CN1790766A - 电子器件、电子器件的制造方法以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的薄膜晶体管(1)具有彼此分离设置的源电极(20a)以及漏电极(20b)、在源电极(20a)和漏电极(20b)的表面形成的有机膜(60)、以覆盖源电极(20a)和漏电极(20b)且与有机膜(60)接触的方式设置的有机半导体层(30)、在有机半导体层(30)上设置的栅极绝缘层(40)、和在栅极绝缘层(40)上设置的栅电极(60)。有机膜(60)优选使含有用通式:CF3 (CF2) m (CH2) nSH(其中m表示1~35的整数,n表示2~33的整数)表示的非共轭系有机化合物的有机化合物与源电极(20a)和漏电极(20b)的表面结合而成的膜。由此,本发明提供特性出色而且可以防止特性随时间发生劣化的电子器件、使用该电子器件的显示装置以及电子设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子器件、电子器件的制造方法以及电子设备。
背景技术
近年来,作为可以替换使用了无机半导体材料的薄膜晶体管的器件,使用了有机半导体材料的薄膜晶体管正在引起人们的关注(例如,参照专利文献1)。
在这样的薄膜晶体管中,为了接触源电极和漏电极而设有有机半导体层。
通常由于源电极和漏电极由金属材料构成,所以活性(与有机物的反应性)高。因此,存在下述问题,即在这些电极和构成有机半导体层的有机半导体材料之间发生反应,有机半导体材料发生变质、劣化、结果薄膜晶体管的特性随时间发生劣化。
专利文献1:特开2004-6782号公报
发明内容
本发明的目的在于,提供特性出色而且可以防止特性随时间发生劣化的电子器件、制造该电子器件的电子器件的制造方法、以及电子设备。
这样的目的是通过下述的本发明实现的。
本发明的电子器件,是具有一对电极和有机半导体层的电子器件,
在上述一对电极中的至少一方的电极表面上,具有使含有非共轭系有机化合物的有机化合物结合而成的有机膜。
这样,可以得到特性出色而且可以防止特性随时间发生劣化的电子器件。
在本发明的电子器件中,优选上述一对电极分别构成源电极和漏电极,
进而,是具备向上述有机半导体层施加电场的栅电极的晶体管。
本发明的电子器件可以应用于各种机器中,但特别适合应用于晶体管中。
在本发明的电子器件中,上述有机化合物优选具有与上述电极结合的结合基,
在形成上述有机膜的电极的表面上,具有上述结合基不结合的部分。
这样,在电极与有机半导体层之间的借助了有机膜的电荷的转移可以有效地进行。
在本发明的电子器件中,上述有机化合物优选具有与上述电极结合的结合基,
在形成上述有机膜的电极的表面上,还残存所述结合基可以结合的部分。
这样,在电极与有机半导体层之间的借助了有机膜的电荷的转移可以有效地进行。
在本发明的电子器件中,上述有机化合物优选具有与上述电极结合的结合基,
该结合基为SH基。
由于SH基可以与金属之间形成特别强的键,所以通过使用具有SH基作为结合基的有机化合物,可以得到相对于电极的粘附性高的有机膜。
在本发明的电子器件中,上述有机化合物优选在上述结合基的相反侧具有可以向上述有机半导体层提供电荷的取代基。
这样,在电极与有机半导体层之间的借助了有机膜的电荷的转移可以有效地进行。
在本发明的电子器件中,上述有机化合物优选形成直链状,
上述有机膜的最大厚度小于上述有机化合物的从上述结合基到上述取代基的长度。
这样,即使在有机膜的绝缘性变得较高的情况下,由于该膜厚变薄,所以可以防止薄膜晶体管的特性发生劣化。
在本发明的电子器件中,上述有机化合物优选在上述结合基的相反侧具有显示疏水性的结构。
这样,即使在将电子器件暴露于例如大气中等湿度较高的环境中的情况下,也可以防止水分等附着在电极表面上。结果,可以防止水分附着在电极表面所引起的电子器件的特性的劣化。
在本发明的电子器件中,上述非共轭系有机化合物优选用通式:CF3(CF2)m(CH2)nSH表示,m表示1~35的整数,n表示2~33的整数。
通过将该非共轭系有机化合物作为主要材料构成有机膜,电子器件具有出色的特性,即使在将其暴露于湿度较高的环境中的情况下,也可以更确实可靠地维持其出色的特性。
在本发明的电子器件中,优选在上述通式中,满足m/n为0.25~18的关系。
这样,用上述通式表示的非共轭系有机化合物,氟基在该分子结构中占有的比例会充分变高,发挥特别高的疏水性。
在本发明的电子器件中,上述非共轭系有机化合物优选其总碳原子数为4~45。
这样,可以确实可靠地防止电极与有机半导体层接触,同时防止有机膜的绝缘性没有必要地增高,作为结果,可以防止电子器件的特性的劣化。
在本发明的电子器件中,在形成上述有机膜的电极中,结合到该电极的表面的所述有机化合物的数量优选为0.05×1015~0.96×1015个/cm2。
这样,在电极与有机半导体层之间的借助了有机膜的电荷的转移可以有效地进行。
在本发明的电子器件中,形成上述有机膜的电极优选通过上述有机膜的存在而防止与上述有机半导体层直接接触。
这样,可以防止在构成有机半导体层的有机半导体材料与电极之间发生反应、防止有机半导体层的变质、劣化。结果,可以适当地防止薄膜晶体管的特性随时间发生变化。
在本发明的电子器件中,形成上述有机膜的电极优选以Au、Ag、Cu、Pt或含有它们的合金为主要材料构成。
这些材料是容易与构成有机膜的有机化合物的成键的材料,所以优选。
本发明的电子器件的制造方法,是具有一对电极和有机半导体层的电子器件的制造方法,具有:
在上述一对电极的至少一方的电极表面上,通过使含有非共轭系有机化合物的有机化合物结合而形成有机膜的第1工序;和
以接触上述有机膜的方式形成上述有机半导体层的第2工序。
这样,可以制造特性出色而且可以防止特性随时间发生劣化的电子器件。
在本发明的电子器件的制造方法中,优选在上述第1工序之前,至少具有清洗形成上述有机膜的电极的表面的工序,
通过氧等离子体处理进行上述清洗。
如果对电极的表面实施氧等离子处理,则在电极的表面上例如形成构成有机膜的有机化合物难以结合的凹凸部或缺陷部,这样,可以容易地控制有机化合物向电极表面的结合速度(反应速度)或结合密度等。
在本发明的电子器件的制造方法中,优选在所述第1工序中,通过使以浓度0.01~10mM含有上述有机化合物的有机膜形成用液与形成上述有机膜的电极表面接触0.1~200分钟,来形成上述有机膜。
这样,在电极与有机半导体层之间的借助了有机膜的电荷的转移可以有效地进行。
本发明的电子设备具备本发明的电子器件。
这样,可以得到可靠性高的电子设备。
附图说明
图1是表示将本发明的电子器件应用于薄膜晶体管时的第1实施方式的概略图。
图2是用于说明图1所示的薄膜晶体管的制造方法的图(纵截面图)。
图3是用于说明图1所示的薄膜晶体管的制造方法的图(纵截面图)。
图4是表示将本发明的电子器件应用于薄膜晶体管时的第2实施方式的概略截面图。
图5是表示电泳显示装置的实施方式的纵截面图。
图6是表示图5所示的电泳显示装置具备的有源矩阵装置的构成的框图。
图7是表示将本发明的电子设备应用于电子纸张时的实施方式的立体图。
图8是表示将本发明的电子设备应用于显示器时的实施方式的图。
图中:1-薄膜晶体管,10-基板,20a-源电极,20b-漏电极,20-电极,30-有机半导体层,40-栅极绝缘层,50-栅电极,60-有机膜,200-电泳显示装置,300-有源矩阵装置,301-数据线,302-扫描线,400-电泳显示部,401-像素电极,402-微囊体,420-电泳分散液,421、422-电泳颗粒,403-透明电极,404-透明基板,405-粘合材料,500-基板,600-电子纸张,601-主体,602-显示单元,800-显示器,801-主体部,802a、802b-输送辊对,803-孔部,804-透明玻璃板,805-插入口,806-端子部,807-插座,808-控制器,809-操作部。
具体实施方式
下面,根据图示的优选实施方式,对本发明的电子器件、电子器件的制造方法以及电子设备进行详细说明。
<第1实施方式>
首先,以将本发明的电子器件应用于薄膜晶体管的情况为代表进行说明。
图1是表示将本发明的电子器件应用于薄膜晶体管时的第1实施方式的概略图(图1中(a)为纵截面图,(b)为俯视图),图2和图3分别是用于说明图1所示的薄膜晶体管的制造方法的图(纵截面图)。
图1所示的薄膜晶体管1为顶部栅极(top gate)型薄膜晶体管,具有:源电极20a以及漏电极20b、以覆盖源电极20a和漏电极20b的方式设置的有机半导体层30、位于有机半导体层30与栅电极50之间的栅极绝缘层40,并被设于基板10上。
下面,依照顺序对各部的构成进行说明。
基板10支撑构成薄膜晶体管1的各层(各部)。
在基板10中,例如可以使用玻璃基板,由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、芳香族聚酯(液晶聚合物)、聚酰亚胺(PI)等构成的塑料基板(树脂基板),石英基板,硅基板,金属基板,砷化镓基板等。
当向薄膜晶体管1赋予挠性时,选择塑料基板或者薄(膜的厚度较小)的金属基板用作基板10。
在基板10上设置有源电极20a和漏电极20b(一对电极)。即,源电极20a和漏电极20b被大致设置于同一平面上。
作为源电极20a和漏电极20b的构成材料,例如可以举出Au、Ag、Cu、Pt、Ni、Cr、Ti、Ta、Al或含有它们的合金之类的金属材料等,可以使用其中的1种或组合使用2种以上。
其中,作为构成源电极20a和漏电极20b的构成材料,优选为以Au、Ag、Cu、Pt或含有它们的合金为主要材料构成的电极。这些材料是容易后述的有机化合物成键的材料,所以优选。另外,这些材料的功函数比较大,所以如后所述,在有机半导体层30为p型的情况下,通过用这些材料构成源电极20a,可以使空穴(carrier)向有机半导体层30的注入效率提高。
还有,对源电极20a和漏电极20b的平均厚度没有特别限定,分别优选为10~2000nm左右,更优选为50~1000nm左右。
在这些源电极20a和漏电极20b(下面,有时将这些总称为“电极20”)的表面上分别形成有机膜60。
该有机膜60是在电极20的表面上结合含有非共轭系有机化合物(非共轭系有机分子)的有机化合物(有机分子)而成。即,有机膜60可以由非共轭系有机化合物构成,也可以由非共轭系有机化合物与其它化合物构成。
还有,有机膜60优选由以非共轭系有机化合物为主的有机化合物构成。
通过在电极20的表面上设置有机膜60,可以防止电极20与有机半导体层30直接接触。这样,可以防止在构成有机半导体层30的有机半导体材料与电极20之间发生反应,防止有机半导体层30的变质、劣化。结果可以很好地防止薄膜晶体管1的特性随时间劣化。
另外,通过设置有机膜60,可以防止在电极20的表面上附着水分或污物。这样,可以提高薄膜晶体管1的特性。
另外,由于可以在分子水平上形成均一表面的有机膜60,所以可以在每个被制造的薄膜晶体管1中,防止在特性方面产生偏差,可以提高组装了这种薄膜晶体管1的电子设备(后述的显示装置等)的可靠性。
另外,优选在电极20的表面上进一步残存有如后所述的结合基没有结合的部分、即结合基(有机化合物)可以结合的部分。通常,含有非共轭系有机化合物的膜(特别是将非共轭系有机化合物作为主要材料的膜)显示出比较高的绝缘性,而通过在电极20的表面残留有机化合物可以结合的余地,在电极20与有机半导体层30之间的借助有机膜60的空穴(电荷)的转移可以有效地进行。
即,空穴从源电极20a向有机半导体层30的注入、以及空穴从有机半导体层30向漏电极20b的转移,分别可以借助有机膜60有效地进行,用薄膜晶体管1得到足够数值的漏电流(ON电流)。
这样的有机膜60优选满足下面的条件I以及II的一方,更优选满足双方。
即,I:有机膜60是通过使以浓度0.01~10mM含有有机化合物的处理液(20℃)与电极20的表面接触优选0.1~200分钟左右、更优选1~150分钟左右、进一步优选5~60分钟左右而形成的有机膜。
II:向电极20的表面结合的有机化合物的数量优选为O.05×1015~0.96×1015个/cm2左右,更优选为0.20×1015~O.94×1015个/cm2左右,进一步优选为O.50×1015~0.92×1015个/cm2左右。
通过满足这样的条件,有机膜60可以充分防止电极20与有机半导体层30的接触,另外,借助了有机膜60的在电极20与有机半导体层30之间的空穴(载体)的转移可以有效地进行。
构成有机层60的有机化合物在与该电极20的表面结合的一侧的端部具有结合基。作为该结合基,只要可以与构成如上所述的电极20的金属形成化学键,就没有特别限定,可以举出SH基、RO基(其中,R表示烷基)、SiOR等,而优选SH基。SH基由于可以与金属之间形成特别强的键,所以通过使用具有SH基作为结合基的有机化合物,可以得到相对电极20的粘附性高的有机膜60。
另外,有机化合物优选在与该电极20的表面结合的一侧的相反侧具有可以向有机半导体层30提供空穴(电荷)的取代基(具有掺杂性的取代基)。这样,借助了有机膜60的在电极20与有机半导体层30之间的空穴(载体)的转移可以进一步有效地进行。
另外,有机化合物优选在与该电极20的表面结合的一侧(结合基)的相反侧具有显示疏水性的构造。这样,即使在将薄膜晶体管1暴露于例如大气中等比较湿度较高的环境时,也可以防止水分等附着在电极20的表面。结果,可以防止由于水分附着电极20的表面而引起的薄膜晶体管1的特性的劣化(特别是OFF电流值的上升)。
当考虑这些时,有机化合物优选在与该电极20的表面结合的一侧的相反侧具有氟基。通过氟基,只向有机化合物与该电极20的表面结合的一侧的相反侧导入1种官能团,就可以得到很好地发挥掺杂性和疏水性双方的特性的有机化合物。
另外,非共轭系有机化合物可以是在其分子中具有分枝状构造或环状构造的化合物,但优选不具有这些构造的化合物、即形成直链状(直链状构造)的化合物。这样,非共轭有机化合物特别有规则地与电极20的表面结合,进而可以得到膜质良好的有机膜60。
这样,作为非共轭系有机化合物,适合使用具有SH基作为与电极20的表面结合的结合基且在与SH基相反的一侧具有氟基的直链状化合物,但特别优选使用用通式:CF3(CF2)m(CH2)nSH(其中m表示1~35的整数,n表示2~33的整数)表示的化合物。这种非共轭系有机化合物显示掺杂剂性和疏水性双方都高的特性,所以通过将这种非共轭系有机化合物作为主要材料构成有机膜60,薄膜晶体管1可以得到高值的漏电流(ON电流),同时即使暴露在湿度比较高的环境中也可以更确实可靠地维持其出色的特性。
另外,在上述通式中,优选满足m/n成为O.25~18的关系,更优选满足成为0.25~10的关系,进一步优选满足成为1~7的关系。这样,就用上述通式表示的非共轭系有机化合物而言,氟基在该分子构造中占有的比例变得足够高,发挥出特别高的疏水性。
另外,非共轭系有机化合物的碳原子数优选为4~45,更优选为10~42。当总碳原子数过少时,通过有机化合物的与电极20的表面结合的有机化合物的数目等,有机膜60有可能无法充分防止电极20与有机半导体层30接触,另一方面,当总碳原子数过多时,有机膜60的绝缘性不必要地升高,薄膜晶体管1的特性可能会变差。
还有,在非共轭系有机化合物中,除此以外例如还可以使用具有SH基的饱和烃类或其衍生物。作为该衍生物,可以举出向与SH基相反一侧的端部导入了例如OH基、NH2基、COOH基等的衍生物。
形成了有机膜60的源电极20a与形成了有机膜60的漏电极20b之间的距离、即图1所示的沟道长度L优选为2~30μm左右,更优选为2~20μm左右。通过在这样的范围内设定沟道长度L的值,可以提高薄膜晶体管1的特性(特别是ON电流值的上升)。
另外,形成了有机膜60的源电极20a和形成了有机膜60的漏电极20b的长度、即图1所示的沟道宽度W优选为0.1~5mm左右,更优选为0.3~3mm左右。通过在这样的范围内设定沟道宽度W的值,可以使寄生电容降低,可以防止薄膜晶体管1的特性的劣化。另外,也可以防止薄膜晶体管1的大型化。
在基板10上以覆盖各源电极20a和漏电极20b而且与有机膜60接触地方式设置有机半导体层30。
在本实施方式中,该有机半导体层30主要由p型地有机半导体材料构成。在p型地有机半导体材料中,可以使用聚合物有机半导体材料(高分子系有机半导体材料)、低分子系有机半导体材料的任意一种。
作为聚合物有机半导体材料,例如可以举出聚(3-烷基噻吩)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-辛基噻吩)、聚(2,5-亚噻嗯基亚乙烯基)(poly-(2,5-thienylene vinylene))(PTV)、聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)、聚(9,9-二辛基芴)(PFO)、(9,9-二辛基芴)-[双-N,N’-(4-甲氧基苯基)-双-N,N’-苯基-1,4-亚苯基二胺)]共聚物(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N’-(4-methoxyphenyl)-bis-N,N’-phenyl-1,4-phenylenediamine))(PFMO)、(9,9-二辛基芴)-(苯并硫二氮杂茂)共聚物(poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole))(BT)、芴-三烯丙胺共聚物、三烯丙胺系聚合物、芴-并噻吩共聚物(F8T2)等。
作为低分子系有机半导体,例如可以举出C60,或者金属酞菁或它们的取代衍生物,或者蒽、丁省、戊省、己省等并苯分子材料,或者α-低聚噻吩类,具体地说为四噻吩(quarterthiophene)(4T)、六噻吩(sexithiophene)(6T)、八噻吩(octithiophene)(8T)、二己基四噻吩(DH4T)、二己基六噻吩(DH6T)等。
其中,p型的有机半导体层30特别优选将具有噻吩构造的有机半导体材料作为主要材料而构成。具有噻吩构造的有机半导体材料由于载体(carrier)移动度高,所以通过将这种有机半导体材料作为主要材料构成有机半导体层30,可以达到提高薄膜晶体管1的特性的目的。
另外,具有噻吩构造的有机半导体材料由于与金属的反应性特别高,所以在具备将这种有机半导体材料作为主要材料而构成的有机半导体层30的薄膜晶体管1中,应用本发明特别有效。
另外,通过使有机半导体层30与有机膜60直接接触,电极20与有机半导体层30之间的空穴(载体)的过渡可以更有效地进行。结果可以进一步提高薄膜晶体管1的特性。
对该有机半导体层30的平均厚度没有特别限定,优选为0.1~1000nm左右,更优选为1~500nm,进一步优选为1~100nm。
在有机半导体层30上、即通过有机半导体层30在与源电极20a和漏电极20b的相反一侧设置有栅极绝缘层(绝缘体层)40。
该栅极绝缘层40使后述的栅电极(第3电极)50相对于源电极20a和漏电极20b绝缘。
作为栅极绝缘层40的构成材料,只要是公知的栅极绝缘体材料,对其种类没有特别限定,可以使用有机材料、无机材料的任意一种。
作为有机材料,可以举出聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基苯酚、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基苯酚等,可以使用其中的1种,或组合使用2种以上。
另一方面,作为无机材料,可以举出二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钽等金属氧化物、钛酸钡锶、锆钛酸铅等金属复合氧化物,可以使用其中的1种,或组合使用2种以上。
对栅极绝缘层40的平均厚度没有特别限定,优选为10~5000nm左右,更优选为100~2000nm左右。通过使栅极绝缘层40的厚度在上述范围内,可以确实可靠地使源电极20a以及漏电极20b、与栅电极50绝缘,同时降低薄膜晶体管1的动作电压。
还有,栅极绝缘层40不限于单层构成,也可以是多层的层叠构成。
在栅极绝缘层40上的规定的位置、即与源电极20a和漏电极20b之间的区域对应的位置上,设置有向有机半导体层30施加电场的栅电极50。
作为该栅电极50的构成材料,只要是公知的电极材料,种类不被特别限定。具体地说,可以使用Cr、Al、Ta、Mo、Nb、Cu、Ag、Au、Pd、In、Ni、Nd、Co或含有它们的合金之类的金属材料,以及它们的氧化物等。
另外,栅电极50也可以用导电性有机材料构成。
对栅电极50的平均厚度没有特别限定,但优选为0.1~2000nm左右,更优选为1~1000nm左右。
在这样的薄膜晶体管1中,如果在向源电极20a和漏电极20b之间施加电压的状态下,向栅电极50施加栅极电压,则在有机半导体层30的与栅极绝缘层40的界面附近形成沟道,通过使载体(空穴)在沟道区域移动,在源电极20a和漏电极20b之间有电流流动。
即,在没有向栅电极50施加电压的OFF状态下,即使在源电极20a和漏电极20b之间施加电压,在有机半导体层30中也几乎不存在载体,所以只有微少电流流过。
另一方面,在向栅电极50施加电压的ON状态下,在有机半导体层30的面向栅极绝缘层40的部分感应电荷,形成沟道(载体的流道)。在这种状态下,如果向源电极20a和漏电极20b之间施加电压,则电流通过沟道区域流动。
如上所述的薄膜晶体管1可以如下所述进行制造。
图1所示的薄膜晶体管1的制造方法包括:在基板10上形成源电极20a和漏电极20b的工序[A1]、在源电极20a和漏电极20b的表面形成有机膜60的工序[A2]、以覆盖形成了有机膜60的源电极20a和漏电极20b的方式形成有机半导体层30的工序[A3]、在有机半导体层30上形成栅极绝缘层40的工序[A4]、和在栅极绝缘层40上形成栅电极50的工序[A5]。
[A1]源电极和漏电极形成工序
首先,在基板10上形成源电极20a和漏电极20b(参照图2(a))。
该源电极20a和漏电极20b例如可以使用蚀刻法、提离(liftoff)法等形成。
在通过蚀刻法形成源电极20a和漏电极20b的情况下,I:首先,例如使用溅射法、蒸镀法、镀覆法等在基板10的整个面上形成金属膜(金属层)。I工:接着,使用照相平版印刷法、微接触印刷(microcontactprinting)法等,在金属膜上(表面)形成抗蚀剂层。III:接着,将该抗蚀剂层用作掩模,对金属膜实施蚀刻,图案形成为规定的形状。
另外,在通过提离法形成源电极20a和漏电极20b时,I:首先,在形成源电极20a和漏电极20b的区域以外的区域形成抗蚀剂层。II:接着,例如使用蒸镀法、镀覆法等,在基板10的抗蚀剂层侧的整个面形成金属膜(金属层)。III:接着,除去抗蚀剂层。
[A2]有机膜形成工序(第1工序)
接着,在源电极20a和漏电极20b的表面形成有机膜60(参照图2(b))。
首先,清洗形成了源电极20a和漏电极20b的基板10。
作为基板10(电极20)的清洗方法,例如可以举出利用清洗液的清洗、氧等离子体处理、氩等离子体处理、紫外线臭氧处理等。这些清洗方法可以单独进行,也可以组合任意2种以上的方法进行。
例如,在利用清洗液清洗基板10并进行干燥之后,当进行氧等离子体处理、氩等离子体处理、紫外线臭氧处理的至少1种处理而进行多次清洗时,可以使源电极20a和漏电极20b的表面被高度清洗化。
其中,作为基板10(电极20)的清洗方法,优选氧等离子体处理。如果对电极20的表面实施氧等离子体处理,在电极20的表面例如形成构成有机膜60的有机化合物难以结合的凹凸部或缺陷部。这样,能够容易地控制有机化合物向电极20的表面的结合速度(反应速度)或结合量(结合密度)等,能够容易地将有机化合物的结合数设定在如上所述的范围内。结果能够达到提高薄膜晶体管1的特性的目的。
特别是通过使有机化合物的结合速度降低,可以在电极20的表面形成没有结合有机化合物的部分。另外,直链状的有机化合物变得难以立在电极20的表面,躺下的成分变多。结果,即使在有机膜60的绝缘性变得较高的情况下,由于其膜厚变薄,所以可以防止薄膜晶体管1的特性发生劣化。
例如,当有机化合物具有如上所述的取代基(具有掺杂剂性的取代基)时,有机膜60的最大厚度优选小于有机化合物的从结合基到取代基的长度。这样,可以进一步提高上述效果。
该氧等离子体处理中的条件例如优选以如下所述的方式设定。
作为处理气体,优选使用纯氧气。
另外,处理气体的流量优选为10~500sccm左右,更优选为50~400sccm左右。
另外,RF功率优选为0.005~0.2W/cm2左右,更优选为0.05~0.1W/cm2左右。
另外,氧等离子体处理中的时间(处理时间)优选为1~600秒左右,更优选为180~360秒左右。
另外,氧等离子体处理中的环境的温度(环境温度)优选为0~100℃左右,更优选为20~50℃左右。
另外,氧等离子体处理中的环境的压力(环境压力)优选为减压状态(例如1×10-1Pa左右)。
接着,在电极20的表面接触含有如上所述的有机化合物的有机膜形成用液。这样,构成电极20的金属材料和有机化合物具有的结合基发生反应,有机化合物结合于电极20的表面,形成有机膜60。
在使有机膜形成用液与电极20的表面接触的方法中,例如可以使用将基板10浸渍于有机膜形成用液的方法、以喷淋状向基板10喷雾有机膜形成用液的方法、使基板10的形成电极20的一侧的面与有机膜形成用液接触的方法等。
作为用于调整处理液的溶剂,可以举出乙醇、氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、1,4-二噁烷、醋酸丁酯、二甲苯、丙醇、水等,可以单独或混合使用它们。
[A3]有机半导体层形成工序(第2工序)
接着,以覆盖形成了有机膜60的源电极20a和漏电极20b而且与绝缘膜60接触的方式形成半导体层30(参照图2(c))。
此时,在源电极20a和漏电极20b之间形成沟道区域。
当有机半导体层30由聚合物有机半导体材料(高分子系有机半导体材料)构成时,例如可以使用旋涂法或浸涂法之类的涂布法、喷墨印刷法(液滴喷出法)或丝网印刷法之类的印刷法等形成。
另外,当有机半导体层30由低分子系有机半导体材料构成时,例如可以在使用蒸镀法,旋涂法或浸涂法之类的涂布法、喷墨印刷法或丝网印刷法之类的印刷法等使含有低分子系有机半导体材料的前体的溶液形成涂膜之后,通过对该涂膜实施退火处理而形成。
还有,有机半导体层30的形成区域不被限定于图示的构成,有机半导体层30可以在源电极20a和漏电极20b之间的区域(沟道区域)选择性地形成。这样,当在同一基板上并列设置多个薄膜晶体管(元件)1时,通过独立形成各元件的有机半导体层30,可以抑制漏电流、各元件间的串扰(cross talk)。另外,能够减少有机半导体材料的使用量,也可以达到减少制造成本的目的。
[A4]栅极绝缘层形成工序
接着,在有机半导体层30上形成栅极绝缘层40(参照图3(d))。
例如,在由有机高分子材料构成栅极绝缘层40时,就栅极绝缘层40而言,可以在以覆盖有机半导体层30上的方式涂布(提供)含有有机高分子材料或其前体的溶液之后,根据需要,通过对该涂膜实施后处理(例如加热、红外线的照射、超声波的附加等)而形成。
作为将含有有机高分子材料或其前体的溶液涂布(提供)到有机半导体层30上的方法,可以使用在上述工序[A3]中举出的涂布法、印刷法等。
另外,当由无机材料构成栅极绝缘层40时,栅极绝缘层40可以通过例如热氧化法、CVD法、SOG法形成。另外,通过在原材料中使用聚硅氨烷,作为栅极绝缘膜40,可以利用湿式处理工序使二氧化硅膜、氮化硅膜成膜。
[A5]栅电极形成工序
接着,在栅极绝缘膜40上形成栅电极50(参照图3(e))。
首先,形成金属膜(金属层)。
这可以通过例如等离子体CVD、热CVD、激光器CVD之类的化学蒸镀法(CVD),蒸镀、溅射(低温溅射)、离子镀等干式镀覆法,电解镀覆、浸渍镀覆、非电解镀覆等湿式镀覆法,喷镀法,溶胶-凝胶法,MOD法,金属箔的接合等而形成。
在该金属膜上涂布抗蚀剂材料之后使其固化,形成形状与栅电极50的形状对应的抗蚀剂层。将该抗蚀剂层用作掩模,除去金属膜的不需要部分。
在金属膜的除去当中,例如可以使用等离子体蚀刻、活性离子蚀刻、射线束蚀刻、光辅助蚀刻等物理蚀刻法,湿式蚀刻等化学蚀刻法等中的一种或组合使用其中的两种以上。
然后,通过除去抗蚀剂层,得到栅电极50。
还有,就栅电极50而言,也可以在栅极绝缘层40上涂布(提供)例如导电性颗粒或含有导电性有机材料的导电性材料而形成涂膜之后,根据需要,通过对该涂膜实施后处理(例如加热、红外线的照射、超声波的附加等),由此形成。
作为含有导电性颗粒的导电性材料,可以举出使金属微粒分散的溶液、含有导电性颗粒的聚合物混合物等。
作为在栅极绝缘层40上涂布(提供)导电性材料的方法,例如可以使用在上述工序[A3]中举出的涂布法、印刷法等。
经过如上所述的工序,得到第1实施方式的薄膜晶体管1。
还有,在本实施方式中,对在源电极20a和源电极20b双方的表面上形成有机膜60的情况进行了显示,但可以不在漏电极20b的表面形成有机膜60,而选择性地在源电极20a的表面形成有机膜60。
另外,在不向构成有机膜60的有机化合物中导入具有掺杂剂性的官能团的情况下,可以在包括源电极20a和漏电极20b的表面的基板10的整个上面形成有机膜60。
另外,例如也可以通过选择构成有机膜60的有机化合物的种类,使用n型的有机半导体层作为有机半导体层30。
<第2实施方式>
接着,对将本发明的电子器件应用于薄膜晶体管时的第2实施方式进行说明。
图4是表示将本发明的电子器件用于薄膜晶体管时的第2实施方式的概略截面图。
下面,关于第2实施方式的薄膜晶体管,将与上述第1实施方式的不同点作为中心进行说明,对相同的事项,省略其说明。
第2实施方式的薄膜晶体管1的整体构成不同,除此以外,与上述第1实施方式的薄膜晶体管1相同。
即,图4所示的薄膜晶体管1是栅电极50借助栅极绝缘层40比源电极20a和漏电极20b更位于基板10侧的底部栅极(bottom gate)型的薄膜晶体管。
接着,在源电极20a和漏电极20b的表面形成的有机膜60成为与上述第1实施方式相同的构成。
这样的薄膜晶体管1也可以与上述第1实施方式的薄膜晶体管1一样地制造。
通过这样的第2实施方式的薄膜晶体管1,也可以得到与上述第1实施方式的薄膜晶体管1相同的作用、效果。
还有,本发明的电子器件不限于用于如上所述的薄膜晶体管,例如也可以用于有机EL元件或光电变换元件等。
<显示装置>
接着,将电泳显示装置作为一个例子,对组装了具备如上所述的薄膜晶体管1的有源矩阵装置的显示装置进行说明。
图5是表示电泳显示装置的实施方式的纵截面图,图6是表示图5所示的电泳显示装置具备的有源矩阵装置的构成的框图。
图5所示的电泳显示装置200由在基板500上设置的有源矩阵装置300和与该有源矩阵装置300电连接的电泳显示部400构成。
如图6所示,有源矩阵装置300具有相互正交的多个数据线301、多个扫描线302、和在这些数据线301与扫描线302的各交点附近设置的薄膜晶体管1。
接着,薄膜晶体管1具有的源电极50与扫描线302连接,源电极20a与数据线301连接,漏电极20b与后述的像素电极(个别电极)401连接。
如图5所示,电泳显示部400在基板500上具有按照顺序层叠的像素电极401、微囊体402、透明电极(通用电极)403以及透明基板404。
接着,微囊体402通过粘合材料405被固定于像素电极401与透明电极403之间。
像素电极401被分割成矩阵状、即纵横规则排列。
在各囊体402内分别封装有含有特性不同的多种电泳颗粒的电泳分散液420、在本实施方式中为含有电荷和颜色(色相)不同的两种电泳颗粒421、422的电泳分散液420。
在这样的电泳显示装置200中,如果向一根或多根扫描线302提供选择信号(选择电压),与被提供该选择信号(选择电压)的扫描线302连接的薄膜晶体管1成为ON。
这样,与这样的薄膜晶体管1连接的数据线301与像素电极401实质上导通。此时,只要是已向数据线301提供需要的数据(电压)状态,该数据(电压)就被提供给像素电极401。
这样,在像素电极401与透明电极403之间产生电场,根据该电场的方向、强度、电泳颗粒421、422的特性等,电泳颗粒421、422向任意电极电泳。
另一方面,从该状态来看,如果停止向扫描线302提供选择信号(选择电压),薄膜晶体管1成为OFF,与这样的薄膜晶体管1连接的数据线301与像素电极401成为非导通状态。
因而,通过适当组合选择信号向扫描线302的供给和停止,或者数据向数据线301的数据的提供和停止,可以在电泳显示装置200的显示面侧(透明电极404侧)显示需要的图像(信息)。
特别是在本实施方式的电泳显示装置200中,通过使电泳颗粒421、422的颜色不同,可以显示多灰度的图像。
另外,本实施方式的电泳显示装置200具有有源矩阵装置300,由此可以选择性地使与特定的扫描线302连接的薄膜晶体管1处于ON/OFF,所以难以产生串扰的问题,另外,电路动作的高速化是可能的,所以可以得到高质量的图像(信息)。
另外,本实施方式的电泳显示装置200由于以低驱动电压工作,其省电化是可能的。
还有,组装了具备如上所述的薄膜晶体管1的有源矩阵装置的显示装置,不被限于应用于这样的电泳显示装置200,例如也可以应用于液晶显示装置、有机或无机EL显示装置等。
<电子设备>
这样的电泳显示装置200可以被组装到各种电子设备中。下面,对具备电泳显示装置200的本发明的电子设备进行说明。
(电子纸张)
首先,对将本发明的电子设备应用于电子纸张时的实施方式进行说明。
图7是表示将本发明的电子设备应用于电子纸张时的实施方式的立体图。
该图所示的电子纸张600具备:由具有与纸相同的质感和软弱性的可再写性薄片构成的主体601和显示单元602。
在这样的电子设备600中,显示单元602由如上所述的电泳显示装置200构成。
(显示器)
下面对将本发明的电子设备应用于显示器中时的实施方式进行说明。
图8是表示将本发明的电子设备应用于显示器时的实施方式的图,(a)是截面图,(b)是俯视图。
如该图所示的显示器800具备:主体部801、和相对该主体部801以装卸自由的方式设置的电子纸张600。还有,该电子纸张600的构成与如上所述的构成即图7所示的构成相同。
主体部801在其侧部(图中,右侧)形成可以插入电子纸张600的插入口805,另外,在内部设置有两组的输送辊对802a、802b。如果借助插入口805将电子纸张600插入到主体部801内,电子纸张600在被输送辊对802a、802b夹持的状态下被设置于主体部801。
另外,在主体部801的显示面侧(下图(b)中,靠近纸面侧)形成矩形状的孔部803,在该孔部803中镶嵌透明玻璃板804。这样,可以从主体部801的外部辨识被设置于主体部801的状态的电子纸张600。即,在该显示器800中,通过使被设置于主体部801的状态的电子纸张600可以在透明玻璃板804中被辨识而构成显示面。
另外,在电子纸张600的插入方向顶端部(图中,左侧)设置端子部806,在主体部801的内部设置有在将电子纸张600设置于主体部801的状态下与端子部806连接的插座807。控制器808和操作部809与该插座807电连接。
在这样的显示器800中,电子纸张600被装卸自如地设置于主体部801,也可以在从主体部801取下的状态下携带使用。
另外,在这样的显示器800中,电子纸张600由如上所述的电泳显示装置200构成。
还有,本发明的电子设备不被限于用于如上所述的装置,例如可以举出电视、取景器型、监视器直视型的录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子笔记本、台式电子计算机、电子报纸、文字处理器、个人电脑、工作站、电视电话、POS终端、具备触摸面板的设备等,在这些各种电子设备的显示部可以应用电泳显示装置200。
以上,对本发明的电子设备、电子设备的制造方法和电子设备进行了说明,但本发明不被这些所限定。
另外,本发明的电子器件和电子设备的各部的构成可以被置换为能够发挥相同的功能的任意构成,或者也可以添加任意构成。
[实施例]
接着,对本发明的具体实施例进行说明。
首先,作为有机化合物,准备如下所示的化合物(1)~(13)。
[化1]
CF3(CF2)9(CH2)2SH (1)
[化2]
CF3(CF2)9(CH2)8SH (2)
[化3]
CF3(CF2)9(CH2)11SH (3)
[化4]
CF3(CF2)9(CH2)17SH (4)
[化5]
CF3(CF2)9(CH2)33SH (5)
[化6]
CF3(CF2)12(CH2)17SH (6)
[化7]
CF3(CH2)11SH (7)
[化8]
CH3(CH2)11SH (8)
[化9]
CH3(CH2)17SH (9)
[化10]
HO(CH2)11SH (10)
[化11]
HOOC(CH2)10SH (11)
[化12]
[化13]
C6F5(CH2)2SH (13)
(实施例1)
1-1.薄膜晶体管的制造
如下所示,样品No.1A~17A的薄膜晶体管分别各制造200个。
(样品No.1A)
首先,准备玻璃基板(NECコ一ニング公司制、“OA10”),用水清洗之后,干燥。
下面,在玻璃基板上,通过照相平版印刷法,在源电极和漏电极的形成区域以外的区域形成抗蚀剂层。
接着,在玻璃基板的抗蚀剂层侧的面上,通过蒸镀法形成金的薄膜之后,剥离抗蚀剂层。
这样,形成平均厚度100nm的源电极和漏电极。
接着,对玻璃基板的已形成源电极和漏电极的一侧的面进行氧等离子体处理。
还有,氧等离子体处理的条件如下所述。
处理气体:纯氧气
处理气体的流量:100sccm
RF功率:0.05W/cm2
处理时间:300秒
环境温度:25℃
环境压力:1×10-1Pa
接着,将已形成源电极和漏电极的玻璃基板浸渍于化合物(1)的0.1mM氯仿溶液(有机膜形成用液)中0.05分钟。
还有,有机膜形成用液的温度为20℃。
这样,在源电极和漏电极的表面形成有机膜。
还有,已与源电极和漏电极的表面结合的化合物(1)的数目为0.01×1015个/cm2。
在该源电极和漏电极的表面结合的有机化合物(1)的数目的测定,使用QCM(Quarts Crystal Microbalance)、SPM(Scanning ProbeMicroscope)等装置进行。
另外,形成了有机膜的源电极和形成了有机膜的漏电极的距离(沟道长度L)是20μm、沟道宽度W是1mm。
接着,通过旋涂法(2400rpm)在玻璃基板上涂布芴-并噻吩共聚物(F8T2)的1%wt/vol甲苯溶液,之后在60℃×10分钟下进行干燥。
这样,形成平均厚度50nm的有机半导体层。
接着,通过旋涂法(2400rpm)在有机半导体层上涂布聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的5%wt/vol醋酸丁酯溶液,之后在60℃×10分钟下进行干燥。接着,通过旋涂法(2400rpm)在其上涂布聚乙烯基苯酚(PVP)的2%wt/vol丁醇溶液,之后在60℃×10分钟下进行干燥。
这样,形成平均厚度(总计)500nm的两层构成的栅极绝缘层。
接着,在栅极绝缘层上的与源电极和漏电极之间的区域对应的区域,通过喷墨法涂布Ag微粒水分散液,之后在80℃×10分钟下进行干燥。
这样,形成平均厚度100nm、平均宽度30μm的栅电极。
通过上述工序,得到样品No.1A的薄膜晶体管。
(样品No.2A~16A)
分别如表1所示将有机膜形成用液的种类、基板在有机膜形成用液的浸渍时间进行变更,除此以外,与上述样品No.1A一样,制造薄膜晶体管。
(样品No.17A)
除了省略有机膜的形成以外,与上述样品No.1A一样,制造薄膜晶体管。
还有,已在No.1A~14A中形成的有机膜的最大厚度分别比在各有机膜的形成中使用的化合物(1)、(2)以及(7)~(11)所具有的亚甲基的重复构造的长度小。
1-2.评价
对于各样品No.的薄膜晶体管,分别在氮气环境下,测定漏电流值Id、阈电压值Vth、S值。
在这里,阈电压Vth是指当表示栅极电压与Id1/2的关系的近似式(关系式)的值成为0时的栅极电压,可以看作是漏电极开始流动所需要的栅极电压。
另外,S值是指漏电流的值上升1位所需要的栅极电压的值。
还有,这些值分别是在刚刚制造薄膜晶体管之后和在氮气环境下放置3周之后测定的。
另外,漏电流值Id是在将源电极-漏电极之间的电位差设为40V,使栅极电压的值变化而测定的。
将该结果显示于表1。
还有,表1中的漏电流值Id是栅极电压为-40V时的值。
另外,表1中的各数值是200个薄膜晶体管的平均值。
[表1](实施例1)
样品No. | 有机膜形成用液 | 浸渍时间[分钟] | 有机化合物向电极表面的结合数[×1015个/cm2] | 漏电流值Id[nA] | 阈电压值Vth[V] | S值[V] | |||||
有机化合物的种类 | 溶剂的种类 | 浓度[mM] | 刚刚结束 | 三周后 | 刚刚结束 | 三周后 | 刚刚结束 | 三周后 | |||
1A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 0.05 | 0.01 | 509 | 460 | -1 | -2 | 2.0 | 2.0 |
2A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 0.5 | 0.19 | 596 | 563 | -1 | -2 | 1.7 | 1.7 |
3A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 3 | 0.48 | 877 | 869 | 0 | 0 | 1.3 | 1.3 |
4A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 5 | 0.79 | 954 | 955 | 0 | 0 | 1.0 | 1.0 |
5A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.91 | 963 | 960 | 0 | 0 | 1.0 | 1.0 |
6A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 100 | 0.93 | 856 | 849 | 0 | 0 | 1.1 | 1.1 |
7A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 200 | 0.95 | 598 | 593 | -1 | -1 | 1.7 | 1.7 |
8A(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 270 | 0.97 | 485 | 486 | -1 | -1 | 1.9 | 1.9 |
9A(本发明) | 化合物(2) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.89 | 876 | 873 | 0 | 0 | 1.0 | 1.0 |
10A(本发明) | 化合物(7)∶化合物(1)=80∶20(摩尔比) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.91 | 801 | 785 | -1 | -1 | 1.8 | 1.8 |
11A(本发明) | 化合物(8)∶化合物(1)=80∶20(摩尔比) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.88 | 698 | 678 | -2 | -2 | 1.7 | 1.7 |
12A(本发明) | 化合物(9)∶化合物(1)=70∶30(摩尔比) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.87 | 657 | 643 | -2 | -2 | 1.8 | 1.8 |
13A(本发明) | 化合物(10)∶化合物(1)=70∶30(摩尔比) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.89 | 676 | 663 | -3 | -3 | 2.0 | 2.0 |
14A(本发明) | 化合物(11)∶化合物(1)=70∶30(摩尔比) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.86 | 695 | 687 | -2 | -2 | 2.0 | 2.0 |
15A(比较例) | 化合物(12) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.83 | 545 | 530 | -4 | -4 | 2.3 | 2.4 |
16A(比较例) | 化合物(13) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 0.85 | 586 | 563 | -3 | -3 | 2.0 | 2.0 |
17A(比较例) | - | 438 | 218 | -1 | -5 | 2.2 | 2.6 |
如表1所示,样品No.1A~14A的薄膜晶体管(本发明)在经过三周之后均维持其特性。即,可知这些样品的特性均难以随时间劣化。
另外,作为构成有机膜的有机化合物,通过使用具有4个以上氟基的有机化合物(样品No.1A~9A)而使其特性出色。
进而,通过适当设定在源电极和漏电极的表面结合的有机化合物的数目,显示出薄膜晶体管的特性得到提高的趋势,特别是在样品No.4A和5A的薄膜晶体管中,得到高特性。
与此相对,No.15A~17A的薄膜晶体管(比较例)的特性均劣化。特别是在没有设置有机膜的No.17A的薄膜晶体管中,经过三周之后,可见显著的特性的劣化。
(实施例2)
2-1.薄膜晶体管的制造
如下所示,样品No.1B~4B的薄膜晶体管分别各制造200个。
(样品No.1B)
与上述样品No.5A相同地制造薄膜晶体管。
(样品No.2B)
对源电极和漏电极的表面进行氩等离子体处理来代替氧等离子体处理,除此以外,与上述样品No.1B相同地制造薄膜晶体管。
还有,氩等离子体处理的条件如下所述。
处理气体:纯氩气
处理气体的流量:100sccm
RF功率:0.05W/cm2
处理时间:300秒
环境温度:25℃
环境压力:1×10-1Pa
(样品No.3B)
对源电极和漏电极的表面进行紫外线臭氧处理来代替氧等离子体处理,除此以外,与上述样品No.1B相同地制造薄膜晶体管。
还有,紫外线臭氧处理的条件如下所述。
紫外线的波长:254nm
紫外线的强度:0.01W/cm2
处理时间:900秒
环境:大气环境(通过紫外线照射产生臭氧)
环境温度:25℃
环境压力:大气压
(样品No.4B)
除了省略对源电极和漏电极的表面进行的氧等离子体处理以外,与上述样品No.1B一样,制造薄膜晶体管。
还有,已在No.1B~4B中形成的有机膜的最大厚度分别比化合物(1)具有的亚甲基的重复构造的长度小。
2-2.评价
关于各样品No.的薄膜晶体管,分别在氮气环境下,测定漏电流值Id、阈电压值Vth、S值。
还有,这些值分别是在制造薄膜晶体管之后马上测定的。
另外,漏电流值Id是将源电极-漏电极之间的电位差设为40V,使栅极电压的值发生变化而测定的。
将该结果显示于表2。
还有,表2中的漏电流值Id是栅极电压为-40V时的值。
另外,表2中的各数值是200个薄膜晶体管的平均值。
[表2](实施例2)
样品No. | 有机膜形成用液 | 浸渍时间[分钟] | 电极的表面处理 | 漏电流值Id[nA] | 阈电压值Vth[V] | S值[V] | ||
有机化合物的种类 | 溶剂的种类 | 浓度[mM] | ||||||
1B(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 氧等离子体处理 | 968 | 0 | 1.0 |
2B(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 氩等离子体处理 | 735 | -1 | 2.0 |
3B(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 紫外线臭氧处理 | 767 | -1 | 2.1 |
4B(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 30 | - | 778 | 0 | 1.9 |
如表2所示,可知在形成有机膜之前,通过对源电极和漏电极的表面实施氧等离子体处理,可以得到特性出色的薄膜晶体管。
(实施例3)
3-1.薄膜晶体管的制造
如下所示,样品No.1C~7C的薄膜晶体管分别各制造200个。
(样品No.1C)
与上述样品No.5A相同地制造薄膜晶体管。
(样品No.2C~6C)
除了如表3所示将有机膜形成用液的种类分别进行变更以外,与上述样品No.1C相同地制造薄膜晶体管。
((样品No.7C))
除了省略有机膜的形成以外,与上述样品No.1C一样,制造薄膜晶体管。
还有,已在No.1C~6C中形成的有机膜的最大厚度分别比在个有机膜形成中使用的化合物(1)~(6)所具有的亚甲基的重复构造的长度小。
3-2.评价
关于各样品No.的薄膜晶体管,分别测定漏电流值Id。
还有,漏电流值分别是在刚刚制造薄膜晶体管之后在氮气环境中、以及大气中放置1天之后在大气中测定的。
另外,漏电流值Id是将源电极-漏电极之间的电位差设为40V,使栅极电压的值发生变化而测定的。
将该结果显示于表3。
另外,表3中的各数值是200个薄膜晶体管的平均值。
[表3](实施例3)
样品No. | 有机膜形成用液 | 浸渍时间[分钟] | 漏电流值Id[nA] | |||||
有机化合物的种类 | 溶剂的种类 | 浓度[mM] | ON电流值IdON | OFF电流值IdOFF | ||||
刚刚结束(氮气中) | 一天后(大气中) | 刚刚结束(氮气中) | 一天后(大气中) | |||||
1C(本发明) | 化合物(1) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 965 | 758 | 9×10-3 | 9×10-3 |
2C(本发明) | 化合物(2) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 935 | 717 | 9×10-3 | 9×10-3 |
3C(本发明) | 化合物(3) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 917 | 681 | 9×10-3 | 1×10-2 |
4C(本发明) | 化合物(4) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 896 | 591 | 9×10-3 | 1×10-2 |
5C(本发明) | 化合物(5) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 852 | 349 | 9×10-3 | 2×10-2 |
6C(本发明) | 化合物(6) | 氯仿 | 0.1 | 30 | 876 | 555 | 9×10-3 | 1×10-2 |
7C(比较例) | - | 485 | 50 | 9×10-3 | 3×10-2 |
如表3所示,样品No.1C~6C的薄膜晶体管(本发明)的特性均出色。
另外,这些薄膜晶体管放置在大气中之后的特性的劣化与样品No.7的薄膜晶体管(比较例)相比,都明显低。
另外,通过适当设定构成有机膜的有机化合物的(CF2)单元的数目和(CH2)单元的数目,显示出抑制在大气中放置后的特性的劣化的倾向,在样品No.1C和2C的薄膜晶体管中,可见特别高的抑制效果。
进而,比较表1~表3可以明确,已形成有机膜的本发明的薄膜晶体管在以相同的条件制造的情况下(对样品No.5A、1B、1C进行比较),特性的偏差小,与此相对,省略了有机膜的形成的比较例的薄膜晶体管即使在以相同的条件制造的情况下(对样品No.17A、7C进行比较),特性的偏差也很显著。
Claims (18)
1.一种具有一对电极和有机半导体层的电子器件,其中,
在所述一对电极中的至少一方的电极表面上,具有使含有非共轭系有机化合物的有机化合物结合而成的有机膜。
2.根据权利要求1所述的电子器件,其中,
所述一对电极分别构成源电极和漏电极,
进而,是具备向所述有机半导体层施加电场的栅电极的晶体管。
3.根据权利要求1或者2所述的电子器件,其中,
所述有机化合物具有与所述电极结合的结合基,
在形成所述有机膜的电极的表面上,具有所述结合基不结合的部分。
4.根据权利要求1或者2所述的电子器件,其中,
所述有机化合物具有与所述电极结合的结合基,
在形成所述有机膜的电极表面上,还残存所述结合基可以结合的部分。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的电子器件,其中,
所述有机化合物具有与所述电极结合的结合基,
该结合基为SH基。
6.根据权利要求3~5中任意一项所述的电子器件,其中,
所述有机化合物在所述结合基的相反侧具有可以向所述有机半导体层提供电荷的取代基。
7.根据权利要求6所述的电子器件,其中,
所述有机化合物形成直链状,
所述有机膜的最大厚度小于所述有机化合物的从所述结合基到所述取代基的长度。
8.根据权利要求3~7中任意一项所述的电子器件,其中,
所述有机化合物在所述结合基的相反侧具有显示疏水性的结构。
9.根据权利要求8所述的电子器件,其中,
所述非共轭系有机化合物用通式:CF3(CF2)m(CH2)nSH表示,
m表示1~35的整数,n表示2~33的整数。
10.根据权利要求9所述的电子器件,其中,
在所述通式中,满足m/n为0.25~18的关系。
11.根据权利要求1~12中任意一项所述的电子器件,其中,
所述非共轭系有机化合物的总碳原子数为4~45。
12.根据权利要求1~11中任意一项所述的电子器件,其中,
在形成所述有机膜的电极中,结合到该电极的表面的所述有机化合物的数量为0.05×1015~0.96×1015个/cm2。
13.根据权利要求1~12中任意一项所述的电子器件,其中,
形成所述有机膜的电极,通过所述有机膜的存在而防止与所述有机半导体层直接接触。
14.根据权利要求1~13中任意一项所述的电子器件,其中,
形成所述有机膜的电极是以Au、Ag、Cu、Pt或含有它们的合金为主要材料构成。
15.一种具有一对电极和有机半导体层的电子器件的制造方法,其中,
具有:
在所述一对电极中的至少一方的电极表面上,通过使含有非共轭系有机化合物的有机化合物结合而形成有机膜的第1工序;和
以接触所述有机膜的方式形成所述有机半导体层的第2工序。
16.根据权利要求15所述的电子器件的制造方法,其中,
在所述第1工序之前,至少具有清洗形成所述有机膜的电极表面的工序,
通过氧等离子体处理进行所述清洗。
17.根据权利要求16或者17所述的电子器件的制造方法,其中,
在所述第1工序中,通过使浓度为0.01~10mM的含有所述有机化合物的有机膜形成用液与形成所述有机膜的电极表面接触0.1~200分钟,来形成所述有机膜。
18.一种电子机器,其中,
具备权利要求1~14中任意一项所述的电子器件。
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