JP2005322787A - Organic thin-film transistor - Google Patents

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Toshiaki Fujino
俊明 藤野
Eiji Nobutoki
英治 信時
Teruhiko Kumada
輝彦 熊田
Tetsuyuki Kurata
哲之 藏田
Hiroyuki Fuchigami
宏幸 渕上
Yukiyasu Nakao
之泰 中尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin-film transistor and a switching element, capable of largely modulating the current between the source electrode and the drain electrode by gate voltage, permitting a large current to flow between the source electrode and the drain electrode, and of stably operating in the atmosphere. <P>SOLUTION: The thin-film transistor has a region with a channel between the source electrode and the drain electrode formed, which has a structure consisting of an organic semiconductor compound comprising at least one or more mettalocene skeleton regions, and a five-membered heterocyclic aromatic ring, a six-membered aromatic ring or a condensed aromatic ring thereof. A switching element made of the thin-film transistor is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機半導体を用いた薄膜トランジスタ、および該薄膜トランジスタからなるスイッチング素子に関する。   The present invention relates to a thin film transistor using an organic semiconductor and a switching element including the thin film transistor.

有機活性層およびプリント電子構成部品を備えた薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)は、いくつかの分野において、シリコンベースTFTの安価な代替品として注目されてきている。有機材料を用いることにより、シリコンを用いたプロセスで必要とされるコストのかかるステップを行なうことなく、このようなデバイスを作製することが可能となる。また、そのほかの利点としては、機械的フレキシビリティが向上する点や、シリコン基板上に形成される薄膜トランジスタに対する有機ベースデバイスの調整が容易である点があげられる。有機ベースデバイスの特性は、極端な条件下(たとえば、高温や低温)においては、デバイスの密度や信頼性の点では、シリコンベースのTFTの特性には適合しない。しかし、有機ベースTFTは、極端な条件下での密度や信頼性よりも、経済性が優先される場合には有用である。   Thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs) with organic active layers and printed electronic components have attracted attention as an inexpensive alternative to silicon-based TFTs in several fields. By using an organic material, such a device can be fabricated without the costly steps required in a process using silicon. Other advantages include improved mechanical flexibility and easy adjustment of the organic base device for the thin film transistor formed on the silicon substrate. The characteristics of organic-based devices do not match the characteristics of silicon-based TFTs under extreme conditions (for example, high and low temperatures) in terms of device density and reliability. However, organic base TFTs are useful when economy is prioritized over density and reliability under extreme conditions.

有機ベースTFTの半導体材料として、種々の有機材料が提案されている。とくに高いホール移動度を有する有機半導体材料を用いたTFTとしては、たとえば、非特許文献1に報告されているペンタセンを用いたTFTがあげられる。この場合、1〜2cm2/Vs程度のキャリア移動度が得られており、on時のソース・ドレイン間電流も高い値が得られている。しかしながら、非特許文献2に報告されているように、大気中においてペンタセンは劣化するため、長期間安定した動作が得られず、実用に供するのは困難である。また、ペンタセンの製膜は蒸着法によるため、真空製膜装置などの大型設備が必要となり、前述のような経済性の利点が損なわれる。 Various organic materials have been proposed as semiconductor materials for organic-based TFTs. As a TFT using an organic semiconductor material having a particularly high hole mobility, for example, a TFT using pentacene reported in Non-Patent Document 1 can be cited. In this case, carrier mobility of about 1 to 2 cm 2 / Vs is obtained, and a high value is also obtained for the source-drain current when on. However, as reported in Non-Patent Document 2, since pentacene deteriorates in the atmosphere, stable operation cannot be obtained for a long time, and it is difficult to put it to practical use. In addition, since pentacene film formation is based on a vapor deposition method, a large-scale facility such as a vacuum film forming apparatus is required, which impairs the above-described economic advantages.

そのほかの有機半導体材料を用いたTFTとしては、非特許文献3に報告されているポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体を用いたTFTがあげられる。しかしながら、ここで報告されているTFTのキャリア移動度は最大でも0.1cm2/Vsであり、on時のソース・ドレイン間電流も高い値を得るには至っていない。また、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体は、酸素によるドーピングが顕著なためオフ電流が増加しやすく、大気中におけるゲート電極に印加する電圧によるソース電極とドレイン電極の間を流れる電流の変調幅は3桁程度にとどまる。 As TFTs using other organic semiconductor materials, there are TFTs using a polyregular body of poly (3-hexylthiophene) reported in Non-Patent Document 3. However, the carrier mobility of the TFT reported here is 0.1 cm 2 / Vs at the maximum, and the source-drain current at the time of on has not yet obtained a high value. In addition, poly (3-hexylthiophene) regioregular bodies are prominent in doping with oxygen, and the off-current tends to increase, and the current flowing between the source and drain electrodes is modulated by the voltage applied to the gate electrode in the atmosphere. The width is only about 3 digits.

また、特許文献1には、6員環および縮合芳香族環を二つまたは三つ有し、5員環の複素芳香族環が縮合された構造の有機半導体化合物からなる活性層をもつTFTが開示されている。しかし、このTFTのキャリア移動度は0.1cm2/Vs程度と低く、また、on/off比についても、必要とされる4桁を満たすものではなかった。 Patent Document 1 discloses a TFT having an active layer made of an organic semiconductor compound having a structure in which two or three six-membered rings and three condensed aromatic rings are condensed with a five-membered heteroaromatic ring. It is disclosed. However, the carrier mobility of this TFT is as low as about 0.1 cm 2 / Vs, and the on / off ratio does not satisfy the required four digits.

このように、従来の有機半導体材料を用いたTFTは、いずれも大気中における安定性がわるく、on/off比が小さく、on時のソース・ドレイン間電流も高い値を得るには至っていない。したがって、有機半導体を用いたTFTにおいて、大きなソース・ドレイン間電流を流し、かつこの電流の変調幅を大きくすることは、TFTの特性を向上させる上での課題であった。   As described above, any TFT using a conventional organic semiconductor material has poor stability in the atmosphere, has a small on / off ratio, and has not yet achieved a high value of source-drain current when on. Therefore, in a TFT using an organic semiconductor, flowing a large source-drain current and increasing the modulation width of this current are problems in improving the characteristics of the TFT.

特開平11−195790号公報JP-A-11-195790 Appl.Phys.Lett.,vol.81,p.268(2002)Appl. Phys. Lett. , Vol. 81, p. 268 (2002) Appl.Phys.Lett.,vol.83,p.1644(2003)Appl. Phys. Lett. , Vol. 83, p. 1644 (2003) SCIENCE,vol.280,p.1741(1998)SCIENCE, vol. 280, p. 1741 (1998)

本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたものであり、ゲート電圧によってソース電極とドレイン電極との間の電流をより大きく変調させること、およびソース電極とドレイン電極との間に大きな電流を流すことが可能であり、かつ大気中において安定に動作する有機薄膜トランジスタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, in which the current between the source electrode and the drain electrode is more greatly modulated by the gate voltage, and between the source electrode and the drain electrode. It is an object of the present invention to provide an organic thin film transistor capable of flowing a large current in the air and operating stably in the atmosphere.

本発明は、ソース電極とドレイン電極間のチャネルの電導度を、ゲート電極に印加するゲート電圧によって制御する薄膜トランジスタにおいて、該チャネルが形成される領域が、少なくとも1つ以上のメタロセン骨格部位、および5員環の複素芳香族環、6員環の芳香族環またはこれらの縮合芳香族環から構成される構造を有する有機半導体化合物からなる薄膜トランジスタに関する。   In the thin film transistor in which the conductivity of the channel between the source electrode and the drain electrode is controlled by the gate voltage applied to the gate electrode, the region where the channel is formed includes at least one metallocene skeleton site, and 5 The present invention relates to a thin film transistor made of an organic semiconductor compound having a structure composed of a membered heteroaromatic ring, a six-membered aromatic ring, or a condensed aromatic ring thereof.

前記有機半導体化合物は、前記芳香族環の数が2〜4であり、両端にフェロセンが結合した構造であることが好ましい。前記有機半導体化合物は、式(1):   The organic semiconductor compound preferably has a structure in which the number of aromatic rings is 2 to 4 and ferrocene is bonded to both ends. The organic semiconductor compound has the formula (1):

Figure 2005322787
Figure 2005322787

{式中、R1〜R6は、水素原子、アルキル基(−Cn2n+1、nは1〜10の整数)またはアルコキシ基(−OCn2n+1、nは1〜10の整数)を表わす。}に示される構造であることが、より好ましい。 {Wherein, R 1 to R 6 are a hydrogen atom, an alkyl group (—C n H 2n + 1 , n is an integer of 1 to 10) or an alkoxy group (—OC n H 2n + 1 , n is 1 to 10 Integer). } Is more preferable.

前記有機半導体化合物は、式(2):   The organic semiconductor compound has the formula (2):

Figure 2005322787
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に示される構造であることが、さらに好ましい。 More preferably, the structure is as shown in FIG.

前記有機半導体化合物を有する薄膜トランジスタは、スイッチング素子などの各種デバイスの製造に有利に用いることができ、とくにスイッチング素子材料として用いると、良好にスイッチング駆動する。   The thin film transistor having the organic semiconductor compound can be advantageously used for manufacturing various devices such as a switching element, and particularly, when used as a switching element material, the thin film transistor is favorably switched.

本発明によれば、高い電界効果移動度および高いon/off比を有し、かつ大気中で安定して動作する有機薄膜トランジスタを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic thin-film transistor which has a high field effect mobility and high on / off ratio, and operate | moves stably in air | atmosphere can be provided.

実施の形態1
本発明の薄膜トランジスタは、ソース電極とドレイン電極間のチャネルの電導度を、ゲート電極に印加するゲート電圧によって制御する薄膜トランジスタであり、該チャネルが形成される領域が、少なくとも1つ以上のメタロセン骨格部位、および5員環の複素芳香族環、6員環の芳香族環またはこれらの縮合芳香族環から構成される構造を有する有機半導体化合物からなる薄膜トランジスタである。
Embodiment 1
The thin film transistor of the present invention is a thin film transistor in which the conductivity of a channel between a source electrode and a drain electrode is controlled by a gate voltage applied to the gate electrode, and the region where the channel is formed has at least one metallocene skeleton site , And a 5-membered heteroaromatic ring, a 6-membered aromatic ring, or an organic semiconductor compound having a structure composed of a condensed aromatic ring thereof.

本発明の薄膜トランジスタを、図1を用いて説明する。図1は本発明の薄膜トランジスタの断面図であり、ここで、1は活性層となる有機半導体薄膜、2はソース電極、3はドレイン電極、4はゲート絶縁膜、5はゲート電極、6は基板である。なお、本発明の薄膜トランジスタは、接合型または絶縁ゲート型など、どのようなものであってもよいが、ここでは、絶縁ゲート型に適用した場合について説明する。   The thin film transistor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film transistor of the present invention, wherein 1 is an organic semiconductor thin film that becomes an active layer, 2 is a source electrode, 3 is a drain electrode, 4 is a gate insulating film, 5 is a gate electrode, and 6 is a substrate. It is. Note that the thin film transistor of the present invention may be of any type such as a junction type or an insulated gate type. Here, a case where the thin film transistor is applied to an insulated gate type will be described.

ソース電極2とドレイン電極3間のチャネルを形成する有機半導体薄膜1は、少なくとも1つ以上のメタロセン骨格部位、および5員環の複素芳香族環、6員環の芳香族環またはこれらの縮合芳香族環から構成される構造を有する有機半導体化合物からなる。   The organic semiconductor thin film 1 forming a channel between the source electrode 2 and the drain electrode 3 includes at least one metallocene skeleton site, a 5-membered heteroaromatic ring, a 6-membered aromatic ring, or a condensed fragrance thereof. It consists of an organic semiconductor compound having a structure composed of a group ring.

本発明に用いられる有機半導体化合物は、メタロセン骨格部位を、少なくとも1つ以上、好ましくは2つ有する。メタロセン骨格部位を1つ以上有することにより、有機半導体化合物は、レドックス(酸化還元)活性部位を構成要素として含むこととなり、このレドックス活性部位は外部電圧の印加により容易にポーラロンを発生することができるため、電界効果移動度とon/off比の向上が可能となる。また、メタロセン骨格部位としては、フェロセン、ルテノセン、オスモセン、マンガノセンなどがあげられる。これらの中では、耐熱性、大気中での安定性、外部電圧の印加により容易にポーラロンを発生できる点より、フェロセンが好ましい。   The organic semiconductor compound used in the present invention has at least one, preferably two metallocene skeleton sites. By having one or more metallocene skeleton sites, the organic semiconductor compound includes a redox (oxidation-reduction) active site as a constituent element, and this redox active site can easily generate a polaron by applying an external voltage. Therefore, field effect mobility and on / off ratio can be improved. Examples of the metallocene skeleton site include ferrocene, ruthenocene, osmocene, and manganocene. Among these, ferrocene is preferable from the viewpoints of heat resistance, stability in the atmosphere, and easy generation of polaron by application of an external voltage.

5員環の複素芳香族環としては、チオフェン、セレノフェンなどがあげられる。これらの中では、とくにキャリア伝導性が高い点より、チオフェンが好ましい。   Examples of the 5-membered heteroaromatic ring include thiophene and selenophene. Among these, thiophene is preferable from the viewpoint of particularly high carrier conductivity.

6員環の芳香族環としては、フェニレンがあげられる。   Examples of the 6-membered aromatic ring include phenylene.

5員環の複素芳香族環または6員環の芳香族環からなる縮合芳香族環としては、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセンなどがあげられる。   Examples of the condensed aromatic ring composed of a 5-membered heteroaromatic ring or a 6-membered aromatic ring include fluorene, naphthalene, anthracene, tetracene, and pentacene.

本発明に用いられる有機半導体化合物は、前記5員環の複素芳香族環、前記6員環の芳香族環、前記縮合芳香族環のいずれかから構成されていればよく、また、たとえば、5員環の複素芳香族環と6員環の芳香族環から構成される有機半導体化合物のように、異種の芳香族環の2種以上から構成されていてもよい。有機半導体化合物中の芳香族環の数は、2〜4であることが好ましく、より好ましくは3である。芳香族環の数が1ではポーラロンが発生しにくくなり、5以上では電界効果移動度が小さくなる傾向がある。   The organic semiconductor compound used in the present invention may be composed of any one of the 5-membered heteroaromatic ring, the 6-membered aromatic ring, and the condensed aromatic ring. Like the organic semiconductor compound comprised from a 6-membered aromatic ring and a 6-membered aromatic ring, you may be comprised from 2 or more types of a different aromatic ring. The number of aromatic rings in the organic semiconductor compound is preferably 2 to 4, more preferably 3. When the number of aromatic rings is 1, polaron is hardly generated, and when the number is 5 or more, field effect mobility tends to be small.

本発明に用いられる有機半導体化合物は、少なくとも1つ以上のメタロセン骨格部位、および5員環の複素芳香族環、6員環の芳香族環またはこれらの縮合芳香族環から構成される構造を有するが、メタロセン骨格部位や芳香族環の水素原子は、アルキル基(−Cn2n+1)、アルコキシ基(−OCn2n+1)などで置換されていてもよい。これらの基で置換されることにより、有機半導体化合物は、各種溶媒に可溶となり製膜性を向上でき、かつ分子間配置を適正化できるようになるため好ましい。ここで、nは1〜10の整数を表わす。nが11以上の場合には、分子の立体障害を引き起こし分子間の電荷の移動を妨げる傾向がある。 The organic semiconductor compound used in the present invention has a structure composed of at least one metallocene skeleton site and a 5-membered heteroaromatic ring, a 6-membered aromatic ring, or a condensed aromatic ring thereof. However, the hydrogen atom of the metallocene skeleton site or the aromatic ring may be substituted with an alkyl group (—C n H 2n + 1 ), an alkoxy group (—OC n H 2n + 1 ) or the like. By substituting with these groups, the organic semiconductor compound is preferable because it becomes soluble in various solvents, can improve the film-forming property, and can optimize the intermolecular arrangement. Here, n represents an integer of 1 to 10. When n is 11 or more, there is a tendency that the steric hindrance of the molecule is caused and the charge transfer between the molecules is prevented.

本発明に用いられる有機半導体化合物は、式(1)で示される化合物であることが、キャリア伝導性の点より、好ましい。   The organic semiconductor compound used in the present invention is preferably a compound represented by the formula (1) from the viewpoint of carrier conductivity.

Figure 2005322787
Figure 2005322787

式中、R1〜R6は、水素原子、アルキル基(−Cn2n+1)またはアルコキシアルキル基(−OCn2n+1)を表わす。nは1〜10の整数の表わす。 In the formula, R 1 to R 6 each represents a hydrogen atom, an alkyl group (—C n H 2n + 1 ) or an alkoxyalkyl group (—OC n H 2n + 1 ). n represents an integer of 1 to 10.

本発明に用いられる有機半導体化合物は、式(2)で示される化合物であることが、キャリア伝導性の点より、とくに好ましい。   The organic semiconductor compound used in the present invention is particularly preferably a compound represented by the formula (2) from the viewpoint of carrier conductivity.

Figure 2005322787
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本発明で用いられる有機半導体化合物の製造方法は、とくに限定されない。たとえば、式(1)に示される化合物において、R1〜R6が水素原子の場合には、不活性アルゴン雰囲気下、フェロセンのTHF溶液にターシャルブチルリチウムのペンタン溶液を添加したのち、5,5”−ジブロモ−2,2’:5’,2”−ターチオフェンのTHF溶液を添加し、反応させることにより製造することができる。5,5”−ジブロモ−2,2’:5’,2”−ターチオフェンは、5−ブロモ−2,2’:5’,2”−ターチオフェンのジクロロメタン溶液に固体N−ブロモスクシンイミドを添加して反応させて得ることができる。 The method for producing the organic semiconductor compound used in the present invention is not particularly limited. For example, in the compound represented by the formula (1), when R 1 to R 6 are hydrogen atoms, a pentane solution of tertiary butyl lithium is added to a THF solution of ferrocene under an inert argon atmosphere, 5 ″ -dibromo-2,2 ′: 5 ′, 2 ″ -terthiophene in THF can be added and reacted. 5,5 ″ -Dibromo-2,2 ′: 5 ′, 2 ″ -terthiophene added solid N-bromosuccinimide to a dichloromethane solution of 5-bromo-2,2 ′: 5 ′, 2 ″ -terthiophene And can be obtained by reacting.

また、式(2)、式(3)、式(4)および式(5)で示される有機半導体化合物は、Jpn.J.Appl.Phys.,vol.39,p.L939(2000)中に記載されている方法を参考にして製造することができる。たとえば、式(2)で示される有機半導体化合物は、触媒であるジクロロ(ビストリフェニルホスフィン)の存在下、5,5”−ジヨード−3,3”−ジメトキシ−2,2’:5’,2”−ターチオフェンとフェロセニルジンククロリドとを、THF溶媒中、カップリングすることにより得られる。また、式(3)で示される有機半導体化合物は、Jpn.J.Appl.Phys.,vol.38,p.L1073(1999)中に記載されている方法を参考にしても製造することができる。   In addition, the organic semiconductor compounds represented by the formula (2), the formula (3), the formula (4), and the formula (5) are described in Jpn. J. et al. Appl. Phys. , Vol. 39, p. It can be produced with reference to the method described in L939 (2000). For example, the organic semiconductor compound represented by the formula (2) is 5,5 ″ -diiodo-3,3 ″ -dimethoxy-2,2 ′: 5 ′, 2 in the presence of dichloro (bistriphenylphosphine) as a catalyst. It can be obtained by coupling -terthiophene and ferrocenyl zinc chloride in a THF solvent. The organic semiconductor compound represented by the formula (3) is also described in Jpn.J.Appl.Phys., Vol. 38, p.L1073 (1999).

Figure 2005322787
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本発明の薄膜トランジスタは、たとえば、基板6上のゲート電極5上にゲート絶縁膜4を形成したのち、ソース電極2およびドレイン電極3を形成し、最後に有機半導体薄膜1を形成することにより、作製することができる。   The thin film transistor of the present invention is manufactured by, for example, forming the gate insulating film 4 on the gate electrode 5 on the substrate 6, forming the source electrode 2 and the drain electrode 3, and finally forming the organic semiconductor thin film 1. can do.

基板6を形成する材料としては、絶縁性の材料が使用可能である。具体的には、石英、ガラス、アルミナ焼結体などの各種無機絶縁性材料、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリフェニレンスルフィド膜、ポリパラキシリレン膜などの各種絶縁性プラスチックなどが使用可能である。   As a material for forming the substrate 6, an insulating material can be used. Specifically, various inorganic insulating materials such as quartz, glass, and alumina sintered body, various insulating plastics such as polyimide film, polycarbonate film, polyester film, polyethylene film, polyphenylene sulfide film, polyparaxylylene film, etc. It can be used.

ソース電極2、ドレイン電極3およびゲート電極5を形成する材料としては、導電性を有する材料であれば使用可能である。具体的には、金、銀、銅、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、クロム、モリブデン、タングステン、ニッケルなどの金属、白金シリサイド、パラジウムシリサイド、低抵抗ポリシリコン、低抵抗アモルファスシリコン、炭素、スズ酸化物、インジウム酸化物、インジウム・スズ酸化物(ITO)などの導電性無機材料、導電性を有する有機低分子化合物、導電性のπ−共役高分子などを用いるのが一般的であるが、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を2種以上使用しても差しつかえない。ソース電極2およびドレイン電極3としては、これらの中でも、とくに半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。   As a material for forming the source electrode 2, the drain electrode 3, and the gate electrode 5, any material having conductivity can be used. Specifically, gold, silver, copper, platinum, chromium, palladium, aluminum, indium, chromium, molybdenum, tungsten, nickel and other metals, platinum silicide, palladium silicide, low resistance polysilicon, low resistance amorphous silicon, carbon, In general, conductive inorganic materials such as tin oxide, indium oxide, and indium tin oxide (ITO), organic low-molecular compounds having conductivity, and conductive π-conjugated polymers are used. Of course, it is not limited to these materials, and two or more of these materials can be used. Among these, as the source electrode 2 and the drain electrode 3, those having a low electric resistance particularly on the contact surface with the semiconductor layer are preferable.

ゲート電極5の形成方法としては、とくに制限がなく、たとえば、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、化学蒸着(CVD)法、ラングミュア・ブロジェット(LB)法、スピンコート法、電解重合法が使用可能である。   The method for forming the gate electrode 5 is not particularly limited, and examples thereof include a vacuum deposition method, a sputtering method, a plating method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a Langmuir-Blodget (LB) method, a spin coating method, and an electrolytic polymerization method. It can be used.

ゲート絶縁膜4を形成する材料としては、絶縁性のものであれば、無機材料、有機材料のいずれでも使用可能である。一般的には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルフェノール、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシリレン、ポリアクリロニトリル、各種絶縁性LB膜などが用いられる。また、これらの材料を、2種以上併せて用いてもよい。ゲート絶縁膜4の作製法としては、とくに制限はなく、たとえば、スパッタ法、CVD法、プラズマCVD法、プラズマ重合法、蒸着法、スピンコーティング法、ディッピング法、クラスタイオンビーム蒸着法およびLB法などがあげられる。また、シリコンウエハーを、ゲート電極5と基板6を兼ねて用いる場合には、ゲート絶縁膜4としては、シリコンの熱酸化法などによって得られる酸化シリコン膜が好適である。   As a material for forming the gate insulating film 4, any of an inorganic material and an organic material can be used as long as it is insulative. Generally, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, titanium oxide, polyethylene, polyester, polyimide, polymethyl methacrylate, polyvinyl phenol, polyphenylene sulfide, polyparaxylylene, polyacrylonitrile, various insulating LB films, etc. Is used. Two or more of these materials may be used in combination. There is no restriction | limiting in particular as a preparation method of the gate insulating film 4, For example, a sputtering method, CVD method, plasma CVD method, plasma polymerization method, vapor deposition method, spin coating method, dipping method, cluster ion beam vapor deposition method, LB method etc. Can be given. When a silicon wafer is used as both the gate electrode 5 and the substrate 6, a silicon oxide film obtained by a silicon thermal oxidation method or the like is preferable as the gate insulating film 4.

ソース電極2およびドレイン電極3は、たとえば、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、CVD法、LB法、スピンコート法、電解重合法などにより、形成することができるが、これらに限られるものではない。   The source electrode 2 and the drain electrode 3 can be formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a plating method, a CVD method, an LB method, a spin coating method, an electrolytic polymerization method, and the like. Absent.

有機半導体薄膜1の作製法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スピンコート法、キャスト法、ディッピング法、ロールコート法、バーコート法およびLB法などがあげられ、目的に応じて使用できる。ただし、これら中では、生産性の点で、簡単に薄膜が形成できるスピンコート法、キャスト法、ディッピング法、ロールコート法、バーコート法などが好まれる。有機半導体化合物からなる有機半導体薄膜1の膜厚としては、とくに制限はないが、得られるトランジスタの特性は、有機半導体化合物からなる活性層の膜厚に大きく左右される場合が多いため、膜厚は3000オングストローム以下であることが好ましい。   The organic semiconductor thin film 1 can be produced by vacuum deposition, molecular beam epitaxial growth, ion cluster beam method, low energy ion beam method, ion plating method, CVD method, sputtering method, plasma polymerization method, electrolytic polymerization method, chemical method. Examples include a polymerization method, a spin coating method, a casting method, a dipping method, a roll coating method, a bar coating method, and an LB method, which can be used according to the purpose. However, among these, a spin coating method, a casting method, a dipping method, a roll coating method, a bar coating method and the like that can easily form a thin film are preferred in terms of productivity. Although there is no restriction | limiting in particular as the film thickness of the organic-semiconductor thin film 1 which consists of organic-semiconductor compounds, Since the characteristic of the transistor obtained is largely influenced by the film thickness of the active layer which consists of an organic-semiconductor compound in many cases, film thickness Is preferably 3000 angstroms or less.

また、ゲート電極5と基板6を1つのp型シリコン基板またはn型シリコン基板で置き換えてもよく、この場合には、基板6を省略することができる。p型シリコン基板やn型シリコン基板の体積固有抵抗率は、とくに限定されないが、実用上は、有機半導体薄膜1の体積固有抵抗率よりも小さいことが好ましい。さらに、図1に示すTFTの使用目的に応じて、ゲート電極5と基板6をステンレス板、銅板、導電性高分子などの導電性の板またはフィルムによって置き換えることも可能である。   Further, the gate electrode 5 and the substrate 6 may be replaced with one p-type silicon substrate or n-type silicon substrate. In this case, the substrate 6 can be omitted. The volume specific resistivity of the p-type silicon substrate or the n-type silicon substrate is not particularly limited, but is practically preferably smaller than the volume specific resistivity of the organic semiconductor thin film 1. Furthermore, depending on the purpose of use of the TFT shown in FIG. 1, the gate electrode 5 and the substrate 6 can be replaced with a conductive plate or film such as a stainless plate, a copper plate, or a conductive polymer.

本発明の薄膜トランジスタのキャリア移動度は、好ましくは0.1cm2/Vs以上、より好ましくは0.3cm2/Vs以上である。キャリア移動度が0.1cm2/Vs未満ではトランジスタが駆動できる電流量が小さくなり、たとえば液晶などの画像表示装置のスイッチング素子として用いる場合にはトランジスタサイズを大きくしなければならず、画素開口率の低下をまねく。 The carrier mobility of the thin film transistor of the present invention is preferably 0.1 cm 2 / Vs or more, more preferably 0.3 cm 2 / Vs or more. When the carrier mobility is less than 0.1 cm 2 / Vs, the amount of current that can be driven by the transistor becomes small. For example, when used as a switching element of an image display device such as a liquid crystal, the transistor size must be increased, and the pixel aperture ratio Lead to a decline.

また、on/off比は104以上であることが好ましく、105以上であることがより好ましい。on/off比が104未満ではトランジスタのoff抵抗が充分に高くならず、たとえば液晶などの画像表示装置のスイッチング素子として用いる場合には充電した画素の電荷を保持できなくなる。 Further, the on / off ratio is preferably 10 4 or more, and more preferably 10 5 or more. When the on / off ratio is less than 10 4 , the off resistance of the transistor is not sufficiently high. For example, when used as a switching element of an image display device such as a liquid crystal, the charged pixel charge cannot be held.

本発明の薄膜トランジスタは、液晶などの画像表示装置の駆動制御を行なうスイッチング素子、あるいはインバータを構成してこれを集積化したIC回路などに用いることができる。   The thin film transistor of the present invention can be used in a switching element that controls driving of an image display device such as a liquid crystal, or an IC circuit in which an inverter is integrated and integrated.

実施の形態2
本発明の薄膜トランジスタの一実施の形態を、図2を用いて説明する。図2は、本発明の薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いた液晶表示装置の断面図を示した図である。
Embodiment 2
One embodiment of a thin film transistor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using the thin film transistor of the present invention as a switching element.

図2に示すように、基板6の左半部の上面にはゲート電極5が形成され、基板6の上面全面およびゲート電極5上にはゲート絶縁膜4が形成される。このゲート絶縁膜4の左半部の上面にはソース電極2およびドレイン電極3が形成され、ゲート絶縁膜4の右半部の上面には電極7が形成される。電極7はドレイン電極3に接続されている。さらに、ソース電極2およびドレイン電極3上、ならびにこれらの周辺のゲート絶縁膜4上に、本発明に係る有機半導体材料からなる有機半導体薄膜1が形成される。この有機半導体薄膜1により、ソース電極2とドレイン電極3間のチャネル形成領域が形成されており、基板6、ゲート電極5、ゲート絶縁膜4、ソース電極2、ドレイン電極3、有機半導体薄膜1からなるTFTを有する駆動部11Aが構成されている。   As shown in FIG. 2, the gate electrode 5 is formed on the upper surface of the left half of the substrate 6, and the gate insulating film 4 is formed on the entire upper surface of the substrate 6 and on the gate electrode 5. A source electrode 2 and a drain electrode 3 are formed on the upper surface of the left half of the gate insulating film 4, and an electrode 7 is formed on the upper surface of the right half of the gate insulating film 4. The electrode 7 is connected to the drain electrode 3. Furthermore, the organic semiconductor thin film 1 made of the organic semiconductor material according to the present invention is formed on the source electrode 2 and the drain electrode 3 and on the gate insulating film 4 around them. The organic semiconductor thin film 1 forms a channel formation region between the source electrode 2 and the drain electrode 3. From the substrate 6, the gate electrode 5, the gate insulating film 4, the source electrode 2, the drain electrode 3, and the organic semiconductor thin film 1. A driving unit 11A having a TFT is configured.

また、電極7上および有機半導体薄膜1上には液晶層8が形成され、液晶層8の上面の電極7の上方位置には透明電極9が形成されている。液晶層8上および透明電極9上には偏光板つきガラス板10が形成されており、電極7および透明電極9には配向処理が施されている。電極7、液晶層8、透明電極9およびガラス板10により液晶表示部11Bが構成され、ゲート電極5へのゲート電圧の制御によるTFTのon、offによって、液晶表示部11Bが駆動される。   A liquid crystal layer 8 is formed on the electrode 7 and the organic semiconductor thin film 1, and a transparent electrode 9 is formed on the upper surface of the liquid crystal layer 8 above the electrode 7. A glass plate 10 with a polarizing plate is formed on the liquid crystal layer 8 and the transparent electrode 9, and the electrode 7 and the transparent electrode 9 are subjected to alignment treatment. The electrode 7, the liquid crystal layer 8, the transparent electrode 9, and the glass plate 10 constitute a liquid crystal display unit 11 </ b> B, and the liquid crystal display unit 11 </ b> B is driven by turning on and off the TFT by controlling the gate voltage to the gate electrode 5.

図2中のTFTにおいて、有機半導体薄膜1、ソース電極2、ドレイン電極3、ゲート絶縁膜4、ゲート電極5および基板6を形成する材料は、実施の形態1で説明した薄膜トランジスタと同一の材料を用いることができ、また、その形成方法も同一である。   In the TFT in FIG. 2, the material for forming the organic semiconductor thin film 1, the source electrode 2, the drain electrode 3, the gate insulating film 4, the gate electrode 5, and the substrate 6 is the same material as the thin film transistor described in the first embodiment. It can be used, and the formation method is the same.

TFTのドレイン電極3に接続された電極7の材料は、充分な電導度を有し、液晶に不溶のものであれば、とくに限定されず、たとえば金、白金、クロム、アルミニウムなどの金属やスズ酸化物、インジウム・スズ酸化物(ITO)などの透明導電材または導電性を有する有機系高分子を用いてもよく、もちろんこれらの材料を2種類以上組み合わせてもよい。ただし、電極7には、SiOの斜め蒸着またはラビング等の配向処理を施しておく必要がある。   The material of the electrode 7 connected to the drain electrode 3 of the TFT is not particularly limited as long as it has sufficient conductivity and is insoluble in the liquid crystal. For example, a metal such as gold, platinum, chromium, aluminum or tin A transparent conductive material such as an oxide, indium tin oxide (ITO), or an organic polymer having conductivity may be used. Of course, two or more of these materials may be combined. However, the electrode 7 needs to be subjected to orientation treatment such as oblique deposition of SiO or rubbing.

電極7は、ITOを用いるときはスパッタ法など、導電性高分子を用いるときはスピンコート法などにより、形成することができる。   The electrode 7 can be formed by sputtering or the like when using ITO, and spin coating or the like when using a conductive polymer.

液晶層8には、周知のようなゲスト・ホスト(GH)型液晶、ツイスト・ネマティック(TN)型液晶、スメクチックC相液晶などが用いられる。基板6にガラスを用い、電極7に透明導電材を用いる場合には、基板6に偏光板を取り付けることによって、コントラスト比を上げることができる。   As the liquid crystal layer 8, a well-known guest-host (GH) type liquid crystal, twisted nematic (TN) type liquid crystal, smectic C phase liquid crystal or the like is used. When glass is used for the substrate 6 and a transparent conductive material is used for the electrode 7, the contrast ratio can be increased by attaching a polarizing plate to the substrate 6.

液晶層8は、上下基板の間にスペーサーを挟んでできる空間に毛細管現象を利用し注入することなどにより、形成することができる。   The liquid crystal layer 8 can be formed, for example, by injecting into a space formed by sandwiching a spacer between the upper and lower substrates using a capillary phenomenon.

また、透明電極9の材料としては、スズ酸化物、酸化インジウム、ITOなどの透明導電材を用いるのが一般的であり、適度の透明度を有する導電性有機系高分子を用いてもよく、あるいはこれらの材料を2種類以上組み合わせてもよい。ただし、透明電極9には、SiOの斜め蒸着またはラビング等の配向処理を施しておく必要がある。   Moreover, as a material of the transparent electrode 9, it is common to use a transparent conductive material such as tin oxide, indium oxide, ITO, and a conductive organic polymer having appropriate transparency may be used. Two or more of these materials may be combined. However, the transparent electrode 9 needs to be subjected to orientation treatment such as oblique deposition of SiO or rubbing.

透明電極9は、ITOを用いるならばスパッタ法など、導電性高分子を用いるならばスピンコート法などにより、形成することができる。   The transparent electrode 9 can be formed by sputtering if ITO is used, or by spin coating if conductive polymer is used.

偏光板つきガラス板10に用いられる偏光板としては、偏光するものであれば、とくに限定されずに用いることができる。   As a polarizing plate used for the glass plate 10 with a polarizing plate, any polarizing plate can be used without particular limitation.

また、有機半導体薄膜1上には、素子全体の保護を目的とした保護膜を設けてもよく、この場合保護膜には有機および/または無機の絶縁性材料が用いられる。   Further, a protective film for the purpose of protecting the entire element may be provided on the organic semiconductor thin film 1, and in this case, an organic and / or inorganic insulating material is used for the protective film.

さらに、基板6およびゲート電極5をシリコンにより形成する場合には、ゲート絶縁膜4としてシリコンの熱酸化法などによって得られる酸化シリコン膜を用いることもできる。   Further, when the substrate 6 and the gate electrode 5 are formed of silicon, a silicon oxide film obtained by a silicon thermal oxidation method or the like can be used as the gate insulating film 4.

図2に示す液晶表示装置の動作について説明する。   The operation of the liquid crystal display device shown in FIG. 2 will be described.

有機半導体薄膜1を形成する有機半導体化合物がp型の特性を示す場合について説明すると、ソース電極2を基準として透明電極9に負電圧を印加しておき、ゲート電極5に負のゲート電圧を印加することにより、ソース電極2・ドレイン電極3間の抵抗が減少してTFTがon状態となり、ドレイン電極3と電極7とが直列に接続されているために、液晶層8に電圧がかかり、液晶表示部11Bに所定の表示が行なわれる。   The case where the organic semiconductor compound forming the organic semiconductor thin film 1 exhibits p-type characteristics will be described. A negative voltage is applied to the transparent electrode 9 with the source electrode 2 as a reference, and a negative gate voltage is applied to the gate electrode 5. As a result, the resistance between the source electrode 2 and the drain electrode 3 decreases, the TFT is turned on, and the drain electrode 3 and the electrode 7 are connected in series. A predetermined display is performed on the display unit 11B.

つぎに、ゲート電圧の印加を停止すると、ソース電極2・ドレイン電極3間の抵抗が大きくなってTFTがoff状態となり、液晶層8に電圧がかからなくなり、液晶表示部11Bの表示が消え、このようにゲート電圧の制御による駆動部11AのTFTのon・offにより、液晶表示部11Bの駆動を制御することができる。   Next, when the application of the gate voltage is stopped, the resistance between the source electrode 2 and the drain electrode 3 is increased, the TFT is turned off, no voltage is applied to the liquid crystal layer 8, and the display on the liquid crystal display unit 11B is turned off. In this way, the driving of the liquid crystal display unit 11B can be controlled by turning on and off the TFT of the driving unit 11A by controlling the gate voltage.

また、有機半導体薄膜1がn型の特性を示す場合であっても、同様にゲート電圧の制御によって液晶表示部11Bの駆動を制御できる。   Even when the organic semiconductor thin film 1 exhibits n-type characteristics, the driving of the liquid crystal display unit 11B can be controlled by controlling the gate voltage in the same manner.

したがって、本発明の薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いることにより、優れた性能を有する低価格の液晶表示装置を得ることができる。   Therefore, by using the thin film transistor of the present invention as a switching element, a low-cost liquid crystal display device having excellent performance can be obtained.

以下、本発明の実施例を記述するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.

実施例中、キャリア移動度およびon/off比は、次のように測定した。   In the examples, carrier mobility and on / off ratio were measured as follows.

キャリア移動度の測定方法
薄膜トランジスタのキャリア移動度(μ)は、暗箱中、飽和領域(ゲート電圧VG<ソース・ドレイン間電圧VSD)におけるドレイン電流ISDを測定し、その結果より下記の式に従い決定した。
SD=Ciμ(W/2L)(VG−VT2
Method for Measuring Carrier Mobility The carrier mobility (μ) of the thin film transistor is measured by measuring the drain current I SD in the saturation region (gate voltage V G <source-drain voltage V SD ) in a dark box. It was decided according to.
I SD = C i μ (W / 2L) (V G −V T ) 2

ここで、WとLはそれぞれ半導体のチャネル幅と長さであり、Ciはゲート誘電体層の単位面積当たりの静電容量、VGはゲート電圧、VTはしきい電圧を示す。測定に用いた装置のしきい電圧VTは、任意のゲート電圧VGに対する、飽和領域におけるISDの平方根をプロットし、このプロットにより得られた直線をISD=0まで外挿し、ISD=0となるときのVGの値より求める。 Here, W and L are each channel width and length of the semiconductor, C i is the capacitance per unit area of the gate dielectric layer, V G is the gate voltage, the V T indicates a threshold voltage. The threshold voltage V T of the device used in the measurement, with respect to any gate voltage V G, plotting the square root of I SD at the saturated regime, extrapolating the straight line obtained by the plotting to I SD = 0, I SD It is obtained from the value of V G when = 0.

on/off比の測定方法
薄膜トランジスタのon/off比は、ゲート電圧VGがドレイン電圧VDと等しいかまたはそれ以上であるときの飽和ドレイン電流とゲート電圧VGがゼロのときのドレイン電流との比である。
on / off ratio of the measurement method a thin film transistor for on / off ratio, and drain current when the saturation drain current and the gate voltage V G is zero when the gate voltage V G is greater than or equal to the drain voltage V D Ratio.

実施例1
基板である直径2インチ、厚さ0.7mmの無アルカリガラスウエハー上に、通常の蒸着法、光リソグラフィー法およびエッチング法を用いて厚さ1000オングストロームのクロム薄膜パターンを形成した。その上に、通常の蒸着法およびマスク法を用いて厚さ5000オングストロームのSiOX絶縁膜を形成した。ついでこの絶縁膜上に、通常の蒸着法および光リソグラフィー法を用いて厚さ1000オングストロームのインジウム・スズ酸化物(ITO)薄膜パターンを形成した。このようにして作製した基板上に、式(2)で示される有機半導体化合物をクロロホルムに溶解した溶液を用いて、有機半導体材料薄膜をスピンコート法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 1
A chromium thin film pattern having a thickness of 1000 angstroms was formed on a non-alkali glass wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 0.7 mm as a substrate by using an ordinary vapor deposition method, a photolithographic method, and an etching method. A SiO x insulating film having a thickness of 5000 angstroms was formed thereon using a normal vapor deposition method and a mask method. Next, an indium tin oxide (ITO) thin film pattern having a thickness of 1000 angstroms was formed on the insulating film by using a normal vapor deposition method and a photolithographic method. An organic semiconductor material thin film was formed on the substrate thus prepared by spin coating using a solution obtained by dissolving the organic semiconductor compound represented by the formula (2) in chloroform to obtain the thin film transistor of the present invention.

得られた薄膜トランジスタは絶縁ゲート電界効果トランジスタで構成され、図1に示すような断面をもつ。この場合、1は活性層となる有機半導薄膜、2はソース電極となるITO膜、3はドレイン電極となるITO膜、4はゲート絶縁膜となるSiO2蒸着膜、5はゲート電極であるクロム膜、6はガラスウエハ素子基板である。薄膜トランジスタのチャネル幅(W)、チャネル長(L)はそれぞれ2mm、5μmであった。 The obtained thin film transistor is formed of an insulated gate field effect transistor and has a cross section as shown in FIG. In this case, 1 is an organic semiconductor thin film serving as an active layer, 2 is an ITO film serving as a source electrode, 3 is an ITO film serving as a drain electrode, 4 is a SiO 2 vapor deposition film serving as a gate insulating film, and 5 is a gate electrode. A chromium film 6 is a glass wafer element substrate. The channel width (W) and channel length (L) of the thin film transistor were 2 mm and 5 μm, respectively.

作製した薄膜トランジスタの電気特性は、キャリア移動度が0.1cm2/Vs、on/off比が2×105であった。この薄膜トランジスタを5日間、大気中に保存した後も性能の劣化は見られなかった。 Regarding the electrical characteristics of the manufactured thin film transistor, the carrier mobility was 0.1 cm 2 / Vs, and the on / off ratio was 2 × 10 5 . Even after the thin film transistor was stored in the atmosphere for 5 days, no deterioration in performance was observed.

Figure 2005322787
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実施例2
n−ドープシリコンウエハの表面に、厚さ約300nmのSiO2膜を熱酸化により形成した。この基板はシリコンウエハーがゲート電極として機能する一方、SiO2膜はゲート絶縁膜として働く。この上に通常の蒸着法および光リソグラフィー法を用いて厚さ500オングストロームの金薄膜パターンを形成し、ソースおよびドレイン電極とした。この上に実施例1と同様の有機半導体薄膜を真空蒸着法およびスピンコート法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。上記トランジスタのチャネル幅(W)、チャネル長(L)はそれぞれ2mm、9μmであった。
Example 2
A SiO 2 film having a thickness of about 300 nm was formed on the surface of the n-doped silicon wafer by thermal oxidation. In this substrate, a silicon wafer functions as a gate electrode, while the SiO 2 film functions as a gate insulating film. A gold thin film pattern having a thickness of 500 angstroms was formed thereon by using a normal vapor deposition method and a photolithographic method, and used as source and drain electrodes. On top of this, the same organic semiconductor thin film as in Example 1 was formed by a vacuum deposition method and a spin coating method to obtain a thin film transistor of the present invention. The transistor had a channel width (W) and a channel length (L) of 2 mm and 9 μm, respectively.

実施例3
実施例2と同様の基板および電極を作製し、その上に式(3)で示される有機半導体材料薄膜を真空蒸着法およびスピンコート法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 3
The same substrate and electrode as in Example 2 were prepared, and an organic semiconductor material thin film represented by the formula (3) was formed thereon by a vacuum vapor deposition method and a spin coating method to obtain the thin film transistor of the present invention.

Figure 2005322787
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実施例4
実施例2と同様の基板および電極を作製し、その上に式(4)で示される有機半導体化合物からなる有機半導体材料薄膜を真空蒸着法およびスピンコート法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 4
A substrate and an electrode similar to those in Example 2 were prepared, and an organic semiconductor material thin film made of an organic semiconductor compound represented by the formula (4) was formed thereon by a vacuum deposition method and a spin coating method to obtain the thin film transistor of the present invention. It was.

Figure 2005322787
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実施例5
実施例2と同様の基板および電極を作製し、その上に式(5)で示される有機半導体化合物からなる有機半導体材料薄膜を真空蒸着法およびスピンコート法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 5
A substrate and an electrode similar to those in Example 2 were prepared, and an organic semiconductor material thin film made of an organic semiconductor compound represented by the formula (5) was formed thereon by a vacuum vapor deposition method and a spin coating method to obtain the thin film transistor of the present invention. It was.

Figure 2005322787
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実施例2〜5において、真空蒸着法およびスピンコート法で作製した薄膜トランジスタの電気特性を表1に示す。   In Examples 2 to 5, Table 1 shows electrical characteristics of the thin film transistors manufactured by the vacuum evaporation method and the spin coating method.

Figure 2005322787
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また、実施例2〜5において作製した薄膜トランジスタは、いずれも、5日間大気中に保存したのち、性能の劣化は見られなかった。   In addition, the thin film transistors manufactured in Examples 2 to 5 were not deteriorated in performance after being stored in the atmosphere for 5 days.

実施例6
実験例2と同様の基板および電極を作製し、その上に、式(6)で示される有機半導体化合物からなる有機半導体材料薄膜を真空蒸着法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 6
The same substrate and electrode as in Experimental Example 2 were prepared, and an organic semiconductor material thin film made of an organic semiconductor compound represented by the formula (6) was formed thereon by a vacuum deposition method, to obtain the thin film transistor of the present invention.

Figure 2005322787
Figure 2005322787

実施例7
実験例2と同様の基板および電極を作製し、その上に、式(7)で示される有機半導体化合物からなる有機半導体材料薄膜を真空蒸着法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 7
A substrate and electrodes similar to those of Experimental Example 2 were prepared, and an organic semiconductor material thin film made of an organic semiconductor compound represented by the formula (7) was formed thereon by a vacuum deposition method to obtain the thin film transistor of the present invention.

Figure 2005322787
Figure 2005322787

実施例8
実験例2と同様の基板および電極を作製し、その上に、式(8)で示される有機半導体化合物からなる有機半導体材料薄膜を真空蒸着法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 8
The same substrate and electrode as those of Experimental Example 2 were produced, and an organic semiconductor material thin film made of an organic semiconductor compound represented by the formula (8) was formed thereon by a vacuum deposition method to obtain the thin film transistor of the present invention.

Figure 2005322787
Figure 2005322787

実施例9
実験例2と同様の基板および電極を作製し、その上に、式(9)で示される有機半導体化合物からなる有機半導体材料薄膜を真空蒸着法により形成し、本発明の薄膜トランジスタを得た。
Example 9
The same substrate and electrode as in Experimental Example 2 were prepared, and an organic semiconductor material thin film made of an organic semiconductor compound represented by the formula (9) was formed thereon by a vacuum deposition method, to obtain the thin film transistor of the present invention.

Figure 2005322787
Figure 2005322787

実施例6〜9において、真空蒸着法で作製した薄膜トランジスタの電気特性を表2に示す。   In Examples 6 to 9, electrical characteristics of the thin film transistors manufactured by the vacuum evaporation method are shown in Table 2.

Figure 2005322787
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本発明の有機薄膜トランジスタの断面図を示した図である。It is the figure which showed sectional drawing of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いた液晶表示装置の断面図である。It is sectional drawing of the liquid crystal display device which used the organic thin-film transistor of this invention as a switching element.

符号の説明Explanation of symbols

1 有機半導体薄膜
2 ソース電極
3 ドレイン電極
4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極
6 基板
7 電極
8 液晶層
9 透明電極
10 偏光板つきガラス板
11A 駆動部
11B 液晶表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic-semiconductor thin film 2 Source electrode 3 Drain electrode 4 Gate insulating film 5 Gate electrode 6 Substrate 7 Electrode 8 Liquid crystal layer 9 Transparent electrode 10 Glass plate with a polarizing plate 11A Drive part 11B Liquid crystal display part

Claims (5)

ソース電極とドレイン電極間のチャネルの電導度を、ゲート電極に印加するゲート電圧によって制御する薄膜トランジスタにおいて、該チャネルが形成される領域が、少なくとも1つ以上のメタロセン骨格部位、および5員環の複素芳香族環、6員環の芳香族環またはこれらの縮合芳香族環から構成される構造を有する有機半導体化合物からなる薄膜トランジスタ。 In a thin film transistor in which the conductivity of a channel between a source electrode and a drain electrode is controlled by a gate voltage applied to a gate electrode, a region where the channel is formed includes at least one metallocene skeleton portion and a five-membered ring complex. A thin film transistor comprising an organic semiconductor compound having a structure composed of an aromatic ring, a 6-membered aromatic ring, or a condensed aromatic ring thereof. メタロセン骨格部位がフェロセンである請求項1記載の薄膜トランジスタ。 2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the metallocene skeleton is ferrocene. 有機半導体化合物が、式(1):
Figure 2005322787
{式中、R1〜R6は、水素原子、アルキル基(−Cn2n+1)またはアルコキシ基(−OCn2n+1)を表わす。nは1〜10の整数を表わす。}で示される化合物である請求項2記載の薄膜トランジスタ。
The organic semiconductor compound has the formula (1):
Figure 2005322787
{Wherein R 1 to R 6 each represents a hydrogen atom, an alkyl group (—C n H 2n + 1 ) or an alkoxy group (—OC n H 2n + 1 ). n represents an integer of 1 to 10. The thin film transistor according to claim 2, wherein
有機半導体化合物が、式(2):
Figure 2005322787
で示される化合物である請求項3記載の薄膜トランジスタ。
The organic semiconductor compound has the formula (2):
Figure 2005322787
The thin film transistor according to claim 3, which is a compound represented by the formula:
請求項1、2、3または4記載の薄膜トランジスタからなるスイッチング素子。 A switching element comprising the thin film transistor according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109309160A (en) * 2017-07-27 2019-02-05 三星电子株式会社 Thin film transistor (TFT), including its electronic device and its manufacturing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008294304A (en) * 2007-05-25 2008-12-04 Seiko Epson Corp Organic compound or organometallic compound, and semiconductor device
CN109309160A (en) * 2017-07-27 2019-02-05 三星电子株式会社 Thin film transistor (TFT), including its electronic device and its manufacturing method
CN109309160B (en) * 2017-07-27 2023-10-13 三星电子株式会社 Thin film transistor, electronic device including the same, and method of manufacturing the same

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