JP2002535841A - 半導体ポリマー電解効果トランジスタ - Google Patents
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-
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Abstract
Description
。
ーをベースとするトランジスタの分野に関する。 トランジスタは重要な電子デバイスである。金属酸化物半導体電解効果トラン
ジスタ(MOS FET)はよく知られている。
れは電気絶縁体であり、第一の側面と第二の側面を有する。第二の素子はゲート
であり、これは電気導体であり、絶縁体層の第一の側面に隣接して配置されてい
る。第三の素子は半導体層であり、これはポリマーを含み、このポリマーのモノ
マー単位の少なくとも10wt%は9-置換フルオレン単位及び9,9-置換フルオレン単
位より選ばれ、この半導体層は第一の側面、第二の側面、第一の末端及び第二の
末端を有し、この第二の側面は絶縁層の第二の側面に隣接している。第四の素子
はソースであり、これは電気導体であり、半導体層の第一の末端と電気的に接触
している。第五の素子はドレーンであり、これは電気導体であり、半導体層の第
二の末端と電気的に接触している。ゲートに加えられる負電圧バイアスは半導体
層にドレーンにソースをつなげる正孔導電チャンネルを形成する。ゲートに加え
られる正バイアスは半導体層に導電チャンネルを形成する。
る。このMISFETは絶縁体層に隣接した半導体層を含む。2つの電極(ソー
ス及びドレーン)は半導体層に接続しており、第三の電極(ゲート)は絶縁体層
の他の側面に隣接している。半導体層はポリマーを含む。このポリマーのモノマ
ー単位の少なくとも10wt%は9-置換フルオレン単位及び9,9-置換フルオレン単位
より選ばれる。pタイプ電解効果トランジスタにおいて、ゲート電極に負DC電
圧を加えると、半導体層の絶縁体側面付近に「ホール」が蓄積し、導電チャンネ
ルが形成し、ソースとドレーンの間のホールトランスポートによって電流が流れ
、MISFETは「オン」状態になる。ゲート電圧を零にすると、蓄積ゾーンに
おいてホールが減少し、電流が停止し、MISFETは「オフ」状態になる。M
ISFETがオンとオフになる速度は「ホール」がソースからドレーンに移動す
る速度、すなわち「ホール」の移動性によってきまる。一方、nタイプ電解効果
トランジスタにおいて、正バイアスをゲートに加えると、半導体層に導電性チャ
ンネルが形成する。
絶縁体層11を含み、この絶縁体層11は電気絶縁体であり、第一の側面12と
第二の側面13を有している。この装置10はゲート14を含み、このゲート1
4は電気導体であり、絶縁体層11の第一の側面12に隣接し、好ましくは接触
して配置されている。この装置10は半導体層15を含み、この半導体層15は
ポリマーを含み、このポリマーのモノマー単位の少なくとも10wt%は9-置換フル
オレン単位及び9,9-置換フルオレン単位より選ばれ、この半導体層15は第一の
側面16、第二の側面17、第一の末端18及び第二の末端19を有し、第二の
側面17は絶縁体層の第二の側面13と隣接しており、好ましくは接触している
。この装置10はソース20を含み、このソース20は電気導体であり、半導体
層15の第一の末端18と電気的に接触している。この装置10はドレーン21
を含み、このドレーン21は電気導体であり、半導体層15の第二の末端19と
電気的に接触している。この装置10への電気接続は電気リード線22、23及
び24によりゲート14、ソース20及びドレーン21にそれぞれ行われている
。この装置10は構造的ベースとなる所望の基材25を含んでいる。
基材25上に形成する。基材25はシリコンウェハー、ガラス、又はプラスチッ
クを含む様々な材料より選ばれる。ゲート14はあらゆる導電性材料(通常は金
属、例えば銀、金もしくはアルミニウムであるが、導電性非金属、例えばインジ
ウム錫オキシドもしくは十分ドーピングされたシリコンであってもよい)より形
成される。ゲート14は、ドーピングされたシリコンに対するイオン移植、金属
に対する真空中の加熱蒸発もしくはスパッタリング(好ましくは適当なマスクを
通す)を含む標準的な方法によって形成される。又は、アルミニウムディスクの
ような十分に厚い導電性材料からゲート14を形成することによって基材25を
排除してもよい。
電率が少なくとも3であることが好ましく、ポリマー(例えばポリイミド、ポリ
(メチルメタクリレート)、ポリスルフェン等)、無機酸化物(例えばGeO、
CaO、SiO、MgO、SiO2、SnO、SnO2)、無機フッ化物(例えば
CsF、CaF2、MgF2、LiF)、及び無機窒化物(例えばSi3N4)であ
ってよい。絶縁体層11の厚さは、装置10の電圧範囲内でゲート14と半導体
層15の間に電気的絶縁を保つ限りできるだけ薄いことが最も好ましい。
はポリマーを含む。このポリマーのモノマー単位の少なくとも10wt%(好ましく
は少なくとも20wt%、より好ましくは少なくとも30wt%)は9-置換フルオレン単
位及び9,9-置換フルオレン単位より選ばれる。
、1997年5月21日出願の米国特許出願番号08/861,469、米国特許出願第5,962,63
1号、及びWO99/54385に記載されている。
しくはSi原子を含むC1-20ヒドロカルビル、C4-16ヒドロカルビルカルボニル
オキシ、C4-16アリール(トリアルキルシロキシ)であるか、又は2つのR1は
フルオレン環の9−炭素と共にC5-20環構造又はS、NもしくはOのヘテロ原子
を1以上含むC4-20環構造を形成してもよく、 R2は独立に、C1-20ヒドロカルビル、C1-20ヒドロカルビルオキシ、C1-20
チオエーテル、C1-20ヒドロカルビルカルボニルオキシ又はシアノであり、 Aは独立に、0又は1である)、及び/又は下式の基
ルビル、又はジ(C1-20アルキル)アミノ、C1-20ヒドロカルビルオキシもしく
はC1-20ヒドロカルビルで置換したC1-20ヒドロカルビル、又はトリ(C1-10ア
ルキル)シロキシである) を有する。
又は式−CO2R4(R4はC1-20アルキルである)の基であり、 bは独立に、0〜3の整数である)
、及びC2-10単核/多核複素環を含む。単核/多核芳香族炭化水素の例は、ベン
ゼン、ナフタレン、アセナフテン、フェナントレン、アントラセン、フルオラン
テン、ピレン、ルブレン、及びクリセンを含む。単核/多核複素環の例は、5員
複素環、例えばフラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、イソオキサゾー
ル、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、チアジア
ゾール、及びピラゾール、6員複素環、例えばピリジン、ピリダジン、ピリミジ
ン、ピラジン、トリアジン、及びテトラゼン、ベンゾ縮合環、例えばベンズオキ
サゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリ
ン、フタラジン、ベンゾチアジアゾール、及びベンゾトリアゾール、並びに多核
縮合環、例えばフェナジン、フェナントリジン、アクリジン、カルバゾール、及
びジフェニレンオキシドを含む。通常、炭素数が30個以下の縮合化合物が本発明
において有用である。これらは所望により、ポリマー組成物のホトルミネセンス
特性に悪影響を与えない1以上の置換基で置換していてもよい。置換基の例は、
C1-20ヒドロカルビル基、C1-20(チオ)アルコキシ基、C1-20(チオ)アリー
ルオキシ基、シアノ、フルオロ、クロロ、C1-20アルコキシカルボニル、C1-20 アリールオキシカルボニル、C1-20カルボニル、及びアルキル(アリール)スル
ホニル基を含む。アリールカルボニルやニトロのような公知のホトルミネセンス
除去剤である置換基は望ましくない。以下の構造(1)〜(8)で示されるような、よ
り複雑な構造の縮合モノマー単位も用いることができる。
ls, Vol.6, p.199, 1994に記載されているようなタイムオブフライト(time-of-f
light)実験のような標準法により測定される、キャリヤ移動性の高いものである
。より好ましいものは、Redeckerら、Applied Physics Letters, Vol.73, p.156
5, 1998に記載のポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)のような、非分
散性キャリヤ移動挙動を有するフルオレン含有ポリマーである。また、上記の'4
69及び'187米国特許出願に記載されているような、3級芳香族アミンを含むフル
オレンコポリマーも好ましい。これらのポリマーは少なくとも1×104cm2/volt-
secondのキャリヤ移動性を有する。
ーは均質であってもよく又は相分離していてもよく、非晶質であっても、結晶質
であっても、又は液晶であってもよい。このポリマーは、GrellらのAdvanced Ma
terials, Vol.9, p.798, 1997に記載のような、キャリヤ移動性の高い液晶状態
に配列していてもよい。半導体層15の厚さは問題ではないが、例えば1〜1000
nm、好ましくは10〜500nm、最も好ましくは20〜100nmである。
リングによりマスクを通して設ける。ソース20及びドレーン21の好ましい材
料は金、銀、又はアルミニウムである。ゲートに負バイアスを加えると、絶縁体
11との界面もしくはその付近において半導体層15中に導電チャンネルが形成
する。ドレーン21がソース20に対して陰性である場合、ソース20からドレ
ーン21に電流が流れる。本発明のMISFETは高いオンオフ比及び電解効果
を特徴とする。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)絶縁体層、この絶縁層は電気絶縁体であり、第一の側面
と第二の側面を有している、 (b)ゲート、このゲートは電気導体であり、絶縁体層の第一の側面に隣接して
配置されている、 (c)半導体層、この半導体層はポリマーを含み、このポリマーのモノマー単位
の少なくとも10wt%は9-置換フルオレノ単位及び9,9-置換フルオレノ単位より選
ばれ、この半導体層は第一の側面、第二の側面、第一の末端及び第二の末端を有
し、この半導体層の第二の側面は絶縁体層の第二の側面と隣接している、 (d)ソース、このソースは電気導体であり、半導体層の第一の末端と電気的に
接触している、 (e)ドレーン、このドレーンは電気導体であり、半導体の第二の末端と電気的
に接触している、 を含む電解効果トランジスタ。 - 【請求項2】 前記半導体層がポリマーから本質的になり、このポリマーの
モノマー単位の少なくとも10wt%は9-置換フルオレノ単位及び9,9-置換フルオレ
ノ単位より選ばれる、請求項1記載のトランジスタ。 - 【請求項3】 前記ポリマーのモノマー単位の少なくとも20wt%が9-置換フ
ルオレノ単位及び9,9-置換フルオレノ単位より選ばれる、請求項1又は2記載の
トランジスタ。 - 【請求項4】 前記ポリマーのモノマー単位の少なくとも30wt%が9-置換フ
ルオレノ単位及び9,9-置換フルオレノ単位より選ばれる、請求項1又は2記載の
トランジスタ。 - 【請求項5】 前記半導体層が絶縁体層と直接接触しており、前記ゲートが
絶縁体層と直接接触している、請求項1,2,3又は4記載のトランジスタ。
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