东京大学先端科学研究生院、材料创新研究中心、产业技术综合研究所AIST/东京大学先进操作数测量技术开放创新实验室（注1），国立材料科学研究所国际材料纳米结构中心（WPI-MANA）联合研究小组是“化学镀”（注2）用于将高清图案化金电极附着到有机半导体上，以制造高性能有机晶体管。
用于输入和输出电压和电流的电极对于驱动电子设备至关重要。有机电子器件的电极通常使用金或银等贵金属在高真空下并使用大量能量（高温工艺或等离子体工艺）形成，这已成为实现低成本、低环境影响工艺的重要问题。
该研究小组使用“化学镀”（一种仅使用化学反应来涂覆金属薄膜的方法），无需高真空工艺即可制造出金电极。另外，亲液/拒液图案通过使用（注3）光刻工艺无需使用即可实现约10微米的高清图案（注4）。图案化金电极是使用该研究小组开发的电极转移方法创建的（东京大学新闻稿，2020 年 3 月 13 日）。http://wwwku-tokyoacjp/info/entry/22_entry842/)附着在半导体上，证明即使在仅由一层分子层（4纳米厚）组成的有机半导体上也可以充分利用半导体的功能。这一成果使得制造大面积堆叠器件成为可能，无需昂贵且复杂的高真空工艺或光刻工艺，有望在未来工业应用中作为低成本柔性电子产品的工艺。
这项研究成果发表在德国科学杂志《先进功能材料”将于2020年8月10日版发布。这项研究是作为日本学术振兴会（JSPS）科学研究补助金“单晶有机半导体和柔性机械电子学中电子传导的巨大应力应变效应（JP18J21908）”（代表研究员：竹谷淳一）的一部分进行的。
[背景]
有机半导体可以用墨水印刷，形成高质量的晶体薄膜，所以RFID标签（注5）和各种传感器。随着有机半导体材料的发展不断进步，移动性(注6)已改进为10cm，为实用指标2/Vs。为了向半导体施加电压以及输入输出电流，必须接合金属电极。特别是在有机半导体中，金和银等贵金属薄膜被用作电极，因为它们可以有效地注入载流子，并且即使在大气中也能抵抗氧化。通常，金和银等贵金属通常使用大量能量（高温工艺或等离子体工艺）在真空中沉积，这需要昂贵的设备，例如可以保持高真空的真空室和大型干式真空泵。此外，用于微加工和图案化这些电极的光刻设备价格昂贵，因此对于未来有机半导体的大规模生产，最小化资本投资并实现低成本、低环境影响的工艺一直是一个重要问题。
[方法和结果]
10223_10803http://wwwku-tokyoacjp/info/entry/22_entry842/) 可用于附着到半导体上。
这一次，我们通过将镀金电极连接到只有一个分子层（4 纳米厚）的单晶有机半导体来制造原型有机晶体管。当栅极电压变化时，就会有漏极电流流动，这是有机半导体的原始性能，根据栅极电压与漏极电流的平方根（图3中的蓝色实线）之间的关系计算迁移率，发现为10 cm，这是实际使用的指标。2/Vs的值，证明可以发挥单分子层有机半导体的性能。此外，金属-有机半导体界面接触电阻（注7）足够小，约为120Ωcm，已证明可以使用镀金电极而不损害有机半导体的原始性能。
图1化学镀电极形成的工艺流程。
图 2 印刷银颗粒的照片。
图3 所制备的单层有机晶体管和传输特性的示意图。VD是漏极电压。
[未来展望]
通过使用这种方法，可以完全消除需要昂贵资本投资的高真空工艺和光刻工艺。另外，电镀液基本上都是水溶液，不含有机溶剂，可以重复使用，因此可以说对环境的影响很小。另一个优点是它可以很容易地制成大面积，而不需要大的真空室，并且对电极附着的半导体一侧的限制较少。未来，预计利用这些特性的有机半导体将为软电子和生物电子领域的社会实现做出贡献。
Tatsuyuki Makita（东京大学前沿科学研究生院材料科学系博士生二年级）
渡边俊一郎（东京大学前沿科学研究生院材料科学系副教授）
/ 米乐m6官方网站、产业技术综合研究所、东京大学、先进操作数测量技术开放创新实验室、客座研究员）
竹谷纯一（东京大学前沿科学研究生院材料科学系教授）
/材料创新研究中心（MIRC）合作研究组织特聘教授
／东京大学产业技术综合研究所先进操作测量技术开放创新实验室兼客座研究员
/ 国立材料科学研究所、国际纳米建筑中心 (WPI-MANA) MANA 首席研究员（交叉任命）
杂志名称：“先进功能材料” （网络版：8月10日）
论文标题：用于高性能、低接触电阻有机薄膜晶体管的化学镀金触点
作者：Tatsuyuki Makita、Ryohei Nakamura、Mari Sasaki、Shohei Kumagai、Toshihiro Okamoto、Shun Watanabe* 和 Jun Takeya*
DOI 号：101002/adfm202003977