JP2005353694A - Field effect organic transistor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電界効果型有機トランジスタに関して、特に表示デバイス、情報タグ、ＩＣ等のエレクトロ分野に有用な有機半導体層を有する電界効果型有機トランジスタに関するものである。 The present invention relates to a field effect organic transistor, and more particularly to a field effect organic transistor having an organic semiconductor layer useful in the electro field such as a display device, an information tag, and an IC.
有機半導体を利用した電界効果型有機トランジスタは、シリコントランジスタでは困難とされるプラスチック基板上への形成や大画面化が可能であり、フレキシブルな電子ペーパー、情報タグ等の新しいデバイスへの適用の期待が高まっている。
有機半導体として、高分子化合物を利用した電界効果型有機トランジスタは特許文献１に提案されている。
A field effect organic transistor using a polymer compound as an organic semiconductor is proposed in Patent Document 1.
電界効果型有機トランジスタをスイッチングデバイスとして利用する場合、トランジスタがオンした時のソースドレイン両電極間を流れる電流と、オフした時のソースドレイン両電極間を流れる電流の比（オンオフ比）が少なくとも１０4 以上、望ましくは１０6 以上が必要となる。 When a field effect organic transistor is used as a switching device, a ratio of current flowing between the source and drain electrodes when the transistor is turned on to current flowing between the source and drain electrodes when the transistor is turned off (on / off ratio) is at least 10. 4 or more, preferably 10 6 or more are required.
しかしながら、従来提案されている電界効果型有機トランジスタは、十分なオンオフ比が得られていない。また、電界効果型有機トランジスタは閾値電圧が高い、長時間駆動することでその閾値電圧が変動してしまう等の問題点により、未だ実用化に至っていない。 However, a conventionally proposed field effect organic transistor does not have a sufficient on / off ratio. In addition, field effect organic transistors have not yet been put into practical use due to problems such as high threshold voltage and fluctuations in threshold voltage when driven for a long time.
本発明は、この様な従来技術に鑑みてなされたものであり、閾値電圧の変動が小さく、オンオフ比の大きい電界効果型有機トランジスタを提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional techniques, and it is an object of the present invention to provide a field effect organic transistor having a small threshold voltage variation and a large on / off ratio.
本発明は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁層及び有機半導体層を有する電界効果型有機トランジスタであって、前記有機半導体層が光学活性モノマーと非光学活性モノマーの共重合体からなることを特徴とする電界効果型有機トランジスタである。 The present invention relates to a field effect organic transistor having a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer, and an organic semiconductor layer, wherein the organic semiconductor layer is made of a copolymer of an optically active monomer and a non-optically active monomer. This is a field effect type organic transistor.
前記共重合体が、光学活性モノマーと非光学活性モノマーとからなる繰り返し単位を有する構造からなるのが好ましい。
前記共重合体の重量平均分子量が、５，０００から５００，０００であるのが好ましい。
It is preferable that the copolymer has a structure having a repeating unit composed of an optically active monomer and a non-optically active monomer.
The copolymer preferably has a weight average molecular weight of 5,000 to 500,000.
前記有機半導体層が螺旋構造体であるのが好ましい。
前記ゲート絶縁層が有機化合物からなるのが好ましい。
前記有機半導体層が配向処理が施されたゲート絶縁層の上に設けられているのが好ましい。
前記配向処理がラビング法であるのが好ましい。
The organic semiconductor layer is preferably a spiral structure.
The gate insulating layer is preferably made of an organic compound.
The organic semiconductor layer is preferably provided on a gate insulating layer that has been subjected to an alignment treatment.
The alignment treatment is preferably a rubbing method.
本発明によれば、表示デバイス、情報タグ、ＩＣ等のエレクトロ分野において、閾値電圧の変動が小さく、オンオフ比の大きい電界効果型有機トランジスタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a field effect organic transistor having a small threshold voltage variation and a large on / off ratio in the electro field such as a display device, an information tag, and an IC.
本発明の電界効果型有機トランジスタの構造は、プレーナー型、スタガー型、逆スタガー型またはＳＩＴ型、何れにおいても有効であるがプレーナー型を一例に図１を用いて本発明を説明する。 The structure of the field effect organic transistor of the present invention is effective in any of the planar type, staggered type, inverted staggered type or SIT type, but the present invention will be described with reference to FIG. 1 taking the planar type as an example.
図１は、本発明の電界効果型有機トランジスタの一例を示す断面模式図である。同図において、本発明の電界効果型有機トランジスタは、絶縁性基板１１上にゲート電極１２を配置し、その上にゲート絶縁層１３を位置し、その上にソース電極１４およびドレイン電極１５を配置する。更にその上に有機半導体層１６、そして最上部に保護膜１７を位置して構成される。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a field effect organic transistor of the present invention. In the figure, in the field effect organic transistor of the present invention, a gate electrode 12 is disposed on an insulating substrate 11, a gate insulating layer 13 is disposed thereon, and a source electrode 14 and a drain electrode 15 are disposed thereon. To do. Further, an organic semiconductor layer 16 is formed thereon, and a protective film 17 is positioned on the top.
本発明の特徴は有機半導体層として、光学活性モノマーと非光学活性モノマーで構成された、２種以上のモノマーからなる共重合体を用いることにより、（１）高いオンオフ比が得られる、（２）閾値電圧の変動が小さい等に優れた効果があることを見出したものである。 The characteristics of the present invention are as follows. (1) A high on / off ratio can be obtained by using a copolymer composed of two or more monomers composed of an optically active monomer and a non-optically active monomer as the organic semiconductor layer. ) It has been found that there are excellent effects such as small fluctuations in threshold voltage.
本発明で用いられる共重合体を構成する光学活性モノマーは、例えば炭素原子数が３〜２０である光学活性アルキル基またはアルコキシ基を有する光学活性３−（２−メチルブチルオキシ）チオフェン、光学活性３−（２−フルオロチオクチルオキシ）チオフェン等のチオフェン誘導体、光学活性１，４−ジ（２−メチルブチルオキシ）ベンゼン、１，４−ジ（２−フルオロチオクチルオキシ）ベンゼン等のベンゼン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピロール誘導体、アニリン誘導体、キノリン誘導体、フタロシアニン誘導体、トリフェニレン誘導体、ポルフィリン誘導体、フルオレン誘導体等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。 Examples of the optically active monomer constituting the copolymer used in the present invention include optically active 3- (2-methylbutyloxy) thiophene having an optically active alkyl group or alkoxy group having 3 to 20 carbon atoms, optically active Thiophene derivatives such as 3- (2-fluorothiooctyloxy) thiophene, optically active benzene derivatives such as 1,4-di (2-methylbutyloxy) benzene, 1,4-di (2-fluorothiooctyloxy) benzene , Naphthalene derivatives, anthracene derivatives, tetracene derivatives, pentacene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, pyridine derivatives, pyrrole derivatives, aniline derivatives, quinoline derivatives, phthalocyanine derivatives, triphenylene derivatives, porphyrin derivatives, fluorene derivatives, etc. Too Not.
また、非光学活性モノマーは光学活性基を有さない３−ヘキシルチオフェン、３，４−ジオクチルチオフェン等のチオフェン誘導体、１，４−ジオクチルオキシベンゼン、１，４−ジヘキシルオキシベンゼン等のベンゼン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピロール誘導体、アニリン誘導体、キノリン誘導体、フタロシアニン誘導体、トリフェニレン誘導体、ポルフィリン誘導体、フルオレン誘導体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In addition, the non-optically active monomer has no optically active group such as 3-hexylthiophene, thiophene derivatives such as 3,4-dioctylthiophene, benzene derivatives such as 1,4-dioctyloxybenzene, 1,4-dihexyloxybenzene, Naphthalene derivatives, anthracene derivatives, tetracene derivatives, pentacene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, pyridine derivatives, pyrrole derivatives, aniline derivatives, quinoline derivatives, phthalocyanine derivatives, triphenylene derivatives, porphyrin derivatives, fluorene derivatives, etc. It is not done.
本発明で用いられる共重合体は、前記光学活性モノマーと非光学活性モノマーを共重合することで得ることができる。合成法に関して特に限定されないが電解重合法、酸化重合法、有機金属重縮合法が挙げられる。 The copolymer used in the present invention can be obtained by copolymerizing the optically active monomer and the non-optically active monomer. Although it does not specifically limit regarding a synthesis method, The electrolytic polymerization method, the oxidation polymerization method, and the organometallic polycondensation method are mentioned.
また、本発明で用いられる共重合体は、光学活性モノマーと非光学活性モノマーとからなる繰り返し単位を有する構造からなるのが好ましい。具体的には、下記の一般式（１）で表される繰り返し単位を有する構造が好ましい。 Further, the copolymer used in the present invention preferably has a structure having a repeating unit composed of an optically active monomer and a non-optically active monomer. Specifically, a structure having a repeating unit represented by the following general formula (1) is preferable.
（式中、Ａは光学活性モノマーからなる基、Ｂは非光学活性モノマーからなる基を示す。ｘは０より大きく１より小さい実数をあらわし、ｙ＝１−ｘである。ｎは整数を示す。）
また、本発明で用いられる共重合体は、繰り返し単位中に共役二重結合を有する共役化合物であれば特に限定されないが、例えば以下に示す構造の化合物が挙げられる。
(In the formula, A represents a group composed of an optically active monomer, B represents a group composed of a non-optically active monomer, x represents a real number larger than 0 and smaller than 1, and y = 1-x. N represents an integer. .)
The copolymer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a conjugated compound having a conjugated double bond in a repeating unit, and examples thereof include compounds having the following structures.
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 はＨ、Ｆまたは置換基を有していても良い炭素原子数が１から２０の分岐状または直鎖状のアルキル基またはアルコキシ基を示す。但し、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 の一つは光学活性である。ｘは０より大きく１より小さい実数をあらわし、ｙ＝１−ｘである。ｎは整数を示す。） (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 represent H, F, or a branched or linear alkyl group or alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent. Provided that one of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 is optically active, x represents a real number greater than 0 and less than 1, and y = 1−x, where n represents an integer. )
前記共重合体が繰り返し単位中に共役２重結合を有する共重合体であるのが好ましい。
前記光学活性モノマーの光学活性基は、繰り返し単位の中で決まった位置にあるのが好ましい。
共重合体における光学活性モノマーの光学活性基は、繰り返し単位の中で決まった位置にあるのが好ましく、またＲ体とＳ体との量は等量では無いのが好ましく、または一方のみであるのが好ましい。
The copolymer is preferably a copolymer having a conjugated double bond in the repeating unit.
The optically active group of the optically active monomer is preferably located at a fixed position in the repeating unit.
The optically active group of the optically active monomer in the copolymer is preferably at a fixed position in the repeating unit, and the amount of R-form and S-form is preferably not equal or only one. Is preferred.
これらの共重合体の重量平均分子量は特に限定はされないが、溶媒に対する可溶性、成膜性等を考慮すると５，０００から５００，０００が好ましい。重量平均分子量はポリスチレンをスタンダードとしたＧＰＣ測定で測定した値を示す。 The weight average molecular weight of these copolymers is not particularly limited, but is preferably 5,000 to 500,000 in view of solubility in a solvent, film formability and the like. The weight average molecular weight is a value measured by GPC measurement using polystyrene as a standard.
また、上記の共重合体で構成される有機半導体層は螺旋構造を有していることが好ましい。有機半導体層の螺旋構造を利用することでゲート絶縁層との界面に形成されるチャネル領域は移動度の高い配向状態が形成され、その上部のチャネルとならない領域は移動度の低い配向状態を形成させることが可能となる。従って、オフ電流を抑制し、オンオフ比が高くできる効果が期待される。 Moreover, it is preferable that the organic-semiconductor layer comprised by said copolymer has a helical structure. By utilizing the spiral structure of the organic semiconductor layer, the channel region formed at the interface with the gate insulating layer has a high mobility orientation state, and the region that does not become the channel above it has a low mobility orientation state. It becomes possible to make it. Therefore, the effect of suppressing the off current and increasing the on / off ratio is expected.
本発明における有機半導体層の螺旋構造の形成は、光学活性モノマーと非光学活性モノマーの共重合を用いることにより形成され、具体的には光学活性モノマーの光学活性基の位置、Ｒ体とＳ体との量との関係、溶媒の種類、成膜の乾燥速度を最適化することにより形成されやすくなると推測される。螺旋構造は円二色性を測定することにより確認することができる。 The helical structure of the organic semiconductor layer in the present invention is formed by using copolymerization of an optically active monomer and a non-optically active monomer, specifically, the position of the optically active group of the optically active monomer, the R isomer and the S isomer. It is presumed that the film can be easily formed by optimizing the relationship with the amount of the solvent, the type of the solvent, and the drying speed of the film formation. The helical structure can be confirmed by measuring circular dichroism.
また、本発明で用いられる有機半導体層はその電気伝導度を調整する為に適当なドーパントを含有していても良い。ドーパントの種類としてアクセプター性のＩ2 、Ｂｒ2 、Ｃｌ2 、ＢＦ3 、ＰＦ5 、Ｈ2 ＳＯ4 、ＦｅＣｌ3 、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、ドナー性のＬｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｅｕ、界面活性剤であるアルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等があげられる。 Further, the organic semiconductor layer used in the present invention may contain an appropriate dopant in order to adjust its electric conductivity. Acceptant types I 2 , Br 2 , Cl 2 , BF 3 , PF 5 , H 2 SO 4 , FeCl 3 , TCNQ (tetracyanoquinodimethane), donor-like Li, K, Na, Eu, Examples of the surfactant include alkyl sulfonate and alkyl benzene sulfonate.
本発明で用いられるゲート絶縁層は特に限定はされないがＳｉＯ2 、ＳｉＮx 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｔａ2 Ｏ5 等の無機材料、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン等の有機材料および有機無機ハイブリッド材料を用いることができる。好ましくは、低コストにつながる液相プロセスを利用できるという観点から有機化合物が好ましい。 The gate insulating layer used in the present invention is particularly but not limited to SiO 2, SiN x, Al 2 O 3, Ta 2 O 5 or the like of inorganic materials, polyimide, polyacrylonitrile, polytetrafluoroethylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl phenol, Organic materials such as polyethylene terephthalate and polyvinylidene fluoride and organic-inorganic hybrid materials can be used. Preferably, an organic compound is preferable from the viewpoint that a liquid phase process leading to low cost can be used.
また、本発明で用いられるゲート絶縁層は配向処理が施され、その上に共重合体からなる有機半導体層が形成され、共重合体が配向していることが好ましい。配向処理としてはラビング法、延伸法、磁場法、電界法、光配向法等が挙げられるが、特にラビング法が好適である。 In addition, it is preferable that the gate insulating layer used in the present invention is subjected to an orientation treatment, an organic semiconductor layer made of a copolymer is formed thereon, and the copolymer is oriented. Examples of the alignment treatment include a rubbing method, a stretching method, a magnetic field method, an electric field method, and a photo-alignment method, and the rubbing method is particularly preferable.
絶縁性基板としては特に限定されないが、例えばガラス、石英等の無機材料のほかアクリル系、ビニル系、エステル系、イミド系、ウレタン系、ジアゾ系、シンナモイル系等の感光性高分子化合物、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の有機材料、有機無機ハイブリッド材料を用いることができる。また、これらの材料を２層以上積層させて用いることもでき、絶縁耐圧を上げる目的で効果がある。 The insulating substrate is not particularly limited. For example, in addition to inorganic materials such as glass and quartz, photosensitive polymer compounds such as acrylic, vinyl, ester, imide, urethane, diazo, and cinnamoyl, polyfluoride Organic materials such as vinylidene, polyethylene terephthalate, and polyethylene, and organic-inorganic hybrid materials can be used. In addition, two or more layers of these materials can be used, which is effective for increasing the withstand voltage.
さらに本発明で用いられるゲート電極、ソース電極およびドレイン電極は導電体であれば特に限定はされないが、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属材料、ポリシリコン、シリサイド、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ2 等の無機材料も好適であるが、ハイドープされたポリピリジン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンに代表される導電性高分子および炭素粒子、銀粒子等を分散した導電性インク等を用いることができる。特にフレキシブル電子ペーパー等に用いる場合、各電極は導電性高分子および炭素粒子、銀粒子等を分散した導電性インク等であるものが基板との熱膨張をそろえ易く好ましい。 Further, the gate electrode, the source electrode and the drain electrode used in the present invention are not particularly limited as long as they are conductors. For example, metal materials such as Al, Cu, Ti, Au, Pt, Ag, Cr, polysilicon, silicide, Inorganic materials such as ITO (Indium Tin Oxide) and SnO 2 are also suitable, but conductive polymers such as highly doped polypyridine, polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, carbon particles, silver particles and the like are dispersed. Ink or the like can be used. In particular, when used for flexible electronic paper or the like, it is preferable that each electrode is made of a conductive polymer and a conductive ink in which carbon particles, silver particles, and the like are dispersed because the thermal expansion with the substrate can be easily achieved.
これら各電極、ゲート絶縁層、有機半導体層の形成方法は特に限定はされないが有機材料の場合、電解重合法、キャスティング法、スピンコート法、浸漬コート法、スクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、ロール塗布法、インクジェット法、ＬＢ法等で形成することができる。また、用いる材料により真空蒸着法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法等も有効な形成方法である。 The method for forming each of these electrodes, the gate insulating layer, and the organic semiconductor layer is not particularly limited, but in the case of an organic material, an electrolytic polymerization method, a casting method, a spin coating method, a dip coating method, a screen printing method, a micromold method, and a micro contact method. It can be formed by a method, a roll coating method, an ink jet method, an LB method, or the like. Depending on the material used, a vacuum deposition method, a CVD method, an electron beam deposition method, a resistance heating deposition method, a sputtering method, or the like is also an effective formation method.
また、これらはフォトリソグラフおよびエッチング処理により所望の形状にパターニングすることができる。その他、ソフトリソグラフ、インクジェット法も有効なパターニング方法である。また、必要に応じて各電極からの引出し電極や保護膜等を形成することができる。 These can be patterned into a desired shape by photolithography and etching. In addition, soft lithography and ink jet methods are also effective patterning methods. Moreover, the extraction electrode from each electrode, a protective film, etc. can be formed as needed.
以下、実施例により本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
図２に本実施例の電界効果型有機トランジスタの構成図を示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
Example 1
FIG. 2 shows a configuration diagram of the field-effect organic transistor of this example.
ゲート電極２１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層２２としてＳｉＯ2 、ソース電極２３およびドレイン電極２４としてクロム／金の堆積物、有機半導体層２５として以下に示す共重合体（１）（重量平均分子量＝１７，０００）を用いた。 The gate electrode 21 is a highly doped silicon substrate, the gate insulating layer 22 is SiO 2 , the source electrode 23 and the drain electrode 24 are chromium / gold deposits, and the organic semiconductor layer 25 is a copolymer (1 ) (Weight average molecular weight = 17,000).
以下に作成手順を示す。
シリコン基板上に熱酸化膜ＳｉＯ2 （膜厚３００ｎｍ）を形成した。その上にリフトオフ法によりチャネル長５０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのクロム（５ｎｍ）／金（１００ｎｍ）ソースドレイン両電極を作製した。その上に共重合体（１）のクロロホルム溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で１２時間乾燥し、有機半導体層２５（膜厚１００ｎｍ）を形成した。また、この膜は円二色性を示すことにより螺旋構造体をとっていることがわかった。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した。
The creation procedure is shown below.
A thermal oxide film SiO 2 (thickness 300 nm) was formed on the silicon substrate. A chromium (5 nm) / gold (100 nm) source / drain electrode having a channel length of 50 μm and a channel width of 50 mm was fabricated thereon by a lift-off method. On top of that, a chloroform solution (0.01 g / ml) of copolymer (1) was applied by spin coating and dried at 150 ° C. for 12 hours to form an organic semiconductor layer 25 (film thickness 100 nm). It was also found that this film had a spiral structure by exhibiting circular dichroism. A 0.1 mmφ gold wire was wired to each of the gate electrode, the drain electrode, and the source electrode with a silver paste to produce a field effect organic transistor element.
次にゲート電圧を０Ｖ〜−５０Ｖ、ソース・ドレイン電極間の電圧０Ｖ〜−５０Ｖでのドレイン電流を測定した。ドレイン電流の平方根とゲート電圧からドレイン電流を０に外挿することにより閾値電圧を求めた。 Next, the drain current was measured at a gate voltage of 0 V to -50 V and a voltage between the source and drain electrodes of 0 V to -50 V. The threshold voltage was obtained by extrapolating the drain current to 0 from the square root of the drain current and the gate voltage.
１回目の測定の閾値電圧と、測定を１００回繰り返した後の閾値電圧との差で閾値電圧の変動を算出した。また、ソース・ドレイン電極間の電圧−５０Ｖ、ゲート電圧−５０Ｖ印加時のドレイン電流（Ｉ1 ）と、ソース・ドレイン電極間の電圧−５０Ｖ、ゲート電圧０Ｖ印加時のドレイン電流（Ｉ0 ）の比（Ｉ1／Ｉ0）でオンオフ比を算出した。それぞれの結果を以下に示す。 The variation of the threshold voltage was calculated by the difference between the threshold voltage of the first measurement and the threshold voltage after repeating the measurement 100 times. Also, the drain current (I 1 ) when the voltage between the source and drain electrodes is −50 V and the gate voltage is −50 V, and the drain current (I 0 ) when the voltage between the source and drain electrodes is −50 V and the gate voltage is 0 V. The on / off ratio was calculated by the ratio (I 1 / I 0 ). Each result is shown below.
閾値電圧の変動：０．２Ｖ
オンオフ比 ：２．２×１０6
比較例１
有機半導体層２５として以下に示す高分子化合物（１ａ）（重量平均分子量＝３５，０００）を用いる以外は実施例１と同様の方法で電界効果型有機トランジスタを作製した。
Threshold voltage fluctuation: 0.2V
On-off ratio: 2.2 × 10 6
Comparative Example 1
A field effect organic transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that the polymer compound (1a) (weight average molecular weight = 35,000) shown below was used as the organic semiconductor layer 25.
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い閾値電圧の変動、オンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
閾値電圧の変動：１．５Ｖ
オンオフ比 ：５．２×１０3
比較例２
有機半導体層２５として以下に示す高分子化合物（１ｂ）（重量平均分子量＝１０，２００）を用いる以外は実施例１と同様の方法で電界効果型有機トランジスタを作製した。
Next, evaluation was performed in the same manner as in Example 1, and fluctuations in threshold voltage and on / off ratio were calculated. The results are shown below.
Threshold voltage fluctuation: 1.5V
On-off ratio: 5.2 × 10 3
Comparative Example 2
A field effect organic transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that the polymer compound (1b) (weight average molecular weight = 10,200) shown below was used as the organic semiconductor layer 25.
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い閾値電圧の変動、オンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
閾値電圧の変動：２．２Ｖ
オンオフ比 ：１．６×１０3
以上の比較例１及び２の電界効果型有機トランジスタは、実施例１の電界効果型有機トランジスタに比べて、閾値電圧の変動が大きく、オンオフ比も小さいことが認められる。
Next, evaluation was performed in the same manner as in Example 1, and fluctuations in threshold voltage and on / off ratio were calculated. The results are shown below.
Threshold voltage fluctuation: 2.2V
On-off ratio: 1.6 × 10 3
It can be seen that the field effect organic transistors of Comparative Examples 1 and 2 have a larger threshold voltage variation and a smaller on / off ratio than the field effect organic transistor of Example 1.
実施例２
ゲート電極２１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層２２としてＳｉＯ2 、ソース電極２３およびドレイン電極２４としてクロム／金の堆積物、有機半導体層２５として以下に示す共重合体（２）（重量平均分子量＝２０，３００）を用い、実施例１と同じ図２に示す構成の電界効果型有機トランジスタを作製した。
Example 2
The gate electrode 21 is a highly doped silicon substrate, the gate insulating layer 22 is SiO 2 , the source electrode 23 and the drain electrode 24 are chromium / gold deposits, and the organic semiconductor layer 25 is a copolymer (2 ) (Weight average molecular weight = 20,300) was used to produce a field effect organic transistor having the same configuration as that of Example 1 and shown in FIG.
以下に作成手順を示す。
シリコン基板２１上に熱酸化膜ＳｉＯ2 （３００ｎｍ）を形成した。その上にリフトオフ法によりチャネル長５０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのクロム（５ｎｍ）／金（１００ｎｍ）ソースドレイン両電極を作製した。その上に共重合体（２）のクロロホルム溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で１２時間乾燥し、有機半導体層２５を形成した。また、この膜は円二色性を示すことにより螺旋構造体をとっていることがわかった。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した。
The creation procedure is shown below.
A thermal oxide film SiO 2 (300 nm) was formed on the silicon substrate 21. A chromium (5 nm) / gold (100 nm) source / drain electrode having a channel length of 50 μm and a channel width of 50 mm was fabricated thereon by a lift-off method. A chloroform solution (0.01 g / ml) of copolymer (2) was applied thereon by spin coating, and dried at 150 ° C. for 12 hours to form organic semiconductor layer 25. It was also found that this film had a spiral structure by exhibiting circular dichroism. A 0.1 mmφ gold wire was wired to each of the gate electrode, the drain electrode, and the source electrode with a silver paste to produce a field effect organic transistor element.
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い閾値電圧の変動、オンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
閾値電圧の変動：０．２Ｖ
オンオフ比 ：９．５×１０5
実施例３
ゲート電極２１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層２２としてポリビニルフェノール、ソース電極２３およびドレイン電極２４として金、有機半導体層２５として共重合体（３）（重量平均分子量＝１５，３００）を用い、実施例１と同じ図２に示す構成の電界効果型有機トランジスタを形成した。
Next, evaluation was performed in the same manner as in Example 1, and fluctuations in threshold voltage and on / off ratio were calculated. The results are shown below.
Threshold voltage fluctuation: 0.2V
On-off ratio: 9.5 × 10 5
Example 3
N-type highly doped silicon substrate as the gate electrode 21, polyvinylphenol as the gate insulating layer 22, gold as the source electrode 23 and drain electrode 24, copolymer (3) as the organic semiconductor layer 25 (weight average molecular weight = 15, 300) was used to form a field effect organic transistor having the same structure as in Example 1 and shown in FIG.
以下に作成手順を示す。
シリコン基板上にポリビニルフェノールの２−プロパノール溶液（０．１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で６時間乾燥しゲート絶縁層を形成した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長５０μｍ、チャネル幅１０ｍｍのソース・ドレイン両電極を作製した。その上に共重合体（３）のクロロホルム溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で１２時間乾燥し、有機半導体層２５を形成した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した。
The creation procedure is shown below.
A 2-propanol solution of polyvinylphenol (0.1 g / ml) was applied on a silicon substrate by spin coating, and dried at 150 ° C. for 6 hours to form a gate insulating layer. On top of this, gold (50 nm) was vacuum-deposited to produce both source and drain electrodes having a channel length of 50 μm and a channel width of 10 mm. A chloroform solution (0.01 g / ml) of copolymer (3) was applied thereon by spin coating, and dried at 150 ° C. for 12 hours to form an organic semiconductor layer 25. A 0.1 mmφ gold wire was wired to each of the gate electrode, the drain electrode, and the source electrode with a silver paste to produce a field effect organic transistor element.
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い閾値電圧の変動、オンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
閾値電圧の変動：０．１Ｖ
オンオフ比 ：１．９×１０6
実施例４
図３に本実施例の電界効果型有機トランジスタの構成図を示す。
Next, evaluation was performed in the same manner as in Example 1, and fluctuations in threshold voltage and on / off ratio were calculated. The results are shown below.
Threshold voltage fluctuation: 0.1V
On-off ratio: 1.9 × 10 6
Example 4
FIG. 3 shows a configuration diagram of the field-effect organic transistor of this example.
ゲート電極３１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層３２としてポリビニルフェノール、ソース電極３３およびドレイン電極３４として金、有機半導体層３５として共重合体（３）を用いた。 An n-type highly doped silicon substrate was used as the gate electrode 31, polyvinylphenol was used as the gate insulating layer 32, gold was used as the source electrode 33 and the drain electrode 34, and a copolymer (3) was used as the organic semiconductor layer 35.
以下に作成手順を示す。
シリコン基板上にポリビニルフェノールの２−プロパノール溶液（０．１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で６時間乾燥しゲート絶縁層を形成した。その上に共重合体（３）のクロロホルム溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で１２時間乾燥し、有機半導体層３５を形成した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長５０μｍ、チャネル幅１０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した。
The creation procedure is shown below.
A 2-propanol solution of polyvinylphenol (0.1 g / ml) was applied on a silicon substrate by spin coating, and dried at 150 ° C. for 6 hours to form a gate insulating layer. A chloroform solution (0.01 g / ml) of copolymer (3) was applied thereon by spin coating, and dried at 150 ° C. for 12 hours to form organic semiconductor layer 35. On top of this, gold (50 nm) was vacuum-deposited to produce both source and drain electrodes having a channel length of 50 μm and a channel width of 10 mm. A 0.1 mmφ gold wire was wired to each of the gate electrode, the drain electrode, and the source electrode with a silver paste to produce a field effect organic transistor element.
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い閾値電圧の変動、オンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
閾値電圧の変動：０．１Ｖ
オンオフ比 ：４．４×１０6
実施例５
ゲート電極３１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層３２としてポリイミド、ソース電極３３およびドレイン電極３４として金、有機半導体層３５として以下に示す共重合体（３）を用い、実施例４と同じ図３に示す構成の電界効果型有機トランジスタを製造した。
Next, evaluation was performed in the same manner as in Example 1, and fluctuations in threshold voltage and on / off ratio were calculated. The results are shown below.
Threshold voltage fluctuation: 0.1V
On-off ratio: 4.4 × 10 6
Example 5
The gate electrode 31 is a highly doped silicon substrate, the gate insulating layer 32 is polyimide, the source electrode 33 and the drain electrode 34 are gold, and the organic semiconductor layer 35 is a copolymer (3) shown below. A field effect organic transistor having the structure shown in FIG.
以下に作成手順を示す。
シリコン基板上にポリイミドのγ−ブチロラクトン溶液（０．１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で６時間乾燥しゲート絶縁層を形成した。その表面を布で擦りラビング処理を施した。その上に共重合体（３）のクロロホルム溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し、１５０℃で１２時間乾燥し、有機半導体層３５を形成した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長５０μｍ、チャネル幅１０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。この時、ラビング方向とソース・ドレイン両電極を流れる電荷の方向が平行になるように電極を配置した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタ素子を作製した。
The creation procedure is shown below.
A polyimide γ-butyrolactone solution (0.1 g / ml) was applied onto a silicon substrate by spin coating, and dried at 150 ° C. for 6 hours to form a gate insulating layer. The surface was rubbed with a cloth and rubbed. A chloroform solution (0.01 g / ml) of copolymer (3) was applied thereon by spin coating, and dried at 150 ° C. for 12 hours to form organic semiconductor layer 35. On top of this, gold (50 nm) was vacuum-deposited to produce both source and drain electrodes having a channel length of 50 μm and a channel width of 10 mm. At this time, the electrodes were arranged so that the rubbing direction and the direction of charge flowing through both the source and drain electrodes were parallel. A 0.1 mmφ gold wire was wired to each of the gate electrode, the drain electrode, and the source electrode with a silver paste to produce a field effect organic transistor element.
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い閾値電圧の変動、オンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
閾値電圧の変動：０．１Ｖ
オンオフ比 ：３．２×１０7
Next, evaluation was performed in the same manner as in Example 1, and fluctuations in threshold voltage and on / off ratio were calculated. The results are shown below.
Threshold voltage fluctuation: 0.1V
On-off ratio: 3.2 × 10 7
本発明の電界効果型有機トランジスタは、閾値電圧の変動が小さく、オンオフ比の大きいので、表示デバイス、情報タグ、ＩＣ等のエレクトロ分野における電界効果型有機トランジスタに利用することができる。 Since the field effect organic transistor of the present invention has a small threshold voltage variation and a large on / off ratio, it can be used for a field effect organic transistor in the electro field such as a display device, an information tag, and an IC.
１１ 絶縁性基板
１２，２１，３１ ゲート電極
１３，２２，３２ ゲート絶縁層
１４，２３，３３ ソース電極
１５，２４，３４ ドレイン電極
１６，２５，３５ 有機半導体層
１７ 保護膜
11 Insulating substrate 12, 21, 31 Gate electrode 13, 22, 32 Gate insulating layer 14, 23, 33 Source electrode 15, 24, 34 Drain electrode 16, 25, 35 Organic semiconductor layer 17 Protective film
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004170277A JP2005353694A (en) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | Field effect organic transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004170277A JP2005353694A (en) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | Field effect organic transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005353694A true JP2005353694A (en) | 2005-12-22 |
Family
ID=35587926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004170277A Pending JP2005353694A (en) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | Field effect organic transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005353694A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084979A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Canon Inc | Device employing orientation film |
| JP2008227339A (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Ricoh Co Ltd | Organic thin film transistor |
-
2004
- 2004-06-08 JP JP2004170277A patent/JP2005353694A/en active Pending
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