DE102005005589A1 - Hybrider, organischer Feldeffekttransistor mit oberflächenmodifiziertem Kupfer als Source- und Drain-Elektrode - Google Patents

Hybrider, organischer Feldeffekttransistor mit oberflächenmodifiziertem Kupfer als Source- und Drain-Elektrode Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen organischen Feldeffekttransistor sowie auf ein Herstellungsverfahren für einen solchen Feldeffekttransistor. Dieser weist eine Substratbasis 1, eine Gate-Elektrode 6 sowie eine Source- und eine Drain-Elektrode 2, 3 auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Source-Elektrode 2 und die Drain-Elektrode 3 aus Kupfer bestehen und dass der an den organischen Halbleiterbereich 4 des Feldeffekttransistors angrenzende Elektrodenoberflächenbereich 2b, 3b aus oberflächenmodifiziertem Kupfer ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Feldeffekttransistoren auf Basis organischer Materialien.
  • Die Entwicklung leitender und halbleitender organischer Materialien ermöglicht es Transistorstrukturen und integrierte Schaltungen auf weitgehend organischer Basis herzustellen. Dieses Anwendungsgebiet, in dem die aktiven elektronischen Funktionen durch organische Materialien erreicht werden, wird im Allgemeinen als Polymerelektronik bezeichnet.
  • Elektrische Funktionen werden in der Polymerelektronik durch Feldeffekttransistoren realisiert. Als halbleitendes Material werden für diesen Zweck halbleitende Polymere (z.B. Polytiophene) oder andere organische Materialien (z.B. Pentacen) verwendet. Obwohl die elektrischen Eigenschaften dieser Materialien deutlich schlechter als bei anorganischen Halbleitern sind, gibt es doch eine Reihe von Gründen für die Verwendung dieser Materialien. Zu nennen sind hierfür vor allem die mechanische Flexibilität und die Verwendbarkeit einfacher Beschichtungs- und Strukturierungsverfahren. Polymere können zum Auftrag entweder als Precursor oder durch Lösung in flüssiger Form aufgebracht werden und ermöglichen dadurch den Einsatz kostengünstiger und effizienter Druck- oder Dispensverfahren. Als Precursor bezeichnet man reversibel modifizierte Molekülstrukturen, die sich nur geringfügig von der gewollten Molekülstruktur unterscheiden. Durch diese Modifikationen werden meist Eigenschaften wie verbesserte Löslichkeit, Photaktivität etc. erreicht. Durch eine nachfolgende Behandlung wie Temperatur, Licht etc. wird die Struktur dann in die gewollte Form überführt. Beispielsweise kann durch anfügen von funktionellen Gruppen an das ansonsten unlösliche Pentacen dieses Derivat (Precursor) in Lösung prozessiert werden. Nach der Abscheidung wird der Precursor durch eine thermische Behandlung dann in Pentacen überführt (d.h. die funktionellen Gruppen werden entfernt).
  • Diese Vorteile kommen insbesondere zum Tragen, wenn als Substrat (nachfolgend auch als Substratbasis bezeichnet) Kunststofffolien verwendet werden und die Systeme in kontinuierlich arbeitenden Rolle-zu-Rolle- Verfahren hergestellt werden. Ähnlich den Verfahren im Papierdruck können dadurch niedrige Kosten und hoher Durchsatz miteinander verbunden werden.
  • Für die Polymerelektronik zeichnen sich daher die folgenden Anwendungsgebiete ab:
    • • Fertigung einfacher Elektronik zu ausgesprochen niedrigen Herstellungskosten (z.B. als kontaktlos lesbares Label zur Warenkennzeichnung)
    • • Herstellung großflächig verteilter aktiver Komponenten (z.B. für die Ansteuermatrix eines flexiblen Displays)
    • • Softwaregesteuerte Druckverfahren zur Herstellung anwenderspezifischer Polymerelektronik.
  • Die Arbeiten zur Polymerelektronik konzentrieren sich derzeit noch sehr stark auf die Herstellung von Einzelstrukturen, insbesondere auf die Herstellung von Transistoren, die analog zum anorganischen Dünnschichttransistor (TFT, von engl. „thin film transistor") aufgebaut sind. Derartige Transistoren wurden bereits zu kompletten Schaltungen integriert. Die Leistungsfähigkeit von polymeren Schaltkreisen ist derzeit allerdings noch sehr gering. Dies liegt zum einen an den Materialeigenschaften des organischen Halbleiters. Die derzeit bekannten Materialien zeigen noch eine vergleichbar niedrige Mobilität der Ladungsträger, wodurch die Schaltgeschwindigkeiten von Transistoren begrenzt sind (typ. im kHz-Bereich). Zum anderen sind die Struktur- und Positionierungsgenauigkeit auf Folienmaterialien deutlich geringer als auf starren Substraten. Eine Miniaturisierung wie in der Siliziumtechnologie ist daher für polymerelektronische Schaltungen nicht möglich und aufgrund der kostengünstigen Verfügbarkeit billigen Substratmaterials auch nicht vordringlich.
  • Es gibt eine Reihe von Verfahren, die zur Erzeugung halbleitender Polymerstrukturen eingesetzt werden. In den meisten Fällen basieren diese auf Prozessen der Waferfertigung, wie dem Aufschleudern von Materialien, der Lithographie, der Ätztechnik oder der Vakuumbeschichtung. Aufgrund niedriger energetischer Barrieren zwischen Halbleiter und Elektrodenmaterial werden derzeit meist teure und nur mit hohem Aufwand strukturierbare Materialien, beispielsweise Metalle wie z. B. Gold, beispielsweise PEDOT/PSS (Poly(3,4-Ethyl-enedioxythiophen)/Polystyrene Sulfonate) oder Pani als Elektrodenmaterial bzw. Kontaktmaterial verwendet.
  • Hierbei werden derzeit bei organischen Dünnschichttransistoren die Elektroden komplett aus den Materialien, wie Gold, PEDOT-PSS oder Pani gefertigt. Dies ist eine Eigenheit, die den Dünnschichttransistor (den anorganischen wie den organischen Dünnschichttransistor) von seinen einkristallinen Verwandten unterscheidet. Der Aufbau ist hierbei beim Dünnschichttransistor additiv (d.h. es erfolgen keine komplementären Implants von Elektrodenwannen) im Gegensatz zum MOSFET, bei dem die eigentliche Elektrode durch eine Modifikation des Substratmaterials (Implantation bzw. Implant) entsteht.
  • Mit weniger „edlen" Metallen als Gold ergeben sich signifikante Energiebarrieren. Der Nachteil von organischen Materialien wie PEDOT/PSS als Kontaktmaterial besteht in ihrer vergleichsweise geringen Leitfähigkeit.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, einen auf halbleitenden organischen Materialien basierenden Feldeffekttransistor zur Verfügung zu stellen, der eine verringerte energetische Barriere zwischen Elektrodenkontakt und Halbleiter sowie eine hohe elektrische Leitfähigkeit des Kontaktmaterials aufweist. Aufgabe ist es darüber hinaus, einen organischen Feldeffekttransistor zur Verfügung zu stellen, der auf einfache Art und Weise ohne Einsatz teuerer Spezialverfahren hergestellt werden kann und dessen einzelne Bestandteile mit hoher Genauigkeit strukturiert werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus, entsprechende Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den organischen Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 sowie das entsprechende Herstellungsverfahren für einen organischen Feldeffekttransistor nach Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors sowie des entsprechenden Herstellungsverfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Herkömmliches Kupfer (Cu), beispielsweise Cu auf fle xiblen Substraten (also mit Kupfer beschichtete flexible Materialien bzw. flexible Foliensubstrate aus PE, PET, PI usw.), weist eine vergleichsweise hohe energetische Barriere für die Ladungsträgerinjektion von der Elektrode in den organischen Halbleiter (im Folgenden auch Halbleiterbereich genannt) auf. Aus diesem Grund können mit reinem Kupfer als Source- und Drain-Elektrode bzw. als Source- und Drain-Kontakte keine leistungsfähigen Transistoren hergestellt werden.
  • Eine signifikante Verbesserung der Kontakteigenschaften lässt sich jedoch erreichen, indem die Kupferoberfläche modifiziert wird, d.h. indem diejenige Oberfläche bzw. derjenige Oberflächenbereich der Kupferelektroden, die bzw. der dem organischen Halbleiterkanal (nachfolgend auch alternativ als organischer Halbleiterbereich oder organische Halbleiterschicht bezeichnet) zugewandt ist und an diesen angrenzt, modifiziert wird.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Oberflächenmodifikation durch Herstellen einer Zwischenschicht aus Kupferoxid, d.h. einer Schicht aus Kupferoxid, welche auf dem Kupfer der Elektroden so angeordnet ist bzw. auf dieses so aufgebracht wird, dass sie zwischen dem Kupferbereich der Elektroden und dem organischen Halbleiter angeordnet ist.
  • Mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens kann Kupfer als Elektrodenmaterial überhaupt erst verwendet werden. Kupfer hat hierbei im Vergleich mit anderen Materialien insbesondere die nachfolgend vorgestellten Vorteile:
    • • Kupfer weist insbesondere im Vergleich zu Gold und PEDOT eine signifikant erhöhte Leitfähigkeit auf.
    • • Im Vergleich zu Gold und insbesondere zu reinem Kupfer ist die energetische Barriere zwischen Elektrodenkontakt und Halbleiter bei der Verwendung von Kupfer mit einer oberflächenmodifizierten Kupferoberfläche wie beschrieben deutlich verringert.
    • • Kupfer besitzt im Vergleich zu Gold und im Vergleich zu PEDOT eine verbesserte Verarbeitbarkeit.
    • • Im Vergleich zu Gold ist der Preis von Kupfer deutlich geringer.
  • Eine solche oberflächenmodifizierte Kupferoberfläche kann vorteilhafterweise wie folgt hergestellt werden (die Beschreibung erfolgt hierbei am Beispiel eines flexiblen Substrats; die Modifikation der Cu-Oberfläche ist jedoch unabhängig vom Substrat und nicht nur auf flexible Substrate beschränkt): Als Ausgangsbasis wird mit Kupfer beschichtetes flexibles Folienmaterial wie beschrieben verwendet. Die Kupferelektroden werden anschließend auf diesem Folienmaterial mit Hilfe von W-lithographischen Verfahren und/oder Standard-Ätzprozessen herausgebildet. In einem nachfolgenden Schritt wird das dergestalt strukturierte Substrat mit den Kupfer-Elektroden mit einer Kombination von Lösungsmitteln und sauren Medien von Verun reinigungen befreit. Die Reinigung erfolgt hierbei bevorzugt in folgender Reihenfolge: Anwendung von Aceton (zum Entfernen von Lackresten usw.) und von 2-Propanol, Salzsäure oder Schwefelsäure (zum Entfernen von natürlichen Oxiden).
  • Anschließend wird die freiliegende Kupferoberfläche der künftigen Elektroden beispielsweise nasschemisch oder auch durch andere Verfahren verändert. Eine Möglichkeit hierzu besteht in der kontrollierten Oxidation dieser Kupferoberfläche. Hierdurch wird auf der Kupferoberfläche eine Schicht (spätere Zwischenschicht) aus Kupferoxid erzeugt, welche halbleitende Eigenschaften aufweist. Durch die speziellen Eigenschaften dieser Zwischen-Schicht) verringert sich die energetische Barriere zwischen dem reinen Kupfer und dem organischen Halbleiter signifikant. Das Kupfer kann nicht nur nasschemisch, sondern auch durch andere Verfahren an der Oberfläche oxidiert werden (beispielsweise durch thermische Oxidation).
  • Da bei der natürlichen Oxidation nicht von einer homogen über die ganze Oberfläche gleichartigen Schicht ausgegangen werden kann, wird, um eine gleichartige Schicht zu gewährleisten, natives Oxid im vorliegenden Verfahren bei der Reinigung entfernt und durch eine kontrolliert gewachsene Oxidschicht, die die geforderten Eigenschaften aufweist, ersetzt.
  • Bei der Schichterzeugung des Halbleiters (bzw. des Halbleiterkanals) können beim erfindungsgemäßen Verfahren zwei Wege gegangen werden: Zum Einen können Halbleiter wie Pentacen (kleine Moleküle), da sie nicht löslich sind, mit Aufdampfverfahren abgeschieden werden. Lösliche Polymere, wie beispielsweise das Poly(3-hexylthiophen), die löslich sind, können dagegen aus der Lösung abgeschieden werden. Zum Aufbringen von letzteren stehen ebenfalls eine Vielzahl von Verfahren zur Verfügung (bspw. Rakeln, Dispensen, Schleudern, Aufrollen, Sprühen usw.).
  • Mit Hilfe dieses Verfahrens können leistungsfähige Feldeffekttransistoren auf der Basis von Kupferelektroden hergestellt werden. Solche organischen Feldeffekttransistoren, insbesondere solche organischen Dünnschicht-Feldeffekttransistoren mit Source- und Drain-Elektroden aus oberflächenmodifiziertem Kupfer bieten gegenüber Polymertransistoren, welche Elektroden aus einem Edelmetall (beispielsweise Gold) oder aus organischen Materialien (wie beispielsweise PEDOT/PSS) verwenden eine Reihe von Vorteilen:
    • • Mit Kupfer beschichtetes flexibles Folienmaterial bzw. Substratmaterial (beispielsweise aus PE, PET, PI usw.) ist kommerziell und preiswert erhältlich. Die Beschichtung eines solchen Folienmaterials mit Gold statt mit Kupfer ist sehr aufwendig, teuer und erfordert meist eine zusätzliche metallische Haftschicht.
    • • Zur Strukturierung des Kupfers auf dem Substrat kann auf in der Industrie übliche Verfahren zurückgegriffen werden (beispielsweise UV-lithographische Verfahren und/oder Standard-Ätzprozesse). Es sind damit keine teueren Spezialpro zesse wie beispielsweise spezielle Vakuumprozesse oder selektives Ätzen bei metallischen Haftschichten notwendig.
    • • Gegenüber einem Aufbau mit leitfähigen Polymeren als Elektrodenmaterial bietet die technische Lösung mit dünnmetallisiertem Kupfer wesentlich bessere elektrische Leitfähigkeit.
    • • Wesentlich für die Eigenschaften polymerelektronischer Schaltungen sind möglichst kleine Abstände zwischen Source- und Drain-Elektroden. Die Strukturierung von Kupfer ist mit Hilfe UV-litographischer Verfahren und Standard-Ätzprozessen mit einer deutlich besseren Auflösung möglich als der Aufdruck von Polymeren als Elektroden.
    • • Das erfindungsgemäße Verfahren ist kompatibel mit der Prozessierung in einem kontinuierlich arbeitenden Rolle-zu-Rolle-(Druck)-Verfahren.
  • Ein erfindungsgemäßer organischer Feldeffekttransistor kann, wie in dem nachfolgenden Beispiel beschrieben, aufgebaut sein und verwendet werden.
  • Die einzige 1 zeigt ein Beispiel eines solchen organischen Feldeffekttransistors (Schnittansicht in einer Ebene senkrecht zur Substratebene).
  • Basis des organischen Feldeffekttransistors ist im nachfolgend beschriebenen Fall eine Substratbasis aus einer dünnen, flexiblen Polyethylenfolie (Es kann jedoch auch ein nicht-flexibles Substrat als Basis verwendet werden.). Auf dieser Substratbasis 1 und an grenzend an diese sind seitlich nebeneinander versetzt bzw. beabstandet voneinander die Source-Elektrode 2 und die Drain-Elektrode 3 angeordnet. Die beiden Elektroden sind als flache Elektroden ausgebildet, welche in Bezug auf die Richtung senkrecht zur Substratbasisebene auf derselben Höhe und unmittelbar angrenzend an die Substratbasis 1 angeordnet sind.
  • Die Source-Elektrode 2 und die Drain-Elektrode 3 bestehen jeweils aus einer dünnen Kupferschicht 2a bzw. 3a, deren dem organischen Halbleiter 4 zugewandter (bzw. an den Halbleiter 4 angrenzender) Oberflächenbereich oberflächenmodifiziert ist. Durch die Oberflächenmodifikation ist eine dünne Kupferoxidschicht als Zwischenschicht 2b bzw. 3b zwischen dem Kupfer 2a, 3a der Elektroden 2, 3 und der organischen Halbleiterschicht 4 ausgebildet. Der Übergang der Ladungsträger erfolgt somit zwischen den Kupferbereichen 2a, 3a und dem Halbleiterbereich bzw. dem Halbleiterkanal 4 ausschließlich über den Kupferoxid-Zwischenschichtbereich 2b, 3b. Ein direkter Übergang vom Kupfer in den Halbleiter findet nicht statt. Durch den gezeigten Aufbau verringert sich somit die energetische Barriere zwischen dem Kupfer 2a, 3a und dem organischen Halbleiter 4 signifikant.
  • Die Oxidschichten 2b, 3b sind so ausgebildet, dass sie nicht nur die der Substratbasis 1 abgewandte, zur Substratbasis parallele Oberfläche 2c, 3c der Kupferbereiche 2a, 3a bedecken, sondern auch die seitlich liegenden bzw. senkrecht auf der Substratbasis 1 ste henden Oberflächenabschnitte 2d, 3d der Kupferbereiche 2a, 3a.
  • Die Dicke (senkrecht zur Substratbasisebene) der Kupferbereiche 2a, 3a der Elektroden beträgt hier D = 0.1 μm (und liegt generell bevorzugt zwischen 0.01 und 1 μm), die Dicke der Kupferoxidschicht 2b, 3b beträgt hier d = 2 nm (und liegt generell bevorzugt zwischen 1 und 10 nm) und die Dicke des organischen Halbleiterbereiches (der im vorliegenden Fall aus Polythiophen besteht) beträgt im Zwischenraum 4a zwischen den zwei beabstandeten Elektroden 2, 3 hier Δ = 122 nm, so dass die Dicke des Halbleiters 4 oberhalb der Elektroden 2, 3 hier 20 nm (und generell bevorzugt zwischen 10 und 200 nm) beträgt. Durch die Möglichkeiten, mit den beschriebenen bekannten Verfahren das Kupfer auf dem flexiblen Foliensubstrat 1 sehr genau zu strukturieren, ist im vorliegenden Beispiel ein Abstand a der beiden Elektroden 2, 3 in einer Ebene parallel zur Substratbasisebene von 10 μm realisiert (generell beträgt der Abstand a bevorzugt zwischen 1 und 500 μm).
  • Die auf den Elektroden 2, 3 und angrenzend an diese angeordnete, organische Halbleiterschicht 4 bedeckt die Elektroden 2, 3 sowie den zwischen den beiden Elektroden durch ihre Beabstandung gebildeten Zwischenraum 4a vollständig. Auf der organischen Halbleiterschicht 4 und angrenzend an diese ist eine Isolatorschicht 5 und auf dieser und angrenzend an diese die Gate-Elektrode 6 angeordnet. Die Isolatorschicht besteht hier aus einem Polymer, das bezüglich seiner Eigenschaften kompatibel zur Halbleiterschicht 4 sein muss. Im vorliegenden Fall wird PMMA verwendet. Es kann jedoch auch beispielsweise PHS, PIB oder PS oder ein anderes Polymermaterial für die Isolatorschicht 5 verwendet werden (bevorzugt werden Polymere verwendet, die mit geeigneten Lösungsmitteln flüssigprozessiert werden können). Für die Gate-Elektrode 6 wird im vorliegenden Fall PEDOT/PSS eingesetzt. Es können jedoch auch andere Materialien, wie beispielsweise Pani, Carbon-basierte Pasten, Silberleitpasten oder ähnliches für die Gate-Elektrode 6 verwendet werden.
  • Die Isolationsschicht 5 weist hier in einer Ebene parallel zur Substratbasisebene gesehen dieselbe Flächenausdehnung auf bzw. bedeckt denselben Flächenbereich wie die Gate-Elektrode 6, wobei dieser Flächenbereich hier in Schichtebene eine geringere Ausdehnung aufweist als die Substratbasis 1 und die Halbleiterschicht 4. Die Isolationsschicht bzw. das Dielektrikum 5 kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass sie bzw. dass es die gesamte, der Substratbasis abgewandten Oberfläche des organischen Halbleiters 4 bedeckt.
  • Die Gate-Elektrode 6 (dies gilt im vorliegenden Fall auch für das Dielektrikum 5) ist vom Substrat 1 her gesehen oberhalb der Source- und Drain-Elektrode 2, 3 und oberhalb des organischen Halbleiters 4 angeordnet. Sie ist symmetrisch oberhalb des den Zwischenraum zwischen der Source- und Drain-Elektrode ausfüllenden Bereiches 4a des organischen Halbleiters 4 bzw. in Bezug auf die Source- und Drain-Elektrode und parallel zur Substratbasisebene 1 gesehen zentriert zwischen Source- und Drain-Elektrode angeordnet. Im vorliegenden Fall ist die Breitenausdehnung b der drei Elektroden 2, 3 und 6 in der gezeigten Schnittebene senkrecht zur Substratbasisebene jedoch größer als der Abstand a der Source- und der Drain-Elektrode. Aus diesem Grund überlappt die Gate-Elektrode 6 in einer Ebene parallel zur Substratbasisebene 1 gesehen die Source- und die Drain-Elektrode (Überlappung der Projektion der Gate-Elektrode 6 und der Projektionen der Source- und Drain-Elektrode bei Projektion senkrecht zur Substratbasisebene 1 auf letztere).

Claims (25)

  1. Organischer Feldeffekttransistor, insbesondere organischer Dünnschicht-Feldeffekttransistor, mit einem einen organischen Halbleiter enthaltenden oder aus ihm bestehenden Halbleiterkanal (4) dadurch gekennzeichnet, dass die Source-Elektrode (2) und/oder die Drain-Elektrode (3) des Feldeffekttransistors Kupfer Cu enthält oder daraus besteht, wobei der an den Halbleiterkanal (4) angrenzende Elektrodenoberflächenbereich (2b, 3b) der Source-Elektrode (2) und/oder der Drain-Elektrode (3) zumindest teilweise aus oberflächenmodifiziertem Kupfer ausgebildet ist.
  2. Feldeffekttransistor nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine Substratbasis (1), oberhalb der angeordnet sind: der Halbleiterkanal (4), die Gate-Elektrode (6) des Feldeffekttransistors und parallel zur Substratbasisebene gesehen beiderseits versetzt zur Gate-Elektrode (6) die Source-Elektrode (2) und die Drain-Elektrode (3).
  3. Feldeffekttransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oberflächenmodifizierte Elektrodenoberflächenbereich (2b, 3b) Kupferoxid enthält oder daraus besteht.
  4. Feldeffekttransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Halbleiterkanal (4) angrenzende Elektrodenoberflächenbereich (2b, 3b) der Source- und/oder der Drain-Elektrode als dünne Kupferoxid enthaltende oder daraus bestehende Zwischenschicht ausgebildet ist.
  5. Feldeffekttransistor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht über 0.5 nm und/oder unter 100 nm, insbesondere über 0.8 nm und/oder unter 30 nm, insbesondere über 1 nm und/oder unter 10 nm dick ist.
  6. Feldeffekttransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Source-Elektrode und/oder die Drain-Elektrode eine nicht an den Halbleiterkanal angrenzende, unmodifizierte Schicht (2a, 3a) aus Cu aufweist.
  7. Feldeffekttransistor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die unmodifizierte Cu-Schicht über 2 nm und/oder unter 10 μm, insbesondere über 5 nm und/oder unter 2 μm, insbesondere über 0.01 μm und/oder unter 1 μm dick ist.
  8. Feldeffekttransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Halbleiterkanal (4) zumindest bereichsweise eine Schicht mit einer Dicke von über 2 nm und/oder unter 1000 nm, insbesondere von über 5 nm und/oder unter 500 nm, insbesondere von über 10 nm und/oder 200 nm ist.
  9. Feldeffekttransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Halbleiterkanal (4) halbleitende Polymere, Polythiophene, Arylamine, Acene, Pentacen und/oder Fluoren-basierende Polymere enthält oder daraus besteht.
  10. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratbasis (1) eine flexible Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, eine Polyethylen-Folie (PE-Folie), eine Polyethyleneterephthalat-Folie (PET-Folie) und/oder eine Poly imid-Folie (PI-Folie) aufweist oder daraus besteht.
  11. Feldeffekttransistor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Source-Elektrode (2) und/oder die Drain-Elektrode (3) auf die Folie aufbeschichtet ist.
  12. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 2 bis 11 gekennzeichnet durch einen oberhalb der Substratbasis (1) angeordneten Isolationsbereich (5), insbesondere eine Isolationsschicht, der bzw. die in Richtung senkrecht zur Substratbasisebene gesehen zwischen der Gate-Elektrode (6) und der Source- sowie der Drain-Elektrode angeordnet ist, wobei die Source- und die Drain-Elektrode bevorzugt in derselben Parallelebene zur Substratbasisebene angeordnet sind.
  13. Feldeffekttransistor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Substratbasis (1) die Source-Elektrode (2) und die Drain-Elektrode (3) angeordnet sind, wobei die Drain-Elektrode parallel zur Substratbasisebene gesehen seitlich beabstandet bzw. versetzt zur Source-Elektrode angeordnet ist, dass zwischen der Source-Elektrode (2) und der Drain-Elektrode (3) sowie bevorzugt auch ober halb bzw. auf der substratbasisabgewandten Seite der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode der organische Halbleiterkanal (4) angeordnet ist, dass auf dem organischen Halbleiterkanal (4) der Isolationsbereich (5) angeordnet ist und dass auf dem Isolationsbereich (5) die Gate-Elektrode (6) angeordnet ist, wobei die Gate-Elektrode parallel zur Substratbasisebene gesehen im wesentlichen zentriert zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode angeordnet ist.
  14. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Substratbasisebene gesehen die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode einen Abstand a von unter 1000 μm, insbesondere von unter 500 μm, insbesondere von unter 100 μm, insbesondere von unter 50 μm, insbesondere von unter 20 μm, insbesondere von unter 10 μm, insbesondere von unter 5 μm, insbesondere von unter 2 μm, insbesondere von unter 1 μm aufweisen.
  15. Polymerer Schaltkreis gekennzeichnet durch eine Anordnung von mindestens zwei miteinander über elektrische Kontakte verbundene, organische Feldeffekttransistoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  16. Herstellungsverfahren für einen organischen Feldeffekttransistor, insbesondere einen organi scher Dünnschicht-Feldeffekttransistor, wobei oberhalb einer Substratbasis angeordnet werden: die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors und angrenzend an die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode ein einen organischen Halbleiter enthaltenden oder aus ihm bestehenden Halbleiterkanal, dadurch gekennzeichnet, dass die Source-Elektrode und/oder die Drain-Elektrode zumindest teilweise aus Kupfer Cu gefertigt wird, wobei der an den Halbleiterkanal angrenzende Elektrodenoberflächenbereich der Source-Elektrode und/oder der Drain-Elektrode zumindest teilweise aus oberflächenmodifiziertem Kupfer ausgebildet wird.
  17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein organischer Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder ein polymerer Schaltkreis nach Anspruch 15 hergestellt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Substratbasis die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors und parallel zur Substratbasisebene gesehen beiderseits versetzt zur Gate-Elektrode die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode angeordnet werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Cu-Schicht auf der Substratbasis aufgebracht wird, dass danach in der Cu-Schicht mit Hilfe eines lithographischen Verfahrens, insbesondere mittels eines W-lithographischen Verfahrens, und/oder durch Ätzen die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode herausstrukturiert werden, dass danach die nicht an die Substratbasis angrenzenden Oberflächen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode zumindest teilweise oberflächenmodifiziert werden und dass danach der organische Halbleiterkanal aufgebracht wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenoberfläche der Source-Elektrode und/oder der Drain-Elektrode nasschemisch oder thermisch oberflächenmodifiziert wird, insbesondere dass die Elektrodenoberfläche nasschemisch oder thermisch oxidiert wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenoberfläche der Source-Elektrode und/oder der Drain-Elektrode vor der Modifikation von Verunreinigungen befreit wird, insbesondere durch eine Kombination von Lösungsmitteln und sauren Medien.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine bevorzugt flexible Substratbasis, bevorzugt eine flexible Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, eine PE-Folie, eine PET-Folie oder eine PI-Folie oder ein entsprechender Folienverbund mit Cu beschichtet wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als organischer Halbleiter halbleitende Polymere, insbesondere Polythiophene, und/oder Pentacen aufgebracht werden.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Halbleiter durch ein Druckverfahren, insbesondere in Form eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens, oder ein Dispensverfahren, insbesondere durch Aufschleudern, oder als Precursor oder durch Lösung in flüssiger Form aufgebracht werden.
  25. Verwendung eines Feldeffekttransistors oder eines polymeren Schaltkreises nach einem der Ansprüche 1 bis 16 für großflächig aktive Komponenten, insbesondere für die Ansteuermatrix flexibler Displays, für kontaktlos, insbesondere per Funk, auslesbare Etiketten insbesondere zur Warenkennzeichnung.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012066087A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Imec Method for fabricating thin-film bottom-contact transistors and bottom-contact transistors thus obtained
US8878165B2 (en) 2010-02-25 2014-11-04 Merck Patent Gmbh Electrode treatment process for organic electronic devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001001502A2 (en) * 1999-06-30 2001-01-04 Thin Film Electronics Asa A means for electrical contacting or isolation of organic or inorganic semiconductors and a method for its fabrication
DE10153656A1 (de) * 2001-10-31 2003-05-22 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Verringerung des Kontaktwiderstandes in organischen Feldeffekttransistoren durch Aufbringen einer reaktiven, die organische Halbleiterschicht im Kontaktbereich regio-selektiv dotierenden Zwischenschicht
WO2004042738A1 (en) * 2002-11-04 2004-05-21 Advanced Micro Devices, Inc. Control of memory arrays utilizing zener diode-like devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001001502A2 (en) * 1999-06-30 2001-01-04 Thin Film Electronics Asa A means for electrical contacting or isolation of organic or inorganic semiconductors and a method for its fabrication
DE10153656A1 (de) * 2001-10-31 2003-05-22 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Verringerung des Kontaktwiderstandes in organischen Feldeffekttransistoren durch Aufbringen einer reaktiven, die organische Halbleiterschicht im Kontaktbereich regio-selektiv dotierenden Zwischenschicht
WO2004042738A1 (en) * 2002-11-04 2004-05-21 Advanced Micro Devices, Inc. Control of memory arrays utilizing zener diode-like devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8878165B2 (en) 2010-02-25 2014-11-04 Merck Patent Gmbh Electrode treatment process for organic electronic devices
WO2012066087A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Imec Method for fabricating thin-film bottom-contact transistors and bottom-contact transistors thus obtained

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