DE102008036062B4

DE102008036062B4 - Organischer Feldeffekt-Transistor

Info

Publication number: DE102008036062B4
Application number: DE102008036062.7A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Denker; Dr. Canzler Tobias; Qiang Huang; Dr. Werner Ansgar; Kentaro Harada; Prof. Dr. Leo Karl
Original assignee: NovaLED GmbH
Current assignee: NovaLED GmbH
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2028-08-05
Also published as: DE102008036062A1; US20100065833A1; US8071976B2

Abstract

Organischer Feldeffekt-Transistor, insbesondere organischer Dünnschicht-Feldeffekt-Transistor, mit: – einer Gate-Elektrode (6), einer Drain-Elektrode (4) und einer Source-Elektrode (3), – einer dielektrischen Schicht (5), die in Kontakt mit der Gate-Elektrode (6) gebildet ist, – einer aktiven Schicht (2) aus organischem Material, die in Kontakt mit der Drain-Elektrode (4) sowie der Source-Elektrode (3) ist und die elektrisch undotiert ausgeführt ist, – einer Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11), die ein Dotierungsmaterial enthält, welches für das organische Material der aktiven Schicht (2) ein elektrischer Dotand ist, und – einem Grenzflächenbereich, in welchem ein flächiger Kontakt zwischen der aktiven Schicht (2) und der Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) gebildet ist, wobei eine Mobilität für gleichartige elektrische Ladungsträger, nämlich Elektronen oder Löcher, in der Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) höchstens halb so groß wie in der aktiven Schicht (2) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen organischen Feldeffekt-Transistor, insbesondere einen organischen Dünnschicht-Feldeffekt-Transistor.
Hintergrund der Erfindung
Organische Halbleiter haben in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erhalten aufgrund ihrer geringen Kosten, der Möglichkeit sie auf großen Flächen und flexiblen Substraten abzuscheiden und der riesigen Auswahl entsprechender Moleküle. Organische Halbleiter können in schaltbaren Bauelementen wie Transistoren als auch in optoelektronischen Bauelementen wie organischen Leuchtdioden (OLEDs) und photovoltaischen Zellen eingesetzt werden.
Organische Transistoren, insbesondere organische Feldeffekt-Transistoren (OTFT) werden schon seit vielen Jahren untersucht und entwickelt. Es wird erwartet, dass OTFTs im großen Maße zum Beispiel in preiswerten integrierten Schaltungen für berührungslose Erkennungsmarken (RFID), aber auch für die Bildschirmansteuerung (Backplane) Anwendung finden kann. Um preiswerte Anwendungen zu ermöglichen, werden im Allgemeinen zur Herstellung der Transistoren Dünnschichtprozesse benötigt. In den letzten Jahren sind Leistungsmerkmale soweit verbessert worden, dass die Kommerzialisierung von organischen Transistoren absehbar ist. Es wurden zum Beispiel in OTFTs hohe Feldeffektmobilitäten con bis zu 6 cm²/Vs für Elektronen auf Basis von Fulleren-C60 und bis zu 5,5 cm²/Vs für Löcher auf Basis von Pentacene berichtet.
Ladungsträgertransport in dünnen organischen Schichten wird im Allgemeinen durch temperaturaktivierendes Ladungsträger-Hopping beschrieben, was zu relativ niedrigen Mobilitäten und einem starken Einfluss von Unordnung führt. Deshalb hängt die Feldeffekt-Mobilität in OTFTs im Allgemeinen von der Ladungsträgerdichte. Deshalb ist gewöhnliche eine relativ hohe Gate-Spannung notwendig, um die lokalisierten Zustände zu füllen und eine hohe Ladungsträgermobilität in der organischen Schicht zu erreichen.
Eine Möglichkeit die Ladungsträgerdichte und hierdurch auch die Ladungsträgermobilität in organischen Halbleitern zu erhöhen, ist die elektrische Dotierung mittels Donatoren oder Akzeptoren. Hierbei werden mittels Erzeugen von Ladungsträgern in einem Matrixmaterial eine Veränderung im Fermi-Niveau des Halbleiters sowie, je nach Art des verwendeten Donaten, eine Erhöhung der zunächst recht niedrigen Leitfähigkeit erreicht. In dem Dokument US 5,093,698 sind generelle Anforderungen an Kombinationen organischer Materialien für elektrische Dotierung.
In den letzten Jahren sind die elektrische Dotierung organischer Halbleiter mittels molekularer Dotanden im Detail untersucht worden. Diese Untersuchungen haben gezeigt, dass die Mobilität von Mischschichten in Abhängigkeit von der Dotierkonzentration ansteigt. Dieses Phänomen wird dadurch erklärt, dass zusätzliche Ladungsträger graduell Zustande des Matrixmaterials vom unteren Ende der Zustandsdichteverteilung, also Zustände mit niedriger Mobilität, auffüllen. Hierbei wird gleichermaßen das Fermi-Niveau des Halbleiters je nach Art des verwendeten Dotanden graduell verändert, für n-Dotierung erhöht, für p-Dotierung verringert, und damit auch eine Erhöhung der zunächst recht niedrigen Leitfähigkeit erreicht.
In OTFTs mit elektrische dotierter aktiver Schicht wird mit der erhöhten Mobilität auch die Einsatzspannung verringert und damit auch ganz allgemein die Betriebsspannung. Für die meisten Einsatzgebiete von OTFTs ist es wünschenswert, sehr niedrige Aus-Ströme zu erreichen. Eine hohe Dotierkonzentration führt hierbei zu einer hohen Hintergrund-Ladungsdichte, was wiederum zu einem unerwünschten Ohmschen Ladungsträgertransport führt, der durch den Feldeffekt nicht effektiv gesteuert werden kann.
Unter dem Aus-Zustand eines Transistors wird hier eine angelegte Gate-Spannung kleiner der Einsatz-Spannung des Bauelementes für n-Leitertyp und größer der Einsatz-Spannung für p-Leitertyp verstanden. Bei dem im Allgemeinen diskutierten OTFT im Anreicherungstyp liegt bei der Gate-Spannung V_g = 0 V für p- und n-Typ der Aus-Zustand vor.
Es wurde jedoch auch gezeigt, dass in Halbleiterschichten mit exzellenter Mobilität die Beimischung von Dotanden zu erhöhter Störstellenstreuung führt und damit auch maximale Mobilität in OTFT einschränkt. (Harada et al., Appl. Phys. Lett. 91 092118 (2007)). Deshalb ist eine alternative Anordnung wünschenswert, bei der die Hintergrund-Ladungsträgerkonzentration erhöht wird, ohne dass Dotanden in die Halbleiterschicht eingemischt werden. Eine solche Anordnung ermöglicht es prinzipiell, die Ladungsträgermobilität über das gewohnte Maß hinaus zu erhöhen.
Verfahren zum Bestimmen der Ladungsträgermobilität in einem Feldeffekt-Transistor sind als solche in verschiedenen Ausführungen bekannt. Ein Beispiel ist in dem Dokument US 2004/191952 A beschrieben. Aus dem Sättigungsbereich einer Strom-Spannungs-Kennlinie zwischen Source- und Drain-Elektrode wird dort die Mobilität für eine bestimmte Gate-Spannung ausgerechnet.
Die Eigenschaften der verschiedenen an einem elektrischen Dotierprozess beteiligten Materialien können auch durch die Energielagen des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals (HOMO, Synonym: Ionisationspotential) und des höheren besetzten Molekülorbitals (LUMO, Synonym: Elektronenaffinität) beschrieben werden.
Eine Methode zur Bestimmung der Ionisationspotentiale (IP) ist Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (UPS). In der Regel werden Ionisationspotentiale für den Festkörper bestimmt, jedoch ist es auch möglich, die Ionisationspotentiale in der Gasphase zu messen. Beide Größen unterscheiden sich durch Festkörpereffekte, wie zum Beispiel die Polarisationsenergie der Löcher, die im Photoionisationsprozess entstehen. Ein typischer Wert für die Polarisationsenergie ist etwa 1 eV, aber es können auch größere Abweichungen davon auftreten. Das Ionisationspotential bezieht sich dabei auf den Beginn des Photoemissionsspektrums im Bereich der hohen kinetischen Energien der Photoelektronen, das heißt die Energie der am schwächsten gebundenen Photoelektronen. Eine hiermit verbundene Methode, die invertierte Photoelektronenspektroskopie (IPES) kann zur Bestimmung von Elektronenaffinitäten (EA) herangezogen werden. Diese Methode ist jedoch wenig verbreitet. Alternativ können Festkörperenergieniveaus durch elektrochemische Messung von Oxidationspotentialen Eox bzw. Reduktionspotentialen Ered in Lösung bestimmet werden. Eine geeignete Methode ist beispielsweise Zyklovoltammetrie. Empirische Methoden zur Ableitung des Festkörperionisationspotentials aus einem elektrochemischen Oxidationspotential sind in der Literatur bekannt.
Für die Umrechnung von Reduktionspotentialen in Elektronenaffinitäten sind keine empirischen Formeln bekannt. Diese liegt in der Schwierigkeit der Bestimmung von Elektronenaffinitäten. Deshalb wird häufig eine einfache Regel angewandt: IP = 4,8 eV + e·Eox (s. Ferrocen/Ferrocenium) beziehungsweise E_A = 4,8 eV + e·E_red (vs. Ferrocen/Ferrocenium). Für den Fall, dass andere Referenzelektroden oder Redoxpaare zur Referenzierung der elektrochemischen Potentiale benutzt werden, sind Verfahren zur Umrechnung bekannt.
Es ist üblich, die Begriffe „Energie des HOMOs” E(HOMO) beziehungsweise „Energie des LUMOs) E(LUMO) synonym mit den Begriffen Ionisationsenergie beziehungsweise Elektronenaffinität zu gebrauchen (Koopmans Theorem). Dabei ist zu beachten, dass die Ionisationspotentiale und Elektronenaffinitäten so gegeben sind, dass ein höherer Wert eine stärkere Bindung eines heraus gelösten beziehungsweise angelagerten Elektrons bedeutet. Deshalb gilt in globaler Näherung: IP = –E(HOMO) und FA = –D(LUMO).
Es wurden OTFTs mit Anordnungen von zusätzlichen Schichten auf der aktiven Halbleiterschicht, die auch als Kapselungs- oder Deckschichten bezeichnet werden, beschrieben. Zum Beispiel wurden Doppelschichten aus Pentacene von dem Fulleren C60 verwendet, um ambipolare Bauelement-Funktionalität zu erreichen (Wang et al., Org. Electron. 7, 457 (2006)). In diesem speziellen Fall kann aus den Energieniveaus abgeleitet werden, dass es nicht zu einer technisch relevanten Veränderung der Ladungsträgerdichte in der aktiven Schicht kommt. Auch im Dokument US 2007/034860 A1 wird eine solche Struktur beschrieben und sogar eine höhere Mobilität für die aktive Schicht im Vergleich zur Kapselschicht gefordert.
Das Dokument US 5 500 537 A beschreibt unter anderem eine OTFT-Struktur, bei der auf die aktive Schicht eine weitere Schicht, ähnlich der Kapselungsschicht, aufgebracht ist. Die Forderung an die aktive Schicht ist, dass sie eine Polymerschicht ist. Die Forderung an die weitere Schicht ist, dass sie eine Leitfähigkeit der aktiven Schicht kontrolliert. Diese Forderung ist eigentlich zu allgemein gehalten für ein schaltbares Bauelement. Die vorgeschlagene Anordnung kann nur in Geometrien funktionieren, bei denen die Source/Drain-Kontakte nicht in direktem Kontakt mit zu der weiteren Schicht mit der höheren Leitfähigkeit angeordnet sind, da sonst hohe Aus-Ströme unvermeidlich sind.
Das Dokument US 2006/0202196 A1 beschreibt Strukturen mit einer Kapselungsschicht, die als eine elektrisch homogen dotierte Schicht ausgeführt ist, wobei das Matrixmaterial der Kapselungsschicht gleich oder ähnlich den Material der aktiven Schicht ist. Das heiß, dass die Mobilitäten für aktive Schicht und Kapselschicht gleich oder zumindest ähnlich sind, und dass die elektrische Leitfähigkeit der Kapselschicht aufgrund der elektrischen Dotierung sogar größer als oder zumindest gleich der elektrischen Leitfähigkeit der aktiven Schicht im Aus-Zustand ist.
Das Dokument US 2005/0110005 A1 beschreibt eine bipolare organische Vorrichtung. Die Vorrichtung ist mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode gebildet, zwischen denen eine erste organische Schicht und eine zweite organische Schicht angeordnet sind. Die beiden organischen Schichten sind dotiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten organischen Feldeffekt-Transistor zu schaffen, bei dem eine hohe Mobilität der Ladunsträger zur Verfügung gestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen organischen Feldeffekt-Transistor nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Die Erfindung umfasst den Gedanken eines organischen Feldeffekt-Transistors, insbesondere eines organischen Dünnschicht-Feldeffekt-Transistors, mit einer Gate-Elektrode, einer Drain-Elektrode und einer Source-Elektrode, einer dielektrischen Schicht, die in Kontakt mit der Gate-Elektrode gebildet ist, einer aktiven Schicht aus organischem Material, die in Kontakt mit der Drain-Elektrode sowie der Source-Elektrode ist und die elektrisch undotiert ausgeführt ist, einer Dotierungsmaterial-Schicht, die ein Dotierungsmaterial enthält, welches für das organische Material der aktiven Schicht ein elektrischer Dotand ist, und einem Grenzflächenbereich, in welchem ein flächiger Kontakt zwischen der aktiven Schicht und der Dotierungsmaterialschicht gebildet ist, wobei eine Mobilität für gleichartige elektrische Ladungsträger in der Dotierungsmaterial-Schicht höchstens halb so groß wie in der aktiven Schicht ist.
Als Dotierungsmaterial kann ein organisches oder ein nichtorganisches Material zum Einsatz kommen. Das organische Material der aktiven Schicht und das Dotierungsmaterial in der Dotierungsmaterial-Schicht bilden eine Kombination von Materialien, bei denen, wenn sie in einer Schicht durchmischt angeordnet sind, eine elektrische Dotierung des organischen Materials stattfindet, welche auf einem teilweisen Ladungstransfer zwischen den beiden Materialien beruht. Bei dem hier vorgeschlagenen organischen Feldeffekt-Transistor befindet sich das organische Material jedoch in der aktiven Schicht, wohingegen des Dotierungsmaterial von der Dotierungsmaterial-Schicht umfasst ist. In der Dotierungsmaterial-Schicht selbst bewirkt das Dotierungsmaterial keine elektrische Dotierung in diesem Sinne.
Das Dotierungsmaterial kann für das organische Material der aktiven Schicht ein elektrischer Dotand in Form eines Akzeptors oder eines Donators sein. Im Fall der Ausbildung des elektrischen Dotanten als Donator ist ein organischer Feldeffekt-Transistor vom n-Typ gebildet.
Ein organischer Feldeffekt-Transistor vom p-Typ ist gebildet, wenn der elektrische Dotand ein Akzeptor für das organische Material der aktiven Schicht ist.
Üblicherweise sind die Elektroden und die mehreren Schichten des organischen Feldeffekt-Transistors auf einem Substrat gebildet, beispielsweise als Dünnschichten. Es kann vorgesehen sein, dass mit dem Substrat selbst bereits eine oder mehrere der Elektroden zur Verfügung gestellt sind, beispielsweise mittels Nutzen eines Silizium-Substrates. Auf oder in dem Substrat können die Drain- und die Source-Kontakt oder alternativ die Gate-Elektrode gebildet sein.
Das Vorsehen des Dotierungsmaterials in der Dotierungsmaterial-Schicht, welche in direktem Kontakt mit der aktiven Schicht ist, hat zur Folge, dass das Fermi-Niveau der aktiven Schicht modifiziert wird, das heißt Ladungsträger werden in diese elektrisch undotierte Schicht induziert, was auch als eine Quasi-Dotierung bezeichnet werden kann. Die induzierten Ladungsträger füllen hierbei bevorzugt tiefliegende Niveaus der Zustandsdichteverteilung der aktiven Schicht und stehen nicht oder nur teilweise als freie Ladungsträger in der aktiven Schicht zur Verfügung. Dieses hat gegenüber den im Stand der Technik vorgesehenen elektrisch dotierten aktiven Schichten den Vorteil, dass keine oder nur vernachlässigbar wenig freibewegliche Ladungsträger in den Leitungskanal gelangen, welcher sich in Betrieb zwischen Source- und Drain-Elektrode bildet. Die Feldeffekt-Mobilität des Transistors wird mittels Auffüllen von Störstellen erhöht, ohne dass zusätzliche Störstellen geschaffen werden. Dieses hier vermiedene Schaffen zusätzlicher Störstellen findet demgegenüber bei den im Stand der Technik vorgesehenen elektrisch dotierten Schichten statt, die als Mischschichten vom Dotierungsmaterial und Matrixmaterial gebildet sind.
Des weiteren werden mittels der vorgeschlagenen Ausgestaltung die Einsatzspannung und die Arbeitsspannung des organischen Feldeffekt-Transistors verringert.
Die Dotierungsmaterial-Schicht kann als eine nicht geschlossene oder eine geschlossenen Schicht gebildet sein. Die geschlossenen oder nicht geschlossene Schicht, welche zum Beispiel von mehreren getrennten Teilbereichen gebildet sein kann, können auf einen Teilabschnitt der Ausdehnung des Schichtstapels des Transistors beschränkt sein.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dotierungsmaterial-Schicht aus einem Dotierungsmaterial besteht.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Dotierungsmaterial-Schicht das Dotierungsmaterial in ein Matrixmaterial eingelagert ist, für welches das organische Dotierungsmaterial kein elektrischer Dotand ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass eine Differenz zwischen dem Reduktionspotential/Oxidationspotential des Dotierungsmaterials und dem Oxidationspotential/Reduktionspotential) des organischen Materials der aktiven Schicht kleiner als etwa –0.5 V/größer als etwa 0.5 V ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dotierungsmaterial-Schicht mehrschichtig gebildet ist, wobei eine Teilschicht aus dem Dotierungsmaterial besteht und eine weitere Teilschicht, die zwischen der Teilschicht und aktiven Schicht und in Kontakt mit der Teilschicht sowie der aktiven Schicht angeordnet ist, aus dem Ladungsträger transportierenden Matrixmaterial besteht. Die weitere Teilschicht verhindert einen direkten Kontakt des Dotierungsmaterials zu der aktiven Schicht, so dass eine Diffusion von Molekülen des Dotierungsmaterials in die aktive Schicht und hierdurch hervorgerufene Veränderungen der Eigenschaften des Transistors unterbunden sind. Diese Weiterbildung ist besonders bevorzugt in dem Fall, wenn ein thermisch nicht stabiles und somit flüchtiges Dotierungsmaterial zum Einsatz kommt.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass das Ladungsträger transportierende Matrixmaterial ein bevorzugt Elektronen transportierendes Material ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Ladungsträger transportierende Matrixmaterial ein bevorzugt Löcher transportierendes Material ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Dotierungsmaterial-Schicht in direktem Kontakt mit der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode gebildet ist.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in einem eingeschalteten Zustand, welchem der Leitungskanal in der aktiven Schicht ausgebildet ist, eine elektrische Leitfähigkeit in der aktiven. Schicht um wenigstens einen Faktor von zwei größer als in der Dotierungsmaterial-Schicht ist. Bevorzugt ist bei einer Weiterbildung vorgesehen, dass sich die elektrische Leitfähigkeit in der aktiven Schicht und in der Dotierungsmaterial-Schicht um mehrere Größenordnungen unterscheiden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Dotierungsmaterial ein molekulares Dotierungsmaterial ist, welches wenigstens zwei verschiedene Atomen enthält.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass das molekulare Dotierungsmaterial eine molare Masse zwischen etwa 100 g/mol und etwa 2000 g/mol, bevorzugt zwischen etwa 200 g/mol und etwa 1000 g/mol aufweist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine energetische Differenz zwischen dem höchsten besetzten Orbital der Moleküle (HOMO) des organischen Materials der aktiven Schicht und dem niedrigsten unbesetzten Orbital der Moleküle (LUMO) des Dotierungsmaterials größer als etwa –0.5 eV ist, wenn das Dotierungsmaterial für das organische Material der aktiven Schicht ein Akzeptor ist. Es handelt sich dann um eine p-Dotierung.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass eine energetische Differenz zwischen dem niedrigsten unbesetzten Orbital der Moleküle (LUMO) des organischen Materials der aktiven Schicht und dem höchsten besetzten Orbital der Moleküle (HOMO) des Dotierungsmaterials kleiner als etwa 0.5 eV ist, wenn das Dotierungsmaterial für das organische Material der aktiven Schicht ein Donator ist. Es handelt sich dann um eine n-Dotierung.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dotierungsmaterial-Schicht als eine Kapselungsschicht gebildet ist.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass die Kapselungsschicht frei von einem direkten Kontakt mit der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode gebildet ist. Die aktive Schicht kann in dieser Ausgestaltung die Drain- und Source-Eletroden bedeckend ausgeführt sein.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dotierungsmaterial-Schicht als eine Ladungsträger-Injektionsschicht in direktem Kontakt mit der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode gebildet ist.
Bei einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dotierungsmaterial ein p-Dotant mit Reduktionspotential von gleich oder größer etwa 0 V vs. Fc/Fc⁺ gegenüber dem organischen Material der aktiven Schicht ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dotierungsmaterial ein n-Dotant mit einem Oxidationspotential von höchstens etwa –1.5 V vs. Fc/Fc⁺ gegenüber dem organischen Material der aktiven Schicht ist.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass das molekulare Dotierungsmaterial mehr als sechs Atome, bevorzugt mehr als zwanzig Atome enthält.
Es kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Dotierungsmaterialien eine Glassübergangstemperatur (Tg) von größer als 75°C, bevorzugt von größer als 100°C und weiter bevorzugt von größer als 200°C aufweist. Auf diese Weise werden stabilere elektrische Eigenschaften ausgebildet. Mittels einer Tg wird die Diffusion von dem Dotierungsmaterial minimiert, und die Schichten behalten ihre ursprünglichen Eigenschaften und Funktionen bei.
Vorteilhaft ist, wenn die Dotierungsmaterial-Schicht thermisch stabil ist, was die thermische Stabilität des der organische Feldeffekt-Transistor unterstützt. Eine gute thermische Stabilität ist insbesondere gegeben, wenn das Molekül eine hohe molare Masse hat, eine größere Zahl von Atomen enthält und eine höhere Tg aufweist. Dies kann gemessen werden, indem die Umgebungstemperatur für den Transistor langsam erhöht wird, zum Beispiel von Raumtemperatur auf etwa 300°C, beispielsweise in Schritten von 1°C, und hierbei der Strom auf eine gegebene Source-Drain-Spannung und eine gegebene Gate-Spannung gemessen werden. Eine größere Abweichung oder bruchartige Abweichung des Stroms weist dann auf die maximale Temperatur hin, bei der der Transistor noch stabil ist.
Die Schichten werden typischerweise mittels Vakuumverdampfung hergestellt, beispielsweise VTE („vacuum thermal evaporation”) oder OVPD („organic vapour phase deposition”). Des weiteren können Vakuum-Spray-Verfahren zum Einsatz kommen. Eine weitere Abscheidungsart umfasst den thermisch oder den optisch induzierten Übertrag des Materials von einem Trägersubstrat auf das eigentliche Substrat, zum Beispiel mittels LITI („laser induced thermal imaging”). Dotierte Schichten werden im Vakuum typischerweise mittels Mischverdampfung aus zwei unabhängig geregelten Quellen für Matrixmaterial und Dotand hergestellt. Sie können alternativ auch mittels Interdiffusion aus einer Dotandenschicht in die darunter liegende Matrixmaterialschicht entstehen, wobei die beiden Materialien nacheinander im Vakuum aufgedampft werden. Die Interdiffusion kann thermisch gesteuert sein. Unter Umständen muss der Dotand noch während des Herstellungsprozesses oder in der Schicht durch geeignete physikalische und/oder chemische Maßnahmen noch aktiviert werden, beispielsweise mittels Lichteinwirkung, Einwirkung von magnetischen und/oder elektrischen Feldern.
Alternative Herstellungsmethoden für dotierte Schichten sind:

– Dotierung einer Matrixschicht durch eine Lösung von Dotanden mit anschließendem Verdampfen des Lösungsmittels, insbesondere durch thermische Behandlung.
– Oberflächendotierung einer Matrixmaterialschicht durch eine oberflächlich aufgebrachte Schicht von Dotanden.
– Herstellung einer Lösung von Matrixmolekülen und Dotanden und anschließende Herstellung einer Schicht aus dieser Lösung mittels konventioneller Methoden wie beispielsweise Verdampfen des Lösungsmittels oder Aufschleudern.

Die Dotierung kann gegebenenfalls auch derart erfolgen, dass der Dotand aus einer Precursor-Verbindung heraus verdampft wird, die beim Erhitzen und/oder Bestrahlen die erfindungsgemäße Verbindung freisetzt. Es versteht sich, dass die Freisetzung des erfindungsgemäßen Dotanden auch in der Matrix erfolgen kann.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines organischen Feldeffekt-Transistors mit einer als eine Kapselungsschicht ausgeführten Dotierungsmaterial-Schicht,
2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines weiteren organischen Feldeffekt-Transistors, bei dem die Kapselungsschicht in Kontakt mit einer Source- und einer Drain-Elektrode ist,
3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines anderen organischen Feldeffekt-Transistors mit einer als eine Ladungsträger-Injektionsschicht ausgeführten Dotierungsmaterial-Schicht,
4a bis 4c schematische Darstellungen für Ausführungsformen der Dotierungsmaterial-Schicht,
5 eine grafische Darstellung der Feldeffekt-Mobilität in Abhängigkeit von der Gate-Spannung,
6 eine schematische Darstellung für Energieniveaus und einen Ladungstransfer in Verbindung mit der Ausführung in 4a,
7 eine schematische Darstellung für Energieniveaus und einen Ladungstransfer in Verbindung mit der Ausführung in 4b und
8 eine schematische Darstellung für Energieniveaus und einen Ladungstransfer in Verbindung mit der Ausführung in 4c.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen Feldeffekt-Transistors mit einer bei dieser Ausführungsform als Kapselungsschicht 1 ausgeführten Dotierungsmaterial-Schicht, einer hierunter gebildeten aktiven Schicht 2 aus organischem Material, einer Source-Elektrode 3, einer Drain-Elektrode 4, einer dielektrischen Schicht 5 sowie einer Gate-Elektrode 6 und ein optionales Substrat 12. Für die schematische Darstellung eines weiteren organischen Feldeffekt-Transistors in 2 wurden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet.
Während die Dotierungsmaterial-Schicht 1 bei dem organischen Feldeffekt-Transistor in 1 ausschließlich in direktem Kontakt mit der aktiven Schicht 2 ist, besteht bei der Ausführungsform nach 2 darüber hinaus ein direkter Kontakt mit der Source-Elektrode 3 und der Drain-Elektrode 4.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines anderen organischen Feldeffekt-Transistors mit der bei dieser Ausführungsform als eine Ladungsträger-Injektionsschicht 11 ausgeführten Dotierungsmaterial-Schicht. Für die schematische Darstellung in 3 wurden für gleiche Merkmale die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 und 2 verwendet. Zusätzlich ist in
3 ein Substrat 12 des organischen Feldeffekt-Transistors gezeigt. Des weiteren ist in Ladungsträger-Injektionsschicht 11 eine Teilschicht 13 eingelagert, die aus einem Matrixmaterial besteht.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Gate-Elektrode 6 auf dem Substrat 12 gebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass mit dem Substrat selbst bereits die Gate-Elektrode zur Verfügung gestellt ist, beispielsweise mittels nutzen eines Silizium-Substrates. Auch kann alternativ vorgesehen sein (nicht dargestellt), den Drain- und den Source-Kontakt auf dem Substrat zu bilden.
Die Dotierungsmaterial-Schicht umfasst bei den verschiedenen Ausführungsformen von organischen Feldeffekt-Transistoren jeweils ein Dotierungsmaterial, dessen Moleküle für das organsiche Material der jeweiligen aktiven Schicht 2 elektrische Dotanden bilden, sei es in Form von Akzeptoren oder in Form von Donatoren, ohne dass das Dotierungsmaterial in der Dotierungsmaterial-Schicht selbst elektrisch dotierend wirkt.
4a bis 4c zeigen schematisch unterschiedliche Ausführungsformen für Dotierungsmaterial-Schicht, insbesondere die Kapselungsschicht 1, bei den organischen Feldeffekt-Transistoren nach den 1 bis 3.
4a zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dotierungsmaterial-Schicht als eine Schicht aus einem Dotierungsmaterial bestehend gebildet. Die Moleküle des Dotierungsmaterials, aus welchem die Dotierungsmaterial-Schicht bei der Ausgestaltung nach 4a besteht, bilden elektrische Dotanden für das organische Material der aktiven Schicht 2. Die Dotanden können als Akzeptoren oder Donatoren wirken. Das Dotierungsmaterial ist jedoch getrennt von der aktiven Schicht 2 in einer eigenen Schicht angeordnet, nämlich der Dotierungsmaterial-Schicht, bei es sich um die Kapselungsschicht 1 oder die Ladungsträger-Injektionsschicht 11 handeln kann.
Die Dotierungsmaterial-Schicht die aus dem Dotierungsmaterial besteht, wie auch eine Teilschicht bei der Ausführung nach 4c unten, führen eine dickere Schichtausbildung oder eine höhere Konzentration der Moleküle des Dotierungsmaterials zu einer höheren Hintergrund-Ladungsdichte in der aktiven Schicht 2.
Die Dotierungsmaterial-Schicht, insbesondere der Kapselungsschicht 1, besteht in der Ausführung nach 4a aus einem starken Donator/Akzeptor. Es werden hierdurch Elektronen/Löcher von dem Donator/Akzeptor in das LUMO-Niveau/HOMO-Niveau der aktiven Schicht 2 transferiert, welche zu einer Hintergrund-Ladungsdichte in der aktiven Schicht 2 führen. Die Schichtdicke der Dotierungsmaterial-Schicht kann eingestellt werden, um die Elektronen-/Löchermobilität zu erhöhen, ohne dass Aus-Ströme des organischen Feldeffekt-Transistors signifikant erhöht werden. Die Aus-Ströme steigen stark an, wenn die Hintergrund-Ladungsdichte in der aktiven Schicht 2 zu groß wird.

Tabelle 1 zeigt ein bevorzugtes Ein-/Aus-Strom-Verhältnis für eine Schichtdicke der Kapselungsschicht 1 von einem nm. Bei einer Schichtdicke von 2 nm wurde ein starker Anstieg des Aus-Stroms festgestellt. Je nach Anwendung können erhöhte Aus-Ströme in Kauf genommen werden. Dann sind die höhere Mobilität, welche für die Schichtdicke von 2 nm festgestellt wurde, und die niedrigere Schwellspannung V_tH vorteilhaft.

Schichtdicke Kapselungsschicht	Mobilität (cm²/Vs)	V_tH (V)	Aus-Strom (A)	Strom bei 30 V (A)	Ein-/Aus-Verhältnis
0 nm	0,042	–14	-3,30E–10	–8,06E–07	2,44E+03
1 nm	0,057	–13	–2,60E–10	–1,8E–06	6,92E+03
2 nm	0,10	–12	–9,70E–09	–4,02E–06	4014E+02

4b zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dotierungsmaterial-Schicht als eine Mischschicht aus dem Dotierungsmaterial und einem weiteren Material gebildet ist, in welches die Moleküle des Dotierungsmaterials eingelagert sind. Das weitere Material dient als eine Art Aufnahme oder Trägermaterial für die Dotanden, ohne dass es zu einer elektrischen Dotierung in der Dotierungsmaterial-Schicht selbst kommt. Das Trägermaterial kann vorwiegend Ladungsträger in Form von Löchern oder vorwiegend Ladungsträger in Form von Elektronen transportierend ausgeführt sein.
Bei diesen Ausgestaltungen wird die Hintergrund-Ladungsdichte in der aktiven Schicht 2 auch erhöht, wenn das höchste besetzte Molekülorbital (HOMO) (oder das niedrigste unbesetzte Molekülorbital (LUMO)) der Moleküle des Dotierungsmaterials energetisch höher (niedriger) liegt als das LUMO-Niveau (HOMO-Niveau) der Moleküle des Matrixmaterials, was auch für die unten beschriebene Ausführung nach 4c gilt.
Die Hintergrund-Ladungsdichte in der aktiven Schicht 2 wird bei dieser Ausgestaltung auch erhöht, wenn das LUMO-Niveau (HOMO-Niveau) der Moleküle des aktiven Schicht energetisch niedriger (höher) liegt als das LUMO-Niveau (HOMO-Niveau) der Moleküle des Matrixmaterials, was wiederum auch für die unten beschriebene Ausführung nach 4c gilt.
Bei diesen Ausgestaltungen wird weiterhin die Hintergrund-Ladungsdichte in der aktiven Schicht 2 auch erhöht, wenn das HOMO-Niveau (LUMO-Niveau) der Moleküle des Dotierungsmaterials energetisch höher (niedriger) liegt als das LUMO-Niveau (HOMO-Niveau) der Moleküle des organischen Materials der aktiven Schicht 2, was auch für die unten beschriebene Ausführung nach 4c gilt.
Die Dotierungsmaterial-Schicht, insbesondere Kapselungsschicht 1, ist in der Ausführung nach 4b als eine Mischschicht aus zwei Komponenten gebildet, wobei für einen organischen Feldeffekt-Transistor vom n-Typ/p-Typ, die eine Komponente ein Donator/Akzeptor für das organische Material der aktiven Schicht 2 darstellt. Die zweite Komponente der Kapselungsschicht 1 ist ein Matrixmaterial. Ladungsträger werden bei dieser Ausgestaltung direkt vom Donator/Akzeptor der Kapselungsschicht 1 in das LUMO-/HOMO-Niveau der aktiven Schicht 2 transferiert.
4c zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei der die Dotierungsmaterial-Schicht, insbesondere die Kapselungsschicht 1, mehrschichtig ausgeführt ist. In der dargestellten Ausgestaltung sind eine untere Schicht 7 sowie eine obere Schicht 9 vorgesehen. Die obere Schicht 9 besteht, vergleichbar der Kapselungsschicht 1 in der Ausführung nach 3a, aus einem Dotierungsmaterial. Die untere Schicht 7 besteht aus einem bevorzugt Löcher oder bevorzugt Elektronen transportierenden Material, vergleichbar dem weiteren Material in der Kapselungsschicht 1 nach der Ausführungsform in 4b.
5 zeigt eine grafische Darstellung der Feldeffekt-Mobilität in Abhängigkeit von der Gate-Spannung. Es sind Kurvenverläufe für einen organischen Feldeffekt-Transistor vom n-Typ auf Basis von Fulleren C60 in der Ausgestaltung nach den 2 und 4c (vgl. Kurve 10) sowie einen bekannten organischen Feldeffekt-Transistor vom n-Typ auf Basis von Fulleren C60 (vgl. Kurve 11) gezeigt.
6 zeigt eine schematische Darstellung für Energieniveaus und einen Ladungstransfer in Verbindung mit der Ausführung in 4a. Es sind die ungestörten Energieniveaus der einzelnen Schichten vor einem Ladungstransfer gezeigt. Dargestellt sind das höchste besetzte Molekülorbital (HOMO) eines Donators 12 in der Kapselungsschicht 1, ein Elektronentransfer 13 in die aktive Schicht 2, ein niedrigstes unbesetztes Molekülorbital (LUMO) 14 der aktiven Schicht 2 sowie das Fermi-Niveau 15 der aktiven Schicht 2.
7 zeigt eine schematische Darstellung für Energieniveaus und einen Ladungstransfer in Verbindung mit der Ausführung in 4b. Es sind die ungestörten Energieniveaus der einzelnen Schichten dargestellt. Gezeigt sind das LUMO-Niveau 16 des weiteren Materials in der Kapselungsschicht 1 nach der Ausführung in 4b und ein wegen einer hohen Barriere eher unwahrscheinlicher Elektronentransfer 17 vom HOMO-Niveau 17 des Dotierungsmaterials auf das LUMO-Niveaus 16 des weiteren Materials, welches hier bevorzugt Elektronen transportierend ausgeführt ist.
8 eine schematische Darstellung für Energieniveaus und einen Ladungstransfer in Verbindung mit der Ausführung in 4c. Es sind die ungestörten Energieniveaus der einzelnen Schichten vor dem mittels Pfeil angedeuteten Ladungstransfer dargestellt. Gezeigt sind das LUMO-Niveau 18 des weiteren Materials in der unteren Schicht 7 nach 4c, welches hier bevorzugt Elektronen transportierend ausgeführt ist, sowie ein Elektronentransfer 19 in die aktive Schicht 2 mittels eines Tunnelprozesses durch die untere Schicht 7 hindurch. Der Tunnelprozess hängt von der Dicke der unteren Schicht 7 ab. Eine Verringerung der Schichtdicke für die untere Schicht 7 führt zu einer Erhöhung der Hintergrund-Ladungsdichte in der aktiven Schicht 2.
Das (Matrix-)Material der unteren Schicht 7 wird vom Dotierungsmaterial in der oberen Schicht 8 elektrisch dotiert, was aber nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Das Dotierungsmaterial für die Quasi-Dotierung der aktiven Schicht 2 ist nicht in direktem Kontakt mit der aktiven Schicht 2 selbst. Ein Teil der Ladungsträger wird vom Dotierungsmaterial aus der oberen Schicht 8 spontan mittels Tunneln in das LUMO-/HOMO-Niveau der aktiven Schicht 2 transferiert, was zu der gewünschten Hintergrund-Ladungsdichte führt. In dem Fall, dass die untere Schicht 7 von dem Dotierungsmaterial elektrisch dotiert ist, können auch Ladungsträger in das LUMO-/HOMO-(Matrix-)Materials der unteren Schicht 7, welches bevorzugt Elektronen oder bevorzugt Löcher transportierend ausgeführt ist, transferiert werden. In einem weiteren Schritt werden diese Ladungsträger teilweise in das LUMO-/HOMO der aktiven Schicht 2 transferiert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
Beispiele für organische Materialien, die für die Schicht 2 eingesetzt werden können, sind folgende Materialien: Fulleren C60 und C70 und Derivate; Pentacene und Derivate; Rubrene; Oligothiophenes und Derivate; Phthalocyanine und Metallophthalocyanine, und Derivate; PTCDI, Perylenetetracarboxylic Diimide, und Derivate; PPV, Poly(p-phenylenevinylene), und Derivate; PTV Poly(2,5-thienylenevinylene), und Derivate; P3HT poly(3-hexythiophene), und Derivate; PFO, Poly(9,9-dioctyliluoreiie), und Derivate; PCMB, [6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester, und Derivate.
Beispiele für Matrixmaterialien der als Mischschicht ausgeführten Kapselschicht 1 bei der Ausführung nach 3b sind folgende Materialien: Alq3, tris-(8-hydroxyquinoline)aluminium, und Derivate; Bphen, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, und Derivate; octaethylporphyrin und Metallooctaethylporphyrins, und Derivate; NTCDA, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, und Derivate; TPD, 4,4'-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl, und Derivate; NPD, N, N'-diphenyl-N, N'-bis(1-naplithyl)-1, 1'-biphenyl-4,4-diamine, und Derivate; Tetraphenylporphyrin und Metallotetraphenylporphyrins, und Derivate; Spiro-TAD, 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-diphenylalnino)-9,9'-spirobifluoreile; TCTA, 4,4',4''-tris(N-carbazolyl)triphenylamine; CBC, 4,4-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl; und UGH2, 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene.
Beispiele für Donatoren, die in der Lage sind, mit den Molekülen der aktiven Schicht 2 einen Ladungstransfer unter Normalbedingungen zu vollziehen, sind folgende Materialien:Ru(terpy)2, bis(2,2':6',2''-terpyridin)ruthenium und Tetrakis(1,3,4,6,7,8-hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidiato)ditungsten.
Beispiele für Akzeptoren, die in der Lage sind, mit den Molekülen der aktiven Schicht 2 einen Ladungstransfer unter Normalbedingungen zu vollziehen, sind folgende Materialien: F4 – TCNQ, 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8,-tetracyanoquinodimethane, und N,N'-dicyano-2,3,5,6,7,8-hexaluoro-1,4-naphthoquinonediimine.
Es können Ausgestaltungen der beschriebenen Aspekte der Erfindung vorgesehen sein, um die Effizienz des Ladungstransfers aus der Dotierungsmaterial-Schicht in die aktive Schicht 2 zu kontrollieren. Die hierbei in die elektrisch undotierte aktive Schicht 2 induzierte Hintergrund-Ladungsdichte bestimmt die Erhöhung der Mobilität in der aktiven Schicht 2 und die Abhängigkeit der Feldeffekt-Mobilität von der Gate-Spannung in dem organischen Feldeffekt-Transistor.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims

Organischer Feldeffekt-Transistor, insbesondere organischer Dünnschicht-Feldeffekt-Transistor, mit: – einer Gate-Elektrode (6), einer Drain-Elektrode (4) und einer Source-Elektrode (3), – einer dielektrischen Schicht (5), die in Kontakt mit der Gate-Elektrode (6) gebildet ist, – einer aktiven Schicht (2) aus organischem Material, die in Kontakt mit der Drain-Elektrode (4) sowie der Source-Elektrode (3) ist und die elektrisch undotiert ausgeführt ist, – einer Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11), die ein Dotierungsmaterial enthält, welches für das organische Material der aktiven Schicht (2) ein elektrischer Dotand ist, und – einem Grenzflächenbereich, in welchem ein flächiger Kontakt zwischen der aktiven Schicht (2) und der Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) gebildet ist, wobei eine Mobilität für gleichartige elektrische Ladungsträger, nämlich Elektronen oder Löcher, in der Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) höchstens halb so groß wie in der aktiven Schicht (2) ist.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) vollständig aus dem Dotierungsmaterial besteht.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) das Dotierungsmaterial in ein Matrixmaterial eingelagert ist, für welches das organische Dotierungsmaterial kein elektrischer Dotand ist.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen dem Reduktionspotential/Oxidationspotential des Dotierungsmaterials und dem Oxidationspotential/Reduktionspotential des Matrixmaterials kleiner als etwa –0.5 V/größer als etwa 0.5 V ist.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) mehrschichtig gebildet ist, wobei eine Teilschicht (8) aus dem Dotierungsmaterial besteht und eine weitere Teilschicht (7), die zwischen der Teilschicht (8) und aktiven Schicht (2) und in Kontakt mit der Teilschicht (8) sowie der aktiven Schicht (2) angeordnet ist, aus dem Ladungsträger transportierenden Matrixmaterial besteht.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsträger transportierende Matrixmaterial ein bevorzugt Elektronen transportierendes Material ist.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsträger transportierende Matrixmaterial ein bevorzugt Löcher transportierendes Material ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) in direktem Kontakt mit der Drain-Elektrode (4) und der Source-Elektrode (3) gebildet ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem eingeschalteten Zustand, welchem der Leitungskanal in der aktiven Schicht (2) ausgebildet ist, eine elektrische Leitfähigkeit in der aktiven Schicht (2) um wenigstens einen Faktor von zwei größer als in der Dotierungsmaterial-Schicht (1; 11) ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotierungsmaterial ein molekulares Dotierungsmaterial ist, welches wenigstens zwei verschiedene Atomen enthält.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das molekulares Dotierungsmaterial eine molare Masse zwischen etwa 100 g/mol und etwa 2000 g/mol, bevorzugt zwischen etwa 200 g/mol und etwa 1000 g/mol aufweist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine energetische Differenz zwischen dem höchsten besetzten Orbital der Moleküle (HOMO) des organischen Materials der aktiven Schicht (2) und dem niedrigsten unbesetzten Orbital der Moleküle (LUMO) des Dotierungsmaterials größer als etwa –0.5 eV ist, wenn das Dotierungsmaterial für das organische Material der aktiven Schicht (2) ein Akzeptor ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine energetische Differenz zwischen dem niedrigsten unbesetzten Orbital der Moleküle (LUMO) des organischen Materials der aktiven Schicht (2) und dem höchsten besetzten Orbital der Moleküle (HOMO) des Dotierungsmaterials kleiner als etwa 0.5 eV ist, wenn das Dotierungsmaterial für das organische Material der aktiven Schicht (2) ein Donator ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsmaterial-Schicht als eine die darunter angeordneten Schichten vollständig bedeckende Kapselungsschicht (1) gebildet ist.
Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 14, soweit nicht auf Anspruch 8 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselungsschicht (1) frei von einem direkten Kontakt mit der Drain-Elektrode (4) und der Source-Elektrode (3) gebildet ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, soweit auf Anspruch 7 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsmaterial-Schicht als eine Ladungsträger-Injektionsschicht (11) in direktem Kontakt mit der Drain-Elektrode (4) und der Source-Elektrode (3) gebildet ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotierungsmaterial ein p-Dotant mit Reduktionspotential von gleich oder größer etwa 0 V vs. Fc/Fc⁺ gegenüber dem organischen Material der aktiven Schicht (2) ist.
Feldeffekt-Transistor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotierungsmaterial ein n-Dotant mit einem Oxidationspotential von höchstens etwa –1.5 V vs. Fc/Fc⁺ gegenüber dem organischen Material der aktiven Schicht (2) ist.