產總研等利用無電解電鍍,開發貼附金電極之有機電晶體

 

刊登日期:2020/9/15
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日本產業技術總合研究所(AIST)與東京大學、物質材料研究機構(WPI-MANA)的研究團隊利用無電解電鍍將金電極貼附在有機半導體上,進而開發出一項有機電晶體。

為了以無電解電鍍形成金電極的圖案(Pattern),研究團隊首先利用親液/疏液(Lyophilic/Lyophobic)的圖案化(Patterning),製作了銀微粒子層的圖案化。銀在無電解電鍍過程中是做為觸媒。研究團隊在氟類高分子薄膜以真空紫外光LED進行部分照射後,即可將銀微粒子油墨依親液範圍/疏液範圍進行選擇性的表面改質。在實施親液/疏液圖案化之後,透過塗佈銀微粒子油墨,即形成了銀微粒子層的圖案。之後僅需將基板浸漬於金電鍍液,金薄膜就會被覆在銀微粒子層上。此次研究未利用平版印刷法,就實現了約10μm程度的高精細圖案化。

研究團隊也將製作出來的金電極,透過以前開發的電極轉寫法,裝設在1分子層(厚度4nm)單結晶的有機半導體上,試作出有機電晶體。透過改變閘極電壓讓有機半導體的汲極電流流動,並從閘極電壓與汲極電流的平方根計算出移動度,結果顯示達到實用化指標的10cm2/Vs,證實能引發出1分子層有機半導體所具有的性能。此外,金屬與有機半導體界面的接觸電阻非常小,只有120 Ωcm左右,因此不會損害有機半導體原有的性質,證實金電鍍電極的可用性。

透過此次的研究成果,未來將不需高額設備投資的高真空製程或平版印刷法,即可容易進行積層裝置的大面積化,並可望活用於低成本之軟性電子的製程上。此外,電鍍液基本上是不含有機溶媒的水溶液,可予以再利用,因此屬於低環境負荷。不需大型真空設備就可以大面積化,對於裝設電極的半導體端的限制也較少。基於這些特性,今後可望在使用有機半導體的軟性電子或生物電子(Bioelectronics)等領域有所貢獻。


資料來源: https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2020/pr20200810/pr20200810.html
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