有機電界効果トランジスタ

有機電界効果トランジスタ（OFET）とは

有機電界効果トランジスタ（OFET）は、有機半導体を中心に構造が設計されたトランジスタです。このトランジスタは、真空蒸着や溶液塗布技術を用いて製造できるため、低コストで大面積の電子機器を実現できる可能性を持っています。最も一般的な構造では、基板上に配置されたゲート電極と、表面に配置されたソースドレイン電極が特徴です。このデザインは、シリコン基板において二酸化ケイ素のゲート絶縁膜を利用した薄膜トランジスタの構造に似ています。さらに、無機物に加え、ポリメチルメタクリレート（PMMA）といった有機材料を絶縁膜に使用することも可能です。

2007年5月、ソニーはOFETを用いたフルカラーの有機ELディスプレイを世界で初めて試作し、プラスチック基板で作られているために折り曲げることができる技術を発表しました。

使用材料と進展

OFETは、芳香環を持つ低分子有機材料や、広がったπ電子を持つ高分子有機材料の2つに大別されます。これらの材料は、電荷の波動関数の非局在化を促進し、電荷の伝導を可能にするために必要です。たとえば、低分子材料にはルブレン、テトラセン、ペリレンジイミドなどがあり、高分子材料にはポリチオフェンやポリ3ヘキシルチオフェン（P3HT）などがあります。

現在の研究は非常に活発で、その結果は毎週のように有名な学術誌に掲載され続けています。新たに合成された化合物のFET特性に関する研究が行われ、解説論文も多く発表されています。

電 charge輸送のメカニズム

OFET内部で電荷が輸送される際には、ゲート絶縁膜界面での二次元的な制約が存在します。この特性を解析するために、様々な実験手法が使用されています。たとえば、Haynes-Shockley法や過渡光電流測定法、圧力波伝播法などがあります。これらの手法を通じて、ゲート電圧によって誘導される電荷が拡散し、OFET内部でどのように広がるのかが理解されてきています。

実用化と応用

有機半導体をベースにしたトランジスタは、軽量で柔軟性が高いことから、インクジェット印刷のような技術を使って大面積且つ低コストの電子製品を製造することが可能です。これにより、折り曲げ可能なディスプレイや電子ペーパー、人工皮膚、RFIDタグなどの実用化が期待されています。東京大学では、曲がったページをスキャンするための「曲げられるシート型スキャナ」の試作も行われています。

有機発光トランジスタ（OLET）の登場

OFETの内部で電流が流れる特性を利用して、新たな発光デバイスを作成する発想が生まれました。このようにして開発された有機発光トランジスタ（OLET）2023年に初めて報告されました。このデバイスは、櫛歯状の金電極をソースドレイン電極に採用し、テトラセンの薄膜を活性層に使用することで、電界発光を実現しています。OFETの進展は、さらなる新技術の開発を刺激しており、今後の展望が期待されています。

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