有機半導体を用いた電子デバイスには大きく３つのアプリケーションがあります。電気を光に変える「有機EL」、光を電気に変える「有機太陽電池」、電気の流れを制御する「有機トランジスタ」。山形大学城戸研究室では、「有機EL」と「有機太陽電池」の研究開発に注力しています。「有機EL」と「有機太陽電池」は逆さまの機能を持つ兄弟デバイスです。このような特別な光・電子機能を持つデバイスは、一括りにして「光電変換デバイス」と呼んだりもします。ここで使われる有機半導体材料は、分子構造を設計して、有機合成化学と言うケミストリーのチカラで望みの機能を持つ材料群を無限に作り出すことができます。研究室では、世界のどこにもない新しい材料を自分で設計して作る、自分で開発した材料を世界最先端のデバイスにすることができます。材料の開発から高性能デバイスの開発まで全部出来る、これが特徴です。世界中探しても、大きなパネルまで全部できる研究室はどこにもありません。
また、半導体デバイスを印刷で製造することができるのも、有機半導体材料の特徴です。印刷で製造することから、必要最小限の材料を使用して無駄なく、そして製造時のエネルギーも最小限にすることができるエコサステナブルな技術です。かつ、従来の半導体のように大型投資を必要とする大規模工場ではなく、小規模なマイクロファブで製造できることから、日本のものづくりに適した技術ともいえます。インクジェット印刷技術を用いた大型壁紙テレビや印刷で製造するフィルム太陽電池など、従来技術では到底不可能な電子デバイスをマイクロファブで省エネルギーで、かつ安く製造する。しかも、少量多品種に対応し、One for AllからOne for Eachの時代へ。そんな次世代のものづくり技術を確立して普及させたいと思います。