JP2003324203A

JP2003324203A - 静電誘導型トランジスタ

Info

Publication number: JP2003324203A
Application number: JP2002129161A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Yamahara; 基裕山原; Akiyoshi Fujii; 暁義藤井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性高分子を用いた静電誘導型トランジス
タの特性および／または信頼性を改善する。【解決手段】本発明の静電誘導型トランジスタ３０
は、第１電極１と、第２電極２と、これらの間に設けら
れ、且つ、第１電極１と第２電極２との間の電流通路で
ある半導体層３と、半導体層３の中に埋め込まれた第３
電極４とを備え、第３電極４に印加する電圧を制御する
ことにより、第１電極１と第２電極２との間の電流量を
制御する。半導体層３は第１の超分岐高分子を含む。さ
らに、半導体層３は、第１の超分岐高分子を介した非共
有結合的相互作用による自己組織化構造を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電誘導型トランジ
スタに関し、特に半導体層が有機高分子を含むトランジ
スタおよびそれを用いた機能複合化素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に代
表されるアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス
液晶表示装置は、ＣＲＴと同等以上の高画質を有し、且
つ、ＣＲＴよりも低消費電力で省スペースといった利点
を有することから、ノート型パソコン、デスクトップ型
パソコン、ワークステーション等のモニターや液晶テレ
ビ等としても使用されている。しかし、アクティブマト
リクス液晶表示装置は、ＣＲＴと比較して、価格が高
く、更に普及していく為には、一層の低価格化が求めら
れている。

【０００３】また、最近では有機エレクトロルミネッセ
ンス（有機ＥＬ、ＯＬＥＤ）の発光素子についてもアク
ティブ素子を用いて駆動させるアクティブマトリクス有
機ＥＬの開発も盛んであり、有機ＥＬのアクティブ素子
についても低価格化が求められている。

【０００４】低価格化の手法の一つとして、比較的簡便
な方法で作製できるという利点を有する有機薄膜半導体
を用いた電界効果型トランジスタ（有機ＦＥＴ、有機Ｔ
ＦＴ）をアクティブ素子に適用することが考えられてい
る。

【０００５】現行のアモルファスシリコンやポリシリコ
ンＴＦＴの絶縁層や半導体層を作製するプラズマ化学気
相成長（ＣＶＤ）装置や、電極形成に使用するスパッタ
装置は高額である。また、ＣＶＤ法は２３０〜３５０度
と高く、また、クリーニング等の保守を頻繁に行う必要
があり、スルートップが低い。一方、有機ＦＥＴ等を作
製する塗布装置、インクジェット装置等はＣＶＤ装置や
スパッタ装置と比較して安価であり、成膜温度が低く、
メンテナンスが簡単である。従って、液晶表示装置や有
機ＥＬ等の表示装置に有機ＦＥＴを適用した場合は、大
幅な低コスト化が期待できる。

【０００６】一般的な有機ＴＦＴは、ガラス等の透明基
板、ゲート電極、ゲート絶縁層、ドレイン電極、ソース
電極、および有機半導体膜の構成からなる。ゲート電圧
を変化させることで、ゲート絶縁層と有機半導体膜の界
面の電荷量を過剰、或いは不足にし、ドレイン電極とソ
ース電極との間を流れるドレイン電流の大きさを変化さ
せ、スイッチングを行う。

【０００７】特開昭６３−０７６３７８号公報は、有機
半導体膜としてポリチオフェンやポリチオフェン誘導体
の膜を用いて有機ＴＦＴを作製することを開示してい
る。また、Ｙｅｎ−ＹｉＬｉｎ，ＤａｖｉｄＪ．Ｇ
ｕｎｄｌａｃｈ，ＳｈｅｌｂｙＦ．Ｎｅｌｓｏｎ，ａｎ
ｄＴｈｏｍａｓＮ．Ｊａｃｋｓｏｎ，ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅ
ｖｉｃｅ，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．８ｐ．１３２５（１
９９７）には、ペンタセンを用いて有機ＴＦＴを作製す
ることが開示されている。

【０００８】上記ペンタセンを用いた場合、蒸着法を用
いなければならず、特性を向上するのに高結晶化等の課
題がある。また、加工性を向上する為にペンタセン誘導
体を用いて、可溶性にしたものも検討させているが、充
分な特性は得られていない。

【０００９】また、ポリチオフェンやポリチオフェン誘
導体、チオフェンオリゴマーを用いた有機半導体は、電
解重合法や溶液塗布法等で、容易に薄膜を形成できるな
ど成形性に優れることから、応用開発が進められている
が、未だ充分な特性は得られていない。

【００１０】一方、有機材料の特性を生かしたトランジ
スタの構造が研究されており、その中に静電誘導型トラ
ンジスタがある。静電誘導型トランジスタは一般に、ソ
ース電極、半導体層、ドレイン電極、及び半導体層に埋
め込まれたゲート電極を有する。静電誘導型トランジス
タの一種であるショットキーゲート静電誘導型トランジ
スタでは、半導体層とゲート電極とがショットキー接合
しており、これにより半導体層に空乏層が形成される。
この空乏層の広がりは、ゲート電圧によって変化する。
従って、このトランジスタではゲート電圧を変化させる
ことによってチャネル幅を制御し、ソース−ドレイン間
の電流値を変化させて、スイッチングを行う。

【００１１】また、静電誘導型トランジスタを用いた発
光素子の研究も行われている。例えば、工藤一浩，Ｊａ
ｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ２００１論文集，ｐ．１４
１（２００１）には、ホール輸送層としてＮ，Ｎ′−Ｄ
ｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｎａｐｈｔｈｉｌｂｅ
ｎｚｄｉｎｅ（α−ＮＰＤ）、発光層としてＴｒｉｓ
（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ
（Ａｌｑ３）を用いて静電誘導型発光トランジスタ素子
を作製することが開示されている。

【００１２】近年、デンドリマーやハイパーブランチポ
リマーといった超分岐高分子が注目されている。デンド
リマーやハイパーブランチポリマーは非晶質であり、有
機溶媒に可溶であり、機能性基を導入可能な末端が多く
存在する等の特徴がある。そこで、Ｌ．Ｌ．Ｍｉｌｌｅ
ｒら；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９９７，１１
９，１００５には、４級ピリジニウム塩を結合した１，
４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド残基
を分岐末端に有するポリアミドアミンデンドリマーが、
等方的な電子伝導性を有し、この導電性は分岐末端構造
の空間的な重なり合いによるπ電子相互作用によること
が示されている。また、特開２０００−３３６１７１号
公報には、分岐末端にホール（正孔）伝導性構造を有
し、カルボニル基とベンゼン環を含むπ電子共役系を含
まないデンドロンを用いたデンドリマーとそれを用いた
光電変換デバイスについて開示されている。

【００１３】以下、共役系高分子に代表され、超分岐高
分子を含まない導電性高分子を「従来の導電性高分子」
と呼ぶことにする。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の導電性高
分子を用いた機能素子については、高い電荷伝導性は分
子鎖の配向方向にあり、高分子の構造の影響を受ける。

【００１５】さらに、従来の導電性高分子は、一般に、
剛直で、不溶不融性のものが多い。そこで、溶融性や溶
解性の付与または向上のために側鎖を導入したポリマー
誘導体やオリゴマーが用いられている（例えば、特開平
４−１３３３５１号公報、特開昭６３−７６３７８号公
報および特開平５−１１００６９号公報参照）。しかし
ながら、側鎖を導入すると高分子鎖の柔軟性が高くな
り、使用温度範囲にガラス転移点が発現し、その結果、
ミクロブラウン運動によるサーモクロミズムが生じ、π
電子の共役長が短くなり、温度に対する特性の安定性が
低下するという問題が発生する。

【００１６】また、オリゴマーを用いると、信頼性が低
下するなど問題が生じる。また、オリゴマ−を利用した
系では充分な移動度が得られておらず、重合度を上げる
か、あるいは、特開平７−２０６５９９号報等に記載さ
れている様に配向膜を用いて導電性有機化合物の配向性
を高める等の対策が必要である。さらに、共役系高分子
は、酸素や水分の影響を受け易く、劣化し易いという問
題がある。

【００１７】上述したように、従来の有機ＦＥＴ素子
は、十分な電気特性が得られておらず、安定性に乏し
く、且つ、寿命が短いという課題がある。

【００１８】また、上記の静電誘導型発光トランジスタ
では、半導体層のホール輸送層及び発光層は低分子から
形成されており、蒸着法を用いて膜形成される。従っ
て、真空プロセスが不可欠となるので、製造コストの上
昇などの問題が生じる。また、上記半導体層が低分子か
ら形成されているので、発光効率が低く、発熱量が多い
ために、その熱による有機化合物の溶融、結晶化、熱分
解等が膜及び素子特性の劣化や破壊をもたらすという問
題がある。

【００１９】本発明は、上記の諸点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、導電性高分子を用いた静電誘導
型トランジスタの特性および／または信頼性を改善する
ことにある。

【００２０】また、本発明は、複数の機能を備えた半導
体層を有する静電誘導型機能複合化トランジスタ素子を
提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の静電誘導型トラ
ンジスタは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と
前記第２電極との間に設けられ、且つ、前記第１電極と
前記第２電極との間の電流通路である半導体層と、前記
半導体層の中に埋め込まれた第３電極とを備え、前記第
３電極に印加する電圧を制御することにより、前記第１
電極と前記第２電極との間の電流量を制御する静電誘導
型トランジスタであって、前記半導体層は少なくとも第
１の半導体層を有し、前記第１の半導体層は第１の超分
岐高分子を含み、且つ前記第１の超分岐高分子を介した
非共有結合的相互作用による自己組織化構造を有し、こ
れにより、上記の課題が解決される。

【００２２】前記第１の超分岐高分子は例えば、円盤状
の立体構造を有する。

【００２３】前記第１の超分岐高分子は例えば、球状の
立体構造を有する。

【００２４】前記第１の超分岐高分子は例えば、ロッド
状の立体構造を有する。

【００２５】前記第１の超分岐高分子は例えば、一軸配
向している。

【００２６】前記第１の超分岐高分子は、デンドリマー
であることが好ましい。

【００２７】前記第１の超分岐高分子は、中心構造と、
前記中心構造に結合した周囲構造とを有し、前記周囲構
造は、前記中心構造に結合されている複数の超分岐構造
単位によって形成された繰り返し構造および、前記繰り
返し構造に結合した官能基を有し、前記官能基が発光機
能を有してもよい。

【００２８】前記第１の超分岐高分子は、中心構造と、
前記中心構造に結合した周囲構造とを有し、前記周囲構
造は、前記中心構造に結合されている複数の超分岐構造
単位によって形成された繰り返し構造を含み、前記複数
の超分岐構造単位のうち、前記中心構造に最近接の超分
岐構造単位以外の超分岐構造単位の少なくとも１つが、
発光機能を有してもよい。

【００２９】前記半導体層はさらに第２の半導体層を有
し、前記第２の半導体層は発光機能を有してもよい。

【００３０】前記第２の半導体層は、第２の超分岐高分
子を含み、且つ前記第２の超分岐高分子を介した非共有
結合的相互作用による自己組織化構造を有してもよい。

【００３１】前記半導体層は、前記第１の超分岐高分子
と前記第２の超分岐高分子との間の非共有結合的相互作
用による自己組織化構造を有してもよい。

【００３２】前記第２の超分岐高分子は、円盤状の立体
構造を有してもよい。

【００３３】前記第２の超分岐高分子は、球状の立体構
造を有してもよい。

【００３４】前記第２の超分岐高分子は、ロッド状の立
体構造を有してもよい。

【００３５】前記第２の超分岐高分子は、デンドリマー
であってもよい。

【００３６】前記第３電極と前記半導体層とがショット
キー接合していてもよい。

【００３７】前記第３電極と前記半導体層との間に絶縁
層を有し、前記第３電極と前記半導体層とが絶縁されて
いてもよい。

【００３８】前記第３電極が第３の超分岐高分子を含ん
でもよい。

【００３９】本発明の他の静電誘導型トランジスタは、
第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極
との間に設けられ、かつ、第１の超分岐高分子を含む機
能層とを有する静電誘導型トランジスタであって、前記
機能層は、前記第１の超分岐高分子を介した非共有結合
的相互作用による自己組織化構造を有し、前記第１の超
分岐高分子は、導電性を有する中心構造と、前記中心構
造に結合された半導体性を有する周囲構造とを有し、前
記中心構造は第３電極として機能し、かつ、前記周囲構
造は前記第１電極と前記第２電極との間の電流通路とし
て機能し、前記第３電極に印加する電圧を制御すること
により、前記第１電極と前記第２電極との間の電流量を
制御し、これにより、上記の課題が解決される。

【００４０】前記機能層において、前記第１の超分岐高
分子の前記中心構造が、前記第１電極および前記第２電
極の面内で略一軸配向していてもよい。

【００４１】前記第１の超分岐高分子は例えば、円盤状
の立体構造を有する。

【００４２】前記第１の超分岐高分子は例えば、ロッド
状の立体構造を有する。

【００４３】前記第１の超分岐高分子は、デンドリマー
であることが好ましい。

【００４４】前記周囲構造は、前記中心構造に直接結合
された内殻構造と、前記内殻構造に結合された外殻構造
とを有し、前記内殻構造が絶縁性を有し、前記外殻構造
が半導体性を有してもよい。

【００４５】前記機能層と前記第１電極との間、また
は、前記機能層と前記第２電極との間に、発光層を有
し、前記発光層は、第２の超分岐高分子を含み、且つ前
記第２の超分岐高分子を介した非共有結合的相互作用に
よる自己組織化構造を有してもよい。

【００４６】前記発光層および前記機能層は、前記第１
の超分岐高分子と前記第２の超分岐高分子との間の非共
有結合的相互作用による自己組織化構造を有してもよ
い。

【００４７】前記第２の超分岐高分子は例えば、円盤状
の立体構造を有してもよい。

【００４８】前記第２の超分岐高分子は例えば、球状の
立体構造を有する。

【００４９】前記第２の超分岐高分子は例えば、ロッド
状の立体構造を有する。

【００５０】前記第２の超分岐高分子は、デンドリマー
であることが好ましい。

【００５１】前記自己組織化構造は、静電相互作用によ
って形成されていてもよい。

【００５２】前記自己組織化構造は、水素結合によって
形成されていてもよい。

【００５３】前記自己組織化構造は、π電子相互作用に
よって形成されていてもよい。

【００５４】前記第１および前記第２電極の面に略直交
する側面を有する壁状構造体をさらに有し、前記第１の
超分岐高分子は前記壁状構造体との相互作用によって、
前記側面に略平行に配向していてもよい。

【００５５】前記壁状構造体の前記側面は帯電してお
り、前記第１の超分岐高分子は前記側面と静電相互作用
していてもよい。

【００５６】前記壁状構造体の前記側面は水素結合性を
有し、前記第１の超分岐高分子は前記側面との間で水素
結合していてもよい。

【００５７】前記壁状構造体はπ電子共役系の原子団を
有し、前記第１の超分岐高分子は前記側面とπ電子相互
作用していてもよい。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。

【００５９】本明細書における超分岐高分子とは、任意
の形状の分岐構造を持つ超分岐構造単位を少なくとも一
つ有する高分子である。ここで言う「超分岐構造単位」
は、図１に模式的に示すように、デンドリマー構造単位
やハイパーブランチポリマー構造単位を含む。デンドリ
マーやハイパーブランチポリマーについては、例えば、
柿本雅明，化学，５０巻，６０８頁（１９９５）、高分
子，Ｖｏｌ．４７，ｐ．８０４（１９９８）に記載され
ている。

【００６０】超分岐構造単位１２は、１つの樹木状分岐
の開始点１３ａを有する。超分岐構造単位１２が有する
分岐点１３の数に制限は無く、樹木状分岐の開始点１３
ａのみを分岐点１３とした構造であってもよい。超分岐
構造単位１２は、デンドリマー構造単位のように、規則
的な繰り返し分岐構造を有してもよいし、ハイパーブラ
ンチポリマー構造単位のように、不規則な繰り返し分岐
構造を有していても良い。

【００６１】本明細書における超分岐高分子は、図１に
示した超分岐構造単位１２を少なくとも１つ有すれば良
いが、図２に示す超分岐高分子１０のように、中心構造
（コア）１４に結合した複数の超分岐構造単位１２（１
２ａ〜１２ｃ）を有することが好ましい。特に、超分岐
高分子１０および超分岐高分子１０の自己組織化構造が
等方的な特性を示すように、超分岐高分子１０の分子構
造の対称性が高いことが好ましく、超分岐構造単位１２
の数は、３個または４個が好ましい。複数の超分岐構造
単位１２は互いに異なるものであっても良いが、構造の
対称性の観点から、同じものであることが好ましい。

【００６２】図２に示した超分岐高分子１０は、３つの
超分岐構造単位１２ａ、１２ｂおよび１２ｃの樹木状分
岐開始点１３ａが、中心構造１４としての３官能性原子
団に結合した構造を有している。中心構造１４と超分岐
構造単位１２との結合は、典型的には共有結合である
が、水素結合や配位結合などの非共有結合であってもよ
い。

【００６３】超分岐構造単位１２ａ、１２ｂおよび１２
ｃは、互いに異なってもよいし、同じであっても良い。
超分岐高分子１０が等方的な特性を有するように、３つ
の超分岐構造単位１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは同じも
のであることが好ましい。以下、中心構造１４としての
多官能原子団も参照符号１４で示すことにする。

【００６４】なお、本発明で用いられる超分岐高分子１
０は、その分子表面にホール伝導性や電子伝導性、また
はイオン伝導性を有するものであってよく、分子表面と
内部との間にエネルギー相互作用を有するものや、デン
ドロン（超分岐構造単位中の繰り返し単位）にキャリア
伝導性を有するものでもよい。分子の表面にキャリア伝
導性を有する超分岐高分子１０は、キャリア伝導性を有
する末端基間のホッピングによってキャリアが移動す
る。デンドロンがπ共役鎖などπ電子を有する構造を備
える場合など、デンドロンがキャリア伝導性を有する場
合には、キャリアは中心構造１４と超分岐構造単位１２
との間をも移動することができるので、中心構造１４が
有する機能を引き出すことができる。

【００６５】超分岐高分子１０の中心構造１４とは、任
意の数の樹木状分岐開始点１３ａと結合し、樹木状分岐
開始点１３ａ以降の超分岐構造単位１２を除いた部分の
構造を指す。本発明に好適に用いられる超分岐高分子１
０は、典型的には、中心構造１４の回りに複数の超分岐
構造単位１２を有し、対称性の高い立体構造を有するの
で、中心構造１４は超分岐高分子１０の立体構造の中心
に位置する。

【００６６】中心構造１４を構成する多官能原子団１４
として、（１）炭素数が１〜２０であって、Ｏ、ＮＨ、
Ｎ（ＣＨ₃）、Ｓ、ＳＯ₂等のヘテロ原子が介在しても良
い非置換または水酸基、カルボキシル基、アシル基また
はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等のハロ
ゲン置換のアルキレン基、（２）炭素数が６〜２０のア
リーレン基、（３）これらのアルキレン基とアリーレン
基が結合した基、（４）上記（１）〜（３）の各基の炭
素原子に結合した水素原子が脱離した多価の基、（５）
多価のヘテロ環基、（６）多価のヘテロ環基と上記
（１）〜（４）の炭化水素基とが結合した基、（７）ポ
ルフィリンやポルフィリン錯体が挙げられる。

【００６７】本発明に用いられる超分岐高分子１０のデ
ンドロンは、芳香族であっても、脂肪族であってもよ
い。具体的には、芳香族または脂肪族ポリエーテル構
造、芳香族ポリエステル構造、ポリシロキサン構造、ポ
リカルボシラン構造、ポリエーテルアミド構造、ポリア
ミドアミン構造、ポリプロピレンイミン構造等の高分子
構造や、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポ
リフェニレンエチニレン等の共役系高分子構造が挙げら
れ、ポリチオフェンやポリチエニレンビニレンやポリピ
ロールやポリシロール等のヘテロ環基等を含んでもよ
い。

【００６８】デンドロンにキャリア伝導性を付与するた
めに、デンドロンにπ共役系構造に持たせてもよいし、
ホール伝導構造として、ジアルキルフェニルアミン残基
を有する構造、トリフェニルアミン残基を有する構造、
フェナントロリン残基、イミダゾール残基等を持たせて
もよい。また、電子伝導構造として、ナフタレンテトラ
カルボン酸ジイミド残基等を持たせてもよい。また、イ
オン伝導構造として、カルボキシレートやスルホネート
官能基等のアニオンとアルカリ金属やアルカリ土類金属
等のカチオンとで構成された塩を持たせてもよい。

【００６９】さらに、超分岐高分子の分子内に他の機能
性の原子団（官能基）を導入し、機能の複合化をするこ
とができる。例えば、分子内に蛍光性を有する基や、紫
外線吸収性を有する基などを導入することができる。具
体的には、ローダミン色素等をデンドリマーの中心構造
に結合することが例示される。

【００７０】超分岐高分子に他の機能性の官能基を導入
する場合、超分岐高分子の中心構造に官能基を導入する
か、あるいは中心構造に結合された超分岐構造単位（例
えばデンドロン）によって構成される周囲構造に官能基
を結合することが好ましい。すなわち、超分岐構造単位
は、超分岐高分子の特性に大きく影響するので、繰り返
し構造を構成する超分岐高分子単位に他の機能を持たせ
たり、その一部に官能基を導入すると、超分岐高分子の
全体の特性を制御することが難しい場合がある。従っ
て、超分岐高分子の中心構造または周囲構造の最外殻に
官能基を導入することが好ましい。

【００７１】例えば、超分岐高分子に発光機能を有する
官能基を導入して静電誘導型トランジスタを構成し、こ
れを用いて例えばカラー表示が可能な表示装置を作製す
る場合、以下に説明する理由から、発光機能を有する官
能基は、超分岐高分子の中心構造に結合されるか、また
は、繰り返し構造の最外殻に結合されることが好まし
い。

【００７２】カラー表示を行う場合、複数の画素が複数
の異なる色（典型的には赤、緑、および青色）を発光す
る。異なる色を発光する複数の画素に設けられたトラン
ジスタはいずれも、ほぼ等しいキャリア輸送度（移動
度）を有することが好ましい。異なる色を発光する複数
の画素に設けられたトランジスタのそれぞれにおいて、
異なる色を発光する官能基が超分岐構造単位に導入され
ていると、繰り返し構造が、導入された官能基の影響を
受け、例えばトランジスタの移動度が画素ごとに異なっ
てしまう恐れがある。従って、異なる色を発光する複数
の画素のトランジスタが共通の超分岐構造単位を有し、
異なる色を発光する官能基が、超分岐高分子の中心構造
に結合されるか、または、繰り返し構造の最外殻に結合
されていることが好ましい。

【００７３】本発明で用いる超分岐高分子１０は、上述
したように、超分岐構造単位１２を有する限り、その分
岐構造に制限は無いが、分子構造の対称性の観点からデ
ンドリマーであることが好ましい。超分岐高分子１０が
デンドリマーの場合、その世代数に特に制限はないが、
中心構造１４が大きいものや長いものを含めると、典型
的な世代数は１〜１０であり、末端基（超分岐構造単位
１２の末端部、超分岐高分子１０の表面を構成する末端
部）の密集性と合成の容易性から、世代数は２〜８が好
ましく、さらに好ましくは３〜７であり、最も好ましい
のは、３〜５である。なお、デンドリマーの世代とは、
図３に示すように、規則的な分岐の次数を示すものであ
る。

【００７４】本発明の静電誘導型トランジスタが有する
半導体層は超分岐高分子を含み、且つ、この半導体層
は、超分岐高分子を介した非共有結合的相互作用による
自己組織化構造を有する。自己組織化構造は、同種の超
分岐高分子間に形成されたものでもよいし、異種の超分
岐高分子間に形成されたものでもよい。また、半導体層
が従来の導電性高分子を含む場合には、超分岐高分子と
従来の導電性高分子との間に形成された自己組織化構造
であってもよい。超分岐高分子を用いて自己組織化構造
を形成する場合、最小の自己組織化構造は、２つの超分
岐高分子（２分子）によって形成され得る。また、超分
岐高分子と従来の導電性高分子を用いて自己組織化構造
を形成する場合、最小の自己組織化構造は、１つの超分
岐高分子と１つの従来の導電性高分子（２分子）によっ
て形成され得る。さらに、図６を参照して後述するよう
に、超分岐高分子の自己組織化構造の配向方向を制御す
るための壁状構造体３５と、超分岐高分子との間に自己
組織化構造が形成されていても良い。

【００７５】なお、非共有結合的相互作用には、ファン
デアワールス力、水素結合、静電相互作用、π電子相互
作用、電荷移動相互作用等が含まれる。

【００７６】次に図４から図６を参照して、本発明のト
ランジスタに含まれる半導体層が有する自己組織化構造
について説明する。

【００７７】本発明に用いられる超分岐高分子の立体構
造は、等方的な導電性を発現させるために、図４（ａ）
に示したような円盤状（ディスク状）、または、図４
（ｂ）に示したような球状であることが好ましい。ある
いは、図５に示したようなロッド状であってもよい。な
お、このような立体構造を有する超分岐高分子は、上述
したように、中心構造およびデンドロンの構造ならびに
世代数を適宜調整することによって得られる。

【００７８】図４（ａ）では、円盤状の超分岐高分子１
０ａが、その分子間に働く非共有結合的相互作用によっ
て、複数のロッド５０を有する自己組織化構造２０ａを
形成している。この自己組織化構造２０ａは一軸配向し
ており、円盤状の超分岐高分子１０ａは、ロッド５０の
断面が基板２１の表面にほぼ平行に配向しており、ロッ
ドの中心軸５１は基板２１の表面にほぼ垂直に配向して
いる。

【００７９】図４（ｂ）では、球状の超分岐高分子１０
ｂが、その分子間に働く非共有結合的相互作用によって
自己組織化構造２０ｂを形成している。図４（ｂ）に
は、１層目の４つの超分岐高分子１０ｂの中央に２層目
の超分岐高分子１０ｂが位置するような自己組織化構造
２０ｂを例示しているが、これに限られず、１層目と２
層目の超分岐高分子１０ｂが互いに重なるような自己組
織化構造が形成されてもよい。

【００８０】図５では、ロッド状の超分岐高分子１０ｃ
が、その分子間に働く非共有結合的相互作用によって、
複数のロッド５４を有する自己組織化構造２０ｄを形成
している。この自己組織化構造２０ｄは一軸配向してお
り、ロッド状の超分岐高分子１０ｃは、ロッド５４の断
面が基板２１の表面にほぼ垂直に配向しており、ロッド
の中心軸５１は基板２１の表面にほぼ平行に配向してい
る。

【００８１】図４（ａ）、（ｂ）および図５において、
互いに積層されている超分岐高分子１０ａ、１０ｂおよ
び１０ｃは、それぞれ同種のものであってもよいし、異
種のものであってもよい。すなわち、同種の超分岐高分
子からなる複数の層で半導体層を構成してもよいし、超
分岐高分子の単分子層で１つの半導体層を構成してもよ
い。なお、図４（ａ）および図５のように自己組織化構
造２０ａおよび２０ｄを一軸配向させる場合、円盤状ま
たはロッド状の超分岐高分子を用いると、高い配向度で
一軸配向させやすいので好ましいが、球状など他の立体
形状を有する超分岐高分子を用いることもできる。いず
れの場合も超分岐高分子としては、対称性の観点から、
デンドリマーを用いることが好ましい。一軸配向させる
ことにより、特性の異方性を利用する場合だけでなく、
等方的な特性を発現させる場合においても、緻密な膜を
形成し易いなどの利点が得られる。

【００８２】さらに、図４（ａ）および図５に示したよ
うに自己組織化構造２０ａ、２０ｄが一軸配向した超分
岐高分子を含む層を形成すると、超分岐高分子の中心構
造１４が導電性の原子団を有している場合、この中心構
造１４を静電誘導型トランジスタの電極の一つとして効
率よく利用することができる。例えば図４（ａ）および
図５で、ロッド５０、５４の中心軸５１に平行に、か
つ、超分岐高分子を含む半導体層を挟んで両側にソース
電極およびドレイン電極を設けた場合、すなわち、超分
岐高分子の中心構造１４がソース電極およびドレイン電
極の面内で一軸配向している場合、上記中心構造１４を
ゲート電極として用いることができる。なお、この中心
構造１４をゲート電極として用いる静電誘導型トランジ
スタについては、例えば図８を参照して後述する。

【００８３】以上説明したように、非共有結合的相互作
用による自己組織化構造を形成させることにより、半導
体層内におけるエネルギーの移動やキャリアの移動が、
非共有結合的相互作用の強い部分を介してスムーズに起
こり、移動速度を速くすることが可能となる。この効果
は、例えば図４（ａ）および図５に示したように自己組
織化構造２０ｄが一軸配向している場合に、顕著に得ら
れる。さらに、自己組織化構造２０ｄが一軸配向してい
る場合、超分岐高分子の中心構造に導電性を付与すれ
ば、超分岐高分子を含む層をトランジスタのゲート電極
としても利用することができる。

【００８４】また、３次元的な広がりをもつ超分岐高分
子および／またはその自己組織化構造が導電性を担って
いるので、１次元の共役鎖が機能を担う従来の導電性高
分子のように特性が温度に依存しやすいという問題の発
生が抑制される。

【００８５】超分岐高分子を用いて半導体層を形成する
方法には、公知の成膜方法を広く適用することができ
る。超分岐高分子は、従来の共役系の導電性高分子など
に比べて溶媒に対する溶解性に優れるので、種々の溶媒
を用いて溶液を調製することができる。この溶液をスピ
ンコーティング法、ディップコーティング法、キャステ
ィング法、印刷法およびインクジェット法等の方法によ
り基板（支持体）２１上に塗布または印刷し、乾燥後、
必要に応じて加熱処理することにより、超分岐高分子の
膜を形成することができる。

【００８６】例えば、超分岐高分子の単分子膜は、所定
の濃度の溶液に、基板２１を所定の時間だけ浸漬するこ
とによって形成できる。基板表面に超分岐高分子と非共
有結合的相互作用を示す層を予め形成しておけば、自己
組織化構造を形成しながら単分子層が形成される。

【００８７】特に図４（ａ）および図５に示したように
一軸配向している超分岐高分子を用いて半導体層を形成
するには、以下に説明するように、壁状構造体を用いる
ことが好ましい。以下、超分岐高分子を高い配向度で一
軸配向させる方法を、図６を参照しながら説明する。な
お、以下の説明では、超分岐高分子としてデンドリマー
を用いた場合を例示する。

【００８８】以下に説明する半導体層の形成方法では、
超分岐高分子層の層面に略直交する側面を有する壁状構
造体を形成し、壁状構造体と超分岐高分子との非共有結
合的相互作用を利用して、壁状構造体の側面に略平行に
超分岐高分子を平行に配向させる。壁状構造体と超分岐
高分子との非共有結合的相互作用は、超分岐高分子間に
作用する非共有結合的相互作用と同様に強い相互作用で
あることが好ましく、静電相互作用、水素結合、または
π電子相互作用を利用できる。

【００８９】例えば、図６（ａ）から（ｄ）に示すよう
に、静電相互作用を利用して超分岐高分子１０を一軸配
向させることができる。

【００９０】まず、図６（ａ）に示すように、基板２１
の表面に、壁状構造体３５を形成する。壁状構造体３５
は、例えば、基板２１の表面に高分子材料からなる膜を
形成し、この高分子膜をパターニングすることによって
形成される。特に、感光性を有する高分子材料を用いる
と、フォトリソグラフィープロセスによって簡便に壁状
構造体３５を形成することができる。高分子材料として
は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ノボラッ
ク樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。壁
状構造体３５が透明性を有することが好ましい場合に
は、アクリル系樹脂が好ましく、機械的な強度が高いこ
とが好ましい場合には、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂
やポリイミド樹脂が好ましい。この壁状構造体３５の側
面を帯電させるためには、上記高分子材料に、電荷を有
する高分子または低分子を混合して用いる。

【００９１】次に、図６（ｂ）に示すように、壁状構造
体３５の表面電荷と逆極性の電荷を最外殻に有するデン
ドリマー１０を基板２１上に付与する。例えば、上述の
デンドリマー１０の溶液を壁状構造体３５が形成された
基板２１上に塗布する。塗布方法としては、ディッピン
グ法やインクジェット法が好ましい。

【００９２】デンドリマー１０は、静電相互作用によっ
て、壁状構造体３５の帯電した側面にほぼ平行に、すな
わち基板２１の表面にほぼ垂直に配向する。次に、先に
塗布したデンドリマー１０と反対電荷を有するデンドリ
マー１０溶液を塗布する。このデンドリマーは先に塗布
されたデンドリマーと静電相互作用によって自己組織化
構造を形成する。この操作を交互に繰り返すことによ
り、静電相互作用によって配列した超分岐高分子層を形
成することができる。また、互いに異なる電荷を有する
デンドリマーを混合して、一度に付与してもよい。

【００９３】上述した方法と同様の方法で、水素結合を
利用して、配向度の高い超分岐高分子層を形成すること
ができる。壁状構造体３５の側面に水素結合性を付与す
るために、水素結合性原子団を導入する。水素結合性原
子団としては、例えば、カルボキシル基とアミノ基とを
組み合わせて用いることができる。すなわち、最外殻に
カルボキシル基を有するデンドリマー溶液と、最外殻に
アミノ基を有するデンドリマー溶液とに交互に浸漬する
ことによって、水素結合によって高い配向度で一軸配向
した超分岐高分子層を形成することができる。また、水
素結合を形成する原子団を有する一組のデンドリマーを
混合して付与してもよい。

【００９４】また、上述した方法と同様の方法で、π電
子相互作用を利用して、配向度の高い超分岐高分子層を
形成することができる。この場合、壁状構造体３５の側
面にπ電子相互作用を付与するために、平面性の高い基
を導入する。導入する基としては、例えば、ピレンなど
のベンゼン環が挙げられる。

【００９５】なお、壁状構造体３５を用いることなし
に、一軸配向した自己組織化構造を得ることもできる。
例えば、基板表面に、ラビングなどにより配向処理を施
したゼラチンまたはポリイミドなどから形成された配向
膜を形成する。この配向膜上に、デンドリマーの最外殻
基にメソゲン基を導入して液晶性を付与したものを塗布
することにより、一軸配向した自己組織化構造が得られ
る。

【００９６】以上説明したように、様々な方法を用いて
本発明の静電誘導型トランジスタに用いられる半導体層
を形成することができる。

【００９７】図４および図５では、超分岐高分子間の非
共有結合的相互作用による自己組織化構造を説明した
が、超分岐高分子と従来の導電性高分子との間の非共有
結合的相互作用によっても、自己組織化構造が形成され
得る。例えば本発明の静電誘導トランジスタの半導体層
を複数の異なる層によって形成し、そのうちの１つの層
を超分岐高分子によって形成し、他の層を従来の導電性
高分子（鎖状共役系高分子）で形成し、これらの間の非
共有結合的相互作用によって自己組織化構造を形成する
こともできる。

【００９８】本発明の静電誘導型トランジスタに用いら
れる、超分岐高分子を含む半導体層は、キャリア移動の
異方性が抑制され、かつ、キャリア移動度が高く、有機
半導体として優れた特性を持つ。また、空気中の酸素や
水分の影響を受けず、安定性に優れ、長寿命である。

【００９９】次に、本発明の静電誘導型トランジスタを
具体的に説明する。本発明の静電誘導型トランジスタ
は、上述の超分岐高分子を含む半導体層を有することに
より、従来の静電誘導型トランジスタよりもキャリア数
が多く、そのことにより、外部量子利用効率が高い。ま
た、本発明の静電誘導型トランジスタでは、半導体層
に、高効率且つ特性の優れた発光機能や光電変換機能等
を付与することが可能である。さらに、本発明の静電誘
導型トランジスタでは、半導体層を複数の半導体層を用
いて構成することによっても、機能の複合化を実現する
ことが可能である。

【０１００】一般に静電誘導型トランジスタは、ショッ
トキーゲート型および絶縁ゲート型の２つの型に大別さ
れる。以下この２つの型について説明する。

【０１０１】（１）ショットキーゲート型図７は、ショットキーゲート型静電誘導型トランジスタ
３０の模式的な断面図である。ショットキーゲート型静
電誘導型トランジスタ３０は、ソース電極（第１電極）
１と、ドレイン電極（第２電極）２と、ソース電極１と
ドレイン電極２との間に設けられ、且つ、ソース電極１
とドレイン電極２との間の電流通路である半導体層３
と、半導体層３の中に埋め込まれたゲート電極（第３電
極）４とを有している。ゲート電極４は半導体層３とシ
ョットキー接合している。

【０１０２】この静電誘導型トランジスタ３０では、ゲ
ート電極４に印加する電圧を制御することにより、ソー
ス電極１とドレイン電極２との間に流れる電流量を制御
してスイッチングを行う。

【０１０３】半導体層３は上述したように超分岐高分子
を含んでおり、超分岐高分子を介した非共有結合的相互
作用による自己組織化構造を有している。

【０１０４】ソース電極１及びドレイン電極２は、充分
な導電性を有する様々な材料を用いて形成される。例え
ば、金、銀、銅、白金、ニッケル、タングステン、アル
ミニウムやこれらの合金などの金属類、ＩＴＯ、酸化バ
ナジウムなどの金属酸化物類、グラファイト、ｎ型或い
はｐ型にドーピングされたダイヤモンドやシリコンの化
合物半導体類、或いは、ポリチオフェン、ポリアニリ
ン、ポリピロール等の誘導体を含む共役系導電性高分子
等の有機導電材料等を用いて形成可能である。

【０１０５】ソース電極１及びドレイン電極２の形状
は、シート状、メッシュ状、多孔質状、線状、ドット
状、櫛状等、特に限定されないが、ソース電極１及びド
レイン電極２のいずれもがシート状の平板電極であるこ
とが望ましい。

【０１０６】ゲート電極４は、半導体層３がｐ型半導体
である場合、仕事関数の小さな物質を用いて形成されて
いることが好ましく、例えばアルミニウムやその合金等
を用いて形成される。一方、半導体層３がｎ型半導体の
場合、ゲート電極４は、仕事関数の大きな物質を用いて
形成されていることが好ましく、例えば、金、白金、Ｉ
ＴＯ、またはフッ素がドープされた酸化錫等を用いて形
成される。

【０１０７】なお、ゲート電極４、ソース電極１および
ドレイン電極２を、超分岐高分子を含む膜で形成するこ
ともできる。この場合、例えば不純物のドープ量を多く
することによって、電極として利用可能なレベルの導電
性を有する超分岐高分子を含む膜を形成する。例えば、
ゲート電極４に含まれる超分岐高分子と、半導体層３に
含まれる超分岐高分子との間の非共有結合的相互作用に
よって自己組織化構造が形成されるように材料を選択す
ると、更に、トランジスタの特性を向上することができ
る。あるいは、ソース電極１に含まれる超分岐高分子
と、ドレイン電極２に含まれる超分岐高分子と、半導体
層３に含まれる超分岐高分子と、ゲート電極４に含まれ
る超分岐高分子との間の非共有結合的相互作用によって
自己組織化構造が形成されるように材料を選択しても、
更に、トランジスタの特性を向上することができる。ゲ
ート電極４、ソース電極１またはドレイン電極２に従来
の導電性高分子を用いる場合にも、これらの電極を構成
する導電性高分子と、半導体層３を構成する超分岐高分
子との間の非共有結合的相互作用によって自己組織化構
造が形成させることによって、トランジスタの特性を向
上することもできる。

【０１０８】図７のトランジスタ３０は、半導体層３と
ゲート電極４とがそれぞれ異なる材料を用いた異なる層
によって形成されているが、半導体層３とゲート電極４
とを超分岐高分子を含む単一の層によって形成すること
も可能である。以下、図８を参照して、半導体層３とゲ
ート電極４とが単一の層によって形成されたショットキ
ーゲート型静電誘導型トランジスタ３２を説明する。

【０１０９】静電誘導型トランジスタ３２は、図７の静
電誘導型トランジスタ３０と同様のソース電極１および
ドレイン電極２と、このソース電極１とドレイン電極２
との間に配置された超分岐高分子を含む単一層である機
能層９とを有している。この機能層９に含まれる超分岐
高分子は、中心構造９ｃが導電性を有し、かつ、中心構
造９ｃに結合された周囲構造９ｓが半導体性を有してい
るので、中心構造９ｃが図７の静電誘導型トランジスタ
３０のゲート電極４として機能し、周囲構造９ｓが半導
体層３として機能する。従って、静電誘導型トランジス
タ３２では、単一の層からなる機能層９によって、図７
の静電誘導型トランジスタ３０のゲート電極４および半
導体層３を形成することができる。これにより、機能層
９に機能層９とは異なる材料からなるゲート電極を形成
する必要がないので、製造工程が簡略化される。

【０１１０】なお、静電誘導型トランジスタ３２の機能
層９に用いることができる超分岐高分子としては、実施
例５で説明する（化２２）で示されるデンドリマーを例
示することができる。（化２２）で示されるデンドリマ
ーは、中心構造にＡｕを有しており、これがゲート電極
４として機能する。さらに、このデンドリマーは、周囲
構造にフェニレンビニレンを有しており、これが半導体
層３として機能する。

【０１１１】（２）絶縁ゲート型図９は、絶縁ゲート型静電誘導型トランジスタ４０の模
式的な断面図である。絶縁ゲート型静電誘導型トランジ
スタ４０は、ゲート電極４を覆う絶縁膜５を有してお
り、この絶縁膜５によって半導体層３とゲート電極４と
が絶縁されていることにおいて、上述のショットキーゲ
ート型静電誘導型トランジスタ３０と異なる。この静電
誘導型トランジスタ４０は、ゲート電極４に印加する電
圧を制御することにより、ソース電極１とドレイン電極
２との間に流れる電流量を制御してスイッチングを行
う。

【０１１２】半導体層３は上述したように超分岐高分子
を含んでおり、超分岐高分子を介した非共有結合的相互
作用による自己組織化構造を有している。

【０１１３】ソース電極１及びドレイン電極２は、上述
のショットキーゲート型と同様の材料を用いて形成さ
れ、また、上述のショットキーゲート型と同様の形状を
有し得る。

【０１１４】ゲート電極４は、上述のショットキーゲー
ト型のゲート電極４と異なり、充分な導電性を有してい
れば材質は特に限定されず、例えば、金、銀、銅、白
金、ニッケル、タングステン、アルミニウムやこれらの
合金などの金属類、ＩＴＯ、酸化バナジウム等の金属酸
化物類、グラファイト、ｎ型又はｐ型にドーピングされ
たダイヤモンド、シリコン等の半導体材料、あるいは、
ポリチオフェン類、ポリピロール類、ポリアニリン類等
の共役系高分子化合物を含む有機導電性材料を用いて形
成される。

【０１１５】なお、上述のショットキーゲート型と同様
に、ゲート電極４、ソース電極１およびドレイン電極２
を、超分岐高分子を含む膜で形成することもできる。

【０１１６】ゲート絶縁層５の材料は絶縁性のものであ
れば特に限定されず、ポリイミド類などの有機高分子膜
や珪素酸化物やアルミナ、酸化タンタル等の金属酸化物
等が好適に利用される。ゲート絶縁層５は例えば、多孔
質状のゲート電極の表面に酸化膜を形成することにより
形成される。あるいは、ゲート電極をアルミニウムやタ
ンタル等を用いて形成し、ゲート電極の表面を酸化して
表面酸化層を形成することにより形成してもよい。

【０１１７】図９のトランジスタ４０は、半導体層３
と、ゲート電極４と、絶縁層５とがそれぞれ異なる材料
を用いた異なる層によって形成されているが、半導体層
３と、ゲート電極４と、絶縁層５とを超分岐高分子を含
む単一の層によって形成することも可能である。この静
電誘導型トランジスタは特に図示しないが、図８の静電
誘導型トランジスタ３２と同様に、ソース電極１と、ド
レイン電極２と、ソース電極１とドレイン電極２との間
に配置された超分岐高分子を含む単一層である機能層９
とを有している。機能層９に含まれる超分岐高分子は、
図８の機能層９に含まれる超分岐高分子とは異なる。絶
縁ゲート型の機能層に含まれる超分岐高分子は、中心構
造が導電性を有し、中心構造に結合された周囲構造のう
ち、中心構造に直接結合された内殻構造が絶縁性を有
し、内殻構造に結合された外殻構造（例えば最外殻）が
半導体性を有する。

【０１１８】従って、超分岐高分子の中心構造が図９の
静電誘導型トランジスタ４０のゲート電極４として機能
し、内殻構造が絶縁層５として機能し、外殻構造が半導
体層３として機能する。これにより、図８の静電誘導型
トランジスタ３２と同様に、機能層中に機能層とは異な
る材料からなるゲート電極や絶縁層を形成する必要がな
いので、製造工程が簡略化される。

【０１１９】機能層に用いることができる超分岐高分子
としては、後述の実施例２で説明する（化１９）で示さ
れるデンドリマーを例示することができる。（化１９）
で示されるデンドリマーは、中心構造にＡｕを有してお
り、これがゲート電極４として機能する。さらに、この
超分岐高分子は内殻構造にベンジルエーテルを有し、か
つ、最外殻にフェニレンビニレンを有しているので、ベ
ンジルエーテルが絶縁層５として機能し、フェニレンビ
ニレンが半導体層３として機能する。

【０１２０】なお、ショットキー型および絶縁ゲート型
の静電誘導型トランジスタの機能層に用いられる超分岐
高分子は、本明細書に例示するものに限定されることは
ないが、超分岐高分子の中心構造がソース電極およびド
レイン電極の面内で一軸配向していることが好ましい。
超分岐高分子としては、円盤状の立体構造を有する超分
岐高分子またはロッド状の立体構造を有する超分岐高分
子を用いることが好ましい。さらに超分岐高分子はデン
ドリマーであることが好ましい。

【０１２１】以下、本発明によるトランジスタの半導体
層に好適に用いられる超分岐高分子の合成例を示す。

【０１２２】ポリプロピレンイミン系のものとして、ま
ず化学式１の第１アミン化合物を水−トルエン中で酢酸
触媒によりアクリロニトリルとシアノエチル化反応させ
ることで、化学式２の化合物を生成する。

【０１２３】

【化１】

【０１２４】

【化２】

【０１２５】次いで、上記化学式２の化合物に対してコ
バルト触媒（ラネー触媒）により水素添加反応させるこ
とで、化学式３の化合物を生成する。

【０１２６】

【化３】

【０１２７】すなわち、１つのアミノ基（化１）から、
分岐した２つのアミノ基（化２）が得られ、上記反応を
繰り返すことによって、化学式４から化学式６の化合物
が容易に得られる。

【０１２８】

【化４】

【０１２９】

【化５】

【０１３０】

【化６】

【０１３１】また、超分岐高分子を分子の中心から外側
に向かって合成するダイバージェント法や外側から中心
に向かって合成するコンバージェント法により、化学式
７等のデンドリマーを合成することができる。

【０１３２】

【化７】

【０１３３】また、市販のポリプロピレンイミンデンド
リマー（Ａｌｄｒｉｃｈ社カタログＤＡＢ−Ａｍ−４，
８，１６，３２，６４）を用いてもよい。そこに、４−
（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）安息香酸エチル、または４
−（１，８−ナフタルジイミジル安息香酸）メチル等を
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアルデヒドに溶解し、減圧下６
０℃で加熱攪拌しながら生成するエタノールを留去し、
濃縮後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、該
デンドリマーやハイパーブランチポリマーの分岐末端の
アミノ基が４−ジエチルアミノ安息香酸のアミド、また
は４−（１，８−ナフタルイミジル）安息香酸のアミド
等に変換された物質が得られる。

【０１３４】ポリベンジルエーテル系のものとして４−
ブロモメチレン安息香酸メチル（化８）等と１，３，５
−トリハイドロキシベンゼン（化９）を用い、Ｈａｗｋ
ｅｒ，Ｃ．Ｊ．ｅｔａｌ．；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓ
ｏｃ．，１１２．ｐ．７６３８（１９９０）と同様に無
水炭酸カリウムと１８−クラウン−６エーテルを使用す
るエーテル化反応により、超分岐高分子化合物（化１
０）等の、ポリベンジルエーテル系のデンドリマーやハ
イパーブランチポリマーを得ることが可能であり、４−
ブロモメチレン安息香酸メチルの場合、末端のメチルエ
ステル基をカルボキシル基やカリウム塩等に変換するこ
とも可能である。

【０１３５】

【化８】

【０１３６】

【化９】

【０１３７】

【化１０】

【０１３８】ポリフェニレンビニレン系のものとして、
ＳｈｉｒｓｈｅｎｄｕＫ．Ｄｅｂｅｔａｌ．；Ｊ．
Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ，１１９，ｐ．９０７９（１９
９７）を用いて、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルベンズ
アルデヒド（化１１）と、５−ブロモ−ｍ−キシレンか
らＡｒｂｕｚｏｖ反応の生成物（化１２）とを水素化ナ
トリウムをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中で
反応させ、生成物（化１３）を合成する。さらに１，
３，５−トリブロモベンゼンの２つの臭素をＳｔｉｌｌ
カップリング反応によりビニルに変換し、生成物（化１
４）を生成する。これらを繰り返すことにより、生成物
（化１５）等のポリフェニレンビニレン系のデンドロン
を生成する。これにベンゾトリフォスフェイト（化１
６）等の中心構造となり得るものと反応させて、超分岐
高分子化合物（化１７）等の、ポリフェニレンビニレン
系のデンドリマーやハイパーブランチポリマーを生成す
ることができる。

【０１３９】

【化１１】

【０１４０】

【化１２】

【０１４１】

【化１３】

【０１４２】

【化１４】

【０１４３】

【化１５】

【０１４４】

【化１６】

【０１４５】

【化１７】

【０１４６】上記の例では、中心構造と超分岐構造とが
共有結合を介して結合された超分岐高分子を例示した
が、本発明に用いられる超分岐高分子はこれに限られ
ず、中心構造と超分岐構造とが非共有結合を介して結合
したものであってもよい。

【０１４７】次に本発明の静電誘導型トランジスタの製
造方法の一例を説明する。以下の説明では、半導体層が
デンドリマーを用いて形成されている場合を例示する。

【０１４８】先ず、図７または図８に示したショットキ
ーゲート静電誘導型トランジスタの製造方法を図１０か
ら図１２を参照して説明する。図１０（ａ）〜（ｅ）、
図１１および図１２は、ショットキーゲート静電誘導型
トランジスタの製造方法を模式的に示す図である。

【０１４９】（ａ）ソース電極の形成図１０（ａ）に示すように、基板６上にソース電極１を
形成する。必要に応じてソース電極１と共に、配線パタ
ーンを形成する。例えば、ＩＴＯ膜などをスパッタリン
グ法によって成膜したり、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属膜を蒸着法、スパッタリ
ング法、メッキ法、塗布法等の手法によって形成する。
また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンな
どの導電性高分子膜を塗布、電解重合法などの手法によ
って形成しても良い。これらの導電成膜を公知の方法で
パターニングすることによってソース電極１を形成する
ことができる。

【０１５０】（ｂ）下層半導体層の形成次に図１０（ｂ）に示すように、塗布、ディップ法等の
手法によって、デンドリマーからなる下層半導体層３ａ
を形成する。なお、ゲート電極４を以下に説明する第３
の方法で形成する場合、図１０（ｂ）に示す本工程は省
略される。

【０１５１】（ｃ）ゲート電極の形成次にゲート電極４を形成する。ゲート電極４の形成方法
として、以下の３つの方法を例示することができる。こ
の３つの方法のうちのいずれの方法を用いてゲート電極
を形成しても良いが、特に、第２の方法または第３の方
法を用いれば製造工程を簡略にすることができる。

【０１５２】第１の方法は図１０（ｃ）に示すように、
ゲート電極の材料である金属、金属酸化膜、導電性高分
子、または超分岐高分子を用いて導電性膜を形成し、パ
ターニングすることによって、ゲート電極４を形成す
る。ゲート電極４を超分岐高分子を用いて形成する場
合、この超分岐高分子と、下層半導体層３ａおよび／ま
たは上層半導体層３ｂに含まれるデンドリマーとの間の
非共有結合的相互作用による自己組織化構造を形成する
ことが好ましい。

【０１５３】第２の方法は、下層半導体層３ａに含まれ
るデンドリマーの最外殻基を変化させる方法を用いる。
以下、図１１を参照して説明する。

【０１５４】デンドリマーを用いて形成された下層半導
体層３ａのうち、ゲート電極を形成する部分にエネルギ
ー線６０を照射する。エネルギー線６０の照射により、
デンドリマーの最外殻基を変化させる。この下層半導体
層３ａの上に、金属、金属酸化物、導電性高分子、また
はデンドリック高分子等を含む自己組織化膜を形成す
る。上記自己組織化膜は、例えば気相堆積法または、め
っき法などの液相堆積法によって形成可能である。以上
の方法により、自己組織化膜からなるゲート電極４が形
成される。

【０１５５】下層半導体層３ａに照射するエネルギー線
６０としては、可視光線、紫外線、Ｘ線、電子線（β
線）等の電磁波又は粒子線が用いられる。この中でも紫
外線又は電子線が汎用性の点で好ましい。また、デンド
リマーの最外殻基を変化させる例としては、最外殻基の
メチルエステル基を水酸基に変換することが挙げられ
る。

【０１５６】第３の方法は、図８に示したトランジスタ
３２の作製に好適に用いられる方法である。図８の機能
層９は、図１２の層３およびゲート電極４に対応する。
この場合、層３を構成するデンドリマーとして、中心構
造が導電性を有し、かつ、周囲構造（例えば、中心構造
に結合したデンドロンのいずれか、または、最外殻基）
が半導体の特性を有しているデンドリマーが用いられ
る。

【０１５７】この第３の方法では、図１０（ａ）に示し
たようにソース電極１を形成した後、図１０（ｂ）に示
す工程を行うことなしに、図１２に示すように、ソース
電極１の上に、所望の材料を用いて蒸着、塗布、ディッ
プ法等の手法によってデンドリマーからなる層３を形成
する。なお、図６を参照して説明したように、壁状構造
体３５を用いて、一軸配向したデンドリマーからなる層
３を形成することが好ましい。この単一の層３が、上層
半導体層３ｂ、下層半導体層３ａ及びゲート電極４とし
て機能する。第３の方法では、図１０（ｂ）〜（ｄ）の
工程を図１２に示す一工程で行うことができる。

【０１５８】（ｄ）上層半導体層の形成ゲート電極４を上記第１の方法または第２の方法で形成
した場合、ゲート電極４を形成した後、図１０（ｄ）に
示すように、塗布、ディップ法等の手法によって、上層
半導体層３ｂを形成する。ゲート電極４を上記第３の方
法で形成した場合には、図１０（ｄ）に示す本工程は省
略可能である。

【０１５９】（ｅ）ドレイン電極の形成次に図１０（ｅ）に示すように、上層半導体層３ｂの上
に、例えばスパッタリング法、蒸着法、メッキ法、また
は塗布法等の手法、好ましくは蒸着法、または塗布法の
手法を用いてドレイン電極２を形成する。必要に応じ
て、ドレイン電極とともに配線を形成する。

【０１６０】以上のようにしてショットキー静電誘導型
トランジスタが作製される。

【０１６１】次に図９に示した絶縁ゲート静電誘導型ト
ランジスタの製造方法を、図１３〜図１５を参照して説
明する。図１３（ａ）〜（ｇ）、図１４および図１５
は、絶縁ゲート静電誘導型トランジスタの製造方法を模
式的に示す図である。

【０１６２】図１３（ａ）、（ｂ）に示す工程は、図１
０（ａ）、（ｂ）を参照して説明したショットキーゲー
ト静電誘導型トランジスタの製造方法と同様であるの
で、説明を省略する。なお、ゲート電極４を以下に説明
する第３の方法で形成する場合、図１３（ｂ）に示す工
程は省略される。

【０１６３】絶縁層及びゲート電極の形成工程を説明す
る。絶縁層及びゲート電極の形成には、以下の３つの方
法を例示することができる。この３つの方法のうちのい
ずれの方法を用いてゲート電極を形成しても良いが、特
に、第２の方法または第３の方法を用いれば製造工程を
簡略にすることができる。

【０１６４】図１３（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）を参照
して、第１の方法を説明する。まず図１３（ｃ）に示す
ように、下層半導体層３ａの上に、絶縁層の材料である
ポリイミド類などの高分子膜や金属酸化膜を、蒸着法、
電着法、塗布法等を用いて絶縁層５ａを形成する。次に
ゲート電極の材料である金属、金属酸化物、導電性高分
子、または超分岐高分子等からなる膜形成し、図１３
（ｄ）に示すようにパターニングしてゲート電極４を形
成する。次に図１３（ｅ）に示すように、絶縁層５ｂと
してポリイミド類などの高分子膜や金属酸化膜を電着法
又はメッキ法で形成する。

【０１６５】第２の方法は、中心構造が導電性を有する
デンドリマーを用いて下層半導体層３ａを形成した場合
に、このデンドリマーの最外殻基を変化させる方法を用
いる。以下、図１４を参照して説明する。

【０１６６】中心構造が導電性を有するデンドリマーか
ら形成された下層半導体層３ａのうち、ゲート電極を形
成する部分にエネルギー線６０を照射する。これによ
り、デンドリマーの最外殻基を変化させる。この下層半
導体層３ａの上に、所望の絶縁材料を用いて自己組織化
膜を形成する。第２の方法を用いた場合、デンドリマー
の中心構造がゲート電極４となり、自己組織化膜がゲー
ト絶縁層５として機能する。

【０１６７】なお、下層半導体層３ａに照射するエネル
ギー線としては、可視光線、紫外線、Ｘ線、電子線（β
線）等の電磁波又は粒子線が用いられる。この中でも紫
外線又は電子線が汎用性の点で好ましい。また、デンド
リマーの最外殻基を変化させる例としては、最外殻基の
メチルエステル基を水酸基に変換することが挙げられ
る。

【０１６８】第３の方法は、上述した機能層を有する絶
縁ゲート静電誘導型トランジスタの作製に好適に用いら
れる方法である。この場合、層３は、中心構造が導電性
を有し、周囲構造のうち、中心構造に直接結合した内殻
構造が絶縁性を有し、外殻構造（例えば最外殻）が半導
体の特性を有したデンドリマーを用いて形成されてい
る。

【０１６９】この第３の方法では、図１３（ａ）でソー
ス電極１を形成した後、図１３（ｂ）に示す工程を行う
ことなしに、図１５に示すように、ソース電極１の上
に、所望の材料を用いて蒸着、塗布、ディップ法等の手
法によってデンドリマーからなる層３を形成する。な
お、図６を参照して説明したように、壁状構造体３５を
用いて、一軸配向したデンドリマーからなる層３を形成
することが好ましい。この単一の層が、上層半導体層３
ｂ、下層半導体層３ａ、ゲート電極４および絶縁層５と
して機能する。この第３の方法では、図１３（ｂ）〜
（ｆ）の工程を図１５に示す一工程で行うことができ
る。

【０１７０】以上のようにゲート電極４および絶縁層５
を形成した後、図１３（ｆ）および図１３（ｇ）に示す
ように、上層半導体層３ｂおよびドレイン電極２を形成
する。図１３（ｆ）および図１３（ｇ）に示す工程は、
図１０（ｄ）および図１０（ｅ）に示したショットキー
ゲート静電誘導型トランジスタの製造方法と同様である
ので、詳細な説明を省略する。なお、ゲート電極４を上
記第３の方法で形成した場合には、図１３（ｆ）に示す
工程は省略可能である。

【０１７１】以上のようにして絶縁ゲート静電誘導型ト
ランジスタが作製される。

【０１７２】本発明の静電誘導型トランジスタでは、半
導体層に含まれる超分岐高分子の構造を様々に変更する
ことにより、トランジスタ以外の機能をも備えた複合化
素子を作製することが可能である。例えば、超分岐高分
子に発光する基を付与すれば、ＥＬ素子およびトランジ
スタの機能を有する複合化素子を得ることができる。こ
の複合化素子は、ホールと電子の再結合する確率が高
く、外部量子効率が高い。

【０１７３】また、半導体層３を材料の異なる複数の半
導体層を用いて形成し、発光および太陽電池等の複数の
機能を有する静電誘導型機能複合化トランジスタ素子を
提供することも可能である。例えば、図７または図９に
示したトランジスタにおいて、半導体層３を、第１の半
導体層と、第１の半導体層の上に積層された第２の半導
体層で構成し、第１の半導体層を第１の超分岐高分子を
用いて形成し、第２の半導体層を第２の超分岐高分子を
用いて形成する。第２の半導体層は例えば、発光機能を
有する。また、第２の半導体層は好適には、第２の超分
岐高分子を介した非共有結合的相互作用による自己組織
化構造を有する。

【０１７４】あるいは、図８に示した機能層を有するト
ランジスタにおいて、機能層９とソース電極１との間、
または、機能層９とドレイン電極２との間に、発光層を
配置してもよい。発光層は例えば第２の超分岐高分子を
含む。また発光層は好適には、第２の超分岐高分子を介
した非共有結合的相互作用による自己組織化構造を有す
る。自己組織化構造は、例えば、機能層に含まれる第１
の超分岐高分子と、第２の超分岐高分子との間の非共有
結合的相互作用によって形成され得る。

【０１７５】上記第２の超分岐高分子は例えば、円盤
状、球状、またはロッド状の立体構造を有し、好ましく
はデンドリマーである。

【０１７６】次に、実施例を説明する。本発明がこれら
の実施例に限定されることはない。

【０１７７】（実施例１）実施例１では、図７に示した
静電誘導型トランジスタを作製した。以下、図１０を参
照して、実施例１の静電誘導型トランジスタの製造方法
を説明する。

【０１７８】まず、図１０（ａ）に示すように、ガラス
基板６の上に、ソース電極１の原料である金を蒸着法に
より１００ｎｍの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィー
工程及びウエットのエッチング工程により所望の形状に
パターニングして、ソース電極１を形成した。

【０１７９】次に図１０（ｂ）に示すように、ソース電
極１の上に、下層半導体層３ａの原料である（化１８）
をスピンコーティング法によって膜厚２０ｎｍで形成
し、自己組織化構造を有する下層半導体層膜３ａを成膜
した。この下層半導体層膜３ａをオーブンを用いて窒素
雰囲気中１８０℃で３０分、その後さらに１５０℃で１
時間加熱処理した。

【０１８０】

【化１８】

【０１８１】次に、図１０（ｃ）に示すように、下層半
導体層３ａの上にゲート電極４の原料であるアルミニウ
ムを、蒸着法により膜厚２０ｎｍを成膜して、ゲート電
極４の前駆体を形成した。続いてフォトリソグラフィー
工程及びウエットによるエッチング工程を用いて、ゲー
ト電極４を形成した。

【０１８２】図１０（ｄ）に示すように、ゲート電極４
の上に、上層半導体層３ｂの原料である（化１８）をス
ピンコーティング法によって、膜厚４０ｎｍで形成し、
自己組織化構造を有する上層半導体層膜３ｂを成膜し
た。この上層半導体層膜３ｂをオーブンを用いて、窒素
雰囲気中１８０℃で３０分、その後さらに１５０℃で１
時間加熱処理した。

【０１８３】図１０（ｅ）に示すように、上層半導体層
３ｂの上に、ドレイン電極２の原料である金を、蒸着法
により１００ｎｍの膜厚で成膜した。続いてフォトリソ
グラフィー工程及びウエットのエッチング工程により所
望の形状にパターニングして、ドレイン電極２を形成し
た。さらに、素子全体にＰＭＭＡ溶液を塗布し、保護膜
を形成した。

【０１８４】以上のようにして、本実施例１のスイッチ
ング素子が作製される。

【０１８５】得られたスイッチング素子の特性は、ソー
ス電極１とドレイン電極２との間に３Ｖの電圧を印加
し、ゲート電圧を０Ｖ〜１Ｖとした場合、ソース−ドレ
イン電極間の制御電流が８×１０^-5Ａであった。実施例
１のスイッチング素子は、下記に説明する比較例１と比
べて、低電圧で良好な特性を有する。また、低コストで
作製可能である。実施例１のスイッチング素子は、ＥＬ
素子などの電流駆動用として好適に使用可能である。

【０１８６】（比較例１）実施例１の下層半導体層３ａ
及び上層半導体層３ｂの材料にＣｕフタロシアニンを用
いる以外は実施例１と同様にして、比較例１の静電誘導
型トランジスタを作製した。

【０１８７】比較例１の静電誘導型トランジスタの特性
は、ソース電極及びドレイン電極間に３Ｖ印加し、ゲー
ト電圧を０Ｖ〜１Ｖとした場合、ソース−ドレイン電極
間の制御電流が５．４×１０^-6Ａであった。

【０１８８】（実施例２）実施例２では、図９に示した
静電誘導型トランジスタを作製した。以下、図１３を参
照して、実施例２の静電誘導型トランジスタの製造方法
を説明する。

【０１８９】まず図１３（ａ）に示すように、ガラス基
板６上に、ソース電極原料である金を蒸着法により１０
０ｎｍの膜厚で成膜した。この膜をフォトリソグラフィ
ー工程及びウエットのエッチング工程により所望の形状
にパターニングして、ソース電極１を形成した。

【０１９０】次に図１３（ｂ）に示すように、ソース電
極１の上に、下層半導体層３ａの原料である（化１８）
をスピンコーティング法によって膜厚２０ｎｍで形成
し、自己組織化構造を有する下層半導体層膜３ａを成膜
した。下層半導体層膜３ａをオーブンを用いて窒素雰囲
気中１８０℃で３０分、その後さらに１５０℃で１時間
加熱処理した。

【０１９１】次に図１３（ｃ）に示すように、ゲート絶
縁膜５の原料であるＳｉＯ₂をスパッタ法により、膜厚
２０ｎｍで成膜し、ゲート絶縁膜５ａを成膜した。更
に、このゲート絶縁膜５ａの上にゲート電極４の材料で
ある金を、蒸着法により膜厚２０ｎｍで成膜し、ゲート
電極４前駆体膜とした。続いて、フォトリソグラフィー
工程及びウエットによるエッチング工程により、図１３
（ｄ）に示すようにゲート絶縁層５ａおよびゲート電極
４を形成した。さらに、ゲート電極４の上に、ポリイミ
ド薄膜を電着した。ポリイミド薄膜の電着溶液は、以下
のようにして調製した。まず、ビフェニルテトラカルボ
ン酸二水物６ｇ及びｐ−フェニレンジアミン２．２ｇ
を、窒素を流しながらＮ−メチルピロリドン１００ｇ中
で反応させて、ポリアミック酸溶液を得た。このポリア
ミック酸溶液４．２ｇをＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド
６７ｇで希釈したものに、０．０６８ｇのトリエチルア
ミンを攪拌しながら加え、更にメタノールを攪拌しなが
ら加え、ポリアミック酸塩０．０１％溶液を用意した。

【０１９２】この電着液を用いて、ゲート電極４を陽
極、白金電極を陰極として電着を行い、ゲート電極４の
表面にポリアミック酸の薄膜を析出させた。続いて、１
８０℃で１２０分間加熱して、ポリアミック酸薄膜をポ
リイミド膜に変換して図１３（ｅ）に示すように、ゲー
ト絶縁膜５ｂを形成した。

【０１９３】次に図１３（ｆ）に示すように、ゲート絶
縁膜５ｂが形成されたゲート電極４の上に、上層半導体
膜層３ｂの原料である（化１８）をディップ法により、
８０ｎｍの膜厚で成膜して、自己組織化構造を有する上
層半導体層３ｂを形成した。さらに、この上層半導体層
３ｂを、オーブンを用いて窒素雰囲気中１８０℃で３０
分、その後１５０℃で１時間加熱処理した。

【０１９４】次に、図１３（ｇ）に示すように、ドレイ
ン電極２の原料である金を蒸着法により１００ｎｍの膜
厚で成膜した。この膜をフォトリソグラフィー工程及び
ウエットのエッチング工程により、所望の形状にパター
ニングして、ドレイン電極２を形成した。さらに、素子
全体にＰＭＭＡ溶液を塗布し、保護膜を形成した。

【０１９５】以上のようにして、本実施例２のスイッチ
ング素子が作製される。

【０１９６】得られたスイッチング素子の特性は、ソー
ス電極１とドレイン電極２との間に５Ｖの電圧を印加
し、ゲート電圧を０Ｖ〜１．５Ｖとした場合、ソース−
ドレイン電極間の制御電流が７．５×１０^-5Ａであっ
た。実施例２のスイッチング素子は、比較例１と比べ
て、低電圧で良好な特性を有する。また、低コストで作
製可能である。実施例２のスイッチング素子は、ＥＬ素
子などの電流駆動用として好適に使用可能である。

【０１９７】実施例２の改変例のスイッチング素子とし
て、下層半導体層３ａ、ゲート絶縁層５ａ、５ｂ、ゲー
ト電極４、上層半導体層３ｂを、単一の機能層によって
形成したトランジスタを作製した。この機能層は、（化
１９）に示されるデンドリマーをゲート電極１の上に塗
布することによって形成した。

【０１９８】

【化１９】

【０１９９】実施例２の改変例のスイッチング素子も、
上記実施例２のスイッチング素子と同様に良好な性能を
有することが確認された。

【０２００】（実施例３）実施例３では、図１６に示し
た静電誘導型トランジスタを作製した。以下図１６を参
照して、実施例３の静電誘導型トランジスタの製造方法
を説明する。

【０２０１】ソース電極１の原料である金を蒸着法によ
り１００ｎｍの膜厚で成膜した。続いて、フォトリソグ
ラフィー工程及びウエットのエッチング工程により、こ
の膜を所望の形状にパターニングし、ソース電極１を形
成した。

【０２０２】次に、ソース電極１の上に、下層半導体層
３ａの原料である（化１８）をスピンコーティング法に
より、膜厚２０ｎｍで成膜し、自己組織化構造を有する
下層半導体層膜３ａを形成した。この下層半導体層膜３
ａを、オーブンを用いて窒素雰囲気中１８０℃で３０
分、その後１５０℃で１時間加熱処理した。

【０２０３】下層半導体層膜３ａの上に、ゲート電極４
の原料であるアルミニウムを蒸着法により膜厚２０ｎｍ
を成膜して、ゲート電極４前駆体を形成した。フォトリ
ソグラフィー工程及びウエットによるエッチング工程に
より、ゲート電極４を形成した。

【０２０４】ゲート電極４の上に、上層半導体層３ｂの
原料である（化１８）をスピンコーティング法により、
膜厚４０ｎｍで成膜し、自己組織化構造を有する上層半
導体膜３ｂを形成した。上層半導体層３ｂを、オーブン
を用いて、窒素雰囲気中１８０℃で３０分、その後１５
０℃で１時間加熱処理した。

【０２０５】上層半導体層３ｂの上に、ＥＬ発光層７の
原料である（化２０）をスピンコーティング法により、
膜厚１０ｎｍで成膜し、自己組織化構造を有するＥＬ発
光層７を形成した。

【０２０６】

【化２０】

【０２０７】ＥＬ発光層７を、オーブンを用いて窒素雰
囲気中１８０℃で３０分、その後１５０℃で１時間加熱
処理した。次に、ドレイン電極２の原料である金を蒸着
法により１００ｎｍの膜厚で成膜した。この膜をフォト
リソグラフィー工程及びウエットのエッチング工程によ
り、所望の形状にパターニングして、ドレイン電極２を
形成した。さらに、素子全体にＰＭＭＡ溶液を塗布し、
保護膜を形成した。

【０２０８】以上のようにして、本実施例３のスイッチ
ング素子が作製される。

【０２０９】実施例３のスイッチング素子の特性は、ソ
ース電極１とドレイン電極２との間に３．５Ｖの電圧を
印加し、ゲート電圧を０Ｖ〜１．２Ｖとした場合、ソー
ス−ドレイン電極間の制御電流が８×１０^-5Ａであっ
た。実施例３のスイッチング素子は、低電圧で良好な特
性を有する。また、低コストで作製可能である。実施例
３のスイッチング素子は、ＥＬ素子などの電流駆動用と
して好適に使用可能である。また、この素子の初期輝度
を測定したところ、１５００ｃｄ／ｃｍ²の輝度を示し
た。

【０２１０】（実施例４）実施例４では、図１７に示し
た静電誘導型トランジスタを作製した。以下図１７を参
照して、実施例４の静電誘導型トランジスタの製造方法
を説明する。

【０２１１】ソース電極１の原料である金を蒸着法によ
り１００ｎｍの膜厚で成膜した。この膜をフォトリソグ
ラフィー工程及びウエットのエッチング工程により、所
望の形状にパターニングして、ソース電極１を形成し
た。

【０２１２】ソース電極１の上に、下層半導体層及び発
光層８ａの原料である（化２１）をスピンコーティング
法により、膜厚２０ｎｍで成膜し、自己組織化構造を有
する下層半導体層及び発光層８ａを成膜した。下層半導
体層及び発光層８ａを、オーブンを用いて、窒素雰囲気
中１８０℃で３０分、その後１５０℃で１時間加熱処理
した。なお、「下層半導体層及び発光層８ａ」は、半導
体性と、発光機能との両方を備えている。

【０２１３】

【化２１】

【０２１４】下層半導体層及び発光層８ａの上にゲート
電極原料であるアルミニウムを蒸着法により膜厚２０ｎ
ｍを成膜して、ゲート電極４前駆体を形成した。フォト
リソグラフィー工程及びウエットによるエッチング工程
により、ゲート電極４を形成した。

【０２１５】ゲート電極４の上に、上層半導体及び発光
層８ｂの原料である（化２１）をスピンコーティング法
により、膜厚４０ｎｍで成膜し、自己組織化構造を有す
る上層半導体層及び発光層８ｂを成膜した。上層半導体
層及び発光層８ｂを、オーブンを用いて、窒素雰囲気中
１８０℃で３０分、その後１５０℃で１時間加熱処理し
た。なお、「上層半導体層及び発光層８ｂ」は、半導体
性と、発光機能との両方を備えている。

【０２１６】次に、上層半導体層及び発光層８ｂの上
に、ドレイン電極２の原料である金を蒸着法により、１
００ｎｍの膜厚で成膜した。この膜を、フォトリソグラ
フィー工程及びウエットのエッチング工程により、所望
の形状にパターニングして、ドレイン電極２を形成し
た。素子全体にＰＭＭＡ溶液を塗布し、保護膜を形成し
た。

【０２１７】以上のようにして、実施例４のスイッチン
グ素子を作成した。

【０２１８】実施例４のスイッチング素子の特性は、ソ
ース電極１とドレイン電極２との間に３Ｖの電圧を印加
し、ゲート電圧を０Ｖ〜１Ｖとした場合、ソース−ドレ
イン電極間の制御電流が８×１０^-5Ａであった。実施例
４のスイッチング素子は、低電圧で良好な特性を有す
る。また、低コストで作製可能である。実施例４のスイ
ッチング素子は、ＥＬ素子などの電流駆動用として好適
に使用可能である。また、この素子の初期輝度を測定し
たところ、１５００ｃｄ／ｃｍ²の輝度を示した。

【０２１９】（実施例５）実施例５では、図８に示した
静電誘導型トランジスタを作製した。以下図８、図１０
および図１２を参照して、実施例５の静電誘導型トラン
ジスタの製造方法を説明する。

【０２２０】図１０（ａ）に示すように、ガラス基板６
上に、ソース電極１の原料である金を、蒸着法により１
００ｎｍの膜厚で成膜した。この膜をフォトリソグラフ
ィー工程及びウエットのエッチング工程により、所望の
形状にパターニングして、ソース電極１を形成した。

【０２２１】ソース電極１の上に、機能層９の原料であ
る（化２２）をディップ法により、成膜して、単層の自
己組織化膜である機能層９を形成した。機能層９をオー
ブンを用いて、窒素雰囲気中１８０℃で３０分、その後
１５０℃で１時間加熱処理した。

【０２２２】

【化２２】

【０２２３】機能層９の上に、ドレイン電極２の原料で
ある金を、蒸着法により、１００ｎｍの膜厚で成膜し
た。この膜をフォトリソグラフィー工程及びウエットの
エッチング工程により、所望の形状にパターニングし
て、ドレイン電極２を形成した。

【０２２４】さらに、素子全体にＰＭＭＡ溶液を塗布
し、保護膜を形成した。

【０２２５】以上のようにして、本実施例５のスイッチ
ング素子を作製した。

【０２２６】実施例５のスイッチング素子の特性は、ソ
ース電極１とドレイン電極２との間に３Ｖの電圧を印加
し、ゲート電圧を０Ｖ〜１Ｖとした場合、ソース−ドレ
イン電極間の制御電流が８×１０^-5Ａであった。実施例
５のスイッチング素子は、低電圧で良好な特性を有す
る。また、低コストで作製可能である。実施例５のスイ
ッチング素子は、ＥＬ素子などの電流駆動用として好適
に使用可能である。

【０２２７】また本実施例の改変例として、実施例１ま
たは実施例２の素子のゲート電極４に（化２２）で示さ
れるデンドリマーを用いて、スイッチング素子を作製し
た。得られたスイッチング素子は、上記実施例５のスイ
ッチング素子と同様に、良好な特性を示した。

【０２２８】

【発明の効果】本発明によると、従来の導電性高分子を
用いた静電誘導型トランジスタよりも、特性および／ま
たは信頼性が改善された静電誘導型トランジスタが提供
される。また、複数の機能を備えた静電誘導型機能複合
化トランジスタ素子が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】超分岐高分子の構造と分類とを模式的に示す概
念図である。

【図２】本発明に用いられる超分岐高分子の構造を模式
的に示す図である。

【図３】デンドリマーの世代数の概念を示す模式図であ
る。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明による超分岐高
分子によって形成された自己組織化構造の例を示す模式
図である。

【図５】高度に一軸配向した超分岐高分子層を含む層を
示した模式図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、高度に一軸配向した超分岐
高分子を含む層を形成する方法を説明するための模式図
である。

【図７】本発明の一実施例であるショットキーゲート型
静電誘導型トランジスタの模式的な断面図である。

【図８】本発明の一実施例であるショットキーゲート型
静電誘導型トランジスタの模式的な断面図である。

【図９】本発明の一実施例である絶縁ゲート型静電誘導
型トランジスタの模式的な断面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施例である
ショットキーゲート型静電誘導型トランジスタの製造方
法を説明するための模式的な断面図である。

【図１１】本発明の一実施例であるショットキーゲート
型静電誘導型トランジスタの製造方法を説明するための
模式的な断面図である。

【図１２】本発明の一実施例であるショットキーゲート
型静電誘導型トランジスタの製造方法を説明するための
模式的な断面図である。

【図１３】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の一実施例である
絶縁ゲート型静電誘導型トランジスタの製造方法を説明
するための模式的な断面図である。

【図１４】本発明の一実施例である絶縁ゲート型静電誘
導型トランジスタの製造方法を説明するための模式的な
断面図である。

【図１５】本発明の一実施例である絶縁ゲート型静電誘
導型トランジスタの製造方法を説明するための模式的な
断面図である。

【図１６】本発明に係る実施例３の多層半導体発光静電
誘導型トランジスタの模式的な断面図である。

【図１７】本発明に係る実施例４の単層半導体発光静電
誘導型トランジスタの断面図である。

【符号の説明】１ソース電極２ドレイン電極３半導体層３ａ下層半導体層３ｂ上層半導体層４ゲート電極５ａ、５ｂゲート絶縁層６基板７発光層８ａ発光層８ｂ発光層９機能層１０、１０ａ、１０ｂ超分岐高分子（デンドリマー）１２超分岐構造単位１４中心構造２０ａ、２０ｂ、２０ｄ超分岐高分子の自己組織化構
造２１基板３０、３２ショットキーゲート型静電誘導型トランジ
スタ３５壁状構造体４０絶縁ゲート型静電誘導型トランジスタ５１中心軸５４ロッド

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 29/78 ６５４Ｈ０１Ｌ 29/28 51/00 29/78 ６５８Ｅ６５８ＦＦターム(参考） 4J002 CE001 CH061 CM011 GQ00 5F102 FB01 GB04 GC08 GD01 GD04 GD10 GJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１電極と、第２電極と、前記第１電極
と前記第２電極との間に設けられ、且つ、前記第１電極
と前記第２電極との間の電流通路である半導体層と、前
記半導体層の中に埋め込まれた第３電極とを備え、前記
第３電極に印加する電圧を制御することにより、前記第
１電極と前記第２電極との間の電流量を制御する静電誘
導型トランジスタであって、前記半導体層は少なくとも第１の半導体層を有し、前記
第１の半導体層は第１の超分岐高分子を含み、且つ前記
第１の超分岐高分子を介した非共有結合的相互作用によ
る自己組織化構造を有する、静電誘導型トランジスタ。
【請求項２】前記第１の超分岐高分子は、円盤状の立
体構造を有する、請求項１に記載の静電誘導型トランジ
スタ。
【請求項３】前記第１の超分岐高分子は、球状の立体
構造を有する、請求項１に記載の静電誘導型トランジス
タ。
【請求項４】前記第１の超分岐高分子は、ロッド状の
立体構造を有する、請求項１に記載の静電誘導型トラン
ジスタ。
【請求項５】前記第１の超分岐高分子は、一軸配向し
ている、請求項１から４のいずれかに記載の静電誘導型
トランジスタ。
【請求項６】前記第１の超分岐高分子は、デンドリマ
ーである、請求項１から５のいずれかに記載の静電誘導
型トランジスタ。
【請求項７】前記第１の超分岐高分子は、中心構造
と、前記中心構造に結合した周囲構造とを有し、前記周囲構造は、前記中心構造に結合されている複数の
超分岐構造単位によって形成された繰り返し構造およ
び、前記繰り返し構造に結合した官能基を有し、前記官能基が発光機能を有する、請求項１から６のいず
れかに記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項８】前記半導体層はさらに第２の半導体層を
有し、前記第２の半導体層は発光機能を有する、請求項
１から７のいずれかに記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項９】前記第２の半導体層は、第２の超分岐高
分子を含み、且つ前記第２の超分岐高分子を介した非共
有結合的相互作用による自己組織化構造を有する、請求
項８に記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項１０】前記半導体層は、前記第１の超分岐高
分子と前記第２の超分岐高分子との間の非共有結合的相
互作用による自己組織化構造を有する、請求項に９に記
載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項１１】前記第２の超分岐高分子は、円盤状の
立体構造を有する、請求項９または１０に記載の静電誘
導型トランジスタ。
【請求項１２】前記第２の超分岐高分子は、球状の立
体構造を有する、請求項９または１０に記載の静電誘導
型トランジスタ。
【請求項１３】前記第２の超分岐高分子は、ロッド状
の立体構造を有する、請求項９または１０に記載の静電
誘導型トランジスタ。
【請求項１４】前記第２の超分岐高分子は、デンドリ
マーである、請求項９から１３のいずれかに記載の静電
誘導型トランジスタ。
【請求項１５】前記第３電極と前記半導体層とがショ
ットキー接合している、請求項１から１４のいずれかに
記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項１６】前記第３電極と前記半導体層との間に
絶縁層を有し、前記第３電極と前記半導体層とが絶縁さ
れている、請求項１から１４のいずれかに記載の静電誘
導型トランジスタ。
【請求項１７】前記第３電極が第３の超分岐高分子を
含む、請求項１から１６のいずれかに記載の静電誘導型
トランジスタ。
【請求項１８】第１電極と、第２電極と、前記第１電
極と前記第２電極との間に設けられ、かつ、第１の超分
岐高分子を含む機能層とを有する静電誘導型トランジス
タであって、前記機能層は、前記第１の超分岐高分子を介した非共有
結合的相互作用による自己組織化構造を有し、前記第１の超分岐高分子は、導電性を有する中心構造
と、前記中心構造に結合された半導体性を有する周囲構
造とを有し、前記中心構造は第３電極として機能し、かつ、前記周囲
構造は前記第１電極と前記第２電極との間の電流通路と
して機能し、前記第３電極に印加する電圧を制御することにより、前
記第１電極と前記第２電極との間の電流量を制御する、
静電誘導型トランジスタ。
【請求項１９】前記機能層において、前記第１の超分
岐高分子の前記中心構造が、前記第１電極および前記第
２電極の面内で略一軸配向している、請求項１８に記載
の静電誘導型トランジスタ。
【請求項２０】前記第１の超分岐高分子は、円盤状の
立体構造を有する、請求項１８または１９に記載の静電
誘導型トランジスタ。
【請求項２１】前記第１の超分岐高分子は、ロッド状
の立体構造を有する、請求項１８または１９に記載の静
電誘導型トランジスタ。
【請求項２２】前記第１の超分岐高分子は、デンドリ
マーである、請求項１８から２１のいずれかに記載の静
電誘導型トランジスタ。
【請求項２３】前記周囲構造は、前記中心構造に直接
結合された内殻構造と、前記内殻構造に結合された外殻
構造とを有し、前記内殻構造が絶縁性を有し、前記外殻
構造が半導体性を有する、請求項１８から２２のいずれ
かに記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項２４】前記機能層と前記第１電極との間、ま
たは、前記機能層と前記第２電極との間に、発光層を有
し、前記発光層は、第２の超分岐高分子を含み、且つ前
記第２の超分岐高分子を介した非共有結合的相互作用に
よる自己組織化構造を有する、請求項１８から２３のい
ずれかに記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項２５】前記発光層および前記機能層は、前記
第１の超分岐高分子と前記第２の超分岐高分子との間の
非共有結合的相互作用による自己組織化構造を有する、
請求項に２４に記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項２６】前記第２の超分岐高分子は、円盤状の
立体構造を有する、請求項２４または２５に記載の静電
誘導型トランジスタ。
【請求項２７】前記第２の超分岐高分子は、球状の立
体構造を有する、請求項２４または２５に記載の静電誘
導型トランジスタ。
【請求項２８】前記第２の超分岐高分子は、ロッド状
の立体構造を有する、請求項２４または２５に記載の静
電誘導型トランジスタ。
【請求項２９】前記第２の超分岐高分子は、デンドリ
マーである、請求項２４から２８のいずれかに記載の静
電誘導型トランジスタ。
【請求項３０】前記自己組織化構造は、静電相互作用
によって形成された、請求項１から２９のいずれかに記
載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項３１】前記自己組織化構造は、水素結合によ
って形成された、請求項１から２９のいずれかに記載の
静電誘導型トランジスタ。
【請求項３２】前記自己組織化構造は、π電子相互作
用によって形成された、請求項１から２９のいずれかに
記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項３３】前記第１および前記第２電極の面に略
直交する側面を有する壁状構造体をさらに有し、前記第
１の超分岐高分子は前記壁状構造体との相互作用によっ
て、前記側面に略平行に配向している、請求項１から３
２のいずれかに記載の静電誘導型トランジスタ。
【請求項３４】前記壁状構造体の前記側面は帯電して
おり、前記第１の超分岐高分子は前記側面と静電相互作
用している、請求項３３に記載の静電誘導型トランジス
タ。
【請求項３５】前記壁状構造体の前記側面は水素結合
性を有し、前記第１の超分岐高分子は前記側面と水素結
合している、請求項３３に記載の静電誘導型トランジス
タ。
【請求項３６】前記壁状構造体はπ電子共役系の原子
団を有し、前記第１の超分岐高分子は前記側面とπ電子
相互作用している、請求項３３に記載の静電誘導型トラ
ンジスタ。