DE102010061978A1

DE102010061978A1 - Organischer Transistor und Verfahren zur Herstellung desselben, organische Transistoranordnung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102010061978A1
Application number: DE102010061978A
Authority: DE
Inventors: Markus Burghart; Gerhard Klink
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-05-31

Abstract

Ein organischer Transistor weist einen Halbleiterbereich und mindestens einen an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereich auf. Ein Material des an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereichs weist Carbonpaste auf.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen organischen Transistor, beispielsweise einen organischen Dünnschichttransistor. Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine organische Transistoranordnung, beispielsweise eine organische Dünnschichttransistoranordnung.
Hintergrund der Erfindung
Eine der größten Herausforderungen in der organischen Elektronik ist derzeit die Realisierung von komplexeren Schaltkreisen. Durch die derzeitige Limitierung auf p-Typ Materialien und die daraus resultierende p-MOS (MOS = metal oxide semiconductor – deutsch: Metalloxidhalbleiter) Logik existieren Einschränkungen in Komplexität, Robustheit, Schaltfrequenz und dem Stromverbrauch in organischen Schaltkreisen.
Im Gegensatz zur Siliziumtechnik, bei der der Leitungstyp mittels Dotierung eingestellt werden kann, werden bei der auf organischen Molekülen basierenden Elektronik derzeit zwei unterschiedliche Materialien verwendet, oder können in einigen Fällen sogar notwendig sein.
10 zeigt eine Tabelle mit verschiedenen organischen Materialien, welche als Halbleitermaterial bei organischen Transistoren eingesetzt werden können. In der in 10 gezeigten Tabelle sind auf der linken Seite p-Typ Materialien gezeigt und auf der rechten Seite n-Typ Materialien gezeigt. Zu den p-Typ Materialien zählen beispielsweise Pentacene, P3HT, Rubrene, F8T2, TIPS-PEN (TIPS-Pentacene) und PTAA. Zu den n-Typ Materialien zählen beispielsweise C60, PTCDA und PF-PEN (PF-Pentacene). p-Typ Materialien können ihren Einsatz bei organischen p-Typ Transistoren, beispielsweise bei organischen p-Typ Dünnschichttransistoren (englisch: TFT-thin film transistors) finden. n-Typ Materialien können ihren Einsatz typischerweise bei organischen n-Typ Transistoren, beispielsweise bei organischen n-Typ Dünnschichttransistoren finden.
Für die Realisierung von komplementären Transistoren, beispielsweise für einen CMOS-Prozess (CMOS – complementary metal oxide semiconductor, deutsch: komplementärer Metalloxidhalbleiter), auf der Basis organischer Halbleiter werden derzeit zwei unterschiedliche Materialien für p- und n-Dünnschichttransistoren verwendet oder können notwendig sein. Diese können derzeit mit Gold als Kontaktmaterial realisiert werden, jedoch müssen die Kontakte modifiziert werden, um eine ausreichend gute Funktion gewährleisten zu können. Diese Behandlungen bestehen meistens aus einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen (in Form einer selbstanordnenden Monoschicht – englisch: SAM: self-assembled monolayer) mit unterschiedlichen Funktionalisierungen. Für die jeweilige Transistorart werden hier auch unterschiedliche selbstanordnende Monoschichten verwendet. Dies stellt eine große Herausforderung für die spätere Produktion dar, da diese zum einen aus der Gasphase oder der Flüssigkeitsphase lokalisiert aufgebracht werden und zum anderen eine relativ lange Einwirkdauer brauchen (beispielsweise mehr als 10 Minuten). Zudem werden (bzw. in manchen Fällen sogar müssen) nicht reagierte Thiole durch einen Waschschritt entfernt werden, da ansonsten die Stabilität des Bauteils beeinträchtigt werden kann. Abgesehen von Schattenmaskenprozessen, die jedoch für eine industrielle Fertigung kaum Anwendung finden dürften, ist dieser Aufbau auf den sogenannten „BC”-Aufbau (bottom contact – deutsch: Kontakte unten) limitiert.
11a–d zeigt verschiedene mögliche Aufbauten von Transistoren.
11a zeigt einen Transistor in einem sogenannten „bottom gate/top contact”(deutsch: Gate unten, Kontakte oben)-Aufbau. Dieser „bottom gate/top contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen ein Gatebereich (also beispielsweise eine Gate-Elektrode) des Transistors vor (also unterhalb) einer halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet ist und ein Source- und ein Drainbereich (beispielsweise eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode) des Transistors nach (also oberhalb) dem Halbleiterbereich angeordnet sind.
11b zeigt einen Transistor in einem sogenannten „bottom gate/bottom contact”(deutsch: Gate unten, Kontakte unten”)-Aufbau. Dieser „bottom gate/bottom contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen sowohl eine Gate-Elektrode des Transistors als auch eine Source- und eine Drain-Elektrode des Transistors unterhalb der halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet sind.
11c zeigt einen Transistor in einem sogenannten „top gate/top contact”(deutsch: Gate oben/Kontkate oben)-Aufbau. Dieser „top gate/top contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen sowohl eine Source-Elektrode als auch eine Drain-Elektrode und eine Gate-Elektrode des Transistors überhalb einer halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet sind.
11d zeigt einen Transistor in einem sogenannten „top gate/bottom contact”(deutsch: Gate oben/Kontakte unten)-Aufbau. Dieser „top gate/bottom contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen sowohl eine Source- als auch eine Drain-Elektrode des Transistors unterhalb einer halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet sind und dass eine Gate-Elektrode des Transistors über der halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet ist.
Wie bereits erwähnt, sind Transistoren mit Gold als Kontaktmaterial und einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen auf die in den 11b und 11d gezeigten „bottom contact”-Aufbauten beschränkt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Konzept zu schaffen, welches eine vereinfachte Herstellung eines organischen Transistors sowohl in einem top contact als auch einem bottom contact-Aufbau ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen organischen Transistor gemäß Anspruch 1, eine organische Transistoranordnung gemäß Anspruch 11, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Transistors gemäß Anspruch 16 und ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Transistoranordnung gemäß Anspruch 18.
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen organischen Transistor mit einem Halbleiterbereich und mindestens einem an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereich. Ein Material des an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereichs weist Carbonpaste auf.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Idee ist, dass eine vereinfachte Herstellung eines organischen Transistors erreicht werden kann, wenn ein Anschlusskontaktbereich des organischen Transistors durch Drucken hergestellt werden kann. Dies kann bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass ein Anschlusskontaktbereich als Material eine organische Carbonpaste oder ein die Carbonpaste aufweisendes Stoffgemisch aufweist. Im Gegensatz zu dem im einleitenden Teil erwähnten Kontaktmaterial Gold ist Carbonpaste einfach druckbar und insbesondere strukturiert druckbar. Ein Druckprozess ist, insbesondere verglichen zu einem Aufdampfprozess, wie er typischerweise zur Realisierung von Anschlusskontaktbereichen mit Metallen benutzt wird, einfach handhabbar.
Es ist daher ein Vorteil von einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass durch das Verwenden von Carbonpaste als Bestandteil eines Materials eines Anschlusskontaktbereichs eines organischen Transistors ein (strukturiertes) Drucken des Anschlusskontaktbereichs ermöglicht wird, wodurch sich alle in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung in Verbindung mit 11 vorgestellten Transistoraufbauten realisieren lassen.
Besonders im Gegensatz zu Gold als Material für einen Anschlusskontaktbereich in Verbindung mit Thiolen wird eine vereinfachte Herstellung und eine größere Vielseitigkeit bei der Wahl des gewünschten Transistoraufbaus ermöglicht.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der erste Kontaktbereich beispielsweise eine Source- oder eine Drain-Elektrode des organischen Transistors bilden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann ein organischer Transistor einen an den Halbleiterbereich angrenzenden und von dem ersten Anschlusskontaktbereich beabstandeten zweiten Anschlusskontaktbereich aufweisen. Ein Material des zweiten Anschlusskontaktbereichs kann dabei identisch dem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs sein. So kann beispielsweise der erste Anschlusskontaktbereich eine Source-Elektrode des organischen Transistors bilden und der zweite organische Anschlusskontaktbereich eine Drain-Elektrode des organischen Transistors bilden. Diese beiden Anschlusskontaktbereiche lassen sich in einem gemeinsamen Herstellungsschritt des organischen Transistors gleichzeitig durch Aufdrucken des die Carbonpaste aufweisenden Materials herstellen. Durch die Verwendung von Carbonpaste als Bestandteil eines Materials der beiden Anschlusskontaktbereiche lassen sich diese durch die Möglichkeit des strukturierten Auftrags strukturiert erzeugen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann ein organischer Transistor auch eine Durchkontaktierung, beispielsweise durch ein Dielektrikum hindurch, aufweisen, wobei ein Material dieser Durchkontaktierung identisch einem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs sein kann und damit Carbonpaste aufweisen kann. Diese Durchkontaktierung kann insbesondere zeitgleich in einem gemeinsamen Schritt mit dem ersten Anschlusskontaktbereich und einem eventuell zweiten Anschlusskontaktbereich aufgedruckt werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit eine Minimierung der benötigten Prozessschritte bei der Herstellung eines organischen Transistors durch Verwendung des Carbonpaste aufweisenden Materials.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs und weitere Anschlusskontaktbereiche von organischen Transistoren aus Carbonpaste bestehen.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen organischen Transistor mit einem Halbleiterbereich und mindestens einem an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereich. Der an den Halbleiterbereich angrenzende erste Anschlusskontaktbereich weist ein Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einen an einen Dotierungstyp des Halbleiters angepassten Dotierstoff auf.
Es ist eine weitere Idee der vorliegenden Erfindung, dass eine vereinfachte Herstellung eines organischen Feldeffekttransistors ermöglicht wird, wenn in einem organischen Transistor ein Anschlusskontaktbereich ein Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einem, an einen Dotierungstyp des Halbleiters des organischen Transistors angepassten Dotierstoff aufweist. Im Gegensatz zu dem im einleitenden Teil beschriebenen Transistor, bei dem Gold als Kontaktmaterial mit einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen verwendet wird, können bei organischen Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Schritte des Aufbringens der selbstanordnenden Thiolen und des Abwaschens der überflüssigen selbstanordnenden Thiolen weggelassen werden. So kann beispielsweise der erste Anschlusskontaktbereich in einem Schritt, beispielsweise durch Drucken des Stoffgemisches, hergestellt werden.
Ein Vorteil von organischen Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist damit, dass bei der Herstellung dieser organischen Transistoren weniger und vor allem prozesstechnisch einfachere Schritte benötigt werden. Während bei dem im Vorherigen beschriebenen organischen Transistor, welcher Gold als Kontaktmaterial mit einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen benutzt, zuerst Gold, beispielsweise in einem Aufdampfprozess, aufgebracht werden muss und anschließend die selbstanordnenden Thiolen aus der Gas- oder der Flüssigphase lokalisiert aufgebracht werden und lange einwirken, so kann bei organischen Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Anschlusskontaktbereich des organischen Transistors durch Aufbringung eines Stoffgemischs, beispielsweise durch Drucken, in einem einzigen schnellen Herstellungsschritt hergestellt werden. Weiterhin vorteilhaft, insbesondere im Vergleich zu dotierten Polymeren als Material für Kontakte eines organischen Transistors ist, dass das genannte Stoffgemisch, im Vergleich zu dotierten Polymeren, wie beispielsweise PEDOT:PSS, PANI keine (oder nur eine sehr geringe) Acidität aufweist und damit im Gegensatz zu Kontakten auf der Basis von dotierten Polymeren eine Langzeitstabilität der organischen Transistoren gewährleistet ist.
Es wurde herausgefunden, dass um eine Funktionalität organischer Transistoren zu gewährleisten, in den organischen Transistoren vorhandene organische Halbleiter bereits bei der Synthese dahingehend modifiziert werden können, dass bei p-Typ Materialien (wie sie beispielhaft in der Tabelle in 1 in der linken Spalte gezeigt sind) das HOMO (highest occupied molecular orbital – deutsch: höchstes besetztes molekulares Orbital) eine geringe Injektionsbarriere zum Kontaktmaterial aufweist. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das Kontaktmaterial in dem Fall das Stoffgemisch aus dem organischen, leitfähigen Stoff und dem an dem jeweiligen Dotierungstyp des Halbleiters des jeweiligen organischen Transistors angepassten Dotierstoff. Ein Material bzw. das Stoffgemisch des an einen Halbleiterbereich angrenzenden Anschlusskontaktbereichs kann daher auch als Kontaktmaterial bezeichnet werden. Weiterhin wurde herausgefunden, dass, um eine Funktionalität organischer n-Typ Transistoren gewährleisten zu können, im Falle von n-Typ Materialien (wie sie beispielhaft in der Tabelle in 1 in der rechten Spalte gezeigt sind) eine geringe Barriere vom Kontaktmaterial zum LUMO (lowest unoccupied molecule orbital – deutsch: niedrigstes unbesetztes Molekülorbital) vorhanden sein kann (oder in einigen Fällen sogar vorhanden sein muss). Damit können verschiedene Typen organischer Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verschiedene Dotierstoffe aufweisen, welche an den jeweiligen Dotierungstyp des Halbleiters des jeweiligen organischen Transistors angepasst sind. Der organische leitfähige Stoff kann jedoch bei den verschiedenen Typen organischer Transistoren der gleiche bleiben.
Es wurde weiterhin herausgefunden, dass auch Materialien (Halbleitermaterialien) existieren, die eine geringe Bandlücke aufweisen und bei denen in beide Bänder (sowohl HOMO als auch LUMO) mit einem (gemeinsamen) Kontaktmaterial injiziert werden kann. Diese Materialien werden ambipolar genannt. Dies ermöglicht beispielsweise eine Herstellung einer komplementären Transistoranordnung, beispielsweise mit einem n-Typ Transistor und einem p-Typ Transistor, wobei der n-Typ Transistor einen n-Typ Halbleiterbereich aufweist und der p-Typ einen p-Typ Halbleiterbereich aufweist. Für die jeweiligen Anschlusskontaktbereiche dieser beiden komplementären Transistortypen kann daher gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein und dasselbe Stoffgemisch verwendet werden, so dass die Anschlusskontaktbereiche der beiden komplementären Transistortypen in der Herstellung in einem Schritt gleichzeitig hergestellt werden können, beispielsweise durch Aufdrucken der Anschlusskontaktbereiche.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 einen Schichtaufbau eines organischen Transistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2a–2c Schichtaufbauten von Transistoranordnungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
3a–3c Diagramme zur Verdeutlichung der verschiedenen Energieniveaulevel zwischen Halbleitermaterial und Anschlusskontaktbereichsmaterial;
4a–4c Schichtaufbauten von Transistoranordnungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand dem Beispiel eines Inverters;
5 Bilder eines Technologiedemonstrators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 Transferkennlinien von organischen Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
7 Strom-Spannung-Kennlinien von organischen Transistoren mit verschiedenen Anschlusskontaktbereichmaterialien gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
8 ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Transistors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer organischen Transistoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
10 eine Tabelle mit verschiedenen organischen Halbleitermaterialien; und
11a–11d verschiedene mögliche Transistoraufbauten.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung
Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder funktionsgleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Beschreibungen von Elementen mit den gleichen Bezugszeichen sind daher untereinander austauschbar bzw. aufeinander anwendbar.
1 zeigt einen Schichtaufbau eines organischen Transistors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der organische Transistor 100 kann beispielsweise ein organischer Feldeffekttransistor, aber auch ein organischer Bipolartransistor sein. Beispielsweise kann der organische Transistor 100 ein organischer Dünnschichttransistor (englisch: thin film transistor – TFT) sein.
Der organische Transistor 100 weist ein Substrat 101 und eine an das Substrat 101 angrenzende Planarisierungsschicht 102 auf. Auf einer dem Substrat 101 abgewandten Oberfläche der Planarisierungsschicht 102 weist der organische Transistor 100 eine Gate-Elektrode 103 auf, welche sich zumindest teilweise entlang der dem Substrat 101 abgewandten Oberfläche der Planarisierungsschicht 102 erstreckt. Die Gate-Elektrode 103 kann allgemein auch als eine Steuerelektrode des organischen Transistors 100 bezeichnet werden. Angrenzend an die Gate-Elektrode 103 und an Bereiche der Planarisierungsschicht 102 in denen die Gate-Elektrode 103 nicht ausgebildet ist, weist der organische Transistor 100 eine dielektrische Schicht 104 auf Angrenzend an eine der Planarisierungsschicht 102 abgewandte Oberfläche der dielektrischen Schicht 104 weist der organische Transistor 100 einen Halbleiterbereich 105 auf, an den Halbleiterbereich 105 grenzt ein erster Anschlusskontaktbereich 106 des organischen Transistors 100 an. Weiterhin grenzt an den Halbleiterbereich 105 ein zweiter, von dem ersten Anschlusskontaktbereich 106 beanstandeter Anschlusskontaktbereich 107 an.
Der erste Anschlusskontaktbereich 106 kann einen ersten Kanalanschluss des organischen Transistors 100 bilden. Der zweite Anschlusskontaktbereich 107 kann einen zweiten des Kanalanschluss des organischen Transistors 100 bilden. Die Durchkontaktierung 109 kann einen Steueranschluss des organischen Transistors 100 bilden.
Der erste Anschlusskontaktbereich 106 kann beispielsweise eine Source-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden und der zweite Anschlusskontaktbereich kann eine Drain-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden. Es ist weiterhin möglich, dass der erste Anschlusskontaktbereich 106 die Drain-Elektrode des organischen Transistors 100 bildet und der zweite Anschlusskontaktbereich 107 die Source-Elektrode des organischen Transistors 100 bildet. Allgemeiner kann der erste Anschlusskontaktbereich 106 auch eine Quellen-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden und der zweite Anschlusskontaktbereich 107 eine Senken-Elektrode des organischen Transistors 100 oder umgekehrt bilden. In den Bereichen, wo der Halbleiterbereich 105 nicht ausgebildet ist, weist der organische Transistor 100 angrenzend an die dielektrische Schicht 104 eine Behältnisschicht 108 (englisch: Receptacle) auf. Weiterhin weist der organische Transistor 100 eine Durchkontaktierung 109 (auch bezeichnet als Level 2 Durchkontaktierung, englisch: Level 2 via) auf. Die Durchkontaktierung 109 erstreckt sich von einer der Planarisierungsschicht 102 abgewandten Oberfläche der Gate-Elektrode 103 durch die dielektrische Schicht 104 und die Behältnisschicht 108 hindurch, so dass die Durchkontaktierung 109 von außerhalb des organischen Transistors 100 kontaktierbar ist. Die Durchkontaktierung 109 kann damit auch einen dritten Anschlusskontaktbereich 109 des organischen Transistors 100 bilden. Dieser dritte Anschlusskontaktbereich 109 des organischen Transistors 100 kann beispielsweise ein Gate-Anschluss oder allgemeiner ein Steueranschluss des organischen Transistors 100 sein. Analog dazu liegt sowohl der erste Anschlusskontaktbereich 106 als auch der zweite Anschlusskontaktbereich 107 in einem bestimmten Bereich frei, so dass diese beiden Anschlusskontaktbereiche 106 und 107 von außerhalb des organischen Transistors 100 zugänglich sind. Der erste Anschlusskontaktbereich 106 kann damit beispielsweise gleichzeitig einen Source-Anschluss des organischen Transistors 100 und die Source-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden. Der zweite Anschlusskontaktbereich 107 kann gleichzeitig einen Drain-Anschluss des organischen Transistors 100 und die Drain-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden. Angrenzend an die Behältnisschicht 108 weist der organische Transistors eine Passivierungsschicht 110 auf, welche durch Öffnungen 111a–111c unterbrochen ist. Die Öffnungen 111a–111c dienen dazu, dass die Durchkontaktierung 109, der erste Anschlusskontaktbereich 106 und der zweite Anschlusskontaktbereich 107 des organischen Transistors 100 von außen zugänglich sind.
Ein Material des an den Halbleiterbereich 105 angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereichs 106 weist Carbonpaste auf. Die Nutzung von Carbonpaste als Material oder zumindest als Bestandteil des Materials für den ersten Anschlusskontaktbereich 106 ermöglicht das strukturierte Drucken des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 oder mit anderen Worten des ersten Kontakts des organischen Transistors 100. Dieser gedruckte Kontakt kann dabei in allen vier in 11 gezeigten Aufbauten realisiert werden. Bei dem Kontaktmaterial (also dem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106) handelt es sich, wie bereits beschrieben, um verdruckbare Materialien und in dem hier konkreten Ausführungsbeispiel um Carbonpaste. Natürlich kann auch ein Stoffgemisch aus Carbonpaste und einem anderen Stoff als Material für den ersten Anschlusskontaktbereich 106 verwendet werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können auch der zweite Anschlusskontaktbereich 107 als auch die Durchkontaktierung 109 aus demselben Material wie der erste Anschlusskontaktbereich 106 gefertigt werden. Dies ermöglicht ein strukturiertes Drucken aller Anschlusskontaktbereiche des organischen Transistors 100 in einem gemeinsamen Schritt.
Wie bereits beschrieben, kann durch das strukturierte Drucken der Kontakte bzw. der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 jeder beliebige Transistoraufbau realisiert werden. So können beispielsweise alle in 11 gezeigten Transistoraufbauten realisiert werden. In dem in 1 gezeigten konkreten Ausführungsbeispiel ist der organische Transistor 100 in einem „bottom gate/top contact”-Aufbau realisiert. Der Halbleiterbereich 105 kann ein beliebiges Halbleitermaterial, beispielsweise eines der in 10 gezeigten Halbleitermaterialien, aufweisen.
Wie bereits erwähnt, kann ein Kontaktmaterial (also das Material der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 des organischen Transistors 100) so gewählt werden, dass sich nur kleine Injektionsbarrieren zu dem Halbleiterbereichs 105 ausbilden. So kann beispielsweise die Carbonpaste energetisch zu dem Halbleiterbereich 105 passen, so dass sich nur kleine Barrieren ausbilden. Das Material der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 also das Kontaktmaterial kann daher keine Dotierstoffe enthalten, so können beispielsweise die Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und die Durchkontaktierung 109 vollständig und ausschließlich aus Carbonpaste gebildet sein.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der erste Anschlusskontaktbereich 106 auch aus einem Stoffgemisch aus einem leitfähigen (beispielsweise organischen) Stoff (wie beispielsweise der erwähnten Carbonpaste) und einem an einen Dotierungstyp des Halbleiterbereichs 105 angepassten Dotierstoff gebildet sein. Dies kann beispielsweise dann nötig sein, wenn der organische leitfähige Stoff energetisch nicht zu dem Material des Halbleiterbereichs 105 passt. Abhängig von dem Dotierungstyp (beispielsweise p-Typ oder n-Typ) des Halbleiterbereichs 105 und damit abhängig von dem Material des Halbleiterbereichs 105 kann der Dotierstoff passend gewählt werden, so dass dieser energetisch zu dem Material des Halbleiterbereichs 105 passt. Verschiedene organische Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können daher, abhängig von deren Typ, verschiedene Stoffgemische als Materialien für deren Anschlusskontaktbereiche aufweisen.
Mit anderen Worten können Kontaktmaterialien mit Dotierstoffen versetzt sein, um eine lokale Dotierung und eine damit einhergehende Barriereerniedrigung zu bewirken. Durch die Verwendung von verdruckbaren Materialien in den Stoffgemischen für die Anschlusskontaktbereiche in Verbindung mit den Dotierstoffen kann auch ein strukturiertes Drucken der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 in einem gemeinsamen Schritt ermöglicht werden.
Im Folgenden wird angenommen, dass als organischer, leitfähiger Stoff Carbonpaste verwendet wird, welche mit den verschiedenen Dotierstoffen vermischt werden kann, um das Material der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 an das Material des jeweiligen Halbleiterbereichs 105 anzupassen. Die Dotterwirkung beruht dabei auf der Wirkung des im Kontaktmaterial interkalierten Dotierstoffs auf den Halbleiter, also auf den Halbleiterbereich 105. Die Dotanden (die Elemente des in dem Stoffgemisch eingemischten Dotierstoffes) dotieren hier die Grenzfläche zwischen Halbleiter und Kontaktmaterial (aus der Carbonpaste bzw. aus einem Stoffgemisch aus Carbonpaste und dem Dotierstoff), auf der Halbleiterseite. Mit anderen Worten kann eine Konzentration des an den Halbleiterbereich 105 angepassten Dotierstoffs innerhalb dem Stoffgemisch an einer dem Halbleiterbereich 105 angrenzenden Seite 112 des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 mindestens um einen Faktor 2, 5 oder 10 erhöht gegenüber einer Konzentration des Dotierstoffs innerhalb dem Stoffgemisches an einer dem Halbleiterbereich 105 entfernten Seite 113 des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 sein. Eine derartige Konzentration und damit eine Erniedrigung der Barriere kann dabei beispielsweise durch folgende Mechanismen während der Herstellung des organischen Transistors 100 erfolgen:

• Redoxdotierung (direkter Ladungstransfer),
• Energetische Stufen, die die Injektion erleichtern und/oder
• Ladungstransfer zwischen dem Kontaktmaterial und dem Dotanden – die resultierende Verbindung hat eine verbesserte energetische Position für die Injektion.

Im Falle einer Redoxdotierung findet ein direkter Ladungstransfer zwischen dem Dotanden und dem Halbleiter statt. Im Falle eines p-Typ Halbleiters wird hier ein Elektron vom HOMO des Halbleiters auf das LUMO des Dotanden (Akzeptors) übertragen. Analog dazu wird beim n-Typ Halbleiter ein Elektron vom HOMO des Dotanden (Donators) auf das LUMO des Halbleiters übertragen. Dieser Übertrag ist dadurch gekennzeichnet das es sich um eine Redoxreaktion handelt.
Durch Beimischung von organischen Verbindungen die energetisch eine Stufe zwischen injizierender Elektrode und dem HOMO für p-Typ Halbleiter oder LUMO des n-Typ Halbleiters bilden kann die Ladungsträgerinjektion erleichtert werden. Die Ladungsträgerinjektion findet dann über eine energetische Zwischenstufe statt.
Eine weitere Möglichkeit besteht aus einer Reaktion des Kontaktmaterials, beispielsweise des Kontaktmaterials mit dem Dotanden, der oxidierte oder reduzierte Zustand des Kontaktmaterials hat hierbei eine verbesserte energetische Position für die Injektion von Ladungsträgern.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine gezielte lokale Dotierung hergestellt werden kann, da eine Dotierung des Kanals selbst unerwünscht ist. Im Gegensatz zu der Herstellung von Kontakten auf der Basis von dotieren Polymeren (wie beispielsweise PEDOT:PSS, PANI) entstehen bei diesem Verfahren der Herstellung des organischen Transistors mit einem Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einem Dotierstoff keine Probleme bezüglich Acidität (Säurehaltigkeit) und damit keine Probleme bezüglich einer reduzierten Langzeitstabilität der Bauteile bzw. des organischen Transistors. Im Gegensatz zu PEDOT:PSS, bei dem das Kontaktmaterial selbst dotiert ist, wird bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein organischer, leitfähiger Stoff mit einem Dotierstoff vermischt.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der Halbleiterbereich 105 ein organisches, halbleitendes Material aufweisen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Halbleiterbereich 105 von einem p-Dotierungstyp sein und ein Material des Halbleiterbereichs kann mindestens einen der folgenden Stoffe aufweisen: Pentacene, TIPS-Pentacene, P3HT, Rubrene, PTAA oder andere.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der Halbleiterbereich 105 von einem n-Dotierungstyp sein und ein Material des Halbleiterbereichs 105 kann mindestens einen der folgenden Stoffe aufweisen: C60, Derivate des Perylenes, PF-Pentacene oder andere.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, bei denen der Halbleiterbereich 105 von einem p-Dotierungstyp (Akzeptor) ist, kann das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 (und des zweiten Anschlusskontaktbereichs 107 und sogar der Durchkontaktierung 109) ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und TCNQ (7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane), F4TCNQ (2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane), DDQ (2,3-Dichloro-5,6-Dicyanobenzoquinone) oder anderen Verbindungen aufweisen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Halbleiterbereich 105 von einem n-Dotierungstyp sein und das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 (und des zweiten Anschlusskontaktbereichs 107 und sogar der Durchkontaktierung 109) kann ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und einem n-Dotand (Donator) wie beispielsweise alkalimetallhaltige Verbindungen, Crystal Violet, Acridine Orange base und andere aufweisen.
Die 2a bis 2c zeigen Schichtaufbauten verschiedener organischer Transistoranordnungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Wie bereits erwähnt, können Materialien von Anschlusskontaktbereichen bei organischen Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Carbonpaste aufweisen. Diese Materialien können weiterhin mit Dotierstoffen versetzt werden, um ein lokale Dotierung und eine damit einhergehende Barriereerniedrigung zu bewirken. Grundsätzlich können hier die in den 2a bis 2c gezeigten drei Fälle unterschieden werden.
Eine Transistoranordnung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt in 2a einen Fall, in dem keine Dotierung des Anschlusskontaktbereichmaterials notwendig ist. Die in 2a gezeigte organische Transistoranordnung 200 weist einen ersten organischen Transistor 201a und einen zweiten organischen Transistor 201b auf.
Der erste organische Transistor 201a weist einen ersten Halbleiterbereich 105a auf. Der zweite organische Transistor 201b weist einen zweiten Halbleiterbereich 105b auf. Der erste Halbleiterbereich 105a ist von einem ersten Dotierungstyp, beispielsweise von einem p-Dotierungstyp und der zweite Halbleiterbereich 105b ist von einem zweiten Dotierungstyp, beispielsweise von einem n-Dotierungstyp.
Der erste organische Transistor 201a kann daher der in 1 gezeigte organische Transistor 100 mit einem p-Typ Halbleiterbereich 105a sein und der zweite organische Transistor 201b kann der organische Transistor 100 mit einem n-Typ Halbleiterbereich 105b sein.
Die beiden organischen Transistoren 201a, 201b teilen sich ein gemeinsames Substrat 101, eine gemeinsame Planarisierungsschicht 102, eine gemeinsame Dielektrikumsschicht 104, eine gemeinsame Behältnisschicht 108 und eine gemeinsame Passivierungsschicht 110. Der Schichtaufbau der organischen Transistoren 201a, 201b wird hier nicht nochmals erläutert, da dieser analog zu dem Schichtaufbau des organischen Transistors 100 ist.
Die beiden organischen Transistoren 201a, 201b sind komplementär zueinander, beispielsweise analog zu der bekannten CMOS-Technik. Der erste organische Transistor 201a weist einen ersten Anschlusskontaktbereich 106a auf, welcher an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a angrenzt. Weiterhin weist der erste organische Transistor 201a eine erste Gateelektrode 103a auf, welche über eine erste Durchkontaktierung 109a nach außerhalb der organischen Transistorsanordnung 200 verbunden ist. Der erste Anschlusskontaktbereich 106a des ersten organischen Transistors 201a kann beispielsweise einen Sourceanschluss des ersten organischen Transistors 201a bilden und in einer komplementären Transistorrealisierung beispielsweise mit Versorgungsspannung VDD verbunden sein.
Analog zu dem ersten organischen Transistor 201a weist der zweite organische Transistor 201b einen zweiten Anschlusskontaktbereich 106b auf, welcher an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b angrenzt. Der zweite Anschlusskontaktbereich 106b des zweiten organischen Transistors 201b kann beispielsweise einen Sourceanschluss des zweiten organischen Transistors 201b bilden und in einer komplementären Transistorrealisierung beispielsweise mit Massepotential VSS verbunden sein.
Weiterhin weist der zweite organische Transistor 201b eine zweite Durchkontaktierung 109b auf, welcher eine zweite Gateelektrode 103b des organischen Transistors 201b nach außerhalb des zweiten organischen Transistors 201b leitfähig verbindet.
Wie bereits erwähnt, ist der Aufbau der in der 2a gezeigten organischen Transistoren 201a, 201b ähnlich dem Aufbau des organischen Transistors 100 in 1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sich der erste organische Transistor 201a und der zweite organische Transistor 201b einen dritten Anschlusskontaktbereich 107 teilen, welcher sowohl an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a als auch an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201 angrenzt. Der dritte Anschlusskontaktbereich 107 der organischen Transistoranordnung 200 kann damit gleichzeitig eine Drain-Elektrode des ersten organischen Transistors 201a und eine Drain-Elektrode des zweiten organischen Transistors 201b bilden und damit gleichzeitig sowohl einen Drainanschluss des ersten organischen Transistors 201a als auch einen Drainanschluss des zweiten organischen Transistors 201b bilden.
Es sei erwähnt, dass die in 2a und den Folgenden gezeigte Verschaltung der beiden organischen Transistoren 201a, 201b beliebig gewählt ist. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch jeder der beiden organischen Transistoren 201a, 201b ein vollständig eigenständiger Transistor innerhalb einer Transistoranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sein.
In den 2a bis 2c ist ein Sourceanschluss der jeweiligen ersten organischen Transistoren der in den jeweiligen Figuren gezeigten Transistoranordnungen mit VDD bezeichnet, ein Gateanschluss ist mit In1 bezeichnet und ein Drainanschluss ist mit Out bezeichnet. Ein Drainanschluss der jeweiligen zweiten organischen Transistoren, der in den jeweiligen Figuren gezeigten Transistoranordnungen, ist mit Out bezeichnet. Damit sind jeweils die beiden Drainanschlüsse der beiden organischen Transistoren verbunden. Dies ist jedoch nur als eine beispielhafte Verschaltung gedacht und soll nicht einschränkend ausgelegt werden. Andere Verschaltungen komplementärer Transistoren sind dem Fachmann bekannt und können analog angewandt werden. Weiterhin ist ein Gateanschluss der zweiten organischen Transistoren, der in den jeweiligen Figuren gezeigten Transistoranordnungen mit In2 bezeichnet und ein Sourceanschluss ist mit VSS bezeichnet. Damit ist in den Transistoranordnungen in den 2a bis 2c der Sourceanschluss des jeweiligen ersten organischen Transistors mit Betriebsspannung verbunden und der Sourceanschluss des jeweiligen zweiten organischen Transistors mit einem Massepotential verbunden. Auch dies soll lediglich exemplarisch dargestellt sein und keinesfalls einschränkend ausgelegt werden.
Ein Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106a des organischen Transistors 201a, welches an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a an grenzt, ist hier identisch einem Material des zweiten Anschlusskontaktbereichs 106b des zweiten organischen Transistors 201b, welches an den zweiten Halbleiterbereich 105b angrenzt. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch ein Material des gemeinsamen dritten Anschlusskontaktbereichs 107, welches sowohl an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a als auch an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b angrenzt, identisch dem Material der beiden Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b sein. Analog dazu kann auch ein Material der beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b identisch zu dem Material der Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b sein. Wie bereits erwähnt, ist bei dem Kontaktmaterial, welches die Halbleiterbereiche 105a, 105b kontaktiert, darauf zu achten, dass dies energetisch zu dem ersten Halbleiterbereich 105a und dem zweiten Halbleiterbereich 105b passt, so dass sich nur kleine Barrieren ausbilden. Damit ist keine Dotierung notwendig und das Kontaktmaterial kann keine Dotierstoffe enthalten. Als Material für diese Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b und den Anschlusskontaktbereich 107 und die Durchkontaktierungen 109a, 109b kann dabei beispielsweise pure druckbare Carbonpaste verwendet werden. Dadurch, dass für alle Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 der organischen Transistoranordnung 200 das gleiche Material verwendet werden kann, können alle Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107, d. h. alle Kontakte der organischen Transistoranordnung 200 in lediglich einem gemeinsamen Druckschritt hergestellt werden.
2b zeigt eine Transistoranordnung 210 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Transistoranordnung 210 ist eine leicht abgewandte Version der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200. Die Transistoranordnung 210 unterscheidet sich von der Transistoranordnung 200 dadurch, dass Anschlusskontaktbereiche der beiden organischen Transistoren 201a, 201b aus verschiedenen Stoffgemischen gebildet sind. Weiterhin weist der dritte Anschlusskontaktbereich einen ersten Teilbereich 107a und einen, mit dem ersten Teilbereich 107a verbundenen zweiten Teilbereich 107b auf. Der erste Teilbereich 107a kontaktiert dabei den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a und der zweite Teilbereich 107b kontaktiert den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b.
Die Kontakte (also die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107a, 107b) für den p-Typ TFT (für den ersten organischen Transistor 201a) und den n-Typ TFT (für den zweiten organischen Transistor 201b) sind mit unterschiedlichen Dotierstoffen versehen. Dies ist auch an der unterschiedlichen Musterung der Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107a, 107b der beiden organischen Transistoren 201a, 201b in der Zeichnung zu erkennen. So sind die Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a des ersten organischen Transistors 201a aus einem Stoffgemisch, aus einem organischen, leitfähigen Stoff, beispielsweise die Carbonpaste mit einem Dotierstoff, welcher eine kleine Barriere zum HOMO des Materials des ersten Halbleiterbereichs 105a aufweist, gebildet. Die Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b des zweiten organischen Transistors 201b sind mit einem Stoffgemisch aus dem gleichen organischen, leitfähigen Stoff, wie bei dem ersten organischen Transistor 201a gebildet, in Verbindung mit einem Dotierstoff, welcher eine geringe Barriere zum LUMO des Halbleitermaterials des zweiten Halbleiterbereichs 105b aufweist. Dies kann notwendig sein für den Fall, dass zumindest ein Kontakt (also entweder die Anschlusskontaktbereiche 107a, 106a des ersten organischen Transistors 201a oder die Anschlusskontaktbereiche 107b, 106b des zweiten organischen Transistors 201b) dotiert werden soll oder in manchen Fällen sogar dotiert werden muss oder in dem Fall, dass eine Inkompatibilität zwischen zumindest einem der Dotierstoffe mit einem der Halbleiter (mit einem der Materialien der Halbleiterbereiche 105a, 105b) besteht.
So kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ein Material der Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a des ersten organischen Transistors 201a oder ein Material der Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b des zweiten organischen Transistors 201b, lediglich aus dem organischen, leitfähigen Stoff gebildet sein, beispielsweise ohne einen zusätzlichen Dotierstoff, da dieser aufgrund der geringen Bandlücke zwischen dem organischen, leitfähigen Stoff und dem Material des jeweiligen Halbleiterbereichs 105a, 105b nicht benötigt wird.
Da die beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b nicht den ersten Halbleiterbereich 105a oder den zweiten Halbleiterbereich 105b kontaktieren, können diese auch aus einem anderen Stoffgemisch als die, den jeweiligen Halbleiterbereich des jeweiligen organischen Transistors kontaktierenden Anschlusskontaktbereiche, gebildet sein. So können beispielsweise die Durchkontaktierungen 109a, 109b aus purer Carbonpaste gebildet sein oder beide aus dem gleichen Stoffgemisch gebildet sein, obwohl die Anschlusskontaktbereiche der jeweiligen organischen Transistoren verschiedene Materialien aufweisen.
2c zeigt eine Transistoranordnung 220 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Transistoranordnung 220 unterscheidet sich von der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200 dadurch, dass die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 der beiden organischen Transistoren 201a, 201b und die Durchkontaktierungen 109a, 109b aus einem Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einem ersten Dotierstoff und einem zweiten Dotierstoff gebildet sind. Während bei der organischen Transistoranordnung 210 aus 2b zur Herstellung der Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a, 106b, 107b und der beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b, aufgrund der Wahl verschiedener Stoffgemische für die Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a und die Durchkontaktierung 109a des ersten organischen Transistors 201a und die Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b und die Durchkontaktierung 109b des zweiten organischen Transistors 201b, zwei getrennte Druckschritte nötig sein können, so können bei der organischen Transistoranordnung 220 diese Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 und die beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b der beiden organischen Transistoren 201a, 201b in einem gemeinsamen Schritt hergestellt, beispielsweise aufgedruckt, werden. Das Vermischen der beiden Dotierstoffe mit dem organischen, leitfähigen Stoff, beispielsweise mit Carbonpaste, ist möglich, wenn durch die energetische Lage und/oder die geringe Konzentration der Dotierstoffe keine chemische Reaktion unter den Dotanden stattfindet. Dadurch, dass beide Dotierstoffe in einem Kontaktmaterial enthalten sind, wird, wie bereits im Vorherigen erklärt, bei der Herstellung der organischen Transistoranordnung 220 nur ein Druckschritt benötigt um beide TFT-Typen (sowohl den ersten organischen Transistor 201a des p-Typs als auch den zweiten organischen Transistor 201b des n-Typs) realisieren zu können. Der Dotand reagiert dabei selektiv mit dem jeweiligen Halbleiter, eine Querreaktion durch den anderen Dotanden bleibt aus, da diese energetisch ungünstig ist. Mit anderen Worten reagiert der energetisch zu dem ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a passende Dotierstoff nur mit diesem ersten Halbleiterbereich 105a und der zu dem zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b passende Dotierstoff reagiert selektiv nur mit dem zweiten Halbleiterbereich 105b. Eine Konzentration des ersten Dotierstoffs kann an einer an dem Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a angrenzenden Seite des ersten Anschlusskontaktbereichs 106a des ersten organischen Transistors 201a um mindestens einen Faktor 2, 5 oder 10 größer sein als eine Konzentration des zweiten Dotierstoffs an dieser Seite. Weiterhin kann eine Konzentration des zweiten Dotierstoffs an einer an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b angrenzenden Seite des zweiten Anschlusskontaktbereichs 106b des zweiten organischen Transistors 201b um mindestens einen Faktor 2, 5, 10 größer sein als eine Konzentration des ersten Dotierstoffs an dieser Seite.
Die 3a bis 3c zeigen Diagramme zur Verdeutlichung der Reaktion der Dotierstoffe mit den jeweiligen Halbleitermaterialien, basierend auf den jeweiligen Energieleveln.
3a zeigt in einem Diagramm die verschiedenen Energielevel von Gold, TIPS-Pentacene als Stellvertreter für ein organisches p-Typ Halbleitermaterial und eines beispielhaften Dotierstoffs bzw. eines p-Dotanden (wie beispielsweise TCNQ, F4TCNQ, DDQ oder andere Verbindungen). Es wird deutlich, dass eine Energiedifferenz zwischen dem HOMO des organischen p-Typ Halbleitermaterials und dem LUMO des p-Dotanden sehr gering ist und damit nur eine geringe Injektionsbarriere für eine Ladungsträgerinjektion existiert. Der in 3a gezeigte p-Dotand ist damit gut geeignet, um als Bestandteil eines Kontaktmaterials eines Anschlusskontaktbereichs, welcher an das organische p-Typ Halbleitermaterial angrenzt, verwendet zu werden.
3b zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung der Ladungsträgerinjektion von einem beispielhaften n-Typ Dotierstoff, also von einem n-Dotanden (wie beispielsweise alkalimetallhaltige Verbindungen, Crystal Violet, Acridine Orange base oder andere) in ein organisches n-Typ Halbleitermaterial. Als beispielhaftes organisches n-Typ Halbleitermaterial ist hier PDIF-CN2, ein Perylene Derivat gezeigt. Es wird deutlich, dass zwischen dem HOMO des n-Dotanden und dem LUMO des organischen n-Typ Halbleitermaterials eine geringe Injektionsbarriere für die Ladungsträger existiert. Der hier gezeigte n-Dotand ist damit gut geeignet, um als Stoffgemisch in einem an das organische n-Typ Halbleitermaterial angrenzenden Anschlusskontaktbereich verwendet zu werden. Weiterhin kommen als Elektronendonatoren (also als n-Dotanden) neben organischen Molekülen auch Alkalimetalle in Frage, die durch ihre Tendenz leicht Elektronen abzugeben und ihren dadurch sehr niedrigen Austrittsarbeiten, als n-Dotanden in Frage kommen. Beispiele hierfür sind Cäsium (1.7–2.1 eV), Barium (1.8 eV–2.25 eV) und Lithium (2.2 eV)
Die Beimischung des erwähnten organischen, leitfähigen Stoffs hat keinen Einfluss auf den p-Dotanden und den n-Dotanden.
Der in 3a gezeigte p-Dotand könnte z. B. in Verbindung mit dem erwähnten organischen, leitfähigen Stoff wie beispielsweise Carbonpaste, für die Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a des ersten organischen Transistors 201a der organischen Transistoranordnung 210 verwendet werden. Der in 3b gezeigte n-Dotand könnte beispielsweise als Stoffgemisch mit dem organischen, leitfähigen Stoff, also beispielsweise mit Carbonpaste als Material für die Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b des zweiten organischen Transistors 201b der organischen Transistoranordnung 210 verwendet werden.
3c zeigt in einem Diagramm an einem Beispiel die p- und n-Dotierung durch Vermischen beider Dotanden in dem organischen, leitfähigen Stoff, also beispielsweise in der Carbonpaste. Aus dem Diagramm in 3c geht hervor, dass sich der n-Dotand und der p-Dotand nicht gegenseitig stören und jeder der beiden Dotanden nur mit dem ihm zugeordneten Halbleitermaterial reagiert, bzw. nur zwischen aufeinander angepassten Materialien eine Ladungsträgerinjektion stattfindet. Es wird deutlich, dass der n-Dotand Ladungsträger von seinem HOMO zu dem LUMO des organischen n-Typ Halbleitermaterials injiziert. Weiterhin injiziert das organische p-Typ Halbleitermaterial von seinem HOMO Ladungsträger zu dem LUMO des p-Dotanden.
Die 4a bis 4c zeigen Transistoranordnungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand dem Beispiel eines Inverters, wie er beispielsweise auch in CMOS-Technik realisiert werden kann.
4a zeigt eine Transistoranordnung 400 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Transistoranordnung 400 weist drei Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 sowie eine Durchkontaktierung (eine Level 2-Durchkontaktierung) 109 auf. Weiterhin weist die Transistoranordnung 400 lediglich eine gemeinsame Gateelektrode 103 auf. Die Transistoranordnung 400 unterscheidet sich von der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200 dadurch, dass ein Gateanschluss eines ersten organischen Transistor 401a und ein Gateanschluss eines zweiten organischen Transistors 401b der organischen Transistoranordnung 400 miteinander verbunden sind, um die gewünschte Inverterfunktion zu realisieren.
Ein erster Anschlusskontaktbereich 106a der organischen Transistoranordnung 400 bildet daher eine Source-Elektrode des ersten organischen Transistors 401a der organischen Transistoranordnung 400. Ein zweiter Anschlusskontaktbereich 106b der organischen Transistoranordnung 400 bildet damit eine Source-Elektrode des zweiten organischen Transistors 402a der organischen Transistoranordnung 400. Ein dritter Anschlusskontaktbereich 107 der organischen Transistoranordnung 400 bildet damit sowohl eine Drain-Elektrode des ersten organischen Transistors 401a der organischen Transistoranordnung 400 als auch eine Drain-Elektrode des zweiten organischen Transistors 402a der organischen Transistoranordnung 400. Der erste Anschlusskontaktbereich 106a kontaktiert und grenzt an einen ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 401a an. Der zweite Anschlusskontaktbereich 106b kontaktiert und grenzt an einen zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 402a der organischen Transistoranordnung 400 an. Der dritte Anschlusskontaktbereich 107 kontaktiert sowohl den ersten Halbleiterbereich 105a als auch den zweiten Halbleiterbereich 105b und ist sowohl von dem ersten Anschlusskontaktbereich 106a als auch von dem zweiten Anschlusskontaktbereich 106b beabstandet. Wie bereits erwähnt, weisen die drei Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 der organischen Transistoranordnung 400 und die Level 2-Durchkontaktierung 109 dasselbe Material, beispielsweise Carbonpaste ohne einen zugesetzten Dotierstoff auf. Analog zu der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200 lassen sich auch bei der in 4a gezeigten Transistoranordnung 400 die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 und die Level-2 Durchkontaktierung 109 in einem einzigen Druckschritt, durch Aufdrucken der Carbonpaste realisieren.
4b zeigt eine Transistoranordnung 410 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Analog zu 2b zeigt die organische Transistoranordnung 410 in 4b eine Möglichkeit der Verwendung verschiedener Stoffgemische für die Anschlusskontaktbereiche der beiden organischen Transistoren 401a, 401b der organischen Transistoranordnung 410.
In der in 4 gezeigten organischen Transistoranordnung 410 weist der dritte Anschlusskontaktbereich einen ersten Teilbereich 107a und einen, mit dem ersten Teilbereich 107a verbundenen zweiten Teilbereich 107b auf. Der erste Teilbereich 107a kontaktiert dabei den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 401a und der zweite Teilbereich 107b kontaktiert den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 401b. Der erste Teilbereich 107a sowie der erste Anschlusskontaktbereich 106a und die Level-2 Durchkontaktierung 109 sind hier aus demselben Material gebildet, beispielsweise aus Carbonpaste ohne einen zugesetzten Dotierstoff. Dies ist, wie im Vorherigen bereits erwähnt möglich, falls ein Energielevel der Carbonpaste zu einem Energielevel des halbleitenden Materials des ersten Halbleiterbereichs 105a passt. Der zweite Teilbereich 107b und der zweite Anschlusskontaktbereich 106b sind dahingehend aus einem anderen Material gebildet, beispielsweise aus einem Stoffgemisch aus der Carbonpaste und einem Dotierstoff, welcher an das halbleitende Material des zweiten Halbleiterbereichs 105b des zweiten organischen Transistors 401b angepasst ist.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106a, des ersten Teilbereichs 107a und der Level-2 Durchkontaktierung 109 ein Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff (beispielsweise Carbonpaste) mit einem, an das Material des ersten Halbleiterbereichs 105a angepassten Dotierstoff gebildet sein.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann, wie in 4b gezeigt, in einem Kontaktbereich des ersten Teilbereichs 107a und des zweiten Teilbereichs 107b, das Material des zweiten Teilbereichs 107b zumindest teilweise auf dem Material des ersten Teilbereichs 107a angeordnet sein. Der erste Teilbereich 107a kann daher vor dem zweiten Teilbereich 107b aufgedruckt hergestellt (also beispielsweise aufgedruckt) worden sein.
Eine in 4c gezeigte Transistoranordnung 420 unterscheidet sich von der in 4a gezeigten Transistoranordnung 400 nur dadurch, dass anstatt Carbonpaste für die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106, 107 und die Durchkontaktierung 109 ein Stoffgemisch aus einem organischen leitfähigen Stoff, beispielsweise Carbonpaste, in Verbindung mit einem ersten Dotierstoff und einem zweiten Dotierstoff verwendet wird. Dies ist analog zu der Transistoranordnung 220 aus 2c, daher wird hier nicht näher auf dieses Beispiel eingegangen.
5 zeigt Bilder eines Technologiedemonstrators in einer Bottom-Gate/Bottom-Contact-Realisierung, mit siebgedruckten Carbonkontakten auf einem TIPS-Pentacen-Halbleiter mit dotiertem Siliziumgate und einem SiO₂/CL-PHS (Quervernetztes Polyhydroxstyrol) Doppeldielektrikum.
6 zeigt in einem Diagramm Transferkennlinien einiger gedruckter TFTs (einiger organische Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung) mit undotierten Kontakten. An einer Abszisse des Diagramms ist die Gatespannung in Volt aufgetragen und an einer Ordinate des Diagramms ist der Drainstrom in Ampere aufgetragen. Deutlich erkennbar ist hier die typische Transistorkennlinie.
7 zeigt Stromspannungskennlinien von undotierten (Referenz) TIPS-Pentacene mit 1, 2 und 5 gew% F4TCNQ Leitfähigkeitsstrukturen, um die generelle Dotierbarkeit von TIPS-Pentacene zu demonstrieren. Die Prozentzahlen geben dabei die Konzentration (gew%) des Dotierstoffes F4TCNQ in dem jeweiligen Stoffgemisch der Halbleiter an. An einer Abszisse des Diagramms ist die Spannung an den Elektroden in Volt aufgetragen und an einer Ordinate des Diagramms ist der Strom in Ampere aufgetragen. Bei den in 7 gezeigten Kennlinien handelt es sich um die Stromspannungskennlinien von einfachen Metall/Halbleiter/Metall Strukturen, die die Dotierbarkeit des Halbleiters (TIPS-PEN) mit dem p-Dotanden (F4TCNQ) demonstrieren.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800 zur Herstellung eines organischen Transistors. Das Verfahren 800 weist einen Schritt 801 des Aufdruckens eines Materials, welches Carbonpaste aufweist, um einen Anschlusskontaktbereich des herzustellenden Transistors zu bilden, auf.
Das Aufdrucken dieses Materials kann unter Nutzung diverser Druckverfahren erfolgen (beispielsweise Siebdruck, Gravur, Offset, Inkjet etc.). Mit anderen Worten lässt sich das Kontaktmaterial durch geeignete Formulierung an diverse Druckverfahren anpassen. Durch die Möglichkeit des strukturierten Auftrags lassen sich in situ strukturierte Kontakte (die im vorherigen genannten Anschlusskontaktbereiche) erzeugen.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens lassen sich durch Formulierungen der Paste (des Materials, welches Carbonpaste aufweist) die Kontakteigenschaften einstellen. Dies kann beispielsweise durch Redoxdotierung, Erniedrigung der Potentialbarriere oder sonstige Effekte geschehen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Dotierung nur lokal begrenzt an den Kontakten (an den Anschlusskontaktbereichen) stattfindet.
Insbesondere kann nach dem Schritt 801 des Aufdruckens ein thermisches Aushärten erfolgen, so dass eine Diffusion im Grenzbereich zwischen dem Carbonpaste aufweisenden Material und einem Halbleitermaterial des herzustellenden organischen Transistors entsteht.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 800 einen Schritt 802 des Vermischens von Carbonpaste mit einem Dotierstoff, um als Ergebnis des Vermischens das aufzudruckende Material zu erhalten, aufweisen. Wie im Vorherigen bereits erklärt, kann es notwendig sein, dem organischen, leitfähigen Stoff, welcher in den Anschlusskontaktbereichen als Material verwendet wird, einen Dotierstoff hinzuzufügen. Diese Dotierstoffe können beispielsweise organische Farbstoffe sein. Durch unterschiedliche Beimengungen bei dem Schritt 802 des Vermischens lassen sich die Eigenschaften und damit der Einfluss auf den jeweiligen Kontakt einstellen. Mit anderen Worten können verschiedene Dotierstoffe in Abhängigkeit von dem zu kontaktierenden Halbleitermaterial in die Carbonpaste eingemischt werden. Dies hat zur Folge, dass sich in zwei aufeinanderfolgenden Druckschritten p- und n-Typ TFTs mit lokal dotierten Kontakten realisieren lassen. Dies kann mit zwei verschiedenen Materialien (wie es beispielsweise anhand von 2b gezeigt wurde) oder im Falle der Ampipolarität mit einem Halbleiter (mit einem Anschlusskontaktbereichmaterial, wie es in 2c gezeigt wurde) realisiert werden, was eine Analogie zur Siliziumtechnik darstellt.
Wie bereits erwähnt, können, da die meisten Pastensysteme (Beispiel Carbonpasten) Lösungsmittel stabil sind, und kaum Lösungsmittel enthalten, alle vier in 11 vorgestellten Aufbauten mittels des vorgestellten Prozesses hergestellt werden.
Mit anderen Worten, ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Realisierung von Kontakten auf der Basis dotierter Pastensysteme für organische Bauelemente (also beispielsweise für organische Transistoren) in beliebigen Aufbauten.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen lässt sich das Verfahren zur Herstellung des organischen Transistors wie folgt zusammenfassen:
Herstellung der Paste mit/ohne geeignetem Dotanden (unterrühren des jeweiligen Dotanden unter die Paste). Anschließend wird die so formulierte Paste auf den Halbleiter gedruckt (beispielsweise durch Siebdruck). Die Dotierung erfolgt durch den beigemengten Dotanden lokal an der Stelle wo sich Carbonpaste und Halbleiter treffen (Diffusion des Dotanden in den Halbleiter durch den Aushärtevorgang der Paste).
9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 900 zur Herstellung einer organischen Transistoranordnung mit mindestens einem ersten organischen Transistor eines ersten Kanaltyps und mindestens einem zweiten organischen Transistor eines, zu dem ersten Kanaltyp komplementären, Kanaltyps. Der erste organische Transistor kann beispielsweise ein organischer p-Typ Transistor sein und der zweite organische Transistor kann beispielsweise ein organischer n-Typ Transistor sein.
Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 901 des Aufdruckens eines gemeinsamen Materials, welches Carbonpaste aufweist, um mindestens einen Anschlusskontaktbereich des ersten organischen Transistors und um mindestens einen Anschlusskontaktbereich des zweiten organischen Transistors zu bilden. Mit anderen Worten können bei dem Verfahren 900 Anschlusskontaktbereiche komplementärer organischer Transistoren gleichzeitig in einem gemeinsamen Druckschritt hergestellt werden, durch Aufdrucken eines Carbonpaste aufweisenden Stoffs.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 900 vor dem Schritt 901 des Aufdruckens einen Schritt 902 des Vermischens der Carbonpaste mit einem ersten, an den Kanaltyp des ersten organischen Transistors angepassten Dotierstoff und einem zweiten, an den Kanaltyp des zweiten organischen Transistors angepassten Dotierstoffs aufweisen, um das gemeinsame aufzudruckende Material zu bilden. Dies kann beispielsweise bei der Herstellung der in den 2c und 4c gezeigten Transistoranordnungen 220, 420 der Fall sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann aber auch die Carbonpaste nur mit einem Dotierstoff vermischt werden, welcher an den Kanaltyp des ersten organischen Transistors oder an den Kanaltyp des zweiten organischen Transistors angepasst ist, beispielsweise, falls ein Energielevel der Carbonpaste ausreichend ist, um eine genügend geringe Injektionsbarriere zu dem Halbleitermaterial des anderen organischen Transistors zu bilden. Dies kann beispielsweise bei der in 4b gezeigten Transistoranordnung 410 der Fall sein.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können ihre Anwendung beispielsweise in Logikbausteinen (Inverter, NAND, NOR etc.) basierend auf komplementären Dünnschichttransistoren finden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen organische Dünnschichttransistoren mit Dotierungen der Kontakte durch gedruckte Anschlusselektroden. Dieses Drucken der Anschlusselektroden kann geschehen durch Verwendung von Pastensystem (beispielsweise Carbonpaste). Diese Pastensysteme können mit zusätzlichen Dotierstoffen versehen werden, um eine lokale Dotierung und eine damit einhergehende Barriereerniedrigung zu bewirken. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen organische Transistoren in Bottom-Gate/Top-Contact, Bottom-Gate/Bottom-Contact, Top-Gate/Top-Contact und Top-Gate/Bottom-Contact-Transistoraufbauten.
Weiterhin ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen billigere Herstellung von organischen Transistoren, da Carbonpaste, vor allem im Vergleich zu Silber und Gold ein vielfach preiswerteres Material für die Anschlusskontaktbereiche, bzw. Kontakte der organischen Transistoren ist.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Claims

Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) mit folgenden Merkmalen: einem Halbleiterbereich (105, 105a, 105b); und mindestens einem an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereich (106, 106a, 106b), wobei ein Material des an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) Carbonpaste aufweist.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) gemäß Anspruch 1, der ferner einen zweiten, an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angrenzenden und von dem ersten Anschlusskontaktbereich (106, 106a, 106b) beabstandeten Anschlusskontaktbereich (107, 107a, 107b) aufweist, wobei ein Material des zweiten Anschlusskontaktbereichs (107, 107a, 107b) identisch dem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) ist.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) gemäß Anspruch 2, bei dem der erste Anschlusskontaktbereich (106, 106a, 106b) eine Source-Elektrode des organischen Transistors (100, 201a, 201b, 401a, 401b) bildet und der zweite Anschlusskontaktbereich (107, 107a, 107b) eine Drain-Elektrode des organischen Transistors (100, 201a, 201b, 401a, 401b) bildet.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, der ferner mindestens eine dielektrische Schicht (104) zwischen dem Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) und einer Gate-Elektrode (103, 103a, 103b) des organischen Transistors (100, 201a, 201b, 401a, 401b) aufweist; und der ferner mindestens eine Durchkontaktierung (109, 109a, 109b) durch die dielektrische Schicht (104) aufweist, wobei ein Material der Durchkontaktierung (109, 109a, 109b) identisch zu dem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) ist.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Material des an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und zumindest einem an einen Dotierungstyp des Halbleiterbereichs (105, 105a, 105b) angepassten Dotierstoff aufweist.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b), bei dem eine Konzentration des an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angepassten Dotierstoffs innerhalb dem Stoffgemisch an einer an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angrenzenden Seite (112) des ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) mindestens um einen Faktor 5 erhöht gegenüber einer Konzentration des Dotierstoffs innerhalb dem Stoffgemisch an einer von dem Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) entfernten Seite (113) des ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) ist.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) ein organisches, halbleitendes Material aufweist.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) von einem p-Dotierungstyp ist und bei dem ein Material des Halbleiterbereichs (105, 105a, 105b) mindestens einen der folgenden Stoffe aufweist: Pentacene und seine Derivate (TIPs-Pentacene), P3HT, Rubrene, F8T2, PTAA; oder bei dem der Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) von einem n-Dotierungstyp ist und bei dem ein Material des Halbleiterbereichs (105, 105a, 105b) mindestens einen der folgenden Stoffe aufweist: C60, PTCDA, PF-Pentacene.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) von einem p-Dotierungstyp ist und das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und F4TCNQ aufweist; oder bei dem der Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) von einem n-Dotierungstyp ist und das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs (106, 106a, 106b) ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und zumindest einen der folgenden Stoffe aufweist: Alkalimetallhaltige Verbindungen, Crystal Violet, oder Acridine Orange base.
Organischer Transistor (100, 201a, 201b, 401a, 401b) mit folgenden Merkmalen: einem Halbleiterbereich (105, 105a, 105b); und mindestens einen an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereich (106, 106a, 106b); wobei der an den Halbleiterbereich (105, 105a, 105b) angrenzende erste Anschlusskontaktbereich (106, 106a, 106b) ein Stoffgemisch aus einem organischen leitfähigen Stoff und einem an einen Dotierungstyp des Halbleiterbereichs (105, 105a, 105b) angepassten Dotierstoff aufweist.
Organische Transistoranordnung (200, 210, 220, 400, 410, 420) mit folgenden Merkmalen: einem ersten organischen Transistor (201a, 401a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; und einem zweiten organischen Transistor (201b, 401b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; wobei der Halbleiterbereich (105a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) von einem p-Dotierungstyp ist; wobei der Halbleiterbereich (105b) des zweiten organischen Transistors (201b, 401b) von einem n-Dotierungstyp ist.
Organische Transistoranordnung (200, 220, 400, 420) gemäß Anspruch 11, bei der an den Halbleiterbereich (105a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) angrenzende Anschlusskontaktbereiche (106a, 107) das gleiche Material aufweisen, wie an den Halbleiterbereich (105b) des zweiten organischen Transistors (201b, 401b) angrenzende Anschlusskontaktbereiche (106b, 107).
Organische Transistoranordnung (210, 220, 410, 420) gemäß Anspruch 12, bei der das Material der an den Halbleiterbereich (105a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) angrenzenden Anschlusskontaktbereiche (106a, 107) und der an den Halbleiterbereich (105b) des zweiten Transistors (201b, 401b) angrenzenden Anschlusskontaktbereiche (106b, 107) ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und einem an den Halbleiterbereich (105a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) oder an den Halbleiterbereich (105b) des zweiten organischen Transistors (201b, 401b) angepassten ersten Dotierstoff aufweist.
Organische Transistoranordnung (220, 420) gemäß Anspruch 13, bei der der erste Dotierstoff an den Halbleiterbereich (105a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) angepasst ist, wobei das Stoffgemisch ferner einen zweiten, an den Halbleiterbereich (105b) des zweiten organischen Transistors (201b, 401b) angepassten zweiten Dotierstoff aufweist.
Organische Transistoranordnung (220, 420) gemäß Anspruch 14, bei der eine Konzentration des ersten Dotierstoffs an einer an dem Halbleiterbereich (105a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) angrenzenden Seite des ersten Anschlusskontaktbereichs (106a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) um mindestens einen Faktor 5 größer ist, als eine Konzentration des zweiten Dotierstoffs an der an den Halbleiterbereich (105a) des ersten organischen Transistors (201a, 401a) angrenzenden Seite des ersten Anschlusskontaktbereichs (106a), und bei der eine Konzentration des zweiten Dotierstoffs an einer an den Halbleiterbereich (105b) des zweiten organischen Transistors (201b, 401b) angrenzenden Seite des ersten Anschlusskontaktbereichs (106b) des zweiten organischen Transistors (201b, 401b) um mindestens einen Faktor 5 größer ist, als eine Konzentration des zweiten Dotierstoffs an der an den Halbleiterbereich (105b) des zweiten organischen Transistors (201b, 401b) angrenzenden Seite des zweiten Anschlusskontaktbereichs (106b).
Verfahren (800) zur Herstellung eines organischen Transistors mit folgendem Schritt: Aufdrucken (801) eines Materials, welches Carbonpaste aufweist, um einen Anschlusskontaktbereich des organischen Transistors zu bilden.
Verfahren (800) gemäß Anspruch 16, das ferner vor dem Schritt (801) des Aufdrucken einen Schritt (802) des Vermischens von Carbonpaste mit einem Dotierstoff, um als Ergebnis des Vermischens das aufzudruckende Material zu erhalten, aufweist.
Verfahren (900) zur Herstellung einer organischen Transistoranordnung mit einem ersten organischen Transistor eines ersten Kanaltyps und einem zweiten organischen Transistor eines zu dem ersten Kanaltyp komplementären Kanaltyps, mit folgendem Schritt: Aufdrucken (901) eines gemeinsamen Materials, welches Carbonpaste aufweist, um mindestens einen Anschlusskontaktbereich des ersten organischen Transistors und mindestens einen Anschlusskontaktbereich des zweiten organischen Transistors zu bilden.
Verfahren (900) gemäß Anspruch 18, das vor dem Schritt (901) des Aufdruckens einen Schritt (902) des Vermischens der Carbonpaste mit einem ersten, an den Kanaltyp des ersten organischen Transistors angepassten Dotierstoff und einem zweiten, an den Kanaltyp des zweiten organischen Transistors angepassten Dotierstoff, um das gemeinsame aufzudruckende Material zu bilden, aufweist.