유기 반도체 디바이스에 흐르는 전류를 증가시켜 디바이스의 성능을 향상시키기 위해서는, 전극으로부터 반도체로의 전하의 주입을 효율화하는 것이 중요하다.큰 영구 쌍극자 모멘트를 갖는 분자로 전극 표면을 수식하면, 전극으로부터 반도체로의 전하의 주입을 촉진할 수 있기 때문에, 본 연구자들은, 큰 영구 쌍극자 모멘트를 갖는 분자로서 페닐프로파노이드에 주목했다.

　페닐프로파노이드는 식물이 만들어내는 물질로 금속에 흡착하는 성질을 나타낸다.그 중에서도, 커피에 포함되고, 큰 영구 쌍극자 모멘트를 갖는 「카페산」을 사용하는 것으로 하고, 유기 반도체 디바이스의 전극 표면에 카페산의 박막층을 형성하여 관찰하였다.그 결과, 전극 표면에서 카페산 분자는 자발적으로 방향을 갖추어 늘어서, 유기 반도체 디바이스에 흐르는 전류는 카페산이 없는 경우에 비해 최대로 100배로 증가했다.카페산이 가지는 카테콜기는 고체 표면과 결합하기 쉽고, 전극 표면에 우선적으로 흡착하기 때문에, 카페산이 특이한 배향을 나타내는 결과, 전극 표면의 전위가 변화하여, 반도체에의 전하의 주입이 촉진 되었다고 연구 그룹은보고있다.

　카페산의 박막층에 의한 효과는, 전극의 종류를 금, 은, 구리, 철, 실리콘 등 다양하게 바꾸어도 확인되어, 범용성이 있는 전극 수식층으로서 기능한다.전하를 흘리기 쉽게 하기 위해서 종래 사용되어 온 전극 수식층은, 도전성 폴리머나 전이 금속 산화물이 알려져 있지만, 폐기시의 환경 부하가 문제시되어 왔다.식물로부터 얻을 수 있는 카페산이 전극의 성능을 향상시킬 수 있다는 이번 발견은, 환경 부하가 낮은 바이오매스 유래의 유기 반도체 디바이스 실현을 향한 한 걸음이 될 것으로 기대된다.

논문 정보:【Advanced Materials Interfaces】Increasing Electrode Work Function Using a Natural Molecule