JP2725587B2 - Field-effect transistor - Google Patents

Field-effect transistor

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JP2725587B2
JP2725587B2 JP6011871A JP1187194A JP2725587B2 JP 2725587 B2 JP2725587 B2 JP 2725587B2 JP 6011871 A JP6011871 A JP 6011871A JP 1187194 A JP1187194 A JP 1187194A JP 2725587 B2 JP2725587 B2 JP 2725587B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はπ−共役系高分子を半導
体層に用いた電界効果型トランジスタに関し、詳しく
は、クロロシリル基を有するポリ置換チオフェンを半導
体層とする、生産性に優れ、オン・オフ比が大きくスイ
ッチング素子として有利に使用される電界効果型トラン
ジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field-effect transistor using a .pi.-conjugated polymer for a semiconductor layer, and more particularly, to a poly-substituted thiophene having a chlorosilyl group as a semiconductor layer. The present invention relates to a field-effect transistor having a large off ratio and advantageously used as a switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレ
ン等のπ−共役系高分子は半導体的性質を示し、シリコ
ンやガリウム砒素等の無機系の材料にない可撓性を持っ
ている。また、π−共役系高分子は置換基の導入により
有機溶剤に可溶なものも合成可能であり、スピンコート
法、ディッピング法(浸漬法)など簡便な方法で薄膜を
形成することもできる。このようなことから、これまで
にπ−共役系高分子を使った整流素子や、電界効果型ト
ランジスタが試作され、一定の特性が得られている。
2. Description of the Related Art π-conjugated polymers such as polythiophene and polythienylenevinylene exhibit semiconducting properties, and have flexibility not found in inorganic materials such as silicon and gallium arsenide. In addition, a π-conjugated polymer which is soluble in an organic solvent can be synthesized by introducing a substituent, and a thin film can be formed by a simple method such as a spin coating method or a dipping method (immersion method). For this reason, rectifiers and field-effect transistors using a π-conjugated polymer have been experimentally manufactured, and certain characteristics have been obtained.

【0003】π−共役系高分子を電界効果型トランジス
タの半導体層として用いた従来例としては、電解重合に
よりπ−共役系高分子薄膜を形成するもの(例として特
開昭62−85467号公報)、π−共役系高分子の溶
液あるいはπ−共役系高分子前駆体の溶液を塗布するも
の(例として特開平5−110069号公報)等があ
る。これら従来のπ−共役系高分子電界効果型トランジ
スタの素子構造の一例を図2に示す。
As a conventional example using a π-conjugated polymer as a semiconductor layer of a field-effect transistor, there is known a method in which a π-conjugated polymer thin film is formed by electrolytic polymerization (see, for example, JP-A-62-85467). ), A solution of a π-conjugated polymer or a solution of a π-conjugated polymer precursor (for example, JP-A-5-110069). FIG. 2 shows an example of the element structure of these conventional π-conjugated polymer field effect transistors.

【0004】有機物を用いた電界効果型トランジスタ
を、アクティブマトリクス式液晶ディスプレイの画素駆
動素子に応用するという検討がなされている。この場
合、オン・オフ比が高いこと、つまりオフ電流(ゲート
電圧が0Vの時にソース、ドレイン間に流れる電流)が
小さいこと、及びオン電流(ゲート電極に電圧を印加し
た時にソース、ドレイン間に流れる電流)が大きいこと
が、コントラスト向上や応答高速化にあたって要求され
る。
[0004] Studies have been made to apply a field effect transistor using an organic material to a pixel driving element of an active matrix type liquid crystal display. In this case, the on / off ratio is high, that is, the off current (current flowing between the source and drain when the gate voltage is 0 V) is small, and the on current (when the voltage is applied to the gate electrode, between the source and drain) A large flowing current) is required for improving the contrast and increasing the response speed.

【0005】オフ電流を低減するためには、オフ時の半
導体層の導電率が低いことが必要である。また、オン電
流に関しては、次に述べる電界効果移動度の値が重要で
ある。
[0005] In order to reduce the off current, it is necessary that the conductivity of the semiconductor layer at the time of off is low. As for the on-state current, the value of the field-effect mobility described below is important.

【0006】一般に、電界効果型トランジスタにおい
て、ソース、ドレイン間に充分な電圧を印加したとき
に、両電極間に流れる電流ID は、次式で表されること
が知られている(ただしオン電流のみ考慮)。
In general, in a field effect transistor, when a sufficient voltage is applied between the source and the drain, a current ID flowing between both electrodes is known to be expressed by the following equation (where ON Only current is considered).

【0007】 ID =(W/2L)μFEi (VG −Vth2 (II) (W:チャネル幅、L:チャネル長、μFE:電界効果移
動度、Ci :ゲート絶縁膜の単位面積当たりのキャパシ
タンス、VG :ゲート電圧、Vth:しきい電圧) ここで、電界効果移動度(μFE)は、電界効果型トラン
ジスタのオン電流とゲート電圧との関係から求められ、
オン時に半導体層を流れる電流の実効的なキャリア移動
度を表す。この式からわかるように、電界効果型トラン
ジスタにおいて大きいオン電流を得るためには、(II)
式における電界効果移動度(μFE)が大きいことが必要
となる。
[0007] I D = (W / 2L) μ FE C (V G -V th) 2 (II) (W: channel width, L: channel length, mu FE: field-effect mobility, C i: a gate insulating capacitance per unit area of the film, V G: gate voltage, V th: threshold voltage), where the field-effect mobility (mu FE) is determined from the relationship between the oN current and the gate voltage of the field-effect transistor ,
It represents the effective carrier mobility of the current flowing through the semiconductor layer when turned on. As can be seen from this equation, in order to obtain a large on-current in a field effect transistor, it is necessary to use (II)
The field effect mobility (μ FE ) in the equation needs to be large.

【0008】初期のπ−共役系高分子電界効果型トラン
ジスタは、オン電流が低くオン・オフ比も小さかった。
オン電流の向上とオン・オフ比の向上のために、これま
でに種々の工夫が試みられてきた。
[0008] Early π-conjugated polymer field-effect transistors had low on-current and low on-off ratio.
Various attempts have been made to improve the on-current and the on / off ratio.

【0009】特開平5−110069号公報では、半導
体層に新材料を適用することによって、π−共役系高分
子を電界効果型トランジスタの半導体層として用いた例
としてはかなり高い1×10-1cm2 /V・sという電界
効果移動度の値が得られている。しかしこの例では、オ
フ電流(ゲート電圧が0Vの時にソース、ドレイン間に
流れる電流)も以前より増加してしまっており、オン・
オフ比の向上にはつながっていない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-110069, by applying a new material to a semiconductor layer, a considerably high 1 × 10 −1 is used as an example of using a π-conjugated polymer as a semiconductor layer of a field-effect transistor. A value of the field effect mobility of cm 2 / V · s is obtained. However, in this example, the off current (the current flowing between the source and the drain when the gate voltage is 0 V) has also increased, and the on / off current has increased.
It has not led to an improvement in the off ratio.

【0010】オン・オフ比を向上させることを優先する
ため、特にオフ電流を低減させることによってオン・オ
フ比5桁を実現したπ−共役系高分子電界効果型トラン
ジスタの例がある(アプライド・フィジクス・レター、
(Applied Physics Letter)、
62巻、1794頁、1993年)。しかしこの場合、
電界効果移動度は2×10-4cm2 /V・sにとどまって
おり、オン電流が大きくとれない。このように、オフ電
流の低減とオン電流の向上を同時に行うことが、従来困
難であった。
In order to give priority to improving the on / off ratio, there is an example of a π-conjugated polymer field effect transistor which realizes an on / off ratio of 5 digits by reducing the off current (Applied. Physics Letter,
(Applied Physics Letter),
62, 1794, 1993). But in this case,
The field-effect mobility is limited to 2 × 10 −4 cm 2 / V · s, and a large on-current cannot be obtained. As described above, it has conventionally been difficult to simultaneously reduce the off-current and increase the on-current.

【0011】オン電流を大きくし、オン・オフ比も大き
くする技術として、ゲート電極の上にキャリア密度の異
なる2種類の有機半導体層を積層し、ゲート電極からの
電圧印加に応じて二つの有機層の間でキャリアを移動さ
せることによってソース・ドレイン間の電気伝導度を変
化させるというものがある(特開平5−48094号公
報)。しかしこの方法は半導体層形成に二段階の手順を
必要とし、煩雑である。
As a technique for increasing the ON current and increasing the ON / OFF ratio, two types of organic semiconductor layers having different carrier densities are stacked on a gate electrode, and two organic semiconductor layers are formed in response to voltage application from the gate electrode. There is one in which the electric conductivity between a source and a drain is changed by moving carriers between layers (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-48094). However, this method requires a two-step procedure for forming a semiconductor layer, and is complicated.

【0012】π−共役系高分子膜の導電率を向上させる
目的で、延伸処理により分子鎖の配列状態の制御を行う
試みが多数行われ、延伸処理膜の導電率の異方性が多数
観測されている。また、分子鎖の結晶化が進むと導電率
が向上することも知られている。このように、分子鎖の
配列状態は電気伝導特性に大きな影響を及ぼす。このこ
とから、π−共役系高分子電界効果型トランジスタの電
界効果移動度は、半導体層における分子鎖の配列状態に
大きく依存すると考えられる。
Many attempts have been made to control the arrangement of molecular chains by stretching in order to improve the conductivity of the π-conjugated polymer film, and many anisotropies in the conductivity of the stretched film have been observed. Have been. It is also known that the conductivity increases as the crystallization of the molecular chains progresses. Thus, the arrangement state of the molecular chains has a great influence on the electric conduction characteristics. From this, it is considered that the field-effect mobility of the π-conjugated polymer field-effect transistor largely depends on the arrangement state of the molecular chains in the semiconductor layer.

【0013】ソース・ドレイン間に電圧を印加し、ゲー
ト電極に電圧を印加することによってソース・ドレイン
間にオン電流が流れるのは、半導体層中の絶縁層との界
面付近に伝導チャネルが形成されるためと考えられてい
る。一方、界面付近に伝導チャネルが形成されていなく
ても、ソース・ドレイン間に電圧を印加すれば、半導体
層が完全な絶縁体でない限り、半導体層/ゲート絶縁膜
界面付近以外の領域(バルク)も経由してわずかながら
ソース・ドレイン間に電流が流れる。これがオフ電流の
原因である。半導体層全体に対してドーピングを施した
り、キャリア移動度を向上させて、半導体層全体の導電
率をあげると、オン電流も増加するがバルクを流れるオ
フ電流の増加も引き起こされる。
Applying a voltage between the source and the drain and applying a voltage to the gate electrode causes an on-current to flow between the source and the drain because a conduction channel is formed near the interface between the semiconductor layer and the insulating layer. It is considered to be. On the other hand, even when a conduction channel is not formed near the interface, if a voltage is applied between the source and the drain, a region other than the vicinity of the semiconductor layer / gate insulating film interface (bulk) unless the semiconductor layer is a perfect insulator. A small amount of current flows between the source and the drain via This is the cause of the off current. When the conductivity of the entire semiconductor layer is increased by doping or improving the carrier mobility of the entire semiconductor layer, the on-current is increased, but the off-current flowing through the bulk is also increased.

【0014】つまり、半導体層のバルクを流れる電流の
キャリア移動度を増加させずに、絶縁層との界面付近の
み分子鎖の配列制御を行い、この部分を流れる電流に対
してだけキャリア移動度を増加させれば、オフ電流をほ
とんど増加させずにオン電流を増加させることができ
る。
That is, the arrangement of molecular chains is controlled only near the interface with the insulating layer without increasing the carrier mobility of the current flowing through the bulk of the semiconductor layer, and the carrier mobility is reduced only for the current flowing through this portion. If it is increased, the on-current can be increased without increasing the off-current.

【0015】固体の表面に横方向に配向させた形のπ−
共役系高分子重合体を形成させる技術としては、化学吸
着単分子膜を用いる方法がある(例として特開平5−1
86531号公報)。これはSi−Cl基と、π−共役
系モノマー部分を持つ分子を固体表面に化学吸着させて
単分子膜を形成した後、重合反応を起こさせることによ
って、固体表面に固定されたπ−共役系高分子を得ると
いうものである。しかしこの方法では、一連の作業で一
分子層のπ−共役系高分子超薄膜しか得られないため、
電界効果型トランジスタの半導体層として使った場合、
充分な大きさの電流を流すことは困難である。
Π- in the form of being oriented laterally on the surface of a solid
As a technique for forming a conjugated polymer, there is a method using a chemisorption monomolecular film (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 86531). In this method, a molecule having a Si-Cl group and a π-conjugated monomer moiety is chemically adsorbed on a solid surface to form a monomolecular film, and then a polymerization reaction is caused to cause a π-conjugated molecule fixed on the solid surface. This is to obtain a system polymer. However, in this method, only a monolayer of a π-conjugated polymer ultrathin film can be obtained by a series of operations.
When used as a semiconductor layer of a field effect transistor,
It is difficult to pass a sufficiently large current.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来、π−共役系高分子を半導体層に用いた電界効果型ト
ランジスタは、オン電流の向上と、オフ電流の低減を同
時に行うことが困難であった。また、この問題を改善す
るための従来技術は、製造方法が煩雑なものであった。
As described above, conventionally, a field-effect transistor using a π-conjugated polymer for a semiconductor layer can simultaneously improve the on-current and reduce the off-current. It was difficult. In addition, the prior art for solving this problem has a complicated manufacturing method.

【0017】本発明はこの問題を解決するためになされ
たもので、電界効果移動度が大きいとともにオン・オフ
比が大きく、簡便な方法で作製できる電界効果型トラン
ジスタを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve this problem, and has as its object to provide a field-effect transistor which has a large field-effect mobility and a large on / off ratio and can be manufactured by a simple method. .

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、下記の一
般式(I)で表される重合体の有機溶剤溶液を固体表面
に塗布・乾燥させたものを半導体層に用いた電界効果型
トランジスタが、従来の他のπ−共役系高分子を半導体
層に用いたものよりも大きい電界効果移動度およびオン
・オフ比を示すことを見いだし、本発明に至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have applied an electric field effect to a semiconductor layer obtained by applying a solution of a polymer represented by the following general formula (I) to a solid surface and drying the solution. The present inventors have found that a type transistor exhibits a higher field-effect mobility and an on / off ratio than those using a conventional π-conjugated polymer for a semiconductor layer, and have reached the present invention.

【0019】すなわち本発明における電界効果型トラン
ジスタは、半導体層が、一般式(I)(式中R1 は炭素
数4以上22以下のアルキレン基、オキシアルキレン
基、アルケニレン基、フエニレン基のうちより選ばれ、
2 、R3 はそれぞれ−Cl、−H、−CH3 、−C2
5 のうちより選ばれる)で表されるπ−共役系高分子
からなることを特徴としている。
That is, the field-effect transformer according to the present invention
The semiconductor has a semiconductor layer represented by the general formula (I) (where R1 Is carbon
Number 4 or more and 22 or lessAlkyleneGroup,Oxyalkylene
Group,AlkenyleneGroup,PhenyleneSelected from the group
RTwo, RThree Is -Cl, -H, -CHThree , -CTwo 
HFive Π-conjugated polymer represented by:
It is characterized by consisting of.

【0020】[0020]

【化2】 Embedded image

【0021】ここで、一般式(I)において、吸着性置
換基部分(−R1 SiR23 Cl)はチオフエン骨格
の3位、4位のどちらに結合していてもよい。言い換え
れば、高分子中の全てのモノマ−単位の同じ側に吸着性
置換基が結合していなくてもよい。また、R1 が炭素数
3以下の長さである材料では非水系有機溶媒への溶解性
が悪く、後に述べる半導体形成過程において都合が悪
い。またR1 が炭素数23以上の長さの材料を半導体層
に用いた場合、充分な電界効果移動度が得られない、分
子の凝集が悪くなる等の問題を生じる。従って、R1
炭素数4以上22以下の範囲、最も好ましくは6〜10
程度の炭素数が好ましい。
Here, in the general formula (I), the adsorptive substituent moiety (-R 1 SiR 2 R 3 Cl) may be bonded to either the 3-position or 4-position of the thiophene skeleton. In other words, the adsorptive substituent may not be bound to the same side of all monomer units in the polymer. R 1 is the number of carbon atoms
3 is the length the material follows poor solubility in nonaqueous organic solvents, inconvenient in a semiconductor forming process to be described later. Further, when a material having a carbon number of 23 or more for R 1 is used for the semiconductor layer, problems such as insufficient field effect mobility and poor molecular aggregation occur. Accordingly, R 1 is in the range of 4 to 22 carbon atoms, most preferably 6 to 10 carbon atoms.
A number of carbon atoms is preferred.

【0022】ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極と
しては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、
金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン
鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグ
ネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化
物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電
率を向上させた無機および有機半導体、例えばシリコン
単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマ
ニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェ
ニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリ
ン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニ
レン等が挙げられる。ソース電極、ドレイン電極は、上
に挙げた中でも半導体層との接触面において電気抵抗が
少ないものが好ましい。
The gate electrode, source electrode and drain electrode are not particularly limited as long as they are conductive materials.
Gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, aluminum, zinc, magnesium, their alloys, conductive metal oxides such as indium and tin oxide, or doping Inorganic and organic semiconductors with improved conductivity, such as silicon single crystal, polysilicon, amorphous silicon, germanium, graphite, polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylenevinylene, polyparaphenylenevinylene, and the like. Can be As the source electrode and the drain electrode, those having low electric resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable among the above.

【0023】絶縁膜としては、一般式(I)で表される
高分子が吸着作用を示すものであれば何でもよいが、表
面に水酸基(−OH)が存在するものが好ましい。なぜ
なら、一般式(I)中のクロル基(−Cl)と脱塩酸反
応を起こし、共有結合するからである。また、誘電率が
高く、導電率が低いものが好ましい。例としては、酸化
シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、酸化タンタル、ポリエチレン、ポリイミド等が挙げ
られる。
As the insulating film, any material may be used as long as the polymer represented by the general formula (I) exhibits an adsorbing action, but a film having a hydroxyl group (-OH) on its surface is preferable. This is because a dehydrochlorination reaction occurs with the chloro group (-Cl) in the general formula (I), and a covalent bond is formed. Further, those having a high dielectric constant and a low conductivity are preferable. Examples include silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide, polyethylene, polyimide, and the like.

【0024】半導体層の作製法としては、一般式(I)
で表される高分子を用いるとともに、ゲート絶縁膜界面
付近においてその高分子鎖が界面に水平に配向しようと
する作用が働けばどのような方法でもよいが、非水系有
機溶媒にこの高分子を溶解させて、塗布・乾燥させる方
法が好ましい。上記非水系有機溶媒の例としては、クロ
ロホルム、ジクロロメタン、トルエン、キシレン等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。塗布方
法としては、スピンキャスト法、ディッピング法、滴下
法、凸版あるいは凹版印刷法、インクジェット法などが
挙げられる。また、半導体層中には極力不純物を混入さ
せないことが望ましい。なぜならば、不純物がドーパン
トとなって不要なキャリアが発生してしまい、オフ電流
の増加を引き起こすからである。
As a method for manufacturing a semiconductor layer, the general formula (I)
Any method may be used as long as the polymer chain near the interface of the gate insulating film works so as to orient the polymer horizontally at the interface, but this polymer may be used in a non-aqueous organic solvent. A method of dissolving, applying and drying is preferred. Examples of the non-aqueous organic solvent include, but are not limited to, chloroform, dichloromethane, toluene, xylene and the like. Examples of the coating method include a spin casting method, a dipping method, a dropping method, a letterpress or intaglio printing method, and an ink jet method. Further, it is desirable that impurities are not mixed into the semiconductor layer as much as possible. This is because impurities serve as dopants to generate unnecessary carriers, which causes an increase in off-state current.

【0025】本発明における電界効果型トランジスタの
構造は薄膜型に限定されるものではなく、円筒型など立
体型でもよい。
The structure of the field-effect transistor in the present invention is not limited to a thin film type, but may be a three-dimensional type such as a cylindrical type.

【0026】[0026]

【作用】一般式(I)で表される材料を有機溶剤に溶解
させ、これをゲート絶縁膜表面に塗布すると、乾燥する
前の段階においてゲート絶縁膜の表面とπ−共役系高分
子のクロロシリル基部分との間で吸着作用が働き、ゲー
ト絶縁膜界面付近の高分子鎖の配列状態が影響を受け
る。具体的には、この領域の高分子鎖が界面に水平に配
向すると考えられる。こうして、ゲート絶縁膜界面付近
の領域の電気伝導度が、バルクの電気伝導度と異なった
半導体層が得られる。すなわち、半導体層のバルクの導
電率を低くするとともに、半導体層/ゲート絶縁膜界面
付近を界面に沿って流れる電流のキャリア移動度を大き
くすることができる。よって、電界効果型トランジスタ
として動作させた場合に、電界効果移動度が大きいとと
もにオン・オフ比が大きいものとすることができる。
When the material represented by the general formula (I) is dissolved in an organic solvent and applied on the surface of the gate insulating film, the surface of the gate insulating film and the π-conjugated polymer chlorosilyl An adsorption action acts between the base portion and the base portion, thereby affecting the arrangement state of the polymer chains near the gate insulating film interface. Specifically, it is considered that the polymer chains in this region are horizontally oriented at the interface. Thus, a semiconductor layer in which the electric conductivity in the region near the gate insulating film interface is different from that of the bulk is obtained. That is, the conductivity of the bulk of the semiconductor layer can be reduced, and the carrier mobility of the current flowing along the interface near the semiconductor layer / gate insulating film interface can be increased. Therefore, when operated as a field-effect transistor, the field-effect mobility can be high and the on / off ratio can be high.

【0027】この方法によれば、半導体層全体におよぶ
導電率の制御(ドーピングによるキャリア密度の制御、
分子鎖長によるキャリア移動度の制御)を行う方法に比
べ、電界効果移動度とオン・オフ比を同時に向上させる
ことが容易である。
According to this method, the control of the conductivity over the entire semiconductor layer (the control of the carrier density by doping,
It is easier to simultaneously improve the field-effect mobility and the on / off ratio than the method of controlling the carrier mobility by the molecular chain length).

【0028】また、半導体層形成が1回の溶液塗布で行
えるので、製造工程が単純である。
Further, since the semiconductor layer can be formed by one solution application, the manufacturing process is simple.

【0029】[0029]

【実施例】以下に実施例を示すが、本発明は実施例に限
られるものではない。
EXAMPLES Examples will be shown below, but the present invention is not limited to the examples.

【0030】(実施例1)図1に本実施例におけるπ−
共役系高分子電界効果型トランジスタの構造を示す。ま
ず、無アルカリガラス基板1上にクロムを蒸着し、ゲー
ト電極2とした。次にプラズマCVD法により、500
0オングストロームの窒化シリコン膜3を堆積させた
後、クロム、金の順に蒸着を行い、通常の光リソグラフ
ィー技術でソース電極4、ドレイン電極5を形成した。
続いて、基板を10%濃度のフッ酸に浸漬することによ
り表面親水化処理をした後、この基板をポリ[3−(ジ
メチルクロロシリル)ヘキシルチオフェン]の2wt%
キシレン溶液に浸漬してからゆっくり引き上げることに
より、半導体層6を形成した。
(Embodiment 1) FIG.
1 shows a structure of a conjugated polymer field-effect transistor. First, chromium was deposited on a non-alkali glass substrate 1 to form a gate electrode 2. Next, 500
After depositing a 0 angstrom silicon nitride film 3, chromium and gold were deposited in this order, and a source electrode 4 and a drain electrode 5 were formed by ordinary photolithography.
Subsequently, the substrate was subjected to a surface hydrophilization treatment by immersing the substrate in hydrofluoric acid having a concentration of 10%, and then the substrate was treated with 2% by weight of poly [3- (dimethylchlorosilyl) hexylthiophene].
The semiconductor layer 6 was formed by immersing it in a xylene solution and then slowly pulling it up.

【0031】以上の手順でチャネル長20μm 、チャネ
ル幅2mm、半導体層の厚さ約1μmのπ−共役系高分子
電界効果型トランジスタを得た。このトランジスタは電
界効果移動度が1×10-1cm2 /V・s、オン・オフ比
が約5桁であった。
By the above procedure, a π-conjugated polymer field effect transistor having a channel length of 20 μm, a channel width of 2 mm, and a semiconductor layer thickness of about 1 μm was obtained. This transistor had a field-effect mobility of 1 × 10 −1 cm 2 / V · s and an on / off ratio of about 5 digits.

【0032】(実施例2)実施例1に記載のポリ[3−
(ジメチルクロロシリル)ヘキシルチオフェン]を、ポ
リ[3−(ジメチルクロロシリル)オクチルチオフェ
ン]に変更した以外は実施例1に準じてπ−共役系高分
子電界効果型トランジスタを完成させた。このトランジ
スタは電界効果移動度が9×10-2cm2 /V・s、オン
・オフ比が約5桁であった。
(Example 2) The poly [3-
A π-conjugated polymer field effect transistor was completed according to Example 1, except that (dimethylchlorosilyl) hexylthiophene) was changed to poly [3- (dimethylchlorosilyl) octylthiophene]. This transistor had a field effect mobility of 9 × 10 −2 cm 2 / V · s and an on / off ratio of about 5 digits.

【0033】(実施例3)実施例1に記載のポリ[3−
(ジメチルクロロシリル)ヘキシルチオフェン]を、ポ
リ[3−(ジメチルクロロシリル)オクチルチオフェ
ン]とポリ(3−メチルチオフェン)の90対1の共重
合体に変更した以外は実施例1に準じてπ−共役系高分
子電界効果型トランジスタを完成させた。このトランジ
スタは電界効果移動度が4×10-2cm2 /V・s、オン
・オフ比が約5桁であった。
(Example 3) The poly [3-
Π according to Example 1 except that (dimethylchlorosilyl) hexylthiophene] was changed to a 90: 1 copolymer of poly [3- (dimethylchlorosilyl) octylthiophene] and poly (3-methylthiophene). -Completed a conjugated polymer field effect transistor. This transistor had a field effect mobility of 4 × 10 −2 cm 2 / V · s and an on / off ratio of about 5 digits.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば電界
効果移動度が大きく、オン・オフ比が大きいπ−共役系
高分子電界効果型トランジスタが簡便な作製方法によっ
て得られる。
As described above, according to the present invention, a .pi.-conjugated polymer field effect transistor having a large field effect mobility and a large on / off ratio can be obtained by a simple manufacturing method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す電界効果型トランジス
タの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a field-effect transistor showing one embodiment of the present invention.

【図2】従来のπ−共役系高分子電界効果型トランジス
タの一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a conventional π-conjugated polymer field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,7 基板 2,12 ゲート電極 3,11 ゲート絶縁膜 4,9 ソース電極 5,10 ドレイン電極 6,8 半導体層 1,7 substrate 2,12 gate electrode 3,11 gate insulating film 4,9 source electrode 5,10 drain electrode 6,8 semiconductor layer

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体層とゲ−ト絶縁膜を具備する電界効
果型トランジスタにおいて、前記半導体層が、一般式
(I)で表わされるπ−共役系高分子を主成分とするも
のであることを特徴とする電界効果型トランジスタ。 【化1】 (式中R1 は炭素数4以上22以下のアルキレン基、
キシアルキレン基、アルケニレン基、フエニレン基より
選ばれる1種、R2 、R3 はそれぞれ−Cl、−H、−
CH3 、−C25 より選ばれる1種である)
1. A field effect transistor having a semiconductor layer and a gate insulating film, wherein the semiconductor layer is mainly composed of a π-conjugated polymer represented by the general formula (I). The field-effect transistor characterized by the above-mentioned. Embedded image (Wherein R 1 is an alkylene group having 4 to 22 carbon atoms, O
Kishiarukiren group, alkenylene group, one selected from phenylene group, R 2, R 3 are each -Cl, -H, -
CH 3 , —C 2 H 5 )
【請求項2】ゲート絶縁膜の表面に水酸基(−OH)が
存在することを特徴とする請求項1記載の電界効果型ト
ランジスタ。
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein a hydroxyl group (—OH) exists on the surface of the gate insulating film.
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