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有機デバイスのための塗布技術

  • Application Technology for Organic Devices
★ 次世代産業プリンテッドエレクトロニクスを築く,低コストで環境負荷の小さい塗布技術に注目が集まる!
★ さらなるデバイス性能の向上を求め,結晶の表面・界面ダイナミクスの解明に迫る!
★ 有機EL,太陽電池,タッチパネル,スマートフォンなど,市場拡大が期待される応用分野を支える塗布技術!

商品コード: T0845

  • 監修: 竹谷純一
  • 発行日: 2012年4月
  • 価格(税込): 69,120 円
  • 体裁: B5判,238ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0554-7

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  • 導電性高分子/金属ナノ粒子/有機半導体材料/界面ダイナミクス/電荷移動度/結晶性評価/流動解析/光電子分光/溶液塗布/室温塗布/FET/TFT/透明導電膜/フレキシブルディスプレイ/プリンテッドエレクトロニクス/有機EL/タッチパネル/スマートフォン/太陽電池/塗布装置/低コスト化/大面積化

刊行にあたって

 塗布の技術によって半導体デバイスを製造することには,実に様々な現象がかかわっている。どんな濃度の溶液を用意して,どのくらいのスピードで,どんな特徴をもった表面に塗布するのか,そうして溶媒を除去した後に溶質を構成物とする薄膜を形成する過程に加えて,その結果得られる薄膜に,電荷を注入して,それがうまく伝導するようにしなければならない。そこには,化学・物理学・工学の多様な学問領域の要素を含みつつ,領域の垣根にとらわれない自由な発想による工夫が集まっていて,いずれもが新鮮な輝きを放っている。その上,これまでに分かっていることをベースとして,さらに優れた方法や新しいデバイスを開発する余地が多いため,新しく研究を開始する場合にも比較的短期間で成果が得られそうな魅力を感じさせる。本書の各章は,「有機デバイスのための塗布技術」に関して,半導体及び金属配線材料などの化学,電子伝導機構や界面電子状態の物理からプロセス及び装置開発などのエンジニアリングにわたる広範囲の最新技術を含む。
 有機デバイスを塗布法で作製することの産業上のメリットは,室温付近で溶液を乾燥させるという極めて簡単で短時間のプロセスで半導体層が構築されることにある。一方で,半導体としての最大限の性能を安定して発揮させるためには,有機半導体層の界面には決まった条件で決まった量の電荷が注入されて,決まった量の電流が流れなければならない正確さも要求される。単純な溶液プロセスで,優れたデバイス性能を実現する精緻な界面を実現するという一見困難に思えることを実現するには,有機半導体の分子が自己凝集し,素早く決まった集合体構造を自発的に作る「自己組織化」を利用することが本質的に重要である。即ち,有機分子が勝手に構造を作る性質を用いて,生産効率と信頼性の両方に優れた半導体製造プロセスの開発が可能となる。集合体の構造を規定する分子自身の設計,自己組織化するのに適した塗布のプロセス及びそれを実現する設備,高度に組織化した有機半導体薄膜の電子状態と高移動度の電子伝導機構を理解することにより,早期に「プリンテッドエレクトロニクス」と称される次世代産業に結びついていくことを期待する。
(「はじめに」より)

著者一覧

竹谷純一   大阪大学 産業科学研究所 先進電子デバイス研究分野 教授
工藤一浩   千葉大学 大学院工学研究科 教授
尾坂格    広島大学 大学院工学研究院 助教
瀧宮和男   広島大学 大学院工学研究院 教授
金原正幸   岡山大学 異分野融合先端研究コア 助教(特任)
山田容子   奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 准教授
中山健一   山形大学 大学院理工学研究科 准教授
金井要    東京理科大学 理工学部 物理学科 准教授
吉本則之   岩手大学 工学部 マテリアル工学科 教授
辻佳子    東京大学 環境安全研究センター 准教授
丸本一弘   筑波大学 数理物質系 物質工学域 准教授;(独)科学技術振興機構 さきがけ研究員
中山泰生   千葉大学 先進科学センター 特任講師
山下敬郎   東京工業大学 大学院総合理工学研究科 教授
安原賢    MPM数値解析センター(株) 取締役センター長
石井佑弥   北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科
村田英幸   北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 教授
植村隆文   大阪大学 産業科学研究所 先進電子デバイス研究分野 助教
塚越一仁   (独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 主任研究者
李昀     (独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 ポスドク研究員
劉川     (独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 MANAリサーチアソシエイト
三成剛生   (独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 MANA研究者
伊藤学    凸版印刷(株) 総合研究所 ディスプレイ研究室 課長
永瀬隆    大阪府立大学 大学院工学研究科 電子・数物系専攻 助教
濱田崇    ノースダコタ州立大学 客員研究員(元 (独)科学技術振興機構 研究員)
小林隆史   大阪府立大学 大学院工学研究科 電子・数物系専攻 助教
松川公洋   (地独)大阪市立工業研究所 電子材料研究部 研究主幹
内藤裕義   大阪府立大学 大学院工学研究科 電子・数物系専攻 教授
水上誠    山形大学 有機エレクトロニクスイノベーションセンター 准教授
時任静士   山形大学 有機エレクトロニクス研究センター 副センター長,教授
松本栄一   キヤノントッキ(株) R&Dセンター 技術開発グループ 課長
生島直俊   武蔵エンジニアリング(株) DS事業本部 技術部門長
八木繁幸   大阪府立大学 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 准教授
中澄博行   大阪府立大学 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 教授
榎本信太郎  (株)東芝 研究開発センター 表示基盤技術ラボラトリー 主任研究員
松尾豊    東京大学 大学院理学系研究科 特任教授
花輪大    巴工業(株) 化学品本部 化成品部第二課 主事
Shane Cho  KH Chemicals Co.,Ltd. Technical Marketing  Director

目次

第1章 塗布技術が支える有機デバイスの将来  
1 はじめに
2 塗布技術と有機デバイス
3 有機デバイスの新しい応用展開
4 まとめ

第2章 塗布型材料
1 塗布プロセス用有機半導体材料  
1.1 はじめに
1.2 低分子系材料
1.2.1 TIPSペンタセン系低分子半導体
1.2.2 アルキルBTBT系低分子半導体
1.3 高分子系材料
1.3.1 ヘテロアレーンを有する半導体ポリマー
1.3.2 ドナー・アクセプター型半導体ポリマー
1.4 今後の展望

2 室温塗布プロセス用金属ナノ粒子  

3 光変換型前駆体法による有機デバイスの開発 
3.1 はじめに―前駆体法とは
3.2 ペンタセンジケトン前駆体の合成と光物性
3.3 ペンタセン光前駆体を用いた塗布・光変換型有機トランジスタ
3.4 光変換ペンタセンの薄膜構造
3.5 おわりに

第3章 塗布型有機デバイスにおける表面・界面ダイナミクス
1 導電性高分子薄膜界面の電子構造 
1.1 はじめに
1.2 導電性高分子薄膜の電子構造の直接観測
1.3 P3HT (poly(3-hexylthiophene))薄膜の電子構造
1.4 Polyfluorene誘導体薄膜の電子構造
1.5 まとめ

2 有機半導体薄膜の結晶の解明 
2.1 はじめに
2.2 有機結晶の特徴
2.3 有機薄膜の構造解析
2.4 膜の厚み方向の構造評価
2.5 すれすれ入射X線回折
2.6 表面X線回折でみたオリゴチオフェンの結晶成長
2.7 磁場を利用した有機半導体溶液成長の制御
2.8 おわりに

3 有機材料の結晶化プロセスと構造評価 
3.1 結晶成長
3.2 固相中の構造形成および構造評価
3.3 液相中の構造形成
3.4 液相中の構造評価
3.5 低分子有機半導体薄膜の構造形成
3.6 まとめ

4 低電圧駆動塗布型有機トランジスタの電子スピン  
4.1 はじめに
4.2 イオンゲルを用いた有機トランジスタの動作原理とESR法の利点
4.3 イオンゲルを用いた高分子TFT作製と素子特性評価
4.4 イオンゲルを用いた高分子TFTのESR研究
4.4.1 ESR信号とその異方性:分子配向と2次元磁気相互作用
4.4.2 ESR信号のバイアス依存性:非磁性電荷キャリア伝導
4.5 まとめと今後の展望

5 有機半導体結晶の光電子分光 
5.1 はじめに
5.2 光電子分光法の原理とチャージアップ問題
5.3 結晶性有機薄膜の光電子分光
5.4 有機半導体単結晶の光電子分光

第4章 高移動度を目指した設計・解析・評価方法
1 高性能有機FETにおける有機半導体の分子設計
1.1 はじめに
1.2 p型有機半導体
1.2.1 アセン類
1.2.2 チオフェンオリゴマー類
1.2.3 テトラチアフルバレン(TTF)類
1.3 n型有機半導体
1.3.1 へテロ環オリゴマー類
1.3.2 ジイミドおよびジケトン類
1.4 おわりに

2 電子材料の塗布流動解析 
2.1 はじめに
2.2 塗布流動解析方法の現状
2.2.1 塗布解析の分類
2.2.2 自由表面計算手法の種類
2.2.3 市販解析ソフトの種類
2.2.4 解析ハード(コンピュータ)
2.2.5 解析仕様の決定
2.2.6 解析メッシュ生成
2.2.7 境界条件・計算パラメータなどの設定
2.2.8 解析結果の評価
2.2.9 現実と解析結果の比較・反映
2.3 シミュレーションWGに関して
2.4 スロット塗布解析事例の紹介
2.4.1 3次元解析によるcoating window
2.4.2 2次元詳細解析による空気同伴臨界速度
2.4.3 巾方向塗布エッジ,塗布開始及び終了端の不均一解析
2.5 今後の展望
2.5.1 空気同伴の基礎研究
2.5.2 構造連成解析
2.5.3 粒子挙動連成解析
2.6 最後に

3 エレクトロスピンニング法を用いたπ共役系高分子ナノファイバーの作製と分子配向状態評価 
3.1 はじめに
3.2 本数制御したπ共役系高分子ナノファイバーの作製
3.3 平均ファイバー直径の制御
3.4 ナノファイバーからの高度偏光発光
3.5 偏光ラマン分光法を用いたπ共役系高分子鎖の配向度評価
3.6 おわりに

4 高性能有機FETにおけるキャリアの伝導機構 
4.1 はじめに
4.2 気相成長したルブレンの単結晶トランジスタ
4.2.1 結晶の「貼り合わせ」による素子作製
4.2.2 ルブレン単結晶トランジスタの電界効果特性
4.3 塗布結晶化法による有機単結晶トランジスタ
4.3.1 溶液から作製したC8-BTBT及びC10-DNTTの単結晶トランジスタ
4.3.2 塗布結晶化した高移動度有機単結晶トランジスタのアクティブマトリックス

第5章 フレキシブル有機デバイス作製技術
1 結晶化を利用した高移動度プリンタブル有機トランジスタ  
1.1 はじめに
1.2 高移動度有機半導体トランジスタのホール効果測定
1.2.1 高移動度の有機トランジスタ
1.2.2 有機FETのホール効果測定
1.3 有機単結晶トランジスタのホール効果
1.3.1 ルブレン単結晶FETのホール効果
1.4 DNTT,C8-BTBT,C10-DNTTトランジスタのホール効果
1.4.1 DNTT単結晶FETのホール効果
1.4.2 塗布再結晶法によって作製したC8-BTBT及びC10-DNTTの高移動度単結晶FET
1.4.3 DNTTとC8-BTBT多結晶薄膜のホール効果
1.5 ペンタセンFETのホール効果
1.6 まとめと今後の展望

2 溶液から自己二層分離法で造る結晶有機トランジスタ
2.1 はじめに
2.2 二層分離
2.3 紙基板上への適応とトランジスタ特性
2.4 おわりに

3 塗布法による透明酸化物半導体TFT 
3.1 はじめに
3.2 塗布法で作製する半導体
3.3 塗布法による透明酸化物半導体の報告例
3.4 低温化への試みと電子ペーパーへの応用
3.5 塗布型透明酸化物半導体の課題
3.6 終わりに

4 塗布型ゲート絶縁膜の開発と塗布型有機FETの特性 
4.1 はじめに
4.2 塗布型ゲート絶縁膜の要求特性
4.3 ポリメチルシルセスキオキサン (PMSQ) の合成と基礎物性
4.4 PMSQ膜を用いた塗布型OFETの素子性能
4.5 PMSQ絶縁膜の高機能化
4.6 まとめ

5 有機トランジスタのフレキシブルディスプレイへの応用 
5.1 はじめに
5.2 各種フレキシブルディスプレイの動向
5.3 フレキシブルディスプレイの要素技術
5.3.1 プラスチックフィルム
5.3.2 プラスチックフィルムのハンドリング
5.3.3 金属ナノ粒子
5.3.4 微細化パターニング
5.3.5 有機トランジスタの高性能化
5.4 フレキシブル有機ELディスプレイ用バックプレーンの試作
5.5 今後の展開

第6章 装置・応用
1 有機EL製造装置 
1.1 はじめに
1.2 有機EL材料
1.3 デバイス構造
1.3.1 カラー化
1.3.2 照明
1.3.3 金属材料
1.3.4 封止構造
1.4 有機EL製造プロセス
1.4.1 製造フロー
1.4.2 低分子材料の真空蒸着技術
1.4.3 高分子材料の塗布技術
1.5 有機ELの製造装置
1.5.1 装置構成
1.5.2 低分子材料の量産装置
1.6 おわりに

2 PC制御画像認識付卓上型塗布ロボット 
2.1 はじめに
2.2 350PCの構成と基本機能
2.3 高精度ディスペンスとは
2.4 位置補正の実力値
2.5 3Dアライメント機能
2.6 フレキシブルな卓上型ロボット
2.7 優れたカメラ操作性
2.8 研究開発向け機能
2.9 あらゆる部品配列に対応
2.10 まとめ

3 りん光材料を用いた溶液塗布型有機EL素子の開発と白色光源への応用  
3.1 はじめに
3.2 溶液塗布型OLED用りん光性有機金属錯体の開発
3.2.1 分子設計
3.2.2 溶液塗布型OLEDを指向したシクロメタル化白金(Ⅱ)錯体
3.3 強発光赤色りん光性イリジウム(Ⅲ)錯体
3.4 強発光性りん光材料を共ドープした白色PLEDの作製
3.5 おわりに

4 塗布型有機EL照明  
4.1 はじめに
4.2 均一発光を実現するための基板設計
4.3 メニスカス塗布法
4.4 有機ELパネルの試作と評価
4.5 まとめ

5 低分子塗布型有機薄膜太陽電池 
5.1 はじめに
5.2 低分子塗布型有機薄膜太陽電池の歴史
5.3 長波長光吸収が可能な低分子電子供与体
5.4 塗布変換型有機薄膜太陽電池
5.5 おわりに

6 単層カーボンナノチューブを用いたタッチパネル用透明導電フィルム 
6.1 はじめに
6.2 代表的なタッチパネル用ITOフィルムまたはコーティング代替材料の特徴
6.2.1 銀(Ag)
6.2.2 導電性高分子(Conductive Polymer)
6.2.3 カーボンナノチューブ(Carbon nanotube)
6.3 単層カーボンナノチューブ(Single-walled carbonnanotube,SWNT)の基本特性
6.3.1 概要
6.3.2 パターニング
6.3.3 添加剤及び後処理
6.3.4 その他
6.4 最近のタッチパネルの開発
6.5 新規材料の対応方向
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