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Takeya, et al., Science Advances 2018 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。 [成果] 今回、ノズル幅を従来の4倍以上となる9 cmに拡大し、周辺装置および印刷条件を改良することで、およそ3分子層（12ナノメートル）からなる均一な有機半導体単結晶膜印刷の大面積化を実証しました（図1）。9 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。また、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。4インチ有機半導体ウエハーに1,600個のトランジスタを作製したところ、欠陥なく全てが駆動するだけでなく、得られた平均の移動度は、現状の有機トランジスタにおいて最高クラスである10 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。また同時に、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。 図1　左）4インチ角のシリコンウエハー上に印刷された極薄有機半導体単結晶膜ウエハー。 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。 図2　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。赤で示される領域で移動度10 cm2/Vsが達成されている。 発表者 熊谷　翔平（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻　特任助教） 山村　祥史（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻　博士課程学生） 渡邉　峻一郎（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻　特任准教授／産業技術総合研究所　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　客員研究員　兼務） 岡本　敏宏（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻　准教授／JSTさきがけ研究員　兼務／産業技術総合研究所　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　客員研究員　兼務） 伊藤　陽介（パイクリスタル株式会社 CEO） 竹谷　純一（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻　教授／マテリアルイノベーション研究センター（MIRC）　特任教授　兼務／産業技術総合研究所　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　客員研究員　兼務／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（WPI-MANA）MANA主任研究者（クロスアポイントメント）） 発表雑誌 雑誌名：「Scientific Reports」（オンライン版：11月4日） 論文タイトル：Scalable Fabrication of Organic Single-Crystalline Wafers for Reproducible TFT Arrays 著者：Shohei Kumagai*, Akifumi Yamamura, Tatsuyuki Makita, Junto Tsurumi, Takahiro Wakimoto, Nobuaki Isahaya, Han Nozawa, Kayoko Sato, Masato Mitani, Toshihiro Okamoto, Shun Watanabe*, and Jun Takeya* DOI番号：10.1038/s41598-019-50294-x アブストラクトURL：http://www.nature.com/articles/s41598-019-50294-x 用語解説 (注1)　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。相互のシーズ技術を合わせ、産学官ネットワークの構築による「橋渡し」につながる目的基礎研究の強化や、先端オペランド計測技術を活用した生体機能性材料、新素材、革新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。[参照元へ戻る] (注2)　移動度 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。[参照元へ戻る] (注3)　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。[参照元へ戻る] (注4)　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。[参照元へ戻る] お問い合わせお問い合わせフォーム 産総研について アクセス 調達情報 研究成果検索 採用情報 報道・マスコミの方へ メディアライブラリー お問い合わせ English ニュース お知らせ一覧 研究成果一覧 イベント一覧 受賞一覧 研究者の方へ はじめての方へ 研究成果検索 研究情報データベース お問い合わせ 採用情報 ビジネスの方へ はじめての方へ 研究成果検索 事例紹介 協業・提携のご案内 お問い合わせ AIST Solutions 一般の方へ はじめての方へ イベント情報 スペシャルコンテンツ 採用情報 お問い合わせ 記事検索 産総研マガジンとは 公式SNS @AIST_JP 産総研チャンネル 公式SNS @AIST_JP 産総研 チャンネル サイトマップ このサイトについて プライバシーポリシー 個人情報保護の推進 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Copyright © National Institute of Advanced Industrial Science and Technology （AIST） （Japan Corporate Number 7010005005425）. 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