導電性高分子の基礎と応用および高機能化へのポイント

～電気伝導度を向上させるための分子設計・ドーピング技術と、トランジスタ・熱電変換素子・ウェアラブルデバイス等への応用～

■本セミナーの主題および状況→導電性高分子は、高分子（ポリマー）材料の一種であり、電気伝導性と高分子材料の特性を組み合わせたハイブリッド材料であります。伝統的な無機材料よりも低コストで製造することが可能であり、また柔軟性や可撓性などの特性を持っているため、革新的なエレクトロニクスやエネルギー技術の分野で注目を集めております。

■注目ポイント★導電性高分子のマテリアル・デバイス研究に関して15年以上の研究実績のある講演者が、導電性高分子の電子デバイス研究に必須となる基礎概念と、高導電性の実現に向けた最新の研究動向を幅広く解説！★PEDOT系を中心に導電性高分子の高導電化に関する最新の技術情報を提供すると同時に最近の新しい技術展開とその応用の可能性について紹介！

セミナー講師

• 第1部　 名古屋大学　 工学研究科応用物理学専攻　 田中　久暁　氏
• 第2部　 小林技術士事務所　 所長　 小林　征男　氏

セミナー受講料

【1名の場合】44,000円(税込、テキスト費用を含む)2名以上は一人につき、11,000円が加算されます。

セミナープログラム

【第1講】 導電性高分子の基礎と高導電化および応用技術 ～電気伝導度を向上させるための分子設計・ドーピング技術と、トランジスタ・熱電変換素子への応用～

【時間】 13:00-15:10【講師】名古屋大学　工学研究科応用物理学専攻　田中　久暁　氏

【講演主旨】　導電性高分子はコンデンサや帯電防止フィルム、センサをはじめ、近年では印刷法により作製できるトランジスタや熱電発電素子など、多様な産業応用が期待されている。その代表的な材料であるPEDOT/PSSは、4000 S/cmを超える高い電気伝導率を示す。一方、PEDOTは一般の有機溶媒に不溶であることから、溶液塗布による屈曲面への製膜やウェアラブル素子への展開など、広範なエレクトロニクス応用を見据え、より製膜性に優れ、かつ高い導電性が実現する材料開発が課題となっている。　本セミナーでは、電気伝導率が移動度と電荷濃度の積で記述されることに着目し、「移動度の向上」と「ドーピング制御」の観点から高導電性の実現に向けた材料・素子開発を概観する。特に、近年非常に高い移動度を示す材料として注目されるドナー・アクセプタ型高分子は、PEDOTを凌駕する可能性を秘めた材料である。これらの材料を中心として、近年明らかになってきた高移動度化の起源を最新の研究報告に基づき解説する。　また、セミナー後半では、筆者らが研究に取り組んでいる高分子の熱電変換機能を例に、ドーピング制御により実現する新しいデバイス機能について、世界的な研究動向も踏まえて幅広く解説する。

【プログラム】１．導電性高分子の発見と研究開発の推移  1-1　代表的な導電性高分子材料 －ポリアセチレンからPEDOTまで－  1-2　導電性高分子の応用例  1-3　PEDOTにおける高い導電性の起源  1-4　更なる高導電化とエレクトロニクス応用に向けた課題２．導電性高分子の電子状態と電荷輸送の基礎  2-1　導電性高分子の電子状態 －π結合、分子軌道、ソリトン・ポーラロン・バイポーラロン、および金属転移－  2-2　導電性高分子の電荷輸送機構 －乱れた系のホッピング伝導から金属伝導まで－３．導電性高分子の高導電化に向けた取り組みと最近の知見　3-1　移動度向上に向けた新規な分子・薄膜設計　　(1)“高結晶性”高分子とドナー・アクセプタ型高分子　　(2)分子配向の効果　　(3)分子量の効果　　(4)分子平面性の効果　　(5)主鎖方向制御の効果　　(6)ドナー・アクセプタ型高分子に学ぶ「高移動度化のレシピ」　3-2　高分子膜へのドーピング法　　(1)化学ドーピング　　(2)トランジスタ構造を用いた静電的ドーピング　　(3)トランジスタ構造を用いた電気化学ドーピング　　(4)新規ドーピング手法開発の動向　3-3　高導電化に向けた材料開発の課題と展望４．導電性高分子の熱電変換機能　4-1　ゼーベック効果と熱電変換特性　4-2　高分子系熱電変換素子の研究動向と問題点　4-3　電気化学トランジスタを用いた熱電変換特性制御　4-4　高分子薄膜の構造と熱電特性の関係　4-5　変換性能の向上に向けた課題と展望5．まとめ【質疑応答】

【キーワード】有機半導体, 導電性高分子,PEDOT,ドナーアクセプタ型高分子,フレキシブル素子,ウェアラブル素子,セミナー

【講演のポイント】講演者は導電性高分子のマテリアル・デバイス研究に関して15年以上の研究実績がある。本講演では、導電性高分子の電子デバイス研究に必須となる基礎概念と、高導電性の実現に向けた最新の研究動向を幅広く解説する。

【習得できる知識】・導電性高分子の電子状態、電荷輸送・移動度（電気伝導度）を向上させるための高分子の分子設計・導電性高分子への様々なドーピング手法・導電性高分子を用いたトランジスタや熱電変換素子の基礎など、高分子材料の電子物性・電子素子応用に関わる基礎事項を理解できる。

【第2講】 導電性高分子の高導電化・高機能化へのポイントおよび新しい技術展開とその応用

【時間】 15:20-17:30【講師】小林技術士事務所　所長　小林　征男　氏

【講演主旨】　導電性高分子は電解コンデンサ、透明帯電防止および透明導電電極として実用化されいます。いずれの用途においても、PEDOT:PSSは有力な材料ですが、より高い電気伝導度が求められています。また、PEDOT系以外の導電性高分子の高導電化に関しても既に多くの手法が開発され、105 S/cmを超えるものも報告されております。セミナー前半では高導電化の手法とメカニズムについて詳細に解説します。一方、ここ数年の間にドーピング機構などに関して既存の考え方とは異なるコンセプトが提案され、導電性高分子の展開のブレークスルーとなるのではないか期待されています。セミナー後半では新しいコンセプトを中心に、応用展開の可能性も含め紹介します。

【プログラム】１．PEDOT:PSSの高導電化　1.1．PEDOT:PSSの導電機構　1.2 化合物添加剤による高導電化　1.3　物理的手法による高導電化　1.4 ナノカーボンとの複合化による高導電化2．PEDOT:PSS以外のPEDOT系の高導電化　2.1　化学重合法　2.2　気相重合法　2.3　oCVD法3．ドナー・アクセプター型導電性高分子の高導電化　3.1 ドナー・アクセプター型導電性高分子の特性　3.2　PBTTTの高導電化4. 導電性高分子のナノ拘束空間への閉じ込め　4.1 高分子のナノ拘束空間への閉じ込めとは　4.2 導電性高分子のナノ拘束空間への閉じ込め効果5．導電性高分子へのアニオン交換ドーピング(AED)法の適用　5.1　AEDの機構　5.2　AED法の応用6．導電性高分子のダブルドーピング　6.1　ダブルドーピングの機構　6.2　ダブルドーピングの応用【質疑応答】

【キーワード】導電性高分子、　高導電化、　PEDOT:PSS、 ドナー・アクセプター型導電性高分子、 ナノ拘束空間への閉じ込め、アニオン交換ドーピング法、 ダブルドーピング

【講演ポイント】　PEDOT系を中心に導電性高分子の高導電化に関する最新の技術情報を提供すると同時に最近の新しい技術展開とその応用の可能性について紹介する。

【習得できる知識】・PEDOT:PSSおよびPEDOT系の高導電化に関する知識・ドナー・アクセプター型導電性高分子に関する知識・最近の新しい技術展開とその応用に関する知識