課題番号 ：S-18-NR-0037
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：有機電界効果トランジスタに向けたレドックス活性金属錯体材料の開発と修飾基板の評
　　　　　　　　　　　　　 価
Program Title (English) ：Research on exploration of redox-active metal complexes toward organic field–
effect transistor materials and characterization of modified substrates
利用者名（日本語） ：田原圭志朗、池田貴志、森野喬
Username (English) ：K. Tahara, T. Ikeda, T. Morino
所属名（日本語） ：兵庫県立大学大学院物質理学研究科
Affiliation (English) ： Graduate School of Material Science, University of Hyogo

１．概要（Summary ）
分子エレクトロニクスの観点から、スイッチやメモリなどとして機能する分子デバイスの開発に注目が集まっており、電荷分布が大きく変動する金属錯体の利用が考えられている。本研究は、金属錯体を有機薄膜電界効果トランジスタの材料として応用することを目的としている。ゲート絶縁膜と有機半導体層の界面にレッドクス活性自己組織化単分子膜(SAM)を世界初めて導入したが、新規SAM構成分子の同定と基板表面の評価を本研究で行った。また、導電性骨格を組み込んだ新規金属錯体を新たな有機半導体材料として開発したが、その同定も本研究で行った。

２．実験（Experimental）
① MALDI-Spiral-TOF-MS　新規SAM構成分子および新規有機半導体材料の同定のため、質量分析を実施した。
② X線光電子分光分析装置(XPS)　酸化膜付シリコン基板上に作製したSAMの評価を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　今回、新たな有機半導体材料の分子設計として、導電性部位を金属錯体に組み込むアプローチをとった。導電性部位として、有機トランジスタの半導体部位として、高い大気安定性と世界トップレベルの移動度を兼ね備えたbenzothienobenzothiophene (BTBT)に注目した。このBTBTに2つの水酸基を導入した誘導体を配位子として、ビピリジンを補助配位子としたパラパラジウム・白金錯体を合成した。本研究では、MALDI-Spiral-TOF-MS装置を利用し、高分解能質量分析でこれらの新規化合物の同定を行った。従来の多くのtetrathiafulvalene含有錯体に対し、本研究では、BTBT骨格を含む初めての錯体を開発した（下記項目５(1)（2）で発表）。今後、BTBT部位-補助配位子間の分子内電荷移動吸収に起因する可視光吸収とBTBT部位の導電性を組み合わせた多重機能の開拓が期待される。
　フェロセニル基とトリエトキシシリル基を含む新規SAM構成分子を、上記の検討と同様に、高分解能質量分析で同定を行った。このSAM構成分子の溶液を浸漬し、洗浄を行ったシリコン基板をXPSで分析したところ、SAM構成分子が含有する元素の検出でき、SANの形成を確認できた。さらに有機半導体を真空蒸着させ、電極形成したデバイスがトランジスタ動作を示すことを確認した（下記項目５(3）で発表）。このレドックス活性SAMを利用した独自の手法で、メモリへの展開が期待される。

４．その他・特記事項（Others）
NAISTの安原主馬准教授及び技術職員西川嘉子氏および岡島康雄氏に御担当いただいた。機器使用料については、科研費基盤(C) JP16H06514の支援を受けた。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) K. Tahara, Y. Ashihara, T. Higashino,　Y. Ozawa, T. Kadoya, K. Sugimoto, A. Ueda, H. Mori and M. Abe, Dalton Trans., in press.
(2) Y. Ashihara, K. Tahara, T. Higashino, T. Kadoya, A. Ueda, H. Mori, Y. Ozawa and M. Abe, 錯体化学会 第68回討論会, 平成30年7月29日.
(3) T. Ikeda, K. Tahara, Y. Ozawa and M. Abe, 日本化学会第99春季年会, 平成31年3月16日.

６．関連特許（Patent）
なし