとなります。この解決案の一つとして、最近では、印刷可能な有機半導体を用いた単結晶膜が注目されています。印刷可能となってきました。今後大量生産に向けて、有機半導体材料の改良と共に、大量生産が可能な手法を見極める必要があります。http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry625/)。この極薄単結晶膜を印刷する際、同グループが開発した「連続エッジキャスト」法を用いると、有機半導体インクを吐出するノズルのスキャン箇所にだけ単結晶薄膜が成長します。この時、有機半導体インクの濃度や印刷温度などの精密な制御により、分子レベルで層数制御された単結晶薄膜の製膜が可能になります。単結晶膜はおよそ10ナノメートルと非常に薄く、電気伝導層として最薄レベルに匹敵するため、極めて高い材料利用効率になります。断続的にインクを供給しながら印刷を行うため、ノズルの拡張により大面積印刷が可能であると予期されていました。原理的に、この手法はノズル幅を拡げることで単位面積当たりの印刷時間を削減することが可能です。この点で、インクジェット法など印刷時間が印刷面積に比例する印刷方法に比べて優れています。大面積化を実証しました(図1)。cm幅のノズルから得られる極薄有機単結晶ウエハーは4インチ級の大きさであり、市販のシリコンウエハーに匹敵します。用いた有機半導体は化学的に安定であるため、単結晶薄膜上でフォトリソグラフィーによる電極パターニングが可能です。cm2/Vsに達することを明らかにしました(図2)。[今後の展望]今後は、より高性能な有機半導体材料や印刷装置の開発を進めることで、ロールtoロール印刷方式の導入を含めてさらなる大面積印刷技術の確立を目指します。同時に、共同研究を実施したパイクリスタル株式会社は、本印刷技術を活用した高性能集積回路の開発を進めており、近く事業化される見込みです。今回の成果により、安価に大量生産可能なIoTデバイスの開発が促進されると期待されます。右)用いられた有機半導体分子の化学構造と、単結晶膜中の集合構造の模式図。左)有機半導体単結晶ウエハーから作製された1600トランジスタアレイの写真。中央)全トランジスタの伝達曲線、および右)移動度マッピング。cm2/Vsが達成されている。産総研・東大先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ平成28年6月1日、東大柏キャンパス内に設置した産総研と東大の研究拠点。デバイスなどの産業化・実用化のための研究開発を行っている。電場により電荷が移動する際の移動しやすさを表す量。IoTデバイスの動作には10cm2/Vs以上の移動度が望ましい。RFIDタグ電波を用いた無線通信により、個別識別コード情報(ID)をやり取りするタグ。Suicaなどの交通カードもRFIDタグに含まれる。トリリオンセンサーユニバースIoT社会化が進むにつれ、世界中のあらゆる人が最先端科学技術の恩恵を受けられる社会のこと。IoT向けのセンサーは使い捨ての用途で使用されることも多く、毎年1兆個のセンサーが消費されるとされる。