Research Abstract


Organic transistors with high thermal stability for medical applications

2012年3月6日 Nature Communications 3 : 723 doi: 10.1038/ncomms1721

有機電子デバイスは機械的な柔軟性に優れているため、フレキシブルディスプレイ、ロボット用センサー、生体用や医療用のエレクトロニクス用途など、その柔軟性をいかしたさまざまな応用が期待されている。有機デバイスに残された重要課題の1つは、熱的な不安定性である。これは、有機材料は融点が低く熱膨張係数が大きいため、熱による劣化が生じやすいことに起因する。今回我々は、熱的安定性に優れ、かつ医療用滅菌プロセスを実行できる、高耐熱性の柔軟な薄膜トランジスタの作製に成功した。この有機薄膜トランジスタは、高移動度有機半導体であるdinaphtho[2,3-b:2′,3′-f]thieno[3,2-b]thiopheneと、厚さ2 nmの自己組織化単分子層と厚さ4 nmの酸化アルミニウム層からなる薄いゲート絶縁膜で構成されている。このトランジスタは、2 Vの低駆動電圧において1.2 cm2V-1s-1という高い移動度を示し、さらに医療用の滅菌プロセスで一般的に用いられる高温条件にさらされても安定に動作する。

栗原 一徳1,2,3, He Wang4, 内山 直哉1, 福田 憲二郎1, 横田 知之1, Ute Zschieschang5, Cherno Jaye6, Daniel Fischer6, Hagen Klauk5, 山本 達也7, 瀧宮 和男7, 池田 征明8, 桑原 博一8, 関谷 毅1,2,3, Yueh-Lin Loo4 & 染谷 隆夫1,2,3,9

  1. 東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻
  2. 東京大学大学院 工学系研究科 電気系工学専攻
  3. 科学技術振興機構(JST)創造科学技術推進事業(ERATO)
  4. プリンストン大学 Department of Chemical and Biological Engineering(米国)
  5. マックス・プランク固体研究所(ドイツ)
  6. 国立標準技術研究所(米国)
  7. 広島大学大学院 工学研究科 応用化学専攻
  8. 日本化薬株式会社
  9. プリンストン大学 Department of Electrical Engineering(米国)
The excellent mechanical flexibility of organic electronic devices is expected to open up a range of new application opportunities in electronics, such as flexible displays, robotic sensors, and biological and medical electronic applications. However, one of the major remaining issues for organic devices is their instability, especially their thermal instability, because low melting temperatures and large thermal expansion coefficients of organic materials cause thermal degradation. Here we demonstrate the fabrication of flexible thin-film transistors with excellent thermal stability and their viability for biomedical sterilization processes. The organic thin-film transistors comprise a high-mobility organic semiconductor, dinaphtho[2,3-b:2′,3′-f]thieno[3,2-b]thiophene, and thin gate dielectrics comprising a 2-nm-thick self-assembled monolayer and a 4-nm-thick aluminium oxide layer. The transistors exhibit a mobility of 1.2 cm2V-1s-1 within a 2 V operation and are stable even after exposure to conditions typically used for medical sterilization.