新たに開発された有機半導体が光電子デバイスの未来を切り開く

新しい時代を切り開く有機半導体

近年、光電子デバイスがますます普及している中、その性能向上が求められています。特に、アンバイポラ性を持つ有機半導体は、その特性から注目されています。しかし、従来の材料では大気中での電荷輸送特性が低下するという課題がありました。こうした中、地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター（通称、都産技研）と国立大学法人東京科学大学（科学大）が共同で画期的な有機半導体を開発しました。

開発の背景

光電子デバイス、特に有機ELなどは、性能の安定性が要求されるため、材料選定が重要です。従来のアンバイポラ型有機半導体は、合成が複雑であり、環境中で劣化しやすいという問題を抱えていました。これに対抗するため、研究チームは新たに合成が容易で、さらに大気暴露後でもその性能が維持される材料の開発に成功しました。

主な特長

この新しい有機半導体の特長は以下の通りです：
1. 合成の容易さ: 市販の原料からわずか3ステップで、約66%という高い収率で合成が可能です。
2. 優れたワイドバンドギャップ: HOMO準位は−5.6 eV、LUMO準位は−3.0 eVで、ワイドバンドギャップは2.6 eVとなっています。
3. 非晶質膜としての応用: 均一な非晶質膜の形でデバイス応用が可能で、ガラス転移温度は79 ℃です。
4. 大気中での安定性: 新たに開発された膜は、大気中でもほぼトラップフリーで、12時間以上のアンバイポーラ電荷輸送特性を維持します。

これらの特性により、光電子デバイスの設計自由度と安定性が大幅に向上することが期待されています。

論文としての発表

この研究の成果は、2025年5月12日に「ACS Materials Letters」誌に掲載される予定で、インパクトファクターは9.6と高い評価を受けています。論文のタイトルは「An Ambipolar Alkynylborane Compound with Nearly Trap-Free Charge-Carrier Transport under Ambient Air Conditions」となっており、その結果はサプリメンタリーカバーにも採用されています。著者の三柴健太郎氏（都産技研、科学大）をはじめとする研究チームは、次世代の光電子デバイスに向けた新たな支柱を築いています。