DE19937262A1 - Arrangement with transistor function - Google Patents

Arrangement with transistor function

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DE19937262A1
DE19937262A1 DE1999137262 DE19937262A DE19937262A1 DE 19937262 A1 DE19937262 A1 DE 19937262A1 DE 1999137262 DE1999137262 DE 1999137262 DE 19937262 A DE19937262 A DE 19937262A DE 19937262 A1 DE19937262 A1 DE 19937262A1
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Abstract

The invention relates to a system comprising a transistor function, especially a component, comprising a gate electrode, a gate dielectric, a source electrode and a drain electrode, as well as a layer comprised of at least one charge transfer organic substance. According to the invention, the charge transfer organic substance can be electrochemically oxidized at least twice in an anodically reversible manner, or can be reduced at least twice in a cathodically reversible manner. In addition, said charge transfer organic substance is at least soluble in a solvent and has a molecular weight of up to 2000 g/mol.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, insbesondere ein Bau element, mit Transistor-Funktion, die eine Gate-Elektrode, ein Gate-Dielektrikum, eine Source- und eine Drain-Elektrode sowie eine Schicht aus wenigstens einer ladungstransportie renden organischen Substanz aufweist. The invention relates to an arrangement, in particular a construction element, with transistor function having a gate electrode, a gate dielectric, a source and a drain electrode and a layer of at least one organic substance ladungstransportie leaders.

Bauelemente mit Transistor-Funktion sind in vielfältigen Aus führungsformen bekannt. Devices with transistor function in diverse forms from management known. Eine dieser Ausführungsformen stellt der Typ des Feld-Effekt-Transistors (FET) dar. In der Tech nologie der Aktiv-Matrix-Flüssigkristall-Anzeigen ("Active Matrix Liquid Crystal Displays" AM-LCDs) hat dabei eine Ausführungsform erhebliche Bedeutung erlangt, die im all gemeinen als Dünnfilmtransistor ("Thin Film Transistor" = TFT) bezeichnet wird. One of these embodiments, the type of the field-effect transistor (FET). In the technology of active matrix liquid crystal display technology ( "Active Matrix Liquid Crystal Displays" AM-LCDs) has thereby an embodiment achieved considerable importance that in all common as a thin film transistor ( "thin film transistor" TFT) is referred to.

Als aktives Halbleitermaterial dient bei Dünnfilmtransistoren üblicherweise Silizium in einer seiner Erscheinungsformen, beispielsweise amorphes Silizium bei AM-LCDs; As an active semiconductor material in thin film transistors silicon is normally used in one of its forms, for example, amorphous silicon in AM-LCDs; es kann bei spielsweise aber auch Galliumarsenid verwendet werden. it can be used in play as well as gallium arsenide. Die Herstellung derartiger Transistoren ist jedoch vergleichs weise aufwendig und teuer. However, the preparation of such transistors is comparatively complicated and expensive. Außerdem schränken bei der Her stellung auftretende hohe Prozeßtemperaturen die möglichen Einsatzbereiche ein. Moreover, in the forth position occurring high processing temperatures limit the possible applications. Die Verwendung von flexiblen Folien substraten würde zwar prinzipiell die Herstellung flexibler Display-Folien erlauben, geeignete Folien weisen bislang allerdings nicht die erforderliche Temperaturstabilität auf. the production of flexible display films would substrates, the use of flexible films in principle allow suitable films have not yet, however, the required temperature stability.

Bekannt sind auch Dünnfilmtransistoren, bei denen organische Materialien als aktives Halbleitermaterial eingesetzt werden. are also known thin film transistors in which organic materials are used as the active semiconductor material. Diese Transistoren werden üblicherweise als "Organische Tran sistoren" (OTs) bezeichnet. These transistors are typically "sistoren Organic Tran" as referred to (OTs). Da ihre Funktionsweise Analogien zur Funktion von konventionellen Feld-Effekt-Transistoren (FETs) aus Silizium aufweist, findet sich dafür häufig auch der Begriff "Organische Feld-Effekt-Transistoren" (OFETs). Since its operation has analogies to the feature of conventional field-effect transistors (FETs) made of silicon, commonly found for the term "Organic Field-Effect Transistors" (OFETs).

Ferner sind OTs bekannt, bei denen nicht nur der aktive Halb leiter aus einem organischen bzw. polymeren Material besteht, sondern auch die weiteren zur Funktion notwendigen Komponen ten, wie Elektroden und Dielektrikum, ganz oder teilweise aus organischen bzw. polymeren Materialien aufgebaut sind. Further, OTs are known in which not only the active semiconductor is an organic or polymeric material, but also the other relevant information for function Components ten, such as electrodes and dielectric, in whole or in part from organic or polymeric materials are composed. Be steht ein Bauelement mit Transistor-Funktion vollständig aus organischen Materialien, so wird es als "All-Organic Thin Film Transistor" bezeichnet. Be is a component with transistor function entirely from organic materials, it is called the "All-Organic Thin Film Transistor".

Organische Transistoren können auf flexiblen Substraten (Kunststoff-Folien) hergestellt werden. Organic transistors can be fabricated on flexible substrates (plastic films). Damit realisierbare flexible elektronische Schaltungen können in vielfältigen Anwendungsformen zum Einsatz gelangen, wie Chipkarten bzw. Smart Cards, Transponder und flexible Displays. Thus viable flexible electronic circuits may be employed, such as chip cards or smart cards, transponders, and flexible displays in various application forms. Organische Transistoren weisen darüber hinaus weitere Vorteile auf, und zwar in bezug auf die Herstellungskosten: Da ihre Herstellung mit einfachster Prozeßtechnik (Flüssigphasenprozesse, wie Aufschleudern und Drucktechniken) unter Umgehung aufwendiger Vakuum-Depositionsverfahren möglich ist, ist eine deutliche Kostenreduzierung insbesondere bei der Herstellung einfacher und einfachster elektronischer Schaltungen geringer Komplexi tät erreichbar. Organic transistors have further advantages, to be precise with respect to the production costs: Since their preparation with einfachster process technology (liquid phase processes, such as spin coating and printing techniques) is possible, bypassing expensive vacuum deposition process, is a significant cost reduction easily particularly in the manufacture and einfachster electronic circuits lower Komplexi ty achievable.

Je nachdem, ob im Halbleiter bevorzugt positive Ladungen ("Löcher) oder negative Ladungen ("Elektronen") transpor tiert werden, liegen p-Kanal-Transistoren bzw. n-Kanal-Tran sistoren vor. Beide Ausführungsformen (p-Typ und n-Typ) gibt es sowohl bei konventionellen Feld-Effekt-Transistoren aus Silizium oder Galliumarsenid als auch bei organischen Tran sistoren. Depending on whether preferably in the semiconductor positive charges ( "holes) or negative charges (" electrons ") are transported advantage, are p-channel transistors and n-channel-Tran sistoren before. Both embodiments (p-type and n- type), there are sistoren both conventional field-effect transistors of silicon or gallium arsenide as well as in organic Tran.

Es ist bekannt, daß organische Funktionsschichten, insbe sondere die organischen Halbleiter, durch unterschiedliche Depositionsverfahren aufgebracht werden können. It is known that organic functional layers, in particular sondere the organic semiconductor can be deposited by different deposition methods. Für orga nische bzw. polymere Materialien, die nur über eine sehr ge ringe oder keine Löslichkeit in einem geeigneten Lösemittel verfügen, wird bevorzugt das Verfahren des thermischen Ver dampfens im Hochvakuum angewandt. For orgasmic African or polymeric materials, the rings only over a very ge or have no solubility in a suitable solvent, the method of thermal Ver is preferably applied steaming under high vacuum. Der Prozeß des thermischen Aufdampfens ist jedoch vergleichsweise aufwendig und kosten intensiv. However, the process of thermal evaporation is comparatively complicated and expensive.

Wesentlich einfacher und kostengünstiger ist das Aufbringen durch bekannte Flüssigphasenprozesse, wie Aufschleudern von geeigneten Lösungen oder Drucktechniken. Much easier and more cost-effective is the application by known liquid phase processes such as spin coating of appropriate solutions or printing techniques. Voraussetzung für Flüssigphasenprozesse ist eine ausreichende Löslichkeit der organischen Halbleitermaterialien in geeigneten Lösemitteln. Condition for liquid phase processes is a sufficient solubility of the organic semiconductor materials in suitable solvents. Die zugrundeliegenden Fertigungsverfahren sind in diesem Fall besonders einfach und damit kostengünstig. The underlying manufacturing processes are particularly simple and thus cost in this case.

Gegen eine kommerzielle Nutzung von organischen Dünnfilm transistoren spricht bisher die Tatsache, daß die Bauelemente noch nicht über eine für den praktischen Einsatz ausreichende Stabilität verfügen; transistors for a commercial use of organic thin film speaks been the fact that the devices do not yet have sufficient for practical use stability; diese Tatsache ist dem Fachmann bekannt (siehe dazu beispielsweise: "Applied Physics Letters", Vol. 71 ( 1997 ), Seiten 3871 bis 3873). this fact is well-known in the art (see for example "Applied Physics Letters", Vol 71 (1997), pages 3871-3873.).

Für organische Transistoren sind folgende Herstellungsver fahren bekannt, die insbesondere das Aufbringen der aktiven organischen bzw. polymeren Halbleiterschicht betreffen: For organic transistors are drive following Herstellungsver known which relate in particular to the application of the active organic or polymeric semiconductor layer:

  • - Vakuumdeposition - Vacuum deposition
    In organischen Transistoren werden häufig organische Halb leitermaterialien in Form funktioneller Moleküle verwendet, die in geeigneten Lösemitteln nicht löslich sind und des halb nur durch Vakuumdeposition, dh Verdampfen im Hoch vakuum, beispielsweise durch thermisches Verdampfen oder durch "Pulsed Laser Deposition", aufgebracht werden können (siehe dazu beispielsweise: EP-OS 0 825 657; "IEEE Electron Device Letters", Vol. 18 ( 1997 ), Seiten 606 bis 608; "Applied Physics Letters", Vol. 69 ( 1996 ), Seiten 3066 bis 3068). In organic transistors organic semiconductor are often conductor materials in the form of functional molecules are used which are not soluble in suitable solvents and can be semi-only applied by vacuum deposition, ie evaporation of vacuum in the high, for example, by thermal evaporation or by "pulsed laser deposition", the ( see for example: EP-OS 0,825,657; "IEEE Electron Device Letters", Vol 18 (1997), pages 606-608; "Applied Physics Letters", Vol 69 (1996), pages 3066-3068)... Diese Herstellungsverfahren sind aber - aus Gründen der Prozeßsicherheit sowie der Prozeßkontrolle und vorran gig aus Kostengründen - für eine Großserienfertigung wenig geeignet. These production methods are but - vorran gig for reasons of process safety and process control and cost reasons - not very suitable for mass production.
  • - Aufbringen aus flüssiger Phase mit anschließender chemi scher Konversion - depositing from the liquid phase followed by shear chemical conversion
    Organische Substanzen, auch Polymere, können aus flüssiger Phase durch bekannte Verfahren aufgebracht werden (Auf schleudern, Druckverfahren). Organic substances and polymers, can be applied by known methods from the liquid phase (spin on, printing process). Hierbei handelt es sich aber um Materialien, die in löslicher Form noch keine geeigneten Halbleitereigenschaften aufweisen. Here, however, there are materials which still have no suitable semiconductor properties in soluble form. Die entsprechenden Mate rialien mit den geforderten Halbleitereigenschaften dagegen sind in geeigneten Lösemitteln unlöslich. The corresponding Mate rials with the required semiconductor characteristics, however, are insoluble in suitable solvents. Diesem Problem wird in der Weise begegnet, daß die löslichen nicht-halb leitenden Substanzen durch einen chemischen Konversions prozeß in unlösliche Halbleiter übergeführt werden (siehe dazu beispielsweise: "Science", Vol. 270 ( 1995 ), Seiten 972 bis 974). This problem is addressed in such a way that the soluble non-semiconducting compounds by a chemical conversion process are converted into insoluble semiconductor (see, for example:. "Science", Vol 270 (1995), pages 972-974). Nachteilig ist hier aber, daß entweder aggressive und umweltschädliche Prozeßgase, wie Chlorwasserstoff (HCl), verwendet werden müssen oder daß beim Konversions prozeß toxische Reaktionsprodukte (Eliminierungsprodukte) gebildet werden. A disadvantage here, however, that either aggressive and polluting processing gases, such as hydrogen chloride (HCl), must be used or that, when conversion process toxic reaction products (elimination products) are formed.
  • - Aufbringen aus flüssiger Phase ohne chemische Konversion - Application from the liquid phase without chemical conversion
    Insbesondere halbleitende Polymere können zwar aus Lösun gen, dh durch Flüssigphasenprozesse, wie Aufschleudern, verarbeitet werden, allerdings sind die erzielbaren Tran sistoreigenschaften für praktische Anwendungen nicht aus reichend. in particular semiconducting polymers can gen from Lösun, ie by liquid phase processes such as spin coating, are processed, but the recoverable Tran are sistoreigenschaften not sufficient for practical applications. Der Grund liegt darin, daß mit halbleitenden Kunststoffen bislang keine hohen molekularen Ordnungsgrade erzielt werden können. The reason is that with semiconducting plastics no high molecular degrees of order can be achieved so far. Hohe molekulare Ordnungsgrade sind aber für die Transistor-Charakteristik besonders vorteil haft (siehe dazu beispielsweise: "Journal of Applied Physics", Vol. 75 ( 1994 ), Seiten 7954 bis 7957). But high molecular degrees of order are for the transistor characteristics particularly advantageous (see, for example, "Journal of Applied Physics", Vol 75 (1994), pages 7,954 to 7,957.).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung (mit Transistor- Funktion) der eingangs genannten Art mit wenigstens einer ladungstransportierenden organischen Substanz, dh einem organischen Halbleiter, anzugeben, die kostengünstig her gestellt werden kann und gute Transistoreigenschaften, ins besondere eine hohe Stabilität, besitzt. The object of the invention is to provide an assembly (with transistor function) of the aforementioned type having at least one charge-transporting organic substance, ie, to provide an organic semiconductor that can be provided inexpensively manufactures and good transistor characteristics, in particular a high stability, has.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die ladungs transportierende organische Substanz elektrochemisch wenig stens zweimal anodisch reversibel oxidierbar oder wenigstens zweimal kathodisch reversibel reduzierbar ist, mindestens in einem Lösemittel löslich ist und ein Molekulargewicht bis zu 2000 g/mol aufweist. This is inventively achieved in that the charge-transporting organic substance is electrochemically little least twice anodically reversibly oxidizable, or at least twice cathodically reversibly reducible, is soluble at least in a solvent and a molecular weight having up to 2000 g / mol.

Eine organische Substanz der vorstehend genannten Art, die zum Transport elektrischer Ladungen (Löcher oder Elektronen) fähig ist, dh ein organischer Halbleiter, der p-leitend oder n-leitend ist, besitzt ein bestimmtes Eigenschafts profil: An organic substance of the abovementioned type which is capable to transport electric charges (holes or electrons), that is, an organic semiconductor, the p-type or n-type conductivity is, has a specific property profile:

  • - Die Substanz weist eine ausreichende Redoxstabilität auf: Zum Transport positiver Ladungen (Löcher), dh im Falle eines p-Kanal-Transistors, muß die Substanz wenigstens zweimal anodisch reversibel oxidierbar sein. - The substance has a sufficient redox stability to: For the transport of positive charges (holes), that is, in the case of a p-channel transistor, the substance must be at least twice anodically reversibly oxidizable. Dies bedeutet, daß im Cyclovoltammogramm, aufgenommen bei Raumtemperatur in einem inerten Lösemittel, wenigstens zwei chemisch reversible Oxidationswellen auftreten. This means that in the cyclic voltammogram, recorded at room temperature in an inert solvent, two chemically reversible oxidation waves occur at least. Zum Transport negativer Ladungen (Elektronen), dh im Falle eines n-Kanal-Transistors, muß die Substanz wenig stens zweimal kathodisch reversibel reduzierbar sein. For the transport of negative charges (electrons), ie in the case of an n-channel transistor, the substance must be somewhat least twice cathodically reversibly reducible. Dies bedeutet, daß im Cyclovoltammogramm, aufgenommen bei Raum temperatur in einem inerten Lösemittel, wenigstens zwei chemisch reversible Reduktionswellen auftreten. This means that in the cyclic voltammogram, recorded at room temperature in an inert solvent, two chemically reversible reduction waves occur at least.
  • - Die Substanz weist mindestens in einem Lösemittel eine aus reichende Löslichkeit auf und eignet sich damit für eine Flüssigphasenprozessierung. - The substance has at least in a solvent a from reaching solubility and is therefore suitable for a Flüssigphasenprozessierung.
  • - Die Substanz besitzt ein Molekulargewicht von höchstens 2000 g/mol. - The substance has a molecular weight of at most 2000 g / mol. Gute Transistoreigenschaften werden dann er reicht, wenn der organische Halbleiter einen hohen mole kularen Ordnungsgrad besitzt. Good transistor characteristics are then, it is enough if the organic semiconductor has a high mole-molecular degree of order. Dies ist bei funktionellen Substanzen der Fall, deren Größe bzw. Molekulargewicht den genannten Wert nicht übersteigt. This is the case, the size or molecular weight does not exceed the said value for functional substances.

Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden, daß die Redox stabilität der ladungstransportierenden organischen Substanz ein wesentliches Kriterium für die Stabilität der Anordnung mit Transistor-Funktion darstellt. It has surprisingly been found that the redox stability of the charge-transporting organic substance is an essential criterion for the stability of the arrangement is with transistor function. Dieses Stabilitätskrite rium war bislang aber nicht bekannt (vgl. dazu: "Synthetic Metals", Vol. 87 ( 1997 ), Seiten 53 bis 59). This Stabilitätskrite Ministry has so far not known (see this. "Synthetic Metals", Vol 87 (1997), pages 53 to 59.). Vorzugsweise zeigt die ladungstransportierende organische Substanz im Cyclovoltammogramm mindestens während zehn zeitlich aufein anderfolgender Oxidations- bzw. Reduktionszyklen ein rever sibles Verhalten. Preferably shows the charge-transporting organic substance in the cyclic voltammogram at least ten time aufein other following oxidation and reduction cycles rever Sibles behavior.

Die Anordnung (mit Transistor-Funktion) nach der Erfindung wird auch als organischer Transistor bezeichnet. The arrangement (with transistor function) according to the invention is also referred to as an organic transistor. Darunter wird ein Transistor verstanden, in dem das aktive Halbleiter material aus einer organischen Substanz besteht. Including a transistor is meant in which the active semiconductor material consists of an organic substance. Die anderen Bestandteile, wie Elektroden und Dielektrikum, können sowohl aus organischen bzw. polymeren Stoffen als auch aus anorgani schen Stoffen bestehen. The other components, such as electrodes and dielectric may consist of both organic or polymeric materials as well as from anorgani rule substances. Der organische Transistor nach der Erfindung umfaßt dabei alle Anordnungen in Hybridtechnik mit organisch-anorganischen Kombinationen. The organic transistor according to the invention comprises all arrangements in hybrid technology with organic-inorganic combinations.

Die Anordnung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Feldeffekt-Beweglichkeit mindestens 1 . The arrangement according to the invention is characterized in that the field effect mobility at least first 10 -4 cm 2 /Vs beträgt. 10 -4 cm 2 / Vs is. Diese Anordnung weist eine Schicht aus wenigstens einem organischen Halbleiter auf. This arrangement has a layer of at least one organic semiconductor. Die Dicke dieser Schicht beträgt vorteilhaft zwischen 5 nm und 10 µm, vorzugsweise zwischen 10 und 100 nm. The thickness of this layer is advantageously between 5 nm and 10 microns, preferably between 10 and 100 nm.

Der organische Halbleiter ist vorteilhaft ein aromatischer Kohlenwasserstoff, eine heteroaromatische Verbindung oder eine Polyen-Verbindung, wobei diese Substanzen jeweils wenig stens einen löslichkeitsvermittelnden Substituenten aufwei sen. The organic semiconductor is advantageously an aromatic hydrocarbon, a heteroaromatic compound or a polyene compound, wherein these substances each bit sen least a solubilizing substituent aufwei. Vorzugsweise ist der organische Halbleiter ein Derivat einer der folgenden Verbindungen: Benzol, Naphthalin, Naph thacen, Pentacen, Biphenyl, Terphenyl, Quaterphenyl, Quinque phenyl, Sexiphenyl, Triphenylen, Chrysen, Pyren, Naphthalo cyanin, Porphyrin, Perylen, Phenanthren, Truxen, Fluoren und Thiophen oder eine entsprechende aromatische Verbindung, in welcher ein oder mehrere Ringkohlenstoffatome durch Sauer stoff, Stickstoff oder Schwefel ersetzt sind. Preferably, the organic semiconductor is a derivative of one of the following compounds: benzene, naphthalene, thacen Naph, pentacene, biphenyl, terphenyl, quaterphenyl, Quinque phenyl, sexiphenyl, triphenylene, chrysene, pyrene, Naphthalo cyanine, porphyrin, perylene, phenanthrene, truxene, fluorene and thiophene, or a corresponding aromatic compound in which one or more ring carbon atoms are replaced by Sauer material, nitrogen or sulfur. Gegebenenfalls können eine oder mehrere Doppelbindungen hydriert sein. Optionally, one or more double bonds may be hydrogenated.

Der löslichkeitsvermittelnde Substituent kann einer der fol genden Reste sein: C 1 - bis C 18 -Alkyl, C 2 - bis C 12 -Alkenyl, C 3 - bis C 7 -Cycloalkyl, C 7 - bis C 15 -Aralkyl und C 6 - bis C 10 - Aryl. The solubilizing substituent may be one of the fol lowing radicals: C 1 - to C 18 -alkyl, C 2 - to C 12 alkenyl, C 3 - to C 7 -cycloalkyl, C 7 - to C 15 aralkyl and C 6 - to C 10 - aryl. Diese Reste können zusätzlich eine Alkoxy-, Carbonyl-, Alkoxycarbonyl-, Cyano-, Halogen- oder Aminogruppe tragen, wobei die Alkoxygruppen 1 bis 18 C-Atome aufweisen können. These radicals may additionally carry a alkoxy, carbonyl, alkoxycarbonyl, cyano, halogen or amino group, wherein the alkoxy groups have 1 to 18 carbon atoms.

Für die Anordnung mit Transistor-Funktion nach der Erfindung bestehen insbesondere folgende Anwendungsmöglichkeiten: are in particular the following applications for the arrangement with transistor function according to the invention:

  • - Elektronische Schaltkreise - Electronic circuits
    Diese Schaltkreise können gegebenenfalls logische Funktio nen (logisches UND, logisches ODER usw.) ausführen. These circuits may optionally logical func nen (logical AND, logical OR, etc.) run. Gegebe nenfalls können auch weitere elektronische Bauelemente vor handen sein, beispielsweise Dioden, Transistoren aus Sili zium oder Galliumarsenid sowie passive Bauelemente, wie Spulen, Widerstände und Kondensatoren. Where appropriate, other electronic components from handen may be, for example, diodes, transistors from Sili zium or gallium arsenide, and passive components such as coils, resistors and capacitors. Hierin enthalten sind auch alle Anordnungen, die Transistoren verschiedener Polarität (n-Typ, p-Typ) enthalten. This also includes all arrangements, the transistors of different polarity (n-type, p-type) are included. Gegebenenfalls können die verschiedenen Polaritäten mit unterschiedlichen Tran sistor-Anordnungen realisiert werden, beispielsweise ein n-Typ auf Siliziumbasis und ein p-Typ entsprechend der Er findung. Optionally, the different polarities with different Tran sistor arrangements can be realized, for example, an n-type silicon-based, and a p-type according to the invention He. Anorganisch-organisch hybride Schaltkreise sind an sich bekannt (siehe dazu beispielsweise: US-PS 5 625 199; "Applied Physics Letters", Vol. 69 ( 1996 ), Seiten 4227 bis 4229). Inorganic-organic hybrid circuits are known per se (see for example: US Patent 5,625,199; "Applied Physics Letters", Vol 69 (1996), pages 4227-4229.).
  • - Chipkarten bzw. Smart Cards - Integrated circuit cards or smart cards
  • - Transponder bzw. ID Tags, dh Vorrichtungen zur elektro nischen Identifizierung von Gegenständen oder Lebewesen (Tiere, Pflanzen). - transponder or ID tags, ie devices for electrostatic African identification of objects or living organisms (animals, plants).

Anhand von Ausführungsbeispielen und einer Figur soll die Erfindung noch näher erläutert werden. With reference to embodiments and a figure, the invention will be explained in more detail.

In der Figur ist schematisch im Schnitt eine Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung dargestellt, dh ein Dünn filmtransistor. In the figure, an embodiment of the arrangement is shown according to the invention diagrammatically in cross-section, ie, a thin film transistor. Auf einem Substrat 10 ist eine Gate-Elektrode 11 angeordnet. On a substrate 10, a gate electrode 11 is disposed. Als Substrat können sowohl starre Träger, wie Silizium-Wafer, als auch flexible Träger, wie Kunststoff- Folien, eingesetzt werden, außerdem kann das Substrat trans parent sein (Glas, durchsichtige Kunststoff-Folie). As the substrate, such as plastic films used in both rigid support such as silicon wafer, as well as flexible supports, as well as the substrate trans parent can be (glass, transparent plastic film). Die Gate- Elektrode kann beispielsweise aus einem Metall, wie Gold, oder aus einem leitfähigen Kunststoff, wie Polyanilin, be stehen. The gate electrode may be, for example, from a metal such as gold, or a conductive plastic, such as polyaniline, be.

Die Gate-Elektrode 11 ist von einem Gate-Dielektrikum 12 um geben. The gate electrode 11 is passed by a gate dielectric 12 microns. Als Gate-Dielektrikum können sowohl anorganische als auch organische bzw. polymere Materialien Verwendung finden. As the gate dielectric can be both inorganic and organic or polymeric materials find use. So kann beispielsweise ein anorganischer Isolator, wie Sili ziumdioxid oder Siliziumnitrid, oder ein isolierender Kunst stoff, wie Poly( 4 -vinylphenol), eingesetzt werden. For example, an inorganic insulator such as Sili dioxide or silicon nitride, or an insulating plastic, such as poly (4 -vinylphenol) may be used.

Auf dem Gate-Dielektrikum 12 ist eine Source-Elektrode 13 und eine Drain-Elektrode 14 angeordnet. On the gate dielectric 12, a source electrode 13 and a drain electrode 14 is disposed. Für diese Elektroden kön nen - ebenso wie bei der Gate-Elektrode - sowohl anorganische Materialien, beispielsweise Metalle, wie Gold, als auch orga nische bzw. polymere Materialien, beispielsweise leitfähige Polymere, wie Polyanilin, Verwendung finden. For example, conductive polymers are both inorganic materials, for example metals such as gold, as well as African orgasmic or polymeric materials, such as polyaniline find use - for these electrodes Kgs NEN - as well as with the gate electrode. Die Elektroden, einschließlich der Gate-Elektrode, können auch im Mehr schichtverfahren aufgebaut sein und mehrere verschiedene Komponenten umfassen. The electrodes, including the gate electrode may be constructed in a layered process in more and comprise several different components. Es ist auch möglich, für die einzelnen Elektroden unterschiedliche Materialien zu verwenden. It is also possible to use different materials for the individual electrodes.

Zwischen der Source-Elektrode 13 und der Drain-Elektrode 14 ist eine Schicht 15 aus einer ladungstransportierenden orga nischen Substanz, dh einem organischen Halbleiter, ange ordnet. Between the source electrode 13 and the drain electrode 14 is a layer 15 African from a charge-transporting substance orga, that is an organic semiconductor is, assigns. Diese Schicht kann eine oder mehrere der vorstehend näher beschriebenen Verbindungen aufweisen. This layer may comprise one or more of the compounds described in more detail above.

Beispiel 1 example 1

Die Oberfläche eines Silizium-Wafers wird thermisch oxidiert, so daß eine Oxidschicht mit einer Dicke von 400 nm entsteht; The surface of a silicon wafer is thermally oxidized so that an oxide layer having a thickness of 400 nm is formed; der Silizium-Wafer fungiert als Gate-Elektrode, und die Oxid schicht ist das Gate-Dielektrikum. the silicon wafer acts as the gate electrode and the oxide layer is the gate dielectric. Auf den vorgewärmten Wafer wird eine Lösung von 4,4'''''-Bis(n-octyl)-quinquephenyl auf gebracht (0,5%ige Lösung in heißem Chlorbenzol). On the preheated wafer, a solution of 4,4 '' '' '- brought bis (n-octyl) -quinquephenyl on (0.5% solution in hot chlorobenzene). Nach dem Abtrocknen des Lösemittels werden durch eine Schattenmaske zueinander parallele Gold-Elektroden aufgedampft (Länge der Gold-Elektroden: 1 mm; Abstand der Gold-Elektroden vonein ander: 20 µm; Druck während der Elektrodendeposition: 1 . 10 -5 mbar; Aufdampfrate: 0,5 bis 1 nm/s; Dicke der Gold elektroden: ca. 200 nm). After drying, the solvent parallel gold electrodes are vapor-deposited (length of the gold electrodes through a shadow mask: 1 mm; distance between the gold electrodes vonein other:. 20 microns; pressure while the electric Dende Position: 1 10 -5 mbar; deposition rate: electrode thickness of the gold, 0.5 to 1 nm / s: about 200 nm).

Nach dem Aufbringen der Gold-Elektroden wird die Transistor- Anordnung mit einem Spitzen-Meßplatz kontaktiert (Gold-Elek troden als Source- bzw. Drain-Elektroden, Silizium als Gate- Elektrode). After application of the gold electrodes, the transistor arrangement having a peak measuring station contacted (Gold-Elek trodes as the source and drain electrodes, silicon as a gate electrode). Bei Anlegen einer Gate-Spannung von -90 V zeigt das hergestellte Bauelement die Funktion eines Feld-Effekt- Transistors. Upon application of a gate voltage of -90 V, the device produced exhibits the function of a field-effect transistor. Die Feldeffekt-Beweglichkeit beträgt etwa 1 . The field effect mobility is about. 1 10 -4 cm 2 /Vs. 10 -4 cm 2 / Vs.

Beispiel 2 example 2

Die Oberfläche eines Silizium-Wafers wird thermisch oxidiert, so daß eine Oxidschicht mit einer Dicke von 400 nm entsteht; The surface of a silicon wafer is thermally oxidized so that an oxide layer having a thickness of 400 nm is formed; der Silizium-Wafer fungiert als Gate-Elektrode, und die Oxid schicht ist das Gate-Dielektrikum. the silicon wafer acts as the gate electrode and the oxide layer is the gate dielectric. Auf die Siliziumdioxid- Schicht werden durch eine Schattenmaske zueinander parallele Gold-Elektroden aufgedampft (Länge der Gold-Elektroden: 1 mm; Abstand der Gold-Elektroden voneinander: 20 µm; Druck während der Elektrodendeposition: 1 . 10 -5 mbar; Aufdampfrate: 0,5 bis 1 nm/s; Dicke der Goldelektroden: ca. 200 nm). On the silicon dioxide layer parallel gold electrodes through a shadow mask vapor deposited (length of the gold electrodes: 1 mm; distance between the gold electrodes from one another. 20 microns; pressure while the electric Dende Position: 1 10 -5 mbar; deposition rate: 0 5 to 1 nm / s; thickness of the gold electrode: about 200 nm). Auf den vor gewärmten Wafer wird eine Lösung von 4,4'''''-Bis(n-octyl)- quinquephenyl aufgebracht (0,25%ige Lösung in heißem Chlor benzol). On the front of wafer is warmed, a solution of 4,4 '' '' '- bis (n-octyl) - quinquephenyl applied (0.25% solution in hot chlorobenzene).

Nach dem Abtrocknen des Lösemittels wird die Transistor- Anordnung mit einem Spitzen-Meßplatz kontaktiert (Gold-Elek troden als Source- bzw. Drain-Elektroden, Silizium als Gate- Elektrode). After drying off the solvent, the transistor arrangement having a peak measuring station contacted (Gold-Elek trodes as the source and drain electrodes, silicon as a gate electrode). Bei Anlegen einer Gate-Spannung von -90 V zeigt das hergestellte Bauelement die Funktion eines Feld-Effekt- Transistors. Upon application of a gate voltage of -90 V, the device produced exhibits the function of a field-effect transistor. Die Feldeffekt-Beweglichkeit beträgt etwa 1 . The field effect mobility is about. 1 10 -4 cm 2 /Vs. 10 -4 cm 2 / Vs.

Claims (9)

1. Anordnung mit Transistor-Funktion, insbesondere Bauele ment, mit einer Gate-Elektrode ( 11 ), einem Gate-Dielektrikum ( 12 ), einer Source- und einer Drain-Elektrode ( 13 , 14 ) sowie einer Schicht ( 15 ) aus wenigstens einer ladungstransportie renden organischen Substanz, dadurch gekenn zeichnet , daß die ladungstransportierende organi sche Substanz elektrochemisch wenigstens zweimal anodisch reversibel oxidierbar oder wenigstens zweimal kathodisch reversibel reduzierbar ist, mindestens in einem Lösemittel löslich ist und ein Molekulargewicht bis zu 2000 g/mol auf weist. Ment 1. An arrangement with transistor function, in particular Bauele, with a gate electrode (11), a gate dielectric (12), a source and a drain electrode (13, 14) and a layer (15) consists of at least a ladungstransportie leaders organic substance, characterized in that the charge-transporting organic cal substance is cathodically reversibly reducible electrochemically at least twice anodically reversibly oxidizable, or at least twice, is soluble at least in a solvent and a molecular weight has up to 2000 g / mol.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schicht ( 15 ) aus der ladungs transportierenden organischen Substanz eine Dicke zwischen 5 nm und 10 µm aufweist, vorzugsweise zwischen 10 und 100 nm. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the layer (15) of the charge transporting organic substance has a thickness between 5 nm and 10 microns, preferably between 10 and 100 nm.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die ladungstransportierende organische Substanz ein aromatischer Kohlenwasserstoff, eine heteroaromatische Verbindung oder eine Polyen-Verbindung mit wenigstens einem löslichkeitsvermittelnden Substituenten ist. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the charge-transporting organic substance is an aromatic hydrocarbon, a heteroaromatic compound or a polyene compound having at least a solubilizing substituent.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die ladungstransportierende organi sche Substanz ein Derivat einer der folgenden Verbindungen ist: Benzol, Naphthalin, Naphthacen, Pentacen, Biphenyl, Ter phenyl, Quaterphenyl, Quinquephenyl, Sexiphenyl, Triphenylen, Chrysen, Pyren, Naphthalocyanin, Porphyrin, Perylen, Truxen, Fluoren und Thiophen oder eine entsprechende aromatische Verbindung, in welcher ein oder mehrere Ringkohlenstoffatome durch Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel ersetzt sind. 4. An arrangement according to claim 3, characterized in that the charge-transporting organic-specific substance is a derivative of one of the following compounds: benzene, naphthalene, naphthacene, pentacene, biphenyl, Ter phenyl, quaterphenyl, quinquephenyl, sexiphenyl, triphenylene, chrysene, pyrene, naphthalocyanine, porphyrin, perylene, truxene, fluorene and thiophene, or a corresponding aromatic compound in which one or more ring carbon atoms are replaced by oxygen, nitrogen or sulfur are replaced.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der löslichkeitsvermittelnde Substituent einer der folgenden Reste ist: C 1 - bis C 18 -Alkyl, C 2 - bis C 12 -Alkenyl, C 3 - bis C 7 -Cycloalkyl, C 7 - bis C 15 -Aralkyl und C 6 - bis C 10 -Aryl. 5. An arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the solubilizing substituent one of the following radicals: C 1 - to C 18 -alkyl, C 2 - to C 12 alkenyl, C 3 - to C 7 cycloalkyl, C 7 - to C 15 aralkyl and C 6 - to C 10 -aryl.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reste eine Alkoxy-, Carbonyl-, Alkoxycarbonyl-, Cyano-, Halogen- oder Aminogruppe tragen, wobei die Alkoxygruppen 1 bis 18 C-Atome aufweisen. 6. An arrangement according to claim 5, characterized in that the radicals carry a alkoxy, carbonyl, alkoxycarbonyl, cyano, halogen or amino group, wherein the alkoxy groups have 1 to 18 carbon atoms.
7. Elektronischer Schaltkreis, enthaltend wenigstens eine Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6. 7. An electronic circuit comprising at least one arrangement according to one or more of claims 1 to. 6
8. Chipkarte, enthaltend wenigstens eine Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6. 8. chip card comprising at least one arrangement according to one or more of claims 1 to. 6
9. Transponder, enthaltend wenigstens eine Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6. 9. transponder comprising at least one arrangement according to one or more of claims 1 to. 6
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