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KAIST、液晶物質の特性を利用した有機半導体基盤のトランジスタを開発

液晶を多様な有機電子素子に利用する可能性を提示


韓国の研究チームがLCD(液晶表示装置)に主に使用されている液晶を多様な有機電子素子に利用する可能性を提示した。

韓国研究財団(ノ・ジョンヘ理事長)はKAISTのユン・ドンギ教授研究チームが液晶物質の特性を利用して高配向有機半導体基盤のトランジスタを開発したと12月4日に発表した。

液晶は固体の結晶性と液体の流動性を同時にもつ。TVやコンピュータをはじめ携帯電話、電光掲示板などに広く使用されるディスプレイの核心素材といえる。液晶がディスプレイの必須素材となったのは優れた自己組織化と大型化を可能にした流動性による。液晶は光と温度、電場など外部の刺激に敏感に反応する。

だがこうした液晶の特性にもかかわらずこれまでLCD以外に他の分野への応用研究は広く行われていなかった。研究チームは優れた結晶質と大面積高配向が容易な液晶半導体素材を合成して配向特性を有機電界効果トランジスタに初めて用いた。

また既存の溶液工程とはちがい液晶半導体の流動性を利用して容易に一軸水平配向し、高配列特性を示すスメクチックE相を通じて無欠点、大面積、高配向の液晶半導体薄膜を製造することに成功した。スメクチックE相はネマチック相(流動性をもつ結晶と液状の中間状態)よりも低い温度で分子同士が最大限密集している相を言う。

有機半導体では分子の配列、配向、密集度が電荷の移動と密接な関連をもつ。これまでは溶液工程による一軸配向でのみ製造されたが溶媒蒸発による欠点が多く発生し電気的特性を制御することが困難だった。一方、研究チームの考案した液晶半導体は流動性を利用して無欠点の高配向高配列薄膜の製造が可能で、二つの偏光板さえあれば可視的に電荷移動度まで予測できる特別なプラットフォームの製造が可能。

研究に当ったユン・ドンギ教授は「液晶半導体は有機電界効果トランジスタだけでなく他の有機光電子素子やセンサーなど幅広い分野に応用できる。LCD分野にのみ限られていた液晶分子の優れた配向能力を多様な有機素子やプラットフォームに用れば次世代素子の製造に新たな可能性を創出できると思う」と話している。

研究成果は『ACS Central Science』に11月28日付で掲載された。





[2018-12-06]

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