創発分子機能研究グループ

主宰者

主宰者名 瀧宮 和男 Kazuo Takimiya
学位 博士(工学)
役職 グループディレクター
略歴
1994広島大学大学院工学研究科工業化学専攻 博士課程後期修了
1994広島大学工学部第三類(化学系) 助手
1997デンマーク オーデンセ大学化学科 博士研究員
2003広島大学大学院工学研究科物質化学システム専攻 助教授
2007同 教授
2010広島大学大学院工学研究院物質化学工学部門(応用化学) 教授
2012理化学研究所 創発分子機能研究チーム チームリーダー
2013同 創発物性科学研究センター 超分子機能化学部門 創発分子機能研究グループ グループディレクター (現職)
2017東北大学大学院理学研究科化学専攻 教授 (現職)

研究室概要

我々は合成化学を駆使することで、新しい機能性有機電子材料(有機半導体)の開発と応用を目指している。有機半導体の特徴は、「分子構造・電子状態を自在に設計・合成できる」ことであり、電子デバイス(トランジスタ、太陽電池、熱電変換素子など)に応用可能な機能性材料を集積化することで、スイッチング、光電変換特性の高機能化が可能である。最近では、独自に開発した分子骨格の応用により、高性能低分子有機半導体の開発と高移動度有機トランジスタの実現、半導体ポリマーの開発と高性能太陽電池への展開、また、安定な両極性半導体ポリマーの開発と単一半導体材料から成る高性能CMOSへの応用などの成果を挙げている。

研究分野

化学、工学、材料科学

キーワード

有機半導体
π電子系化合物
合成化学
有機電界効果トランジスタ
有機薄膜太陽電池
有機熱電材料

研究紹介

自己組織化単分子膜を用いた両極性半導体のキャリア種制御

電子・正孔のいずれをもキャリアとして利用可能な両極性半導体は、p型/n型の両方の半導体材料を必要とする論理回路デバイスを単一の材料で実現できる。しかし、これまでに報告されている両極性有機半導体は、大気中で不安定なうえに、ホール、電子の移動度のバランスが悪い、といった欠点を持つだけでなく、デバイス中で必要なキャリア種(ホール、また電子)を選択的に用いることができない致命的な欠点があった。この問題に対し、我々は、独自のπ電子骨格を用いた半導体高分子を開発することで、材料の安定化、両キャリア種の高移動度化を図り、更に、デバイス中で酸化物-有機半導体の界面に自己組織化単分子膜を用いることでキャリア種を制御できることを見出した。即ち、自己組織化単分子膜が誘起する界面ポテンシャルに応じて、両極性有機半導体中のキャリア伝導をホール、電子のいずれかに選択できるようになった。さらにこの知見を応用し、異なる種類の自己組織化単分子膜を酸化物基板上に塗り分け、その上に単一の両極性有機半導体を塗布するだけで高性能CMOSを作製することに成功した。

自己組織化単分子膜を用いた両極性半導体のキャリア種制御

メンバー一覧

瀧宮 和男 Kazuo Takimiya

グループディレクター takimiya[at]riken.jp R

川畑 公輔 Kohsuke Kawabata

客員研究員

中野 正浩 Masahiro Nakano

基礎科学特別研究員

杉野 寛佳 Hiroyoshi Sugino

特別研究員

Chengyuan Wang

特別研究員

大垣 拓也 Takuya Ogaki

特別研究員

Morten Jensen

特別研究員

大塚 信彦 Nobuhiko Ohtsuka

大学院生リサーチ・アソシエイト

Johan Jean-Claude Maurice Hamonnet

実習生

田中 俊一 Shunichi Tanaka

実習生

研究紹介記事

  • 2017年03月24日 RIKEN RESEARCH Plugging leaks in printable logic
    Self-assembling thin films make it possible to produce flexible electronic devices using a single plastic transistor
  • 2016年09月30日 RIKEN RESEARCH Fluorine offers solar power boost
    Tweaking the chemical composition of polymer solar cells improves efficiency and voltage
  • 2014年04月05日 理研ニュース 塗るだけで高効率に発電できる太陽電池をつくる
    近い将来、まったく新しいタイプの太陽電池が実用化され、エネルギー問題の解決に大きく貢献するだろう。有機半導体を塗るだけでつくることができる塗布型の有機薄膜太陽電池(OPV:Organic Photovoltaics)だ。