JP2002026336A

JP2002026336A - バイポーラ半導体膜を備えたデバイス

Info

Publication number: JP2002026336A
Application number: JP2001108267A
Authority: JP
Inventors: Zhenan Bao; バオゼナン; Linda Chen Xiaochen; リンダチェンシャオチェン
Original assignee: Agere Systems LLC
Current assignee: Agere Systems LLC
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-01-25
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP5036101B2; US6429040B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】本発明は，バイポーラ電荷輸送特性を有する
有機材料で製造される半導体デバイスに関する。【解決手段】電界効果トランジスタの活性層にバイポ
ーラ電荷輸送特性を有する有機半導体材料を用いる。半
導体材料は、イオンの電荷輸送を促進できる機能部分を
持った共役骨組構造を有するポリマーを含む、ホールま
たは電子移送に有効なバイポーラポリマー膜からなる。
共役骨組構造は、チオフェン、ピロール、ベンゼン、ナ
フタレン、アントラセン、およびアントラセン−ジオン
のうちの少なくとも１つから選択され、機能部分は、
（ｉ）カルボン酸およびスルホン酸の塩を含む官能基、
および（ｉｉ）硫黄、窒素、酸素を含む電子孤立対を有
する異種原子から選択される官能部位から選択される。
バイポーラポリマー膜の電界効果移動度は、ｎタイプお
よびｐタイプデバイスとして動作する場合、少なくとも
１０^-3ｃｍ²／Ｖｓである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラ電荷輸
送特性を有する有機材料で製造される半導体デバイスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】酸化金属半導体電界効果トランジスタ
（ＭＯＳＦＥＴまたはＭＯＳデバイス）は、メモリデバ
イスおよび集積回路の製造において、支配的で重要なデ
バイスであり、様々なタイプのＭＯＳＦＥＴが知られて
いる。ＭＯＳＦＥＴ技術は、ＮＭＯＳ、ＰＭＯＳ、およ
びＣＭＯＳ技術を含む。ＮＭＯＳおよびＰＭＯＳデバイ
スは、それぞれｎチャネルおよびｐチャネルデバイスで
あり、ＣＭＯＳデバイスは、同一チップ上に一体化され
たｎチャネルおよびｐチャネルデバイスを備える。ＭＯ
ＳＦＥＴを識別するのに使用される他の頭字語として
は、ＤＭＯＳ（ここで、「Ｄ」は、「拡散（diffusio
n）」または「二重拡散（double diffusion）」を表
す）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
(Insulated Gate Bipolar Transistor)）、ＢｉＣＭＯ
Ｓ（バイポーラデバイスを有するＣＭＯＳ）、ＤＧＤＭ
ＯＳ（二重ゲート型ＤＭＯＳ(Dual Gate DMOS)）が挙げ
られる。

【０００３】低コストの消費者電子機器（例えば、大型
の発光ディスプレイ、電子ペーパー、スマートカード
等）に対する要求は、電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）、および導電材料、半導体材料、発光材料等の他の
デバイスに使用するのに適している有機材料の開発を促
進してきた。有機材料は、プラスチックに対して融和性
であり、また容易に製造して、プラスチック基板を有す
る、低コストで、重量が軽く、フレキシブルなデバイス
を提供することができるので、有機材料を電子デバイス
に使用するのは魅力的である。薄膜半導体デバイスにお
ける活性層として使用することを可能にする伝導性およ
び担体移動度を有する有機材料は、本譲渡人に譲渡さ
れ、参照することで本明細書に援用する、１９９６年１
２月２０日付けで提出された、Zhenan Bao（本明細書の
発明者）らによる米国特許出願第０８／７７０，５３５
号「Method of Making An Organic Thin Film Transist
or」（以下、「Bao‘５３５出願」と呼ぶ）に記載され
ている。有機材料はさらに、本譲渡人に譲渡され、参照
することで本明細書に援用する、１９９８年５月２９日
付けで提出された、Zhenan Bao（本明細書の発明者）ら
による米国特許出願第０９／０８７，２０１号「Thin-f
ilm Transistor Monolithically Integrated With anOr
ganic Light-Emitting Diode」に記載されている。

【０００４】電界効果トランジスタにおける半導体とし
て有用な、現在知られているほとんどすべての有機材料
は、単極性であり、これは、それらがｐタイプ（正の電
荷輸送）、またはｎタイプ（負の電荷輸送）であること
を意味している。ＦＥＴデバイスの所望の領域を形成す
るためには、単極性材料がパターニングされなければい
けないので、これらの材料の単極性特性は、製造工程を
複雑にし、ＦＥＴのコストに悪影響を与える。例えば、
ＣＭＯＳデバイスは、ｐタイプおよびｎタイプのチャネ
ル領域の双方を含み、単極性材料が使用される場合、こ
れらの領域は個別にパターニングされ、堆積されなけれ
ばならない。大幅なコストの低減は、バイポーラ材料が
使用される場合、特にＣＭＯＳデバイスとともに使用さ
れる場合に生じる。バイポーラ半導体材料は、パターニ
ングを必要としないか、または単極性材料に比べて少な
いパターニングしか必要としない。ＣＭＯＳデバイスは
定常力（static power）の散逸が低く、トランジスタは
切り換えの間のみ「オン」であるので、ＣＭＯＳデバイ
スは、有機半導体には有利な回路構成である。

【０００５】さらに、スクリーン印刷およびインクジェ
ット印刷等の、高性能の溶解処理可能な（solution pro
cessable）材料に依存する製造方法を使用する電子回路
の開発に、近年、多大な関心が向けられてきている。現
在、単極性有機半導体の中では、制限された数のみが大
気中で動作することができ、可溶性の半導体ポリマーの
有用性は依然として制限されている。参照することで本
明細書に援用する、Bao.Zらの「Soluble and Processab
le Regioregular Poly(3-Hexylthiophene) forThin Fil
m Field-Effect Transistor Applications With High M
obility」、APPL.PHYS.LETT.、Vol.69、No.26、pp.4180
-4110(1996)を参照のこと。溶解処理が可能な薄膜を備
える活性半導体層を有するデバイスを提供することが有
利であろう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】明らかなように、半導
体デバイスの分野の研究者たちは、サイズを縮小し、効
率を高め、製造を簡単にし、デバイスの製造コストを低
減するために、新規の材料および構成要素を捜し続けて
いる。本発明の課題は、特に、溶解処理が可能なバイポ
ーラ有機材料の使用を含む半導体デバイスを提供するこ
とである。これらの利点およびさらなる利点は、以下の
説明を考慮することで、より十分に明らかになるであろ
う。

【０００７】

【課題を解決するための手段】簡潔に説明すると、本発
明は、バイポーラ電荷輸送特性を有する有機半導体層を
備えた電界効果トランジスタを含む。半導体層は、イオ
ンを溶媒和にするか、あるいはイオンの電荷輸送を促進
することができる機能部分を持った共役骨組構造を有す
るポリマーを含む、ホールおよび電子移送に有効なバイ
ポーラポリマー膜を備える。共役骨組構造は、チオフェ
ン、ピロール、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、
およびアントラセン−ジオンのうちの少なくとも１つか
ら選択され、機能部分は、（ｉ）カルボン酸とスルホン
酸の塩を含む官能基、および（ｉｉ）硫黄、窒素、酸素
を含む電子孤立対を有する異種原子から選択される官能
部位から選択される。バイポーラポリマー膜の電界効果
移動度は、ｎタイプまたはｐタイプデバイスとして動作
するときは、少なくとも１０^-3ｃｍ²／Ｖｓである。

【０００８】本発明によって、バイポーラ電荷輸送特性
を有する有機材料で製造される半導体デバイスが提供さ
れる。本出願人は、かかる有効なバイポーラ特性を示
し、溶解処理が可能な膜を備える場合がある特定のポリ
マー材料を使用する電界効果トランジスタのための構造
を発見した。「有効なバイポーラ特性」または「有効な
ｎタイプおよびｐタイプ電荷輸送特性」とは、材料が、
ホールに対して有効であるか、あるいは電界効果トラン
ジスタおよび電子デバイスまたは他の電子光学デバイス
で使用するのに十分な移動度において、電子移送に対し
て有効であることを意味する。これは、通常、ｎタイプ
およびｐタイプ電荷輸送について、少なくとも１０^-3ｃ
ｍ²／Ｖｓ程度の電界効果移動度を有することを意味す
る。

【０００９】本発明のポリマーは、官能基を有する共役
骨組構造と、イオンを溶媒和にするか、あるいはイオン
の電荷輸送を促進することができる官能部位とを備え
る。共役骨組構造は、チオフェン、ピロール、ベンゼ
ン、ナフタレン、アントラセン、およびアントラセン−
ジオン基のうちの少なくとも１つを含む場合がある。例
示的な官能基は、カルボン酸およびスルホン酸の塩を含
む。イオンを溶媒和にする、またはイオンの電荷輸送を
促進することができる官能部位は、硫黄、窒素、および
酸素等の電子孤立対を有する異種原子を含む。「機能部
分」という用語は、本明細書では、官能基、および官能
部位の双方を一般的に示すのに用いられる。

【００１０】本発明のポリマーの一実施形態は、ポリチ
オフェンのカルボン酸のアンモニウム塩を含む。これら
のポリマーは、反復単位「Ａ」、反復単位「Ｂ」、また
は反復単位「Ａ」と「Ｂ」の複合体を有するポリマーお
よびコポリマーを含む場合があり、ここで、これらの反
復単位が以下の式で表される。

【化４】ここで、互いに独立している場合、Ｒ¹およびＲ²は、ア
ルキル、エーテル、または芳香族基を含み、より典型的
には、１〜３０の炭素原子、より典型的には１〜２０の
炭素原子、さらに典型的には１〜１２の炭素原子を有す
る直鎖状または分枝状アルキルあるいはエーテル基であ
る。互いに独立している場合、Ｒ¹およびＲ²基は、（−
ＣＨ₂−）_n、［−Ｏ（−ＣＨ₂−）_m］_lおよび／または
（−ＣＨ₂−）_n［Ｏ（−ＣＨ₂−）_m］_lとして表され
る、直鎖状または分枝状アルキルあるいはエーテル基を
含む場合がある（ここでｌ、ｍ、ｎの値は、それぞれ０
〜３０であり得る。互いに一緒である場合、ｌ、ｍ、ｎ
の値は、すべて１よりも大きく、典型的には１〜３０、
より典型的には１〜２０である）。ｗ、およびｙ＋ｚの
値は、４〜１０００である。ｚの値はゼロである場合が
あり、ｙの値は少なくとも１である。ｙ＜ｚである式を
有するポリマーが本発明の範囲内に収まるものとして意
図されようとも、ｙ≧ｚであることは有利である。

【００１１】一実施形態において、ポリマーは、式
（Ｉ）を有するポリ（チオフェン−３−プロピオン酸）
（ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄）のアンモニウム塩を含む。

【化５】ここで、Ｒ¹はエチル基であり、ｗ₁は４〜１０００の値
を有する。

【００１２】本発明の他の実施形態において、共役ポリ
マーは、ナフタレンテトラまたはポリ（ベンゾフェナ
ントロリン）の誘導体を含む。これらのポリマーは、以
下の式で表される反復単位「Ｃ」を含む場合がある。

【化６】ここで、互いに一緒である場合、Ｒ³およびＲ⁴は、ベン
ゼン、フェニルベンゼン、ナフタレン、アントラセン、
またはアントラセン−ジオンを含む場合があり、ｕは１
〜１０００までの整数である。したがって、一実施形態
において、互いに一緒である場合のＲ³およびＲ⁴はベン
ゼンであり、本発明が以下の式（ＩＩ）で表されるポリ
（ベンゾイミダゾール−ベンゾフェナントロリン）（Ｂ
ＢＬ）を含むようにする。

【化７】ここで、ｕ₁は１〜１０００の値である。

【００１３】さらなる特定の実施形態は、Ｒ³およびＲ⁴
の値に従って表すことができる。説明のために、互いに
一緒であるＲ³およびＲ⁴が４−フェニルベンゼン基であ
る場合、ポリマーを式（ＩＩＩ）で表すことができる。

【化８】

【００１４】互いに一緒であるＲ³およびＲ⁴がナフタレ
ン基である場合、ポリマーを式（ＩＶ）で表すことがで
きる。

【化９】

【００１５】互いに一緒であるＲ³およびＲ⁴がアントラ
セン基の場合、ポリマーを式（Ｖ）で表すことができ
る。

【化１０】

【００１６】互いに一緒であるＲ³およびＲ⁴がアントラ
セン−ジオン基の場合、ポリマーを式（ＶＩ）で表すこ
とができる。

【化１１】

【００１７】これらのポリマーはそれぞれ、イオンを溶
媒和にしイオン輸送を促進する官能基または官能部位を
有する共役骨組構造と、移動イオン種（mobile ionic s
pecies）とを有する。ナフタレン四酸無水物の誘導体を
含むポリマーは、ＡｌＣｌ₃またはＧａＣｌ₃等の微量の
不純物を含む場合がある。

【００１８】本発明による共役ポリマー、特に、（例え
ば、上記の式Ｉおよび式ＩＩで表される）ＰＴ−ＣＯＯ
ＮＨ₄およびＢＢＬポリマーは、当分野において知られ
ている方法で製造される。適切な処理方法は、例えば、
F.E. Arnoldらによる「Preparation and properties of
High Molecular Weight, Soluble Oxobenz[de]imidazo
-benzimidasoiso-quinoline Ladder Polymer」、MACRO-
MOLECULES、Vol.2、No.5、pp.497-502(1969)、およびS.
A. Jenekheによる「Complexation-Mediated Solubiliza
tion and Processing of Rigid-Chain and Ladder Poly
mers in Aprotic Organic Solvents」、MACROMOLUCLE
S、VOl.23、pp. 4419-4429(1990)に記載されている（双
方とも、参照することで本明細書に援用する）。ポリチ
オフェン誘導体を調製するための合成方式は、参照する
ことで本明細書に援用する、Bao Zらによる「Soluble R
egioregular Polythiophene Derivatives as Semicondu
cting Materials for Field-Effect Transistors」、CH
EM.MATER.、Vol.11、pp.2607-12(1999)で説明されてい
る。ＢＢＬとその溶液錯体（solution complex）を合成
する方法は、参照することで本明細書に援用する、M.F.
Robertsらによる「Lewis Acid Coordination Complexe
s of Polymers」、POLYMER、Vol.35、No.20(1994)に記
載されている。

【００１９】本明細書で説明される共役バイポーラポリ
マーは、溶解処理が可能なアモルファス材料を含むとい
う点で、従来の有機半導体材料に比べて有利である。こ
れらは、スピンコーティングまたはコーティングによ
り、溶液から直接容易に製造される。それに比べ、ＦＥ
Ｔ構造において双極性の挙動を示す有機化合物の一例
は、ペンタセン単結晶を含む。室温で、ｐタイプ電荷輸
送では２．７ｃｍ²／Ｖｓ、ｎタイプ電荷輸送では１．
７ｃｍ²／Ｖｓのペンタセン単結晶についての電界効果
移動度が観察された。しかしながら、上述したように、
溶解処理が可能な材料は、真空蒸着された結晶質材料よ
りも好ましい。さらに、本発明のバイポーラ材料の動作
機構は、単結晶の動作機構とは異なり、以下にさらに説
明する。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明をよりよく理解するため
に、添付の図面と共に検討される例示的な実施形態を以
下に記載する。また、図面は本発明の概念の例示を目的
としたものであり、限定するものではないことを理解さ
れたい。

【００２１】図１を参照すると、バイポーラ有機半導体
材料を使用して製造される、例示的な本発明のトランジ
スタデバイスが示されている。ｎドープされたシリコン
の層は、基板およびゲート１０を含み、その上には熱成
長形成した二酸化珪素からなる誘電層１２が配置され
る。この例において、誘電層は約３０００Åの厚さと、
約１１ｎＦ／ｃｍ²の容量を有するように製造された。
典型的な底部接触形状が使用された。例えば、ソース１
３およびドレイン１５を備える、フォトリソグラフィに
よって規定される電極が製造され、約２５０μｍの幅
と、約１．５、４、１２、および２５μｍの長さを有す
るチャネルを形成した。また頂部接触形状も使用される
場合があるが、頂部接触形状で短いチャネル長さ（例え
ば２５μｍ未満）を形成することは困難なため、好まし
くない。頂部接触形状が使用される場合、フォトリソグ
ラフィは、活性材料上で実行される必要があるが、これ
はかかる材料の劣化の原因となり得る。半導体および絶
縁層を形成する方法は、当分野において知られており、
文献に記載されている。例えば、１９９７年９月２３日
付けで発行された、米国特許出願第５，６７０，３９
６、「Method of Forminga DMOS-Controlled Lateral B
ipolar Transistor」、１９９５年５月７日付けで発行
された、米国特許出願第５，３９５，７７６号、「Meth
od of Making a Rugged DMOS Device」、１９９５年１
月１０日付けで発行された、米国特許出願第５，３８
１，０３１号、「Semiconductor Device With Reduced
High Voltage Termination Area and High Breakdown V
oltage」（これらはすべて、本明細書の譲渡人であるル
ーセントテクノロジーズ社に譲渡されており、参照する
ことで本明細書に援用する）を参照のこと。

【００２２】図１の構造を実現するため、共役ポリマー
を含むポリマー膜は、電極１３、１５および誘電層１２
の表面上に溶解成型（solution cast）され、半導体層
１４を形成してもよい。本発明の概念の説明において、
ＦＥＴデバイスは、図１に示すように、ＰＴ−ＣＯＯＮ
Ｈ₄およびＢＢＬを含むポリマーを使用して調製され
る。ポリマー膜は、先に参照され本明細書に援用する、
M.F. Robertsらによる「Lewis acid Coordination Comp
lexes of Polymers」に記載されたような、反転可能な
ルイス酸錯化合物化法を利用して、トランジスタデバイ
ス上に製造される。例えば、ＢＢＬの半導体薄膜は、Ｂ
ＢＬと、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）または塩化ガ
リウム（ＧａＣｌ₃）のいずれかとをニトロメタンに溶
かした希釈溶液で調製されてもよい（ニトロメタン中の
ＢＢＬは約０．３重量％である）。約４モルの塩化アル
ミニウム（ＡｌＣｌ₃）または塩化ガリウム（ＧａＣ
ｌ₃）を、ＢＢＬの反復単位の各モルに使用してもよい
（例えば、ＡｌＣｌ₃とＢＢＬの比が約４：１である科
学量論を有する、ニトロメタンの溶液を使用してもよ
い）。溶液は、電極および誘電面にスピン成型され、脱
イオン水内で再生成され、真空で乾燥させられる。この
方法を適用すると、約１０〜５００ｎｍの範囲の厚さ、
より好ましくは５０ｎｍ未満の厚さを有する膜を形成す
ることができる。

【００２３】本発明の一態様によると、ＰＴ−ＣＯＯＮ
Ｈ₄の半導体薄膜は、ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄を水酸化アンモ
ニウムに溶かした希釈溶液（例えば、約０．１〜０．３
重量％のＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄）で調製してもよい。この
溶液は、電極および誘電面にドロップ成型され、ある温
度で、溶液を乾燥させしっかりとした薄膜とするのに十
分な時間、真空で乾燥させられる。真空乾燥に適切な温
度は約６０〜１５０°Ｃであり、処理時間は約２４時間
である。この方法を適応すると、約１０〜５００ｎｍの
範囲の厚さを有する半導体膜を形成することができる。

【００２４】本発明の一態様を説明すると、図１で概略
的に示される構造を有し、上述したように調製されるＢ
ＢＬの薄膜を使用する、ＦＥＴデバイスが製造され、そ
の電流電圧特性が測定された。図２（ａ）および図２
（ｂ）は、それらの測定の結果を示したグラフである。
図２（ａ）において、ＢＢＬ膜はｎタイプ電荷輸送材料
として動作し、図２（ｂ）において、ＢＢＬ膜はｐタイ
プ電荷輸送材料として動作した。電流電圧測定は、室温
で、種々のゲート電圧について行われた。すなわち、
０、±２０、±４０、±６０、±８０および±１００Ｖ
のゲート電圧が使用され、図２（ａ）および図２（ｂ）
において、線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦによってそれ
ぞれ示される。これらの測定値は、ヒューレットパッカ
ード（HP）社の4155A Semiconductor Parameter Analyz
erで得られた。

【００２５】図２（ａ）および図２（ｂ）から、（Ａｌ
Ｃｌ₃から調製された）ＢＢＬポリマーが、周囲の状況
下で、ｎタイプおよびｐタイプ電界効果の双方を示した
ことがわかる。多数の点で、本発明のデバイスは、蓄積
モードで動作する典型的なｎタイプおよびｐタイプＦＥ
Ｔデバイスと同様の挙動を示した。特に、固定ゲート電
圧（Ｖ_G）において、ドレイン−ソース電流(Ｉ_DS）は、
ドレイン−ソース電圧（Ｖ_DS）とともに増加した。ま
た、オンオフ比は、所定のゲート電圧における電流と、
ゼロゲート電圧との間の比を示した。ＰＴ−ＣＯＯＮＨ
₄またはＢＢＬの半導体薄膜について、オンオフ比は、
約２〜５０の範囲であった。観察された他の典型的な特
性は、負のゲートバイアスを加えたときには、負のドレ
イン−ソース電流がゲート電圧と比例し（scale）、正
のゲートバイアスを加えたときには、正のドレイン−ソ
ース電流がゲート電圧と比例することである。このドレ
イン−ソース電流のゲート電圧との比例は、典型的なゲ
ート変調トランジスタの挙動を示している。

【００２６】しかしながら、バイポーラ有機膜を使用す
る本発明のデバイスは、典型的なｎタイプおよびｐタイ
プＦＥＴデバイスとは、様々な相違を示した。例えば、
図２（ａ）および図２（ｂ）からわかるように、ドレイ
ン電流（Ｉ_DS）は、所定のゲートバイアスで、ドレイン
電圧（Ｖ_DS）が増加するにつれて非線形に増加した。反
対に、典型的なＦＥＴデバイスでは、ドレイン電流は通
常、飽和領域まで、Ｖ _DSが増加するにつれて線形に増加
する。本発明のデバイスの異常な電流電圧（Ｉ−Ｖ）特
性は、おそらく、高いドーパント濃度の結果生じる高い
オフ電流によるものではない。なぜなら、オフ電流がド
レイン電流から引かれたときでさえ、非典型的なＩ−Ｖ
特性が現れたからである。本発明のデバイスのドレイン
電流対ドレイン電圧（Ｖ_DS）特性は、電界効果依存電荷
密度または移動度の存在を示唆する。他の非典型的な特
性は、ゲート電圧より高いドレイン電圧で（すなわち、
Ｖ _DS＞Ｖ_G）、ドレイン電流がゲート電圧（Ｖ_G）と非線
形に比例したことである。典型的なＦＥＴデバイスにお
いて、ドレイン電流はＶ_G ²と比例する。

【００２７】本発明のデバイスで観察されたさらなる非
典型的な特性は、電流電圧値が反復走査とともにシフト
したことであった。走査の数が増加するにつれて、オフ
電流の値が増加し、オン／オフ比が減少した。ゲートバ
イアスが反転され、元の極性に切り換えられたとき、電
流電圧値およびオン／オフ比は、それらの初期値に近い
値、例えば、初期値の約±２０％以内の値に戻った。

【００２８】本発明のデバイスの電界効果移動度は、固
定ドレイン電圧で、式（１）を使用して推定された。Ｉ_DS＝（Ｗ／２Ｌ）μＣ_i（Ｖ_G−Ｖ_O）²＋Ｉ_Ω （１）ここで、Ｉ_DSはドレイン−ソース電流であり、Ｗおよび
Ｌはそれぞれチャネル幅およびチャネル長さであり、μ
は電界効果移動度であり、Ｃ_iは絶縁層の単位面積毎の
容量であり、Ｖ_GおよびＶ_Oはそれぞれゲート電圧および
しきい値電圧であり、Ｉ_Ωは半導体膜を流れるオーム電
流である。これらの計算を行うにあたって、Ｉ_Ωはゲー
トバイアスの影響を受けないと仮定された。本発明のデ
バイスは、ｎタイプまたはｐタイプのデバイスとして動
作する場合、高い電界効果移動度（例えば、＞０．００
１ｃｍ²／Ｖｓ）を示すことがわかった。（ＡｌＣｌ₃で
製造された）ＢＢＬデバイスの電界効果移動度は、ｎタ
イプ電界効果では０．０６ｃｍ²／Ｖｓ、ｐタイプ電界
効果では０．０３ｃｍ²／Ｖｓであった。ＣａＣｌ₃で製
造されたＢＢＬデバイスの移動度は、４または５倍の低
さ、例えば、ｎタイプ電界効果では０．０１ｃｍ²／Ｖ
ｓ、ｐタイプ電界効果では０．００５ｃｍ²／Ｖｓとな
る傾向にある。特に、式（１）は、飽和領域におけるＭ
ＯＳＦＥＴについての電流電圧関係を説明するので、電
界効果移動度を大まかに推定することができる。バイポ
ーラポリマー薄膜を使用する本発明のデバイスにおい
て、電流電圧曲線は、Ｖ_DS＞Ｖ_Gのときでも飽和しな
い。

【００２９】図３（ａ）および図３（ｂ）は、図１と同
様であるが、先に説明したように調製されたＰＴ−ＣＯ
ＯＮＨ₄の薄膜を有した、本発明のＦＥＴデバイスの電
流電圧特性を示したグラフである。ＢＢＬデバイスを用
いる場合、電流電圧測定は、室温で、０、±１０、±２
０、±３０、±４０、および±５０Ｖのゲート電圧につ
いて行われ、図３（ａ）および図３（ｂ）において線
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦとしてそれぞれ示された。
明らかなように、ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄膜を有するデバイ
スは、ＢＢＬ膜を有するデバイスと同様の挙動を示し
た。例えば、固定されたゲート電圧（Ｖ_G）において、
ドレイン−ソース電流（Ｉ_DS）は、ドレイン−ソース電
圧（Ｖ_DS）とともに増加した。オンオフ比は、所定のゲ
ート電圧での電流とゼロゲート電圧との間の比を示し、
約２〜５０の範囲であった。ドレイン−ソース電流はゲ
ート電圧と比例した。ドレイン電流（Ｉ_DS）は、所定の
ゲートバイアスで、ドレイン電圧（Ｖ_DS）が増加するに
つれて非線形に増加した。ドレイン電流は、ゲート電圧
（Ｖ_G）より大きいドレイン電圧（すなわちＶ_DS＞Ｖ_G）
で、ゲート電圧と非線形に比例した。電流電圧値は反復
走査とともにシフトされた。

【００３０】ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄デバイスの電界効果移
動度は変化し、いくつかの例においては、ＢＢＬデバイ
スの場合より大きいことがある。ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄デ
バイスの電界効果移動度は、ｎタイプ電界効果では０．
７２ｃｍ²／Ｖｓ、ｐタイプ電界効果では１．７３ｃｍ²
／Ｖｓとすることができる。反対に、ポリ（エチレンオ
キシド）（ＰＥＯ）と、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）また
はリチウムトリフルオロメタンスルホネート（ＬｉＣＦ
₃ＳＯ₃）（ＰＥＯに対して５モル％）との混合物から調
製される薄膜を有するデバイスは、導電性が低く、電界
効果を持たないことを示した。ＬｉＣｌまたはＬｉＣＦ
₃ＳＯ₃と、ＰＥＯ中のＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ部分のモル比は、約
１：２０であった。

【００３１】出願人は、ポリマー膜の双極性挙動がドー
パント濃度、湿気、温度、およびイオン種に関係する場
合があることをさらに発見した。ドーパント濃度に関し
て、バイポーラ特性は、ドーパント濃度に潜在的に悪影
響を与える状況にさらされると、変化する（例えば、デ
バイスが単極性特性を示しはじめる）ことがわかった。
説明のために、上記のようにＢＢＬで製造されたトラン
ジスタは、まず双極性挙動を示したが、真空で一定の時
間（例えば、１０^-3Ｔｏｒｒで約２４時間）ポンピング
された後は、ｎタイプ挙動のみが観察された。また、真
空ポンピングの後、ドレイン電流（Ｉ_DS）は、ドレイン
電圧が増加するにつれて線形に増加し、典型的なＦＥＴ
デバイスの場合と同様に、Ｖ_DS＞Ｖ_Gのときに飽和す
る。

【００３２】例えば、図４は、１０^-3Ｔｏｒｒで２４時
間真空ポンピングされた（ＡｌＣｌ ₃から調製された）
ＢＢＬの薄膜を有するＦＥＴデバイスの電流電圧特性を
示している。測定は、上記のように、０、２０、４０、
６０、８０および１００Ｖのゲート電圧について行わ
れ、図４に線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦとしてそれぞ
れ示されている。明らかなように、これらのデバイスで
は、飽和点に達するまで、電流と電圧との間には線形の
関係があった。これらの真空ポンピングされたデバイス
の電界効果移動度は、上記の式（１）によって計算さ
れ、４ｘ１０^-6ｃｍ ²／Ｖｓとなった。サンプルが周囲
の大気にさらされた後、双極性活動が戻った。したがっ
て、ＢＢＬは真性のｎタイプ半導体である場合があり、
双極性活動は大気中の酸素および湿気によってドーピン
グされた結果である場合がある。しかしながら、ＢＢＬ
デバイスは、性能特性になんら大きな変化を生じること
なく、何ヶ月も大気中で安定したままであることができ
る。

【００３３】ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄は通常、その双極性活
動を行うドーパントを有する、真性のｐタイプ材料であ
る。双極性挙動を行うドーパントは通常、調整の際に新
鮮なサンプルに組み込まれ、サンプルからゆっくりと放
出されるか、あるいは時間とともに分解される。ＰＴ−
ＣＯＯＮＨ₄で製造されたデバイスは、製造後数日間、
様々な状況（例えば、真空中、Ｎ₂中、または大気中）
に収容される場合、それらのバイポーラ（ｎタイプ）電
界効果を失う（ｐタイプ電界効果は保持する）。

【００３４】Ｘ線回折および電子回折は、ＰＴ−ＣＯＯ
ＮＨ₄およびＢＢＬを含む実施形態で説明されるような
本発明のポリマー膜がアモルファスであり、通常、膜の
真性の移動度に影響を与えることを示している。高いバ
イポーラ移動度を、より高いドーパントレベルに部分的
に起因させることができる。本明細書で使用される「高
い」バイポーラ移動度とは、ｎタイプおよびｐタイプ挙
動についての電界効果移動度が約０．０１ｃｍ²／Ｖｓ
より大きいことを意味している。移動イオン濃度は、Ｂ
ＢＬが塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）で調製される場
合、ＢＢＬ中の負および正イオンについて、約２ｘ１０
¹⁸および８ｘ１０¹⁷ｃｍ^-3であると推定され、これは、
ＢＢＬが塩化ガリウム（ＧａＣｌ₃）で調製された場合
の移動イオン濃度より、約１０倍も大きい。化合物は中
性であるべきなので、移動しない正イオンが一部存在す
ることが予想される。ＢＢＬ中のイオン移動度の活性化
エネルギーは、負イオンについては、ＡｌＣｌ₃または
ＧａＣｌ₃を使用して調製したサンプルでは約２５０ｍ
ｅＶであり、正イオンについては、ＡｌＣｌ₃を使用し
て調製したサンプルでは約３５０ｍｅＶ、ＧａＣｌ₃を
使用して調製したサンプルでは約４８０ｍｅＶである。
ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄での移動イオン濃度は、例えば、約
１０¹⁶ｃｍ^-3ほどＢＢＬサンプルでの濃度よりも低く、
活性化エネルギーは正イオンについて約３５０ｍｅＶで
あった。

【００３５】ドーピング濃度と電界効果移動度との間に
は関係があること、およびアモルファス半導体材料にお
いて、ドーピング濃度が増加すると、電界効果移動度が
増加し、オン／オフ比が減少することが教示されてき
た。例えば、A.R.Brownらによる「A Universal Relatio
n Between Conductivity and Field-effect mobilityin
Doped Amorphous Organic Semiconductors」、SYNTHET
IC METALS、Vol.68、pp.65-70(1994)、およびC.P. Jarr
ettらによる「Field Effect Measurements inDoped Con
jugated Polymer Films: Assessment of Charge Carrie
r Mobilities」、J.APPL.PHYS.、Vol.77、No.77(１９９
５年６月１５日)、pp.6289-6294（双方とも本明細書に
援用する）を参照のこと。これらの教示によると、ＰＴ
−ＣＯＯＮＨ₄とＢＢＬデバイス（それぞれ、約０．７
〜１．７ｃｍ²／Ｖｓ、０．０６〜０．０３ｃｍ²／Ｖｓ
の電界効果移動度を有する）についてのオン／オフ比
は、１．５未満になることが予想される。

【００３６】しかしながら、驚くべきことに、本発明の
デバイスについてのオン／オフ比は約２〜５０の間であ
り、これは、従来のデバイスとは異なった機構の存在を
示唆する。ドープされていない有機半導体に基づいた有
機ＦＥＴの典型的な動作において、半導体／電極インタ
フェースにおける材料は、電荷注入中に、酸化または低
減され、電極（典型的には金で製造される）と有機半導
体との接点は、ほぼオーム接点であり、したがって、電
界効果によって電荷を誘導し、半導体と誘電層との間の
インタフェースに蓄積することができる。その結果、共
役バックボーンは、注入された電荷によって歪められ、
「外因性の」ポーラロンまたはバイポーラロン状態を形
成する。次いで、分子毎に「ホッピング」することによ
り電子移送が実現し、ポーラロンまたはバイポーラロン
は、チャネル内を移動し、その初期形態を残す。ドープ
された材料では、ポリマーとドーパントとの間で電子移
送が行われ、ポリマーが恒久的、化学的にドープされ
る。この恒久的、化学的なドーピングは、「真性の」ポ
ーラロンまたはバイポーラロン状態をもたらす。したが
って、オンおよびオフ電流の双方は高くなり、低いオン
オフ比をもたらす。

【００３７】本発明のポリマーにおいて、イオンは機能
部分に微弱に束縛される（例えば、ＢＢＬ中の窒素原子
およびＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄中の硫黄原子）。ポリマーが
ＦＥＴ構造に組み込まれる場合、電子またはホールがソ
ース電極から注入され、電極付近および誘電インタフェ
ース付近で、共役ポリマーの低減または酸化が生じる。
次いで、これらの低減または酸化されたポリマーが、本
質的にポリマーをドープする解離イオン種から、対イオ
ンによって補償（安定化）される（イオン種は、低減さ
れ酸化されたポリマーをドープする）。その結果、恒久
的な格子の歪みが存在することとなり、「真性の」ポー
ラロンまたはバイポーラロン状態が生成される。このド
ーピング効果により、低い接触抵抗、および容易な電荷
注入が想定される。有機／誘電インタフェース付近のポ
リマーは、オン状態の間、電気化学的にドープされるだ
けである。「オフ」状態では、「オフ」電流の少量のエ
ンハンスメントが予想される。「オン」状態では、誘導
される電荷の量はゲートバイアスとともに増加し、より
大量のドーピングをもたらし、その結果、ドレインソー
ス電流の電界依存を生じさせる。したがって、本発明の
ポリマーでは、従来のトランジスタ材料の場合よりも、
オンオフ比が大幅に高くなる。

【００３８】本発明のポリマーでは、正および負の移動
イオンの双方が存在するので、ポリマー／誘導インタフ
ェースにおける電界誘導されたｎ−およびｐ−ドーピン
グの双方が可能であり、したがって、本発明のポリマー
において観察されたバイポーラ電界効果挙動が説明され
る。共役ポリマーの存在は、電界およびイオン補助ドー
ピングに関して有利であり、この現象は、非共役イオン
ポリマー、例えば、酸化ポリエチレンと塩化リチウムの
混合物に関しては予想されない。

【００３９】図５（ａ）は、本発明のＢＢＬ−ＦＥＴデ
バイスの移動度を、湿気の関数（水分損失の割合）とし
て示すグラフである。ここで、線「ｎ」はｎタイプ移動
度の線を示し、線「ｐ」はｐタイプ移動度を示してい
る。最初に調製されたようなＢＢＬデバイスでの湿度
は、約５重量％の水であり、これは、ポリマー反復単位
あたり約１水分子に相当する。水分損失の割合を温度の
関数として示す図５（ｂ）に示されるように、加熱する
と、湿度は減少する。図５（ａ）からわかるように、温
度が増加し湿気が減少すると、電界効果移動度も減少す
る。図５（ａ）および５（ｂ）の双方を見ると、８５°
Ｃより高い温度では、ｎタイプおよびｐタイプ挙動の双
方が消失した。双極性挙動および湿度は、デバイスが８
５°Ｃ未満に冷却されたときに、回復した。反対に、Ｐ
Ｔ−ＣＯＯＮＨ₄−ＦＥＴデバイスの電界効果移動度
は、わずかな温度依存性を示しただけであった。

【００４０】本出願人は、有機半導体材料のバイポーラ
特性がイオン種の存在にも関連することを発見した。Ｆ
ＥＴデバイスについての所定の電圧での電流は、時間の
関数として測定され、その結果を図６および図７に示し
た。図６は、ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄−ＦＥＴデバイスにつ
いての値を示し、図７は、ＢＢＬデバイスについての値
を示している。イオン電流を測定するために、十分な時
間（典型的には１５００秒）印加され、陰極に移動イオ
ンを蓄積したサンプルを、反対の極性を有する電界にか
ける。過渡電流は、２９０〜３５０Ｋの範囲の温度で、
キースリー６５１７電位計と、わずかに修正されたテク
スト固定具（キースリー８００２Ａ）とを使用して測定
された。明らかなように、双方の場合において、電流が
時間とともに増加、飽和し、次いでその初期値に向かっ
て降下した。この挙動は、電界にかけた際の、電極に向
かい合うポリマー膜における移動イオンの移動に帰する
ことができる。ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄ポリマーはイオン側
鎖を含み、ＢＢＬ薄膜は通常、上述したように、膜調製
中にＢＢＬを可溶化する際にルイス酸を使用することに
起因する、イオン種の存在を有する。しかしながら、Ｂ
ＢＬデバイスの電界効果移動度は、使用された特定のル
イス酸（例えば、ＡｌＣｌ₃またはＧａＣｌ₃）によって
悪影響を受けた。

【００４１】図６および図７からわかるように、最初に
電界を加えると、イオンは一方の電極まで移動し、そこ
で蓄積し、次いで電界の極性を変えると、電流対時間
が、対電極へのイオンドリフトとして記録された。正の
ピークは、移動イオンが電極に到達したときに生成さ
れ、すべて、またはほぼすべてのイオンが電極に蓄積し
たとき、電流はその初期値まで降下する。正イオンおよ
び負イオンについて、ピークのサイズは異なっていた。
すなわち、ＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄およびＢＢＬデバイスの
双方について、正の電流ピークは、負の電流ピークより
も小さく、幅が広かった。説明のために、図６におい
て、「ｎ」で示された線は負の電流ピークを示し、
「ｐ」で示された線は正の電流ピークを示している。
「Ｔ」で示された線は合計の電流を示している。

【００４２】図７において、時間の関数としての電流の
様々な図が、種々の温度について描かれた。ＢＢＬデバ
イスでは、移動イオンについて通常観察される熱活性化
工程の場合のように、負イオンの移動度は温度が上昇す
るにつれて増加した。記したように、ＰＴ−ＣＯＯＮＨ
₄の移動度は、温度依存性ではないことがわかってお
り、１２０°Ｃまでの温度について、信号における大幅
な降下は観察されなかった。

【００４３】本明細書に記載された実施形態は、単なる
例示であり、当業者であれば、本発明の精神および範囲
を逸脱することなく、変形形態および変更形態を作成す
ることができることが理解されるであろう。例えば、本
発明は、電界効果トランジスタを参照して説明された
が、湿気センサを含む、センサ等の、有機半導体材料を
使用することができる他の装置に適用してもよい。かか
る変形形態および変更形態のすべては、添付した請求項
の範囲内に含まれることが意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】バイポーラ半導体材料の使用を含む電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）の概略図である。

【図２】バイポーラ半導体材料としてＢＢＬを使用する
本発明のＦＥＴについての電流電圧（Ｉ−Ｖ）値を示す
グラフであり、Ａは、ｎタイプ電荷輸送特性についての
値を示し、Ｂは、ｐタイプ電荷輸送特性についての値を
示す図である。

【図３】バイポーラ半導体材料としてＰＴ−ＣＯＯＮＨ
₄を使用する本発明のＦＥＴについての電流電圧（Ｉ−
Ｖ）値を示すグラフであり、Ａは、ｎタイプ電荷輸送特
性についての値を示し、Ｂは、ｐタイプ電荷輸送特性に
ついての値を示す図である。

【図４】真空ポンピングされたバイポーラ半導体材料と
してＢＢＬを使用する、本発明のＦＥＴについての電流
電圧（Ｉ−Ｖ）値を示したグラフ図である。

【図５】Ａは、電界効果移動度を、バイポーラ半導体材
料としてＢＢＬを使用する本発明のＦＥＴデバイスの水
分含有量（水分損失の割合）の関数として示す図である
グラフであり、Ｂは、水分損失の割合を温度の関数とし
て示すグラフの図である。

【図６】バイポーラ半導体材料としてＰＴ−ＣＯＯＮＨ
₄を使用する本発明のＦＥＴデバイスの動作における電
流を、時間の関数として示すグラフの図である。

【図７】バイポーラ半導体材料としてＢＢＬを使用する
本発明のＦＥＴデバイスの、異なる温度での動作におけ
る電流を、時間の関数として示すグラフを表す図であ
る。

【符号の説明】

１０基板およびゲート１２誘電層１３ソース電極１４半導体層１５ドレイン電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 27/092 29/78 51/00 (72)発明者シャオチェンリンダチェンアメリカ合衆国 07054 ニュージャーシィ，パーシパニー，ヴェイルロード 100，アパートメント４エッチＦターム(参考） 5F048 AA01 AA08 AA09 AC04 BD00 5F110 AA24 BB09 BB13 CC03 DD05 EE08 FF02 GG01 GG25 GG41 5F140 AA37 AA39 AA40 AB03 AC00 AC36 AC37 BA18 BC11 BD05 BF01 BF04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機半導体層を備える電界効果トランジ
スタであって、該半導体層は、イオンを溶媒和にする
か、あるいはイオンの電荷輸送を促進することができる
機能部分を持った共役骨組構造を有するポリマーを含
む、ホールおよび電子移送に有効なバイポーラポリマー
膜を備える、電界効果トランジスタ。
【請求項２】少なくとも２つの電極を有し、該少なく
とも２つの電極間の距離はチャネル長さを規定し、該チ
ャネル長さは約２５μｍ未満である、請求項１に記載の
電界効果トランジスタ。
【請求項３】前記バイポーラポリマー膜の電界効果移
動度は、ｎタイプおよびｐタイプデバイスとして動作す
る場合、少なくとも１０^-3ｃｍ²／Ｖｓである、請求項
１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項４】前記共役骨組構造は、チオフェン、ピロ
ール、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、およびア
ントラセン−ジオンのうちの少なくとも１つから選択さ
れる、請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】前記機能部分は、（ｉ）カルボン酸およ
びスルホン酸の塩を含む官能基（functional side grou
p）、および（ｉｉ）硫黄、窒素、酸素を含む電子孤立
対を有する異種原子から選択される官能部位（function
al site）、から選択される、請求項１に記載の電界効
果トランジスタ。
【請求項６】前記バイポーラポリマー膜は、以下の式
を有するチオフェンベースのポリマーを含み、【化１】ここで、Ｒ¹は、１〜３０の炭素原子を有する直鎖状ま
たは分枝状のアルキルまたはエーテルであり、ｗは４〜
１０００の整数である、請求項１に記載の電界効果トラ
ンジスタ。
【請求項７】Ｒ¹は、（−ＣＨ₂−）_n、［−Ｏ（−Ｃ
Ｈ₂−）_m］_lおよび（−ＣＨ₂−）_n［Ｏ（−ＣＨ
₂−）_m］_lから選択され、ｌ、ｍ、ｎのそれぞれの値
は、互いに独立している場合、０〜３０であり、ｌ＋ｍ
＋ｎの値は、少なくとも１である、請求項６に記載の電
界効果トランジスタ。
【請求項８】前記バイポーラポリマー膜は、以下の式
を有するチオフェンベースのポリマーを含み、【化２】ここで、Ｒ¹およびＲ²は、互いに独立している場合、１
〜３０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状のアルキ
ルまたはエーテル基を含み、ｚは０である場合があり、
ｙは少なくとも１であり、ｙ＋ｚの値は４〜１０００で
ある、請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項９】Ｒ¹およびＲ²は、（−ＣＨ₂−）_n、［−
Ｏ（−ＣＨ₂−）_m］ _lおよび（−ＣＨ₂−）_n［Ｏ（−Ｃ
Ｈ₂−）_m］_lから選択され、ｌ、ｍ、ｎのそれぞれの値
は、互いに独立している場合、０〜３０であり、ｌ＋ｍ
＋ｎの値は少なくとも１である、請求項８に記載の電界
効果トランジスタ。
【請求項１０】前記ポリマーは以下の式を有し、【化３】ここで、Ｒ³およびＲ⁴は、互いに一緒である場合、ベン
ゼン、フェニルベンゼン、ナフタレン、アントラセン、
またはアントラセン−ジオンから選択され、ｕは１から
１０００までの整数である、請求項１に記載の電界効果
トランジスタ。
【請求項１１】前記ポリマーは、ポリ（チオフェン−
３−プロピオン酸）のアンモニウム塩を含む、請求項６
に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１２】前記ポリマーは、ポリ（ベンゾイミダ
ゾール−ベンゾフェナントロリン）を含む、請求項１０
に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１３】薄膜電界効果トランジスタであって、基板上のゲート電極と、前記基板上の絶縁材料の層と、請求項１に記載のバイポーラポリマー膜の活性層と、前記活性層に接触する、ソース電極およびドレイン電極
とを含む、該電界効果トランジスタ。
【請求項１４】イオンを溶媒和にするか、あるいはイ
オンの電荷輸送を促進することができる機能部分を持っ
た共役骨組構造を有するポリマーを含む、ホールまたは
電子移送に有効なバイポーラポリマー膜を備える活性半
導体層を有する電界効果トランジスタであって、前記共
役骨組構造は、チオフェン、ピロール、ベンゼン、ナフ
タレン、アントラセン、およびアントラセン−ジオンの
うちの少なくとも１つから選択され、前記機能部分は、
（ｉ）カルボン酸およびスルホン酸の塩を含む官能基、
および（ｉｉ）硫黄、窒素、酸素を含む電子孤立対を有
する異種原子から選択される官能部位、から選択され
る、電界効果トランジスタ。
【請求項１５】約２〜５０のオン／オフ比を有する、
請求項１４に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１６】ｎタイプまたはｐタイプデバイスとし
て動作する場合、０．００１ｃｍ²／Ｖｓより大きい電
界効果移動度を有する、請求項１４に記載の電界効果ト
ランジスタ。
【請求項１７】前記活性層は、ｎタイプ電界効果につ
いては約０から０．０６ｃｍ²／Ｖｓの範囲内、ｐタイ
プ電界効果については約０〜０．０３ｃｍ²／Ｖｓの範
囲内の電界効果移動度を有するＢＢＬを含む、請求項１
４に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１８】前記活性層は、ｎタイプ電界効果につ
いては約０から０．０７２ｃｍ²／Ｖｓの範囲内、ｐタ
イプ電界効果については約０〜１．７３ｃｍ²／Ｖｓの
範囲内の電界効果移動度を有するＰＴ−ＣＯＯＮＨ₄を
含む、請求項１４に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１９】請求項１に記載の前記電界効果トラン
ジスタを含む、センサあるいは集積回路デバイス。
【請求項２０】有機薄膜電界効果トランジスタを製造
するための方法であって、基板上にゲート電極を形成するステップと、前記基板上に絶縁材料の層を印刷するステップと、前記絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を形成す
るステップと、前記絶縁材料の露出した表面、ならびにソースおよびド
レイン電極上で、ポリマー材料の溶液をその溶媒でスピ
ン成型し、有機材料の活性層を形成するステップであっ
て、該有機材料の活性層は、有効なｎタイプおよびｐタ
イプ電荷輸送特性を有するバイポーラ材料を含む該ステ
ップとを含む該方法。