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有機トランジスタ―評価と応用技術―

(2005年『有機トランジスタ材料の評価と応用』普及版)

商品コード: B0934

  • 監修: 工藤一浩
  • 発行日: 2010年8月
  • 価格(税込): 3,024 円
  • 体裁: A5判、189ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0259-1

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  • 有機半導体,FET,TFT,薄膜,プリンタブルエレクトロニクス,,,,,

刊行にあたって

 『有機トランジスタ』の歴史は未だ20年程度であり、米国のベル研究所で産声を上げたゲルマニウム結晶を用いた無機トランジスタの1/3程でしかない。現在、性能の面においてはシリコントランジスタにはまだ及ばないが、本書で取り上げたように無機材料にはない魅力的な特徴を有している。また、液晶や有機感光体材料など数々の有機系材料が無機系材料に取って代わっていった過去の事例を見ても、有機トランジスタもその特徴を活かした応用展開には大きな期待が寄せられている。総論にも述べたが、ここ数年での応用物理学会での有機トランジスタに関する発表件数の増大と、その内容がそれを大きく物語っている。特に、これまで有機材料や有機デバイスを専門としていなかった研究者も多く参加している意義は大きく、有機デバイスの大きな展開が期待できる環境ができつつあると言えよう。今後もこの傾向は続き、更なる物性・特性の向上、応用展開が拡大され、有機トランジスタの進化と深化が導かれていくと思われる。
 このような時期に、材料開発の一面だけにとらわれず、その製膜方法や特性評価、さらには学際的領域にまで広がりつつある応用をも網羅した本書籍が、企画・発行することができたことは大変意味の深い事である。また発行に当たり貴重な時間を割いて、ご尽力頂いた執筆者の皆様には、この場を借りて厚く御礼申し上げる次第である。
 最後に、本書籍が有機トランジスタを手がける研究・開発者の皆様の一助となり、従来の概念を越えた有機電子デバイスの登場や、多岐に渡る応用分野をさらに広げる事が導かれるならば、監修をさせて頂いた身にとって望外の幸せである。
2005年6月  千葉大学 工学部 工藤一浩

<普及版の刊行にあたって>
 本書は2005年に『有機トランジスタ材料の評価と応用』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2010年8月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

工藤一浩   (現)千葉大学 大学院工学研究科 教授
鎌田俊英   (現)(独)産業技術総合研究所 光技術研究部門 研究グループ長
堀田 収   (現)京都工芸繊維大学 大学院工芸科学研究科 教授
南方 尚   (現)旭化成(株) 新事業本部 主幹研究員
岩佐義宏   東北大学 金属材料研究所 低温電子物性学研究部門 教授
         (現)東京大学 大学院工学系研究科 教授
金藤敬一   (現)九州工業大学 大学院生命体工学研究科 教授
斉木幸一朗   東京大学 大学院新領域創成科学研究科 複雑理工学専攻 教授
中村雅一   (現)千葉大学 大学院工学研究科 人工システム科学専攻 准教授
三島康由   (現)富士フイルム(株) 先端コア研究所 主席研究員
服部励治   (現)九州大学 産学連携センター 教授
島田敏宏   東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻 助教授
         (現)北海道大学 工学研究科 物質化学専攻 教授
八瀬清志   (現)(独)産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門 部門長
佐野健志   (現)三洋電機(株) 研究開発本部 アドバンストエナジー研究所 課長
脇坂健一郎   (現)三洋電機(株) ソーラー事業部 担当部長
安藤正彦   (株)日立製作所 基礎研究所 ナノ材料デバイスラボ ユニットリーダー 主任研究員
染谷隆夫   (現)東京大学 大学院工学系研究科 電気系工学専攻 教授
中馬 隆   (現)パイオニア(株) 研究開発部 EL研究部 研究3課 
小幡勝也   (財)光産業技術振興協会 高効率有機デバイス推進機構;大日本印刷(株) 研究開発センター
宮原裕二   (現)(独)物質・材料研究機構 生体材料センター センター長
和田恭雄   (現)東洋大学 大学院学際・融合科学研究科 教授

 執筆者の所属表記は、注記以外は2005年当時のものを使用しております。

目次

【第一編 総論】
第1章 総論

【第二編 評価】
第1章 材料
1. 有機トランジスタ材料の基礎評価
1.1 半導体の基本性質
1.2 有機半導体の材料設計
1.3 トランジスタ動作評価
1.4 半導体性能の構造要因
1.5 電極材料

2. 高分子系有機トランジスタ材料
2.1 はじめに
2.2 高分子系有機トランジスタ材料のいろいろ
2.3 高分子系有機トランジスタ材料のバリエーション
2.4 まとめと将来展望

3. 低分子系有機トランジスタ材料
3.1 はじめに
3.2 含窒素原子系材料
3.3 含硫黄原子系材料
3.4 炭化水素系材料
3.5 まとめ

4. 有機単結晶トランジスタと界面ドーピング
4.1 はじめに
4.2 有機単結晶FETの構造と作製法
4.2.1 有機ゲート絶縁膜法
4.2.2 貼り合わせ法
4.3 有機単結晶トランジスタの特性
4.4 界面ドーピング
4.5 おわりに

第2章 電気物性
1. 有機トランジスタの一般的電気物性
1.1 はじめに
1.2 トランジスタの種類
1.3 MOS型FET
1.4 電位分布
1.5 おわりに

2. 有機トランジスタ薄膜のその場測定
2.1 はじめに
2.2 FETその場測定装置
2.3 空乏層、蓄積層の厚み評価
2.3.1 閾値膜厚の評価
2.3.2 空乏層の観察
2.3.3 蓄積層厚の評価
2.4 チャネル容量の周波数依存性

3. 局所電気・電子物性
3.1 はじめに
3.2 界面電子構造の評価
3.3 金属/半導体接触抵抗の評価
3.4 絶縁体/有機半導体界面の評価
3.5 局所的なキャリア輸送現象およびバンド状態の評価
  
第3章 FET
1. アモルファスシリコンとの違い
1.1 アモルファスシリコンとの一般的な差異
1.1.1 はじめに
1.1.2 物性的、素子構造的比較
1.1.3 トランジスタ特性、回路特性
1.1.4 まとめ
1.2 ディスプレイ用トランジスタから見た差異
1.2.1 はじめに
1.2.2 有機TFTディスプレイの種類
1.2.3 まとめ

2. 有機薄膜FETの物性
2.1 はじめに
2.2 電界効果ドーピングの熱力学と速度論
2.3 移動度の測定法
2.3.1 静的特性による方法
2.3.2 過渡光電流測定(time of flight、TOF法)
2.4 有機薄膜FETにおける散乱機構
2.4.1 粒界の影響
2.4.2 有機物に内在的な散乱機構:分子間フォノン散乱
2.4.3 構造の乱れ
2.4.4 不純物散乱
2.5 FETのTOF測定
2.6 今後の展望

第4章 薄膜形成
1. 薄膜形成技術と評価技術
1.1 はじめに:有機薄膜トランジスタ(TFT)の構造
1.2 エピタキシャル成長による分子配向制御有機FET
1.3 摩擦転写法による一軸配向分子の有機FET
1.4 おわりに

2. 印刷法・インクジェット法
2.1 はじめに
2.2 代表的な印刷法及びパターニング方法
2.3 各方式の説明
2.3.1 凸版
2.3.2 凹版
2.3.3 平版
2.3.4 孔版
2.3.5 インクジェット
2.3.6 レーザー熱転写
2.3.7 スピンコート
2.3.8 スプレーコート
2.3.9 バーコート
2.3.10 リフトオフ
2.3.11 フォトケミカルパターニング
2.3.12 自己組織化
2.4 おわりに

3. 有機トランジスタの自己組織化技術
3.1 はじめに
3.2 有機TFTの狙い
3.3 フラットディスプレイ応用の利点
3.4 有機TFTの自己整合集積製法
3.5 最近の動向
3.6 おわりに

【第三編 応用】
第1章 大面積センサー
1. はじめに
2. 電子人工皮膚シート
2.1 低温硬化タイプのポリイミドのゲート絶縁膜
2.2 レーザー加工によるビア
2.3 「切り貼り」による有機集積回路
3. シート型スキャナー
3.1 デバイス構造と動作
3.2 3次元有機集積回路
4. 大面積エレクトロニクスの将来展望
5. 今後の課題
6. おわりに

第2章 ディスプレイ応用
1. はじめに
2. 各種TFTの特徴
3. 有機半導体材料
4. 有機TFT構造
4.1 トップコンタクト構造
4.2 ボトムコンタクト構造
4.3 トップゲート型構造
5. 有機TFTによるアクティブマトリクス駆動ディスプレイ
5.1 液晶ディスプレイ
5.2 電気泳動型ディスプレイ
5.3 有機ELパネル
6. 今後の開発に向けて

第3章 印刷技術による情報タグとその周辺機器
1. はじめに
2. 印刷技術とは
3. 印刷方式
4. 印刷によるパターン形成
5. グラビア印刷法による有機EL素子の特性評価
5.1 発光層の膜厚制御
5.2 発光の均一化
5.3 有機EL素子の特性
6. フレキシブル有機ELパネルの試作
7. 情報タグ

【第四編 未来への技術】
第1章 遺伝子トランジスタによる分子認識の電気的検出
1. はじめに
2. 遺伝子FETによる一塩基多型検出の基本原理
3. 実験方法
3.1 FETチップ
3.2 DNAプローブの固定化
3.3 ハイブリダイゼーション
3.4 インターカレーション
3.5 DNA伸長反応
4. 分子認識反応の検出
4.1 遺伝子FETの電気特性変化
5. 遺伝子FETによる一塩基多型の検出
5.1 アレル特異的ハイブリダイゼーション
5.2 インターカレーションによる高精度化
5.3 プライマー伸長反応によるSNP解析
6. ナノチューブ、ナノワイヤーを用いたバイオチップ
7. おわりに

第2章 単一分子エレクトロニクス
1. はじめに:エレクトロニクスの将来像
1.1 情報デバイスの発展の歴史と新しいパラダイムの必要性
1.2 将来像としての単一分子デバイス
1.3 情報蓄積デバイスの展望
1.4 その他の応用
1.5 20年後のエレクトロニクスに向けて:単一分子エレクトロニクスが可能にすること
2. 単一分子デバイス実現に向けた計測技術
2.1 実現へのマイルストーン
2.2 第一のマイルストーン:単一分子の導電性評価
2.3 第二のマイルストーン:単一分子発光デバイス特性計測技術
2.4 第三のマイルストーン:超高速トランジスタ特性評価
3. 情報技術の更なる発展を見据えて
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