DE102012100642B4

DE102012100642B4 - Anordnung mit mehreren organischen Halbleiterbauelementen und Verfahren zum Herstellen sowie Verwendung der Anordnung

Info

Publication number: DE102012100642B4
Application number: DE102012100642.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Lessmann Rudolf; Hans Kleemann
Original assignee: Technische Universitaet Dresden; NovaLED GmbH
Current assignee: NovaLED GmbH
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: DE102012100642A1; US9240560B2; WO2013110268A1; US20150115238A1

Abstract

Anordnung mit mehreren Halbleiterbauelementen, aufweisend eine Schichtanordnung (40) mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterbauelement (20, 30), die jeweils in einer Elektrodenschicht mit einer Drain- und einer Source-Elektrode (22, 23, 32, 33) und in einer weiteren Elektrodenschicht mit einer Gate-Elektrode (21, 31) sowie mit einem Schichtstapel zwischen der Elektrodenschicht und der weiteren Elektrodenschicht gebildet sind, wobei – das erste Halbleiterbauelement (20) in einem ersten Bauelementbereich und das zweite Halbleiterbauelement (30) in einem zweiten Bauelementbereich der Schichtanordnung (40) gebildet sind, – die Elektrodenschicht eine gemeinsame Elektrodenschicht (34) ist, in welcher die Drain- und die Source-Elektrode (22, 23, 32, 33) für das erste und das zweite Halbleiterbauelement (20, 30) gebildet sind, – der Schichtstapel des ersten und des zweiten Halbleiterbauelementes (20, 30) jeweils eine Halbleiterschicht (26, 36) aus organischem Material und eine Injektionsschicht (25, 35) aufweist, die zwischen der Halbleiterschicht (26, 36) und der Gate-Elektrode (21, 31) angeordnet ist und die ein jeweiliges molekulares Dotierungsmaterial enthält, welches im ersten Halbleiterbauelement (20) ein elektrischer Dotand vom p-Typ für das organische Material der Injektionsschicht (25) und im zweiten Halbleiterbauelement (30) ein elektrischer Dotand vom n-Typ für das organische Material der Injektionsschicht (35) ist, – in der Injektionsschicht (25, 35) des ersten Halbleiterbauelementes (20) und des zweiten Halbleiterbauelementes (30) jeweils ein Schichtbereich mit einer ersten Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials bezüglich des organischen Materials und ein weiterer Schichtbereich mit einer zweiten, im Vergleich zur ersten Dotierungsaffinität kleineren Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials bezüglich des organischen Materials gebildet sind, indem die beiden Injektionsschichten (25, 35) im Bereich zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (22, 23) des ersten Halbleiterbauelementes (20) sowie im Bereich zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (32, 33) des zweiten Halbleiterbauelementes (30) in Kontakt sind, so dass zumindest in den Kontaktbereichen zwischen der Drain- und der Source-Elektrode ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit mehreren organischen Halbleiterbauelementen und Verfahren zum Herstellen.
Hintergrund der Erfindung
In Verbindung mit Halbleiterbauelementen ist es bekannt, in einer Schichtanordnung des Bauelementes zwischen einer Elektrode und einer gegenüberliegend gebildeten organischen Halbleiterschicht aus organischem Material eine so genannte Injektionsschicht anzuordnen. Beispielsweise beschreibt das Dokument EP 1 806 795 A1 ein organisches Bauelement mit einer solchen Injektionsschicht, insbesondere für ein lichtemittierendes organisches Bauelement. Es wurde gefunden, dass mittels der Injektionsschicht, die aus molekularen Dotierungsmaterialien besteht, beim Betrieb des Bauelementes eine verbesserte Injektion von Ladungsträgern in die zur Injektionsschicht benachbarte organische Halbleiterschicht erreicht ist.
Bei der Herstellung derartiger Schichtanordnungen für Halbleiterbauelemente kommt es aus prozesstechnischen Gründen vor, dass die Injektionsschicht über einen größeren Flächenbereich gebildet wird, als dies für die Optimierung der Ladungsträgerinjektion notwendig ist. Der Einfluss der Injektionsschicht ist dann unter Umständen in bestimmten Bereichen, die jedoch mit der Schicht bedeckt sind, gar nicht gewünscht. Beispielhaft zeigt 1 eine schematische Darstellung eines organischen Feldeffekttransistors, bei dem die Elektroden Drain und Source 1, 2 auf einer strukturierte Injektionsschicht aus einem molekularen Dotierungsmaterial gebildet sind. Die Injektionsschicht 3 ist ihrerseits auf einem Stapel mit einer Kanalschicht 4 und einer Isolatorschicht 5 angeordnet, wobei Letztere an die weitere Elektrode Gate 6 koppelt. Die Strukturierung der Injektionsschicht 3 ist unter Umständen sehr aufwendig. Die die Ladungsträgerinjektion optimierende Wirkung der Injektionsschicht 3 ist in Bereichen unterhalb der Elektroden Source and Drain 1, 2 gewünscht. In einem Zwischenbereich 7 hingegen, wo die Injektionsschicht 3 im Fall einer nicht strukturierten Ausführung ebenfalls ausgebildet sein würde, ist die Wirkung auf die Kanalschicht 4 nicht gewünscht. Deswegen wird die Injektionsschicht 3 meistens nur strukturiert hergestellt.
Es besteht deshalb Bedarf an Technologien die Nutzung von Injektionsschichten in Halbleiterbauelementen zu verbessern.
Aus dem Dokument DE 10 2008 036 062 A1 ist ein organischer Feldeffekt-Transistor bekannt. In einer Ausgestaltung verfügt der Feldeffekt-Transistor über eine Schichtanordnung mit einer aktiven Schicht, auf der eine Teilschicht aus einem Matrixmaterial angeordnet ist, sodass die aktive Schicht bereichsweise von der Teilschicht bedeckt ist. Die Teilschicht selbst ist dann von einer Ladungsträger-Injektionsschicht überdeckt, die außerhalb des Bereiches der Teilschicht in direktem Kontakt mit der aktiven Schicht ist. Auf die Ladungsträger-Injektionsschicht sind Elektroden des Transistors aufgebracht.
In dem Dokument DE 10 2010 031 979 A1 ist ein Halbleiterbauelement mit einer Schichtanordnung offenbart. Die Schichtanordnung umfasst eine Elektrode, eine Halbleiterschicht aus organischem Material, eine Injektionsschicht aus einem molekularen Dotierungsmaterial, das ein elektrischer Dotand für das organische Material der Halbleiterschicht ist und eine Zusatzschicht. Das Material der Zusatzschicht verändert bei Kontakt mit dem molekularen Dotierungsmaterial dessen Dotierungsaffinität bezüglich des organischen Materials der Halbleiterschicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung mit mehreren organischen Halbleiterbauelementen sowie ein Verfahren zum Herstellen zu schaffen, bei denen die Einsatzmöglichkeiten für Injektionsschichten zum Injizieren von Ladungsträgern und deren anwendungsspezifische Ausbildung optimiert sind. Darüber hinaus soll die Herstellung vereinfacht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit mehreren organischen Halbleiterbauelementen nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit mehreren organischen Halbleiterbauelementen nach dem unabhängigen Anspruch 7 gelöst. Weiterhin ist die Verwendung der Anordnung nach dem unabhängigen Anspruch 8 vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Es ist vorgesehen, wenigstens einige der Schichten der beiden organischen Halbleiterbauelemente sowohl im Bereich des ersten organischen Halbleiterbauelementes als auch im Bereich des zweiten organischen Halbleiterbauelementes auszubilden. Es ist somit nicht notwendig, diese Schichten im Dimensionierungsbereich des einzelnen Halbleiterbauelementes zu strukturieren, insbesondere eine Schicht auf den Bereich eines Halbleiterbauelementes oder einen Teil hiervon zu beschränken. Vielmehr erstrecken sich eine oder mehrere der Schichten im Schichtstapel zwischen den Elektrodenschichten über das jeweils zugeordnete Halbleiterbauelement hinaus in den Bereich des benachbarten Halbleiterbauelementes, ohne dass sie dort die Funktionalität des benachbarten Bauelementes nachteilig beeinflussen. Der Strukturierungsaufwand bei der Herstellung der Anordnung mit den mehreren Halbleiterbauelementen ist hierdurch gemindert.
Die organischen Halbleiterbauelemente sind in der Schichtanordnung vorzugsweise nebeneinander liegend gebildet, bevorzugt in einer Richtung, welche parallel zur Ebene eines Substrates verläuft, auf welcher die Schichtanordnung hergestellt ist.
Source- und Drain-Elektrode für die beiden Halbleiterbauelemente sind in einer gemeinsamen Elektrodenschicht hergestellt und in dem jeweiligen Halbleiterbauelement voneinander beabstandet, wobei beispielsweise die Source-Elektrode eines der beiden Halbleiterbauelemente mit der Drain-Elektrode des anderen der beiden Bauelemente elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise sind hierbei die beiden Elektroden miteinander elektrisch verbunden, die in der gemeinsamen Elektrodenschicht benachbart zueinander angeordnet sind.
Auf den beiden Seiten der gemeinsamen Elektrodenschicht ist in den beiden organischen Halbleiterbauelementen eine jeweilige Injektionsschicht für entsprechende Ladungsträger angeordnet, wobei die Injektionsschicht des ersten Halbleiterbauelementes einen elektrischen Dotanden vom p-Typ und die Injektionsschicht für das zweite Halbleiterbauelement einen elektrischen Dotanden vom n-Typ enthält.
Die beiden molekularen Dotierungsmaterialien sind auch elektrische Dotanden für das organische Material der zur jeweiligen Injektionsschicht benachbarten Halbleiterschicht. Da die Injektionsschichten der beiden Halbleiterbauelemente in dem jeweiligen Bereich zwischen der Source- und der Drain-Elektrode miteinander in Kontakt kommen, führt dieses zur gegenseitigen Beeinflussung der Dotierungsaffinität des jeweiligen elektrischen Dotanden hinsichtlich des jeweils zugeordneten organischen Materials in der zur Injektionsschicht benachbarten Halbleiterschicht.
Die elektrischen Dotanden haben zusätzlich die Wirkung einer Kompensation der Dotierungswirkung des jeweils anderen elektrischen Dotanden. Hierdurch entstehen dann in den beiden Injektionsschichten Bereiche mit unterschiedlicher Dotierungsaffinität der dort vorhandenen Dotanden. Während insbesondere in den Injektionsschichtbereichen benachbart zu dem Zwischenbereich zwischen der jeweiligen Drain- und der jeweiligen Source-Elektrode die Dotierungsaffinität aufgrund der gegenseitigen Wirkung der elektrischen Dotanden geändert ist, verbleibt die Dotierungsaffinität außerhalb dieser Bereiche im Wesentlichen ohne Einfluss des anderen elektrischen Dotanden.
Mit der Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen, in den Injektionsschichten eine Art Strukturierung auszubilden, so dass Bereiche mit einer ersten Dotierungsaffinität und Bereiche mit einer zweiten Dotierungsaffinität hergestellt sind, wobei die zweite Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials der Zusatzschicht bezüglich des organischen Materials der hierzu benachbarten organischen Halbleiterschicht geringer als die erste Dotierungsaffinität ist. Bei dem molekularen Dotierungsmaterial kann es sich um ein organisches oder anorganisches Dotierungsmaterial handeln.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine laterale Leitfähigkeit, die durch die jeweilige Injektionsschicht bereitgestellt ist, gemindert wird, weil eine Grenzflächendotierung gemindert wird. Somit wird auch ein Übersprechen (Crosstalking) vermieden. Beim bekannten Bauelement in 1, was im Unterschied zu der hier vorgeschlagenen Anordnung auch nur ein Halbleiterbauelement umfasst, würde die Injektionsschicht im mittleren Bereich chemisch deaktiviert, und damit würde die lokale Leitfähigkeit unterbunden.
Vorteilhafte Ergebnisse werden mit undotierten Halbleiterschichten erreicht. Die vorgeschlagene Technologie ist insbesondere effizient einsetzbar in sehr kompakten Geometrien, wo der Lateralabstand zwischen Elektroden kleiner als 50 μm, bevorzugt kleiner als 10 μm ist.
Die Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials bildet ein Maß dafür, in welchem Umfang das in dem jeweiligen Bereich der Injektionsschicht befindliche molekulare Dotierungsmaterial tatsächlich eine elektrische Dotierung (oder Injektionsverbesserung) des organischen Materials in hierzu benachbarten Bereichen der organischen Halbleiterschicht bewirkt. Die Dotierungsaffinität ist proportional zur räumlichen Dichte freier Dotanden in dem Material. Die elektrische Dotierung beruht auf einem teilweisen Ladungsübertrag zwischen Dotierungsmaterial und organischem Material der organischen Halbleiterschicht, wobei Letzteres hierbei das sogenannte Matrixmaterial bildet.
Die Injektionsschicht dient allgemein der Verbesserung der Injektion von Ladungsträgern in dem Bauteil. Der Grenzfläche zwischen Injektionsschicht und darunter liegender organischer Halbleiterschicht ist vorzugsweise durchgehend gebildet, insbesondere nicht unterbrochen von der Zusatzschicht, die ihrerseits oberhalb der Injektionsschicht angeordnet ist, also auf der Seite der Injektionsschicht, die von der organischen Halbleiterschicht angewandt und der Elektrode oder den Elektroden zugewandt ist. Insoweit ist die Zusatzschicht dann frei von direktem Kontakt mit der organischen Halbleiterschicht. Das Material wirkt indirekt (hemmend) auf den elektrischen Dotierungseffekt des Materials der Injektionsschicht in die organische Halbleiterschicht hinein.
Die vorgeschlagen Technologie verbessert die Bauteile dahingehend, dass der Dotierungseffekt nicht unbeabsichtigt aufgrund einer ungewünschten Dotierung oder einer ungewünschten Diffusion stattfindet. In den Schichtbereichen der jeweiligen Injektionsschicht mit der ersten Dotierungsaffinität kann das molekulare Dotierungsmaterial der Injektionsschicht seine elektrische Injektionsverbesserung zwischen Elektrode und benachbarten organischen Halbleiterschicht ohne Beeinflussung durch eine Wirkung des anderen (komplementären) molekularen Dotierungsmaterial aus den anderen Halbleiterbauelement entfalten. Demgegenüber hemmt das das molekulare Dotierungsmaterial in den weiteren Schichtbereichen, die benachbart zu den Grenzflächenbereichen gebildet sind, die Wirkung des molekularen Dotierungsmaterials aus der Injektionsschicht für eine ungewünschte elektrische Dotierung des benachbarten organischen Materials in der organischen Halbleiterschicht. Dieses kann bis zur vollständigen Hemmung (Neutralisierung) einer elektrischen Dotierungswirkung zumindest in Teilen dieser weiteren Schichtbereiche führen.
Es ist auf diese Weise ermöglicht, in der Injektionsschicht Schichtbereiche mit unterschiedlicher Dotierungswirkung für das Material der benachbarten organischen Halbleiterschicht auszubilden. Im Fall des organischen Feldeffekttransistors bedeutet dies beispielsweise, dass in einem Bereich der Injektionsschicht zwischen benachbarten Elektroden des Transistors ein elektrischer Dotierungseffekt des Materials der Injektionsschicht für die benachbarte Kanalschicht gemindert oder ganz neutralisiert werden kann.
Ein Maß für die ungewünschte elektrische Dotierungswirkung des molekularen Dotierungsmaterials aus der Injektionsschicht in den Bereichen mit der kleineren Dotierungsaffinität bezüglich des Materials der benachbarten organischen Halbleiterschicht ist beispielsweise der Umfang, in welchem Moleküle des molekularen Dotierungsmaterials in die benachbarte organische Halbleiterschicht hinein eindringt so dass dort lokal eine elektrische Dotierung der Moleküle des organischen Materials der organischen Halbleiterschicht stattfinden kann. Diese Durchmischungsaffinität wird mit Hilfe des Materials der Zusatzschicht gehemmt oder ganz unterbunden. Experimentell können Materialkombinationen und Schichtdickenvariationen ohne Weiteres bestimmt werden, um die Beeinflussung der Dotierungsaffinität zu bestimmen. Hierzu bedarf es lediglich des schichtweisen Auftrags entsprechender Schichten aus den zu untersuchenden Materialien, um dann den Stromfluss bei angelegter Spannung für verschiedene Schichtaufbauten zu vergleichen.
Molekulare Dotierungsmaterialien für die Injektionsschicht sind molekulare Substanzen, die zum Bilden von Schichten mittels Vakuumverdampfung ohne Zersetzung als Schicht (Festkörper) abscheidbar sind. Es handelt sich um organische oder anorganische Substanzen, deren Moleküle mindestens sechs Atome umfassen, vorzugsweise mehr als 20 Atome. Bevorzugt sind kovalente Verbindungen.
Dotierungsmaterialien können zum Beispiel die folgenden Verbindungen sein: p-Dotanden in DE 103 57 044 A1 (entsprechend US 2005/121667 A1 ), US 2008/265 216 A1 , EP 2 180 029 A1 ; n-Dotanden in DE 103 47 856 A1 (entsprechend WO 05/036 667 A1 ), DE 10 2004 010 954 A1 (entsprechend WO 05/086 251 A2 ) oder Vorläuferverbindung wie zum Beispiel in DE 103 07 125 A1 (entsprechend US 2005/040 390 A1 ) oder DE 103 38 406 A1 (entsprechend US 2005/061 232 A1 ) beschrieben. Es kann vorteilhaft sein, wenn für eine p-Dotierung (n-Dotierung) das LUMO eines p-Dotanden (HOMO des n-Dotanden) maximal 0.5 eV größer (maximal 0.5 eV kleiner) ist als das HOMO (LUMO) einer p-Typ-(n-Typ-)Matrix. Gleichfalls ist es vorteilhaft, wenn für eine n-Dotierung das HOMO eines n-Dotanden maximal 0.5 eV kleiner ist als das LUMO einer n-Typ-Matrix. Hierbei werden der Konvention entsprechend die Größen HOMO bzw. LUMO als betragsmäßig gleich den Ionisationspotentials bzw. Elektronenaffinität angesehen, jedoch mit entgegen gesetztem Vorzeichen.
Beispiele für p-Dotanden/p-Matrix Paare sind: Kupferphthalocyanin (CuPc), HOMO ~ –5.2 eV, dotiert mit tetrafluoro-tetracyanoquinonedimethan (F4TCNQ), mit LUMO ~ –5.2 eV; Pentacene dotiert mit F6-TNAP. Beispiele für p-Dotanden/n-Matrix Paare sind weiterhin: Fulleren C60 dotiert mit Acridin Orang Base (AOB); perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic-3,4,9,10-dianhydride (PTCDA) dotiert mit Leuco Crystal Violet; Fulleren C60 dotiert mit tetrakis(1,3,4,6,7,8-hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidinato)ditungsten(II)(W(hpp)4);
Bevorzugt ist, wenn das jeweilige Material der Injektionsschichten in den Bereichen, in welchen die Materialien der Injektionsschichten der Halbleiterbauelemente in Kontakt sind, elektrisch neutral ist.
Die Anzahl der Moleküle (N) in einem Volumen (V) kann mit der bekannten Dichte (p) und der molekulare Masse (m_w) bestimmt werden, wobei N_A die Avogadro-Konstante ist.
Weil die Oberfläche in dem Reaktionsbereich dieselbe ist, ist die Gleichung nur von der Schichtdicke abhängig. Somit kann die Nummer der Moleküle für beide Schichten aus den folgenden Gleichungen berechnet werden:
wobei IL der Index für die Injektionsschicht und AL der Index für die Zusatzschicht ist. Es gilt: N_AL ≥ N_IL. Hierbei ist die untere Grenze bei etwa 0.5: N_AL ≥ 0.5 N_IL. Bevorzugt ist ein leichter Überschuss von AL vorgesehen: N_AL ≤ 1.5 N_IL
Um die Reaktion zu vervollständigen, muss die Grenzfläche zwischen den beiden Materialien groß sein, was bei sehr dünnen Schichtdicken erreicht werden kann. Bevorzugt ist, dass die nominelle Schichtdicke der Injektionsschicht höchstens 5 nm, weiter bevorzugt höchstens 1,5 nm beträgt. Die Schichtdicke ist eine nominelle Schichtdicke. Diese wird berechnet aus der Masse, die auf eine bekannte Flächengröße abgeschieden wird. Dazu wird die Dichte des Materials benutzt. Zum Beispiel ist bei der Schichtherstellung mittels VTE („Vacuum Thermal Evaporation”) die Schichtdicke, die Dicke, die am Schichtdickenmonitor angezeigt wird. Falls die Schichtdicke direkt gemessen wird, zum Beispiel mit einem Profilometer, kann auch eine mittlere Schichtdicke ermittelt werden, zum Beispiel im Fall sehr rauer Schichten.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Injektionsschicht des ersten Halbleiterbauelementes aus dem elektrischen Dotand vom p-Typ besteht und/oder dass die Injektionsschicht des zweiten Halbleiterbauelementes aus dem elektrischen Dotand vom n-Typ besteht. Im Fall, dass die Injektionsschicht aus einem n-Dotanden des zweiten Halbleiterbauelementes besteht und die die Injektionsschicht des ersten Halbleiterbauelementes einen p-Dotanden enthält oder hieraus besteht, ist das LUMO des p-Dotanden vorzugsweise niedriger (mehr negativ) als das LUMO der Injektionsschicht des zweiten Halbleiterbauelementes, bevorzugt > 1 eV niedriger. Im Fall, dass die Injektionsschicht des ersten Halbleiterbauelementes aus einem p-Dotand besteht und die Injektionsschicht des zweiten Halbleiterbauelementes einen n-Dotanden enthält oder hieraus besteht, ist das HOMO des n-Dotanden vorzugsweise größer (mehr positiv) als das HOMO der Injektionsschicht des ersten Halbleiterbauelementes, bevorzugt > 1 eV größer. In beide Fälle ist bevorzugt, dass die Energiedifferenz zwischen HOMO des n-Dotanden und LUMO des p-Dotanden größer als das Gap (energetischer Abstand) der Halbleiterschicht aus organischem Material ist, bevorzugt größer als 2 eV.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das molekulare Dotierungsmaterial in der Injektionsschicht des ersten Halbleiterbauelementes und/oder der Injektionsschicht des zweiten Halbleiterbauelementes ein Molekulargewicht von wenigstens 300 g/mol aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dotierungsaffinität aufgrund einer chemischen Reaktion zwischen den elektrischen Dotanden vom p- und vom n-Typ gemindert ist. Das molekulare Dotierungsmaterial und das Zusatzmaterial aus der Zusatzschicht reagieren hierbei chemisch miteinander, so dass ein oder mehrere neue chemische Verbindungen entstehen, welche nicht mehr die Dotierstärke und/oder die elektrische Leitfähigkeit des ursprünglichen molekularen Dotierungsmaterials aus der Injektionsschicht aufweisen. Bei dieser und anderen Ausführungsformen wirkt das Zusatzmaterial als eine Art Neutralisierungs- oder Kompensierungsmaterial bezüglich der Dotierstärke des molekularen Dotierungsmaterials in der Injektionsschicht.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass die Dotierungsaffinität aufgrund einer Salzbildung zwischen den elektrischen Dotanden vom p- und vom n-Typ gemindert ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, das in dem ersten und/oder in dem zweiten Halbleiterbauelement die Injektionsschicht die gemeinsame Elektrodenschicht im Wesentlichen vollständig bedeckt.
Vorzugsweise ist die Halbleiterschicht undotiert (elektrisch nicht dotiert) gebildet. Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes wird bevorzugt, dass die Halbleiterschicht aus einem undotierten Halbleitermaterial gebildet wird.
Es wird auch bevorzugt, dass das Dotierungsmaterial nicht metallisch (außer Metallverbindungen, die keine Metalle freisetzen) sind bzw. keine freie Metallatome oder Metallcluster enthalten, wodurch insbesondere eine ungewünschte elektrische Leitfähigkeit vermieden ist. Weiter bevorzug wird dass das Dotierungsmaterial und das Material der Zusatzschicht metallfrei sind.
Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen einer Anordnung mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterbauelement in einer Schichtanordnung bestehen die in Verbindung mit der Anordnung mit mehreren Halbleiterbauelementen beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten und die hiermit verbundenen Vorteile entsprechend.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik,
2 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit zwei Halbleiterbauelementen, die in einer Schichtanordnung nebeneinander gebildet sind, und
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung mit zwei Halbleiterbauelementen, die in einer Schichtanordnung nebeneinander gebildet sind,
4 eine schematische Darstellung einer anderen Anordnung mit zwei Halbleiterbauelementen, die in einer Schichtanordnung nebeneinander gebildet sind, und
5 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit Halbleiterbauelementen, mit denen ein NAND-Gatter gebildet ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit zwei Halbleiterbauelementen 20, 30, die in einer Schichtanordnung 40 nebeneinander gebildet sind.
Sowohl das erste als auch das zweite Halbleiterbauelement 20, 30 verfügen über eine Gate-Elektrode 21, 31 sowie eine Drain- und eine Source-Elektrode 22, 23, 32, 33, wobei die Drain- und die Source-Elektroden 22, 23, 32, 33 in einer gemeinsamen Elektrodenschicht 34 hergestellt sind.
Auf der Ober- und der Unterseite ist die gemeinsame Elektrodenschicht 34 mit den Drain- und den Source-Elektroden 22, 23, 32, 33 mit einer jeweiligen Injektionsschicht 25, 35 bedeckt. Die Injektionsschicht 25 des ersten Halbleiterbauelementes 20 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom p-Typ. Die Injektionsschicht 35 des zweiten Halbleiterbauelementes 30 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom n-Typ.
Sodann verfügen die beiden Halbleiterbauelemente 20, 30 jeweils über eine organische Halbleiterschicht 26, 36 sowie eine die jeweilige Gate-Elektrode 21, 31 isolierende Isolierschicht 27, 37.
Wie sich aus 2 ergibt, sind die Schichtstapel, die für die beiden Halbleiterbauelemente 20, 30 jeweils zwischen der Gate-Elektrode 21, 31 und der gemeinsamen Elektrodenschicht 34 gebildet sind, über die Bereiche der Schichtanordnung 40 gebildet, die den beiden Halbleiterbauelementen 20, 30 zugeordnet sind. Sie sind also als durchgehende Schichten über beide Halbleiterbauelemente 20, 30 hergestellt. Es ist deshalb nicht notwendig, diese Schichten in der Dimensionierung des individuellen Halbleiterbauelementes zu strukturieren, wodurch der Strukturierungsaufwand gemindert ist.
2 zeigt im unteren Teil weiterhin eine schematische Darstellung der Elektroden der Anordnung mit den Halbleiterbauelementen 20, 30 in Draufsicht.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung mit zwei Halbleiterbauelementen 120, 130, die in einer Schichtanordnung 140 nebeneinander gebildet sind. Sowohl das erste als auch das zweite Halbleiterbauelement 120, 130 verfügen auch hier über eine Gate-Elektrode 121, 131 sowie jeweils eine Drain- und eine Source-Elektrode 122, 123, 132, 133, wobei die Drain- und die Source-Elektroden 122, 123, 132, 133 wieder in einer gemeinsamen Elektrodenschicht 134 hergestellt sind.
Auf der Ober- und der Unterseite ist die gemeinsame Elektrodenschicht 134 mit den Drain- und den Source-Elektroden 122, 123, 132, 133 mit einer jeweiligen Injektionsschicht 125, 135 bedeckt. Die Injektionsschicht 125 des ersten Halbleiterbauelementes 120 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom p-Typ. Die Injektionsschicht 135 des zweiten Halbleiterbauelementes 130 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom n-Typ.
Sodann verfügen die beiden Halbleiterbauelemente 120, 130 jeweils über eine organische Halbleiterschicht 126, 136 sowie eine die jeweilige Gate-Elektrode 121, 131 elektrisch isolierende Isolierschicht 127, 137.
Wie sich aus 3 ergibt, sind die Schichtstapel, die für die beiden Halbleiterbauelemente 120, 130 jeweils zwischen der Gate-Elektrode 121, 131 und der gemeinsamen Elektrodenschicht 134 gebildet sind, über die Bereiche der Schichtanordnung 140 gebildet, die den beiden Halbleiterbauelementen 120, 130 zugeordnet sind. Sie sind also auch hier als durchgehende Schichten über beide Halbleiterbauelemente 120, 130 hergestellt.
Im Unterschied zu der Ausführungsform in 2 ist zwischen den Source-Elektroden 123, 133 ein Zwischenraum 128 gebildet, welcher vom Material der Injektionsschicht 135 des zweiten Halbleiterbauelementes 130 ausgefüllt ist.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Anordnung mit zwei Halbleiterbauelementen 220, 230, die in einer Schichtanordnung 240 nebeneinander gebildet sind. Sowohl das erste als auch das zweite Halbleiterbauelement 220, 230 verfügen über eine Gate-Elektrode 221, 231 sowie eine Drain- und eine Source-Elektrode 222, 223, 232, 233, wobei die Drain- und die Source-Elektroden 222, 223, 232, 233 in einer gemeinsamen Elektrodenschicht 234 hergestellt sind.
Auf der Ober- und der Unterseite ist die gemeinsame Elektrodenschicht 234 mit den Gate- und den Source-Elektroden 222, 223, 232, 233 mit einer jeweiligen Injektionsschicht 225, 235 bedeckt. Die Injektionsschicht 225 des ersten Halbleiterbauelementes 220 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom p-Typ. Die Injektionsschicht 235 des zweiten Halbleiterbauelementes 230 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom n-Typ.
Sodann verfügen die beiden Halbleiterbauelemente 220, 230 jeweils über eine organische Halbleiterschicht 226, 236 sowie eine die jeweilige Gate-Elektrode 221, 231 isolierende Isolierschicht 227, 237.
Zwischen den Source-Elektroden 223, 233 ein Zwischenraum 228 gebildet, welcher vom Material der Injektionsschicht 235 des zweiten Halbleiterbauelementes 230 ausgefüllt ist.
Wie sich aus 4 ergibt, sind die Schichtstapel, die für die beiden Halbleiterbauelemente 220, 230 jeweils zwischen der Gate-Elektrode 221, 231 und der gemeinsamen Elektrodenschicht 234 gebildet sind, über die Bereiche der Schichtanordnung 240 gebildet, die den beiden Halbleiterbauelementen 220, 230 zugeordnet sind. Sie sind also als durchgehende Schichten über beide Halbleiterbauelemente 220, 230 hergestellt.
Im Unterschied zu den Ausführungsformen in den 2 und 3 sind bei der Anordnung in 4 die Schichten mit den Gate-Elektroden 221, 231 über den Bereich beider Halbleiterbauelemente 220, 230 gebildet.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit Halbleiterbauelementen in einer Schichtanordnung 400, mit denen ein NAND-Gatter gebildet ist.
Es sind vier Halbleiter Bauelemente 310, ..., 340 nebeneinander liegend in der Schichtanordnung 400 gebildet. Die Halbleiterbauelemente 310, ..., 340 verfügen jeweils über eine Gate-Elektrode 311, ..., 341 sowie eine Drain- und eine Source-Elektrode 312, ..., 342; 313, ..., 343, wobei wieder eine gemeinsame Elektrodenschicht 335 hergestellt ist.
Auf der Ober- und der Unterseite ist die gemeinsame Elektrodenschicht 335 mit einer jeweiligen Injektionsschicht 350, 360 bedeckt, die Injektionsschicht 350 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom p-Typ. Die Injektionsschicht 360 ist elektrisch dotiert mit einem elektrischen Dotanden vom n-Typ. Sodann verfügen die Halbleiterbauelemente über eine durchgehend gebildete Halbleiterschicht 317, ..., 347 sowie eine die jeweilige Gate-Elektrode isolierende Isolierschicht 318, ..., 348.
Im unteren Teil ist in 5, vergleichbar in Darstellungen in den 2 und 3, die elektrische Verbindung der Elektroden schematisch dargestellt. Sogenannte Vias 510, 520 werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel genutzt, um durch die Schichtanordnung hindurch Elektroden benachbarter Halbleiterbauelemente zu verbinden. In anderen Ausführungsformen (nicht dargestellt) kann die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden auch auf andere Weise erfolgen, zum Beispiel mittels Leiterbahnen, die wenigstens teilweise außerhalb der Schichtanordnung 400 verlaufen.
In einer Ausgestaltung sind die Gate-Elektrode 341 und eine hiervon ausgehende Verbindung 521 zwischen der Gate-Elektrode 341 und dem elektrischen Durchgang (Via) 520 in einer einzelnen Schicht gebildet. Die elektrische Verbindung 521 wird dann in einem Herstellungsschritt mit dem Ausbilden der Gate-Elektrode 341 erzeugt, indem eine gemeinsame Materialabscheidung erfolgt. Bei der Herstellung dieser einzelnen Schicht mit Gate-Elektrode 341 und Verbindung 521 ist für den Durchgang 520 ein Loch in dem Stapel mit den Schichten 337, 317, 360, ... gebildet, so dass das elektrisch leitende Material, welches sich zum Ausbilden der Gate-Elektrode 341 sowie der Verbindung 521 abgeschieden wird, auch in das Loch gelangt, wodurch die Via 520 hergestellt wird.
In einer Ausführungsform weist die Schichtanordnung 400 einen Aufbau mit folgenden Schichten von unten nach oben auf, wobei ein Substrat aus Glas zum Aufbau des Schichtstapels (vgl. Schichtanordnungen in den 2 bis 5) hierauf zum Einsatz kommt: Au(40 nm), Al2O3(23 nm), Pentacene (25 nm), 2,2'-(perfluoronaphthalene-2,6-diylidene)dimalononitrile (F6-TNAP) (2 nm), Au (40 nm), W(hpp)4 (2 nm), C60 (25 nm), Al2O3 (23 nm), Au (40 nm).
Die Al2O3-Schichten können zum Beispiel mittels ALD („Atomic Laser Deposition”) hergestellt werden. Alle anderen Schichten können auch nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, zum Beispiel mittels VTE („Vacuum Thermal Evaporation”).
Zur Untersuchung der Beeinflussung der Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials in den Injektionsschichten wurden Schichtanordnungen mit (nur) einem Halbleiterbauelement (Transistor) hergestellt und untersucht. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse lassen sich dann auf die Anordnungen mit mehreren Halbleiterbauelementen übertragen.
Es wurden Transistoren mit einer Schichtanordnung hergestellt, mit einer Elektrode aus einem Elektrodenmaterial, einer organischen Halbleiterschicht aus organischem Material, einer Injektionsschicht, welche zwischen der Elektrode und der organischen Halbleiterschicht angeordnet ist und aus einem molekularen Dotierungsmaterial besteht, das ein elektrischer Dotand für das organische Material der organischen Halbleiterschicht ist, und einer Zusatzschicht, welche auf der der Elektrode zugewandten Seite der Injektionsschicht an der Injektionsschicht angeordnet ist und aus einem Zusatzmaterial besteht, welches bei Kontakt mit dem molekularen Dotierungsmaterial dessen Dotierungsaffinität bezüglich des organischen Materials der organischen Halbleiterschicht verändert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für Transistoren beschrieben.
Beispiel 1 – Transistor ohne Injektionsschicht (Stand der Technik zum Vergleich)
Ein Transistor wurde wie folgt hergestellt: ein Substrat mit einer ITO Gate-Elektrode wurde mit einer 800 nm Dicke PMMA Schicht beschichtet. Die PMMA Schicht wurde durch Spincoating aus einer THF Lösung hergestellt. Hier könnten auch andere gewöhnliche Gate-Elektroden und Gate-Isolators eingesetzt werden. Auf der PMMA Schicht wurde eine 50 nm Dicke Pentacene Halbleiterschicht hergestellt. Auf der Halbleiterschicht wurden die Au Elektroden hergestellt, so dass der Kanal eine Breite von 100 μm und eine Länge von 1 cm hatte.
Bei dem Transistor wurden ein Sperrstrom von 3,8E-11 und ein An/Aus-Verhältnis bei 60 V von 1.66E4 gemessen. Die berechnete Beweglichkeit ergibt sich zu 0,003 cm²/Vs.
Beispiel 2 – Transistor mit Injektionsschicht
Ein Transistor wurde nach Beispiel 1 hergestellt wobei eine 0,5 nm Dicke Injektionsschicht aus dicyano-2,3,5,6,7,8-hexaluoro-1,4-naphthoquinonediimine auf der Halbleiterschicht und unter den Elektroden verwendet wurde. Bei dem Transistor wurden ein erhöhter Sperrstrom von 2,2E-10 und ein erhöhtes An/Aus-Verhältnis bei 60 V von 6,63E4 gemessen. Die berechnete Beweglichkeit ergab sich zu 0,07 cm²/Vs. Sehr Ähnliche Ergebnisse wurden mit einer Injektionsschicht aus 2,2'-(perfluoronaphthalene-2,6-diylidene)dimalononitrile erhalten.
Beispiel 3 – Transistor mit Injektionsschicht und Zusatzschicht
Ein Transistor wurde nach Beispiel 2 hergestellt, wobei eine 0,5 nm dicke Zusatzschicht aus Tetrakis(1,3,4,6,7,8-hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidiato)ditungsten auf der Halbleiterschicht und auf den Elektroden verwendet wurde. Bei dem Transistor wurden ein geminderter Sperrstrom von 1E-10 und ein erhöhtes An/Aus-Verhältnis bei 60 V von 1,3E5 gemessen. Die berechnete Beweglichkeit beträgt 0,06 cm²/Vs.
Beispiel 4
Beispiel 3 wurde mit einer 1 nm dicke Injektionsschicht wiederholt. Bei dem Transistor wurden ein Sperrstrom von 2,.5E-10 und ein An/Aus Verhältnis bei 60 V von 7.2E4 gemessen. Die berechnete Beweglichkeit ergab sich zu 0,07 cm²/Vs.
Beispiel 5
Beispiel 4 wurde mit einer 1 nm dicken Zusatzschicht wiederholt. Bei den Transistor wurden ein geringerer Sperrstrom von 5,6E-11 und ein An/Aus-Verhältnis bei 60 V von 2.3E5 gemessen. Die berechnete Beweglichkeit ergab sich zu 0,05 cm²/Vs.
Beispiel 6
Beispiel 4 wurde mit einer 1 nm dicke Injektionsschicht aus bis(2,2':6',2''-terpyridin)ruthenium und einer 1 nm dicken Zusatzschicht aus F4TCNQ wiederholt. Bei dem Transistor wurden ein geringerer Sperrstrom von 4E-11 und ein An/Aus-Verhältnis bei 60 V von 3E5 gemessen. Die berechnete Beweglichkeit ergab sich zu 0,05 cm²/Vs.
Die Beispiele wurden auch mit anderen Elektroden wiederholt. Bei Al wurde eine Verbesserung des An/Aus-Verhältnisses um bis zu zwei Größenordnungen gemessen.
Bei Transistoren mit einer Kanalbreite von unter 10 μm wurden ähnliche Ergebnisse erzielt. Das An/Aus-Verhältnis hat sich gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessert.
Typischerweise haben die Source- und die Drain-Elektroden eine große Länge, indem sie als eine Fingerstruktur ausgestaltet sind.
Vorgesehen ist auch ein Schaltkreis mit mehreren Transistoren, die als Logik-Gatter ausgestaltet sind. Bevorzugt ist ein NAND-Gatter und/oder ein NOR-Gatter mittels der Halbleiterbauelemente gebildet in der Schichtanordnung.
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

Anordnung mit mehreren Halbleiterbauelementen, aufweisend eine Schichtanordnung (40) mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterbauelement (20, 30), die jeweils in einer Elektrodenschicht mit einer Drain- und einer Source-Elektrode (22, 23, 32, 33) und in einer weiteren Elektrodenschicht mit einer Gate-Elektrode (21, 31) sowie mit einem Schichtstapel zwischen der Elektrodenschicht und der weiteren Elektrodenschicht gebildet sind, wobei – das erste Halbleiterbauelement (20) in einem ersten Bauelementbereich und das zweite Halbleiterbauelement (30) in einem zweiten Bauelementbereich der Schichtanordnung (40) gebildet sind, – die Elektrodenschicht eine gemeinsame Elektrodenschicht (34) ist, in welcher die Drain- und die Source-Elektrode (22, 23, 32, 33) für das erste und das zweite Halbleiterbauelement (20, 30) gebildet sind, – der Schichtstapel des ersten und des zweiten Halbleiterbauelementes (20, 30) jeweils eine Halbleiterschicht (26, 36) aus organischem Material und eine Injektionsschicht (25, 35) aufweist, die zwischen der Halbleiterschicht (26, 36) und der Gate-Elektrode (21, 31) angeordnet ist und die ein jeweiliges molekulares Dotierungsmaterial enthält, welches im ersten Halbleiterbauelement (20) ein elektrischer Dotand vom p-Typ für das organische Material der Injektionsschicht (25) und im zweiten Halbleiterbauelement (30) ein elektrischer Dotand vom n-Typ für das organische Material der Injektionsschicht (35) ist, – in der Injektionsschicht (25, 35) des ersten Halbleiterbauelementes (20) und des zweiten Halbleiterbauelementes (30) jeweils ein Schichtbereich mit einer ersten Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials bezüglich des organischen Materials und ein weiterer Schichtbereich mit einer zweiten, im Vergleich zur ersten Dotierungsaffinität kleineren Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials bezüglich des organischen Materials gebildet sind, indem die beiden Injektionsschichten (25, 35) im Bereich zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (22, 23) des ersten Halbleiterbauelementes (20) sowie im Bereich zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (32, 33) des zweiten Halbleiterbauelementes (30) in Kontakt sind, so dass zumindest in den Kontaktbereichen zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (32, 33) der elektrische Dotand vom p-Typ die Dotierungsaffinität des elektrischen Dotanden vom n-Typ bezüglich des organischen Materials der Halbleiterschicht (36) im zweiten Halbleiterbauelement (30) und der elektrische Dotand vom n-Typ die Dotierungsaffinität des elektrischen Dotanden vom p-Typ bezüglich des organischen Materials der Halbleiterschicht (26) im ersten Halbleiterbauelement (20) verändert, und – sich wenigstens eine der folgenden Schichten in der Schichtanordnung (40) in dem ersten und dem zweiten Bauelementbereich erstreckt: die Injektionsschicht (25) des ersten Halbleiterbauelementes (20), die Injektionsschicht (35) des zweiten Halbleiterbauelementes (30), die Halbleiterschicht (26) des ersten Halbleiterbauelementes (20) und die Halbleiterschicht (36) des zweiten Halbleiterbauelementes (30).
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionsschicht (25) des ersten Halbleiterbauelementes (20) aus dem elektrischen Dotand vom p-Typ besteht und dass die Injektionsschicht (35) des zweiten Halbleiterbauelementes (30) aus dem elektrischen Dotand vom n-Typ besteht.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das molekulare Dotierungsmaterial in der Injektionsschicht (25) des ersten Halbleiterbauelementes (20) und/oder der Injektionsschicht (35) des zweiten Halbleiterbauelementes (30) ein Molekulargewicht von wenigstens 300 g/mol aufweist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsaffinität aufgrund einer chemischen Reaktion zwischen den elektrischen Dotanden vom p- und vom n-Typ gemindert ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsaffinität aufgrund einer Salzbildung zwischen den elektrischen Dotanden vom p- und vom n-Typ gemindert ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten und/oder in dem zweiten Halbleiterbauelement (20, 30) die Injektionsschicht (25, 35) die gemeinsame Elektrodenschicht (34) vollständig bedeckt.
Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einem ersten und einem zweiten Halbleiterbauelement (20, 30) in einer Schichtanordnung (40), wobei die Halbleiterbauelemente jeweils in einer Elektrodenschicht mit einer Drain- und einer Source-Elektrode (22, 23, 32, 33) und in einer weiteren Elektrodenschicht mit einer Gate-Elektrode (21, 31) sowie mit einem Schichtstapel zwischen der Elektrodenschicht und der weiteren Elektrodenschicht gebildet werden, wobei – das erste Halbleiterbauelement (20) in einem ersten Bauelementbereich und das zweite Halbleiterbauelement (30) in einem zweiten Bauelementbereich der Schichtanordnung (40) gebildet werden, – die Elektrodenschicht als eine gemeinsame Elektrodenschicht (34) hergestellt wird, in welcher die Drain- und die Source-Elektrode (22, 23, 32, 33) für das erste und das zweite Halbleiterbauelement (20, 30) gebildet werden, – der Schichtstapel des ersten und des zweiten Halbleiterbauelementes (20, 30) jeweils mit einer Halbleiterschicht (26, 36) aus organischem Material und eine Injektionsschicht (25, 35) hergestellt werden, die zwischen der Halbleiterschicht (26, 36) und der Gate-Elektrode (21, 31) angeordnet werden und die ein jeweiliges molekulares Dotierungsmaterial enthält, welches im ersten Halbleiterbauelement (20) ein elektrischer Dotand vom p-Typ für das organische Material der Injektionsschicht (25) und im zweiten Halbleiterbauelement (30) ein elektrischer Dotand vom n-Typ für das organische Material der Injektionsschicht (35) ist, – in der Injektionsschicht (25, 35) des ersten Halbleiterbauelementes (20) und des zweiten Halbleiterbauelementes (30) jeweils ein Schichtbereich mit einer ersten Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials bezüglich des organischen Materials und ein weiterer Schichtbereich mit einer zweiten, im Vergleich zur ersten Dotierungsaffinität kleineren Dotierungsaffinität des molekularen Dotierungsmaterials bezüglich des organischen Materials gebildet werden, indem die beiden Injektionsschichten (25, 35) im Bereich zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (22, 23) des ersten Halbleiterbauelementes (20) sowie im Bereich zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (32, 33) des zweiten Halbleiterbauelementes (30) in Kontakt sind, so dass zumindest in den Kontaktbereichen zwischen der Drain- und der Source-Elektrode (32, 33) der elektrische Dotand vom p-Typ die Dotierungsaffinität des elektrischen Dotanden vom n-Typ bezüglich des organischen Materials der Halbleiterschicht (36) im zweiten Halbleiterbauelement (30) und der elektrische Dotand vom n-Typ die Dotierungsaffinität des elektrischen Dotanden vom p-Typ bezüglich des organischen Materials der Halbleiterschicht (26) im ersten Halbleiterbauelement (20) verändert, und – sich wenigstens eine der folgenden Schichten in der Schichtanordnung (40) in dem ersten und dem zweiten Bauelementbereich erstreckend gebildet wird: die Injektionsschicht (25) des ersten Halbleiterbauelementes (20), die Injektionsschicht (35) des zweiten Halbleiterbauelementes (30), die Halbleiterschicht (26) des ersten Halbleiterbauelementes (20) und die Halbleiterschicht (36) des zweiten Halbleiterbauelementes (30).
Verwendung einer Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem organischen Transistor, einer Logikschaltung, einem Aktivmatrix-Display oder einem Passivmatrix-Display.