JP2006190998A - 有機電界効果トランジスタ及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機電界効果トランジスタ用の電極、すなわち有機電界効果トランジスタにおけるソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方の一部に、有機化合物と金属酸化物とを含む複合層を用いる。または、さらにアルカリ金属等を含む層を設けた電極とする。
【選択図】図1
Description
Y.Y.Lin,D.J.Gundlach,S.F.Nelson,T.N.Jackson, IEEE Electron Device Letters,Vol.18,606−608(1997)
本発明の有機電界効果トランジスタの構造例を図1(A)〜1(D)として示す。なお、図中、11が有機半導体材料を含む半導体層、12が絶縁層、13が複合層、15がゲート電極、16が基板であり、ソース電極及びドレイン電極18は、複合層13および導電層17を有している。各層や電極の配置は、素子の用途により適宜選択できる。また、図中では複合層13が半導体層11に接して設けられているがこの限りではなく、ソース電極及び/またはドレイン電極の一部に含まれていれば良い。なお、各層や電極の配置は、素子の用途により図1(A)〜(D)から適宜選択できる。
図1(A)はボトムゲート型、かつボトムコンタクト型の有機電界効果トランジスタである。ボトムコンタクト型とは、有機半導体層の下にソース電極、ドレイン電極を設ける構造である。なお、図1(B)はボトムゲート型、且つトップコンタクト型の有機電界効果トランジスタである。トップコンタクト型とは、ソース電極及びドレイン電極が半導体層の上面と接する構造である。図1(C)はトップゲート型、且つボトムコンタクト型の有機電界効果トランジスタであり、図1(D)はトップゲート型、且つトップコンタクト型の有機電界効果トランジスタである。
次に電子をキャリアとするn型の有機電界効果トランジスタに適した構造を例に説明する。この構造はソース電極またはドレイン電極の一部に複合層13を有する実施の形態1の構成において、さらにアルカリ金属またはアルカリ土類金属、もしくはそれらを含む化合物(酸化物や窒化物や塩)を含む第2の層14を有する構造である。
次に、複合層に使用する有機化合物を半導体層にも用いる構造を説明する。この構造では複合層と半導体層に使用する有機化合物が同一のものを用いるため、製造プロセスが簡便になりコスト的にも有利となる利点がある。さらに、半導体層とソース電極及びドレイン電極との密着性や界面の化学的安定性が向上するため、トランジスタ特性のさらなる向上が見込める。また、有機電界効果トランジスタの耐久性の向上が見込める。
本実施の形態では、図3(A)〜(D)を用いて、有機電界効果トランジスタの導電層17もしくは半導体層11においてキャリアが流れる方向に対向する導電層の端面を複合層で覆う構成を説明する。つまり、互いに向かい合う導電層17の端面を複合層13で覆う。図3の構成において、実施の形態1と異なる部分は、上記した部分のみであり、図3の構成において本実施の形態で説明がなされていない部分に関しては実施の形態1に準ずることとする。なお、図3(A)〜(D)は図1(A)〜(D)にそれぞれ対応する。よって、ここでは素子構造に関する詳細な説明は省略する。
(実施の形態5)
(実施の形態6)
(実施の形態7)
本発明の有機電界効果トランジスタを用いた液晶装置について、図7、図8を用いて説明する。
比較のため、上記実施例のトランジスタの構成から複合層13を取り除き、他は同様の構成としたトランジスタを作製した。すなわち、本比較例のトランジスタにおいては、ソース電極及びドレイン電極として、アルミニウムが半導体層11に直接接する構成である。
12 絶縁層
13 複合層
14 第2の層
15 ゲート電極
16 基板
17 導電層
18 ソース電極及びドレイン電極
501 素子基板
502 対向基板
503 画素部
504 外部接続部
521 素子基板
522 ゲート電極
523 ゲート絶縁層
524 半導体層
525 導電層
526 導電層
527 トランジスタ
528 絶縁層
529 画素電極
530 配向膜
531 対向基板
532 対向電極
533 配向膜
534 液晶層
535 スペーサ
540 複合層
541 複合層
551 素子基板
552 ゲート電極
553 ゲート絶縁層
554 導電層
555 導電層
556 半導体層
557 トランジスタ
558a 絶縁層
558b 絶縁層
559 画素電極
560 配向膜
561 対向基板
562 対向電極
563 配向膜
564 液晶層
565 スペーサ
570 複合層
571 複合層
600 基板
601 ゲート電極
602 ゲート絶縁膜
603 半導体層
604 複合層
605 複合層
606 導電層
607 導電層
608 層間絶縁膜
609 画素電極
610 絶縁層
611 共通電極
612 パッシベーション膜
613 空間
614 対向基板
615 有機電界効果トランジスタ
616 発光層
617 発光素子
619 ゲート電極
620 基板
621 半導体層
622 ゲート絶縁膜
623 導電層
624 導電層
625 複合層
626 複合層
628 第1の層間絶縁膜
629 第2の層間絶縁膜
630 画素電極
631 絶縁層
632 共通電極
634 空間
635 対向基板
636 有機電界効果トランジスタ
637 発光素子
638 発光層
5531 表示部
5532 筐体
5533 スピーカー
5541 支持体
5542 表示部
5543 集積回路チップ
5544 集積回路
5545 集積回路
5551 表示部
5552 本体
5553 アンテナ
5554 音声出力部
5555 音声入力部
5556 操作スイッチ
5557 操作スイッチ
Claims (14)
- 有機半導体材料を含む半導体層と、前記半導体層に接して、有機化合物と金属酸化物とを含む複合層を電極として有する有機電界効果トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
- 前記有機化合物が、芳香族アミン化合物であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記金属酸化物が、遷移金属酸化物であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
- 前記金属酸化物が、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、およびルテニウム酸化物からなる群より選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
- アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物、またはアルカリ土類金属化合物のいずれかを含む第2の層をさらに有し、前記第2の層が前記複合層に接して設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 導電層をさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 有機半導体材料を含む半導体層と、前記半導体層に接して、有機化合物と金属酸化物とを含む複合層を電極として有することを特徴とする有機電界効果トランジスタ
- 前記有機化合物が、芳香族アミン化合物であることを特徴とする請求項7に記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記金属酸化物が、遷移金属酸化物であることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記金属酸化物が、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、およびルテニウム酸化物からなる群より選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記複合層が、前記半導体層と接して設けられていることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか一項に記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記有機半導体材料が、前記有機化合物と同一材料であることを特徴とする請求項11に記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物、またはアルカリ土類金属化合物のいずれかを含む第2の層をさらに有し、前記第2の層が、前記半導体層と前記複合層の間に設けられていることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか一項に記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方が、導電層をさらに有することを特徴とする請求項7乃至請求項13のいずれか一項に記載の有機電界効果トランジスタ。
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