JP2006229053A - Field effect organic thin film transistor having organic semiconductor layer - Google Patents

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匠 山賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field effect organic thin film transistor having deposition properties, exhibiting sufficient flexibility and generating a drain current with low power consumption. <P>SOLUTION: The organic thin film transistor comprises a substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer wherein the gate insulating layer comprises a layer of organic insulator having a polar group. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機半導体層を有する電界効果型有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a field effect organic thin film transistor having an organic semiconductor layer and a method for manufacturing the same.

従来のシリコンベース薄膜トランジスタ(TFT)は、一般的に、図1に示すように、Si基板上に高濃度不純物拡散を行うことにより、ソース電極、ドレイン電極を形成し、ゲート絶縁膜として熱酸化膜(SiO)を有し、さらにゲート電極を積層した構造を有する。ゲート電極に由来する電界を制御することにより、ソース・ドレイン電極間にチャネルを形成させ、トランジスタとして機能させる。 As shown in FIG. 1, a conventional silicon-based thin film transistor (TFT) generally forms a source electrode and a drain electrode by performing high-concentration impurity diffusion on a Si substrate, and forms a thermal oxide film as a gate insulating film. (SiO 2 ) and a structure in which a gate electrode is stacked. By controlling the electric field derived from the gate electrode, a channel is formed between the source and drain electrodes to function as a transistor.

一方、近年、基板上にマトリックス配列して形成された画素(例えば、液晶、有機EL、電気泳動マイクロカプセル等の表示部と、これを駆動するトランジスタ)から成る、フレキシブルシートディスプレイを必要とする要請がある。フレキシブルシードディスプレイを従来のシリコンベース薄膜トランジスタを用いて達成しようとすると、種々の問題があり、(1)含有されるSiに由来して、十分なフレキシビリティーが確保できなく、機械的応力により破壊されやすい、(2)高温が必要となるために、使用可能な基板種に制限がかかる、(3)膨大な設備コストが発生する、(4)有機半導体材料が有するメリット(フレキシビリティー、低コスト等)が活かしきれない、など、実用的でない。   On the other hand, in recent years, there has been a demand for a flexible sheet display comprising pixels (for example, a display unit such as a liquid crystal, an organic EL, and an electrophoretic microcapsule, and a transistor for driving the same) formed in a matrix arrangement on a substrate. There is. There are various problems when trying to achieve a flexible seed display using conventional silicon-based thin film transistors. (1) Derived from Si contained, sufficient flexibility cannot be secured, and it is destroyed by mechanical stress. (2) Since high temperature is required, usable substrate types are limited. (3) Enormous equipment costs are generated. (4) Advantages of organic semiconductor materials (flexibility, low It is not practical, for example, cost cannot be fully utilized.

これに代わって、有機活性層を備えた薄膜トランジスタは、従来のシリコンベース薄膜トランジスタの安価な代替品として近年大きな注目を集めてきている。有機材料を用いてデバイスを構成することにより、印刷法、スピンコート法、浸漬法などの湿式法によって簡便に薄膜や回路を形成することが可能となる。すなわちシリコンベースTFTの製造プロセスで必要とされるコストのかかる工程を経ることなくデバイスを製造することが可能であり、製造コストの大幅なコストダウンや大面積化等が期待される。加えて有機材料ベースのデバイスの利点には、機械的フレキシビリティー、プロセスの単純化、軽量化及びコストの低減などが挙げられる。   Instead, thin film transistors with organic active layers have attracted much attention in recent years as inexpensive alternatives to conventional silicon-based thin film transistors. By configuring a device using an organic material, a thin film or a circuit can be easily formed by a wet method such as a printing method, a spin coating method, or an immersion method. That is, it is possible to manufacture a device without going through a costly process required in the manufacturing process of the silicon-based TFT, and it is expected that the manufacturing cost is greatly reduced and the area is increased. In addition, the advantages of organic material based devices include mechanical flexibility, process simplification, weight reduction and cost reduction.

しかしながら、有機材料を用いて有機薄膜トランジスタを製造する場合、トランジスタ本来の機能を有しつつ、成膜性に優れ、且つ、フレキシビリティーに富んだ、電界誘導型有機薄膜トランジスタは得られていない、という問題がある。   However, when an organic thin film transistor is manufactured using an organic material, an electric field induction type organic thin film transistor that has the original function of the transistor, has excellent film forming properties, and is highly flexible has not been obtained. There's a problem.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、成膜性を有し、フレキシビリティーに富んだ、低消費電力でドレイン電流を発生し得る、電界効果型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, and provides a field effect organic thin film transistor having film forming properties, high flexibility, and capable of generating drain current with low power consumption. The purpose is to do.

上述の課題に鑑み、鋭意検討したところ、以下の(1)〜(8)に示す発明をするに至った。   In view of the above-mentioned problems, intensive studies have resulted in the inventions shown in the following (1) to (8).

(1) 基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とからなり、
前記ゲート絶縁層は、極性基を有する有機絶縁体からなる層を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。これにより、極性基を含む有機絶縁体により、高い静電容量が得られ、薄膜化することによりさらなるドレイン電流IDSが向上する。
(1) A substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer,
The organic thin film transistor, wherein the gate insulating layer includes a layer made of an organic insulator having a polar group. Thereby, a high electrostatic capacity is obtained by the organic insulator containing the polar group, and further drain current IDS is improved by making the film thinner.

(2) 前記有機絶縁体は、シアノエチルプルランであることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、極性基を含む有機絶縁体により、高い静電容量が得られ、薄膜化することによりさらなるドレイン電流IDSが向上する (2) The organic thin film transistor according to claim 1, wherein the organic insulator is cyanoethyl pullulan. Thereby, a high electrostatic capacity is obtained by the organic insulator containing the polar group, and further drain current IDS is improved by thinning the film.

(3) 前記ゲート絶縁層の表面は、シランカップリング処理を施されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタ動作がデプレッション動作からエンハンスメント動作に変化することで高いオンオフ比が達成される。   (3) The organic thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein the surface of the gate insulating layer is subjected to silane coupling treatment. Thus, in addition to the above, the transistor operation is changed from the depletion operation to the enhancement operation, thereby achieving a high on / off ratio.

(4) 前記ゲート絶縁層は、さらに無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタのゲートリーク電流を抑制することが可能になり、さらに駆動電圧の低電圧化が達成される。   (4) The organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 3, wherein the gate insulating layer further includes an inorganic insulating film. As a result, in addition to the above, it becomes possible to suppress the gate leakage current of the transistor, and further to lower the drive voltage.

(5) 前記無機絶縁膜は、金属酸化物又は窒化物であることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタのゲートリーク電流を抑制することが可能になり、さらに駆動電圧の低電圧化が達成される。   (5) The organic thin film transistor according to claim 4, wherein the inorganic insulating film is a metal oxide or a nitride. As a result, in addition to the above, it becomes possible to suppress the gate leakage current of the transistor, and further to lower the drive voltage.

(6) 前記無機絶縁膜は、二酸化シリコンであることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタのゲートリーク電流を抑制することが可能になり、さらに駆動電圧の低電圧化が達成される。   (6) The organic thin film transistor according to claim 4, wherein the inorganic insulating film is silicon dioxide. As a result, in addition to the above, it becomes possible to suppress the gate leakage current of the transistor, and further to lower the drive voltage.

(7) 前記基板は、ガラス、シリコン及びプラスチックからなる群から選択された材料製であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、有機薄膜トランジスタの低コストプロセスに適合可能であり、フレキシブル有機薄膜トランジスタの作製を達成できる。   (7) The organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is made of a material selected from the group consisting of glass, silicon, and plastic. Thereby, in addition to the above, it can adapt to the low-cost process of an organic thin-film transistor, and can produce a flexible organic thin-film transistor.

(8) 前記有機半導体層は、トリアリールアミン骨格を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、有機薄膜トランジスタの低コストプロセスに適合可能であり、フレキシブル有機薄膜トランジスタの作製を達成できる。   (8) The organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 7, wherein the organic semiconductor layer has a triarylamine skeleton. Thereby, in addition to the above, it can adapt to the low-cost process of an organic thin-film transistor, and can produce a flexible organic thin-film transistor.

高い静電容量によりドレイン電流IDSが向上する。 The drain current IDS is improved by the high capacitance.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

図2は、本発明による有機薄膜トランジスタの一例を示した図であり、有機薄膜トランジスタを構成する、極性基を有する有機絶縁体に、シアノエチルプルランを用いた例を示す。図2によると、本発明による有機薄膜トランジスタは、ガラス基板の主面上にゲート電極を積層し、これを覆うようにシアノエチルプルランを有する有機絶縁体を含有するゲート絶縁層を積層し、さらに、有機半導体層及びソース電極/ドレイン電極を積層した構造を有する。   FIG. 2 is a diagram showing an example of an organic thin film transistor according to the present invention, and shows an example in which cyanoethyl pullulan is used as an organic insulator having a polar group, which constitutes the organic thin film transistor. Referring to FIG. 2, the organic thin film transistor according to the present invention includes a gate electrode laminated on a main surface of a glass substrate, a gate insulating layer containing an organic insulator having cyanoethyl pullulan so as to cover the gate electrode, It has a structure in which a semiconductor layer and a source electrode / drain electrode are stacked.

ソース電極およびドレイン電極の間に電圧をかけると、有機半導体層を通じてソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる。この際、絶縁層により有機半導体層と隔てられたゲート電極に電圧を印加すると、電界効果によって有機半導体層の電導度が変化し、したがってソース・ドレイン電極間に流れる電流を変調することができる。   When a voltage is applied between the source electrode and the drain electrode, a current flows between the source electrode and the drain electrode through the organic semiconductor layer. At this time, when a voltage is applied to the gate electrode separated from the organic semiconductor layer by the insulating layer, the electric conductivity of the organic semiconductor layer changes due to the electric field effect, and therefore the current flowing between the source and drain electrodes can be modulated.

一般に、上記の通り動作する電界効果型有機薄膜トランジスタにおいて、ドレイン電流は、以下式の通り定義される。   In general, in a field effect organic thin film transistor operating as described above, the drain current is defined as:

DS=W/2L×μ×C×(V−Vth
=ε×ε/d
DS:ドレイン電流、W:ゲート幅、L:ゲート長、μ:移動度、C:ゲート絶縁膜の静電容量、V:ゲート電圧、Vth:閾値電圧、ε:真空の誘電率、ε:比誘電率、d:膜厚
I DS = W / 2L × μ × C i × (V G -V th) 2
C i = ε 0 × ε r / d
I DS : drain current, W: gate width, L: gate length, μ: mobility, C i : capacitance of gate insulating film, V G : gate voltage, V th : threshold voltage, ε 0 : vacuum dielectric Ratio, ε r : relative dielectric constant, d: film thickness

一般的に、有機薄膜トランジスタを構成する各層の形状に依存することなく、高いIDSを得るには、移動度を高めるか、動作電圧を高めるか、或いは、静電容量を高めるかにより達成される。移動度は、半導体材料に依存し、新規材料の開発が必要であり、高電圧化は消費電力上昇を招き、好ましくない。一方、絶縁材料の静電容量を高めることは比較的達成しやすい。 Generally, without depending on the shape of each layer constituting the organic thin film transistor, in order to obtain a high I DS, or increase mobility, or increasing the operating voltage, or be achieved by either increasing the capacitance . The mobility depends on the semiconductor material, and it is necessary to develop a new material. An increase in voltage causes an increase in power consumption, which is not preferable. On the other hand, increasing the capacitance of the insulating material is relatively easy to achieve.

(本発明におけるゲート絶縁層)
そこで、本発明では、ゲート絶縁層を構成する有機絶縁体の分子骨格に着目し、その分子構造に依存した比誘電率と高IDS化との関係を検討したところ、分子骨格に極性基を有する構造が好ましいことを見出した。さらに、好ましくは、本発明による有機絶縁体は、シアノエチルプルランである。シアノエチルプルランは、有機絶縁体の中でも比較的誘電率が高い絶縁体材料であり、有機溶媒への溶解性が高く、塗布により、簡便に、かつ低温で成膜可能である。また、金属又はプラスチックのような基板への良い接着特性を有する。成膜後のシアノエチルプルランの抵抗値は、1012Ωcm以上であり、絶縁破壊耐圧は、1MV/cm以上である。極性基を有する有機絶縁体として、シアノエチルプルラン以外にも、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等の水酸基を有する有機絶縁体を用いてもよい。
(Gate insulating layer in the present invention)
Therefore, in the present invention, when focusing on the molecular skeleton of the organic insulating material constituting the gate insulating layer, it was studied the relation between the dependent on the molecular structure relative dielectric constant and a high I DS of the polar group in the molecular skeleton It has been found that the structure it has is preferable. Further preferably, the organic insulator according to the present invention is cyanoethyl pullulan. Cyanoethyl pullulan is an insulator material having a relatively high dielectric constant among organic insulators, has high solubility in an organic solvent, and can be easily formed at a low temperature by coating. It also has good adhesion properties to substrates such as metal or plastic. The resistance value of cyanoethyl pullulan after film formation is 10 12 Ωcm or more, and the dielectric breakdown voltage is 1 MV / cm or more. As the organic insulator having a polar group, in addition to cyanoethyl pullulan, an organic insulator having a hydroxyl group such as polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, or polyvinyl butyral may be used.

本発明によるゲート絶縁層の塗布法は、種々の一般的な塗布方法を用いることができ、例えば、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などが挙げられる。また、これらのほかに、印刷やインクジェット等のパターン方法が挙げられる。   Various common coating methods can be used as the gate insulating layer coating method according to the present invention, such as spray coating, spin coating, blade coating, dip coating, casting, roll coating, bar coating, and the like. Examples thereof include a coating method and a die coating method. In addition to these, there are pattern methods such as printing and inkjet.

本発明のゲート絶縁層における有機絶縁体からなる層は、積層性を向上させるため、シランカップリング処理などの表面改質を施してもよい。好適なシランカップリング処理として、ヘキサメチルジシラザン処理が特に有効である。表面改質を行う方法は、一般的な表面処理法を用いることができるが、例えば、ヘキサメチルジシラザン蒸気で満たされた密閉容器に試料を挿入し、室温で所望する時間放置した後、ポストベークすることで行うことができる。また、ヘキサメチルジシラザンの他に、トリメチルクロロシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルエトキシシラン等を用いて表面改質を行ってもよい。これらを用いる場合、乾式法では有機溶剤等で希釈したシランカップリング剤溶液を添加し、均一分散させた後、乾燥を行う。また、スプレー法によりシランカップリング剤を直接スプレー添加してもよい。本発明におけるゲート絶縁層の膜厚は、ゲートリーク電流を抑制可能な厚さにまで有機絶縁膜を薄膜化することが可能であり、例えば、200〜2000nmであることが望ましいが、これに限定されない。これにより、高静電容量化が期待され、トランジスタ性能(ドレイン電流)は向上する。   The layer made of an organic insulator in the gate insulating layer of the present invention may be subjected to surface modification such as silane coupling treatment in order to improve the stackability. As a suitable silane coupling treatment, a hexamethyldisilazane treatment is particularly effective. As a method for surface modification, a general surface treatment method can be used. For example, a sample is inserted into a sealed container filled with hexamethyldisilazane vapor and left at room temperature for a desired time. This can be done by baking. In addition to hexamethyldisilazane, surface modification may be performed using trimethylchlorosilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, vinylethoxysilane, or the like. When these are used, in the dry method, a silane coupling agent solution diluted with an organic solvent or the like is added and dispersed uniformly, and then dried. Further, the silane coupling agent may be directly added by spraying. The thickness of the gate insulating layer in the present invention can be reduced to a thickness that can suppress the gate leakage current, and is preferably 200 to 2000 nm, for example, but is not limited thereto. Not. As a result, high capacitance is expected and transistor performance (drain current) is improved.

(無機絶縁層)
本発明におけるゲート絶縁層は、上記の有機絶縁体からなる層に加えて、無機絶縁膜をさらに積層してもよい。この無機絶縁膜は、当業者に周知の絶縁材料を用いることが可能で、例えば、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、酸化チタン等の無機系材料や、またはフレキシビリティー、軽量、安価なデバイスが所望される場合にはポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエステル、ポリエチレン、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、シアノエチルプルラン等はじめとする高分子化合物や、各種絶縁性LB膜等の種々の有機系材料が挙げられ、これらの材料を2つ以上合わせて用いてもよい。特に材料は限定しないが、中でも誘電率が高く、導電率が低いものが好ましく、酸化シリコンが好適である。また、無機絶縁膜に含有され得る金属酸化物は、種々の化合物が挙げられるが、低温成膜可能なこと、化学量論組成を取りやすいもの、金属価数が安定しているものが求められ、窒化シリコン、オキシ窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムが好ましい。
(Inorganic insulating layer)
In the gate insulating layer in the present invention, an inorganic insulating film may be further stacked in addition to the layer made of the organic insulator. As this inorganic insulating film, an insulating material known to those skilled in the art can be used. For example, inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, and titanium oxide, or flexibility, light weight, When an inexpensive device is desired, polymer compounds such as polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinylphenol, polyester, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyparaxylylene, polyacrylonitrile, cyanoethyl pullulan, various insulating LB films, etc. These organic materials may be used, and two or more of these materials may be used in combination. The material is not particularly limited, but among them, a material having a high dielectric constant and a low conductivity is preferable, and silicon oxide is preferable. The metal oxides that can be contained in the inorganic insulating film include various compounds, but those that can be formed at a low temperature, can easily take a stoichiometric composition, and have a stable metal valence are required. Silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, magnesium oxide, and zirconium oxide are preferable.

これら無機絶縁層の作製法としては特に制限はなく、たとえば、イオンプレーティング、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、スパッタリング、金属有機化合物前駆体(TEOS:テトラエトキシシラン)を用いた大気圧プラズマ処理法、印刷法、インクジェット法、およびLB法などが挙げられ、いずれも使用可能であるが、低製造コストの観点よりスパッタリングが好ましい。本発明における無機絶縁層は、この無機絶縁層上に積層される有機半導体を塗布法で成膜する際、溶剤によるダメージを軽減できる。これにより、成膜の際使用し得る溶剤の種類が増え、製造工程及びコスト面において有利となる。   There are no particular restrictions on the method for producing these inorganic insulating layers. For example, ion plating, CVD, plasma CVD, plasma polymerization, vapor deposition, spin coating, dipping, sputtering, metal organic compound precursor (TEOS) : Atmospheric pressure plasma treatment method using tetraethoxysilane), printing method, ink jet method, LB method, and the like. Any of them can be used, but sputtering is preferred from the viewpoint of low production cost. The inorganic insulating layer in the present invention can reduce damage caused by a solvent when an organic semiconductor laminated on the inorganic insulating layer is formed by a coating method. This increases the types of solvents that can be used for film formation, which is advantageous in terms of manufacturing process and cost.

(本発明における有機半導体)
本発明における有機半導体層は、半導体特性を有する有機材料からなる層であれば、種々用いることが可能である。中でも、下記一般式(I)
(Organic semiconductor in the present invention)
The organic semiconductor layer in the present invention can be variously used as long as it is a layer made of an organic material having semiconductor characteristics. Among them, the following general formula (I)

Figure 2006229053
で示される繰り返し単位を有する重合体を含有する層であることが好ましい。
Figure 2006229053
It is preferable that it is a layer containing the polymer which has a repeating unit shown by these.

一般式(I)において、Arは、置換又は無置換の芳香族炭化水素の1価基であり、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の芳香族炭化水素の2価基である。また、Arは、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素又は置換若しくは無置換の複素環式化合物の2価基である。ここで、上記の「芳香族炭化水素」は、単環式の芳香族炭化水素、非縮合多環式(環集合)炭化水素、及び縮合多環式炭化水素を含むものとする。 In general formula (I), Ar 1 is a monovalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon, and Ar 2 and Ar 3 are each independently a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon. It is a group. Ar 4 is a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon or a substituted or unsubstituted heterocyclic compound. Here, the “aromatic hydrocarbon” includes monocyclic aromatic hydrocarbons, non-condensed polycyclic (ring assembly) hydrocarbons, and condensed polycyclic hydrocarbons.

本発明の有機半導体材料は、芳香環上に置換基を有していてもよい。溶解性の向上の観点からはアルキル基やアルコキシ基、アルキルチオ基などが挙げられる。これら置換基の炭素数が増加すれば溶解性はより向上するが、その反面キャリア移動度は低下してしまうため、溶解性が損なわれない範囲で所望の特性が得られるような置換基を選択することが好ましい。その場合の好適な置換基の例としては炭素数が1〜25の直鎖又は分岐鎖の、アルキル基、アルコキシ基及びアルキルチオ基が挙げられる。更に好適には、炭素数が2〜18の直鎖又は分岐鎖の、アルキル基、アルコキシ基及びアルキルチオ基が挙げられる。これら置換基は同一のものを複数導入してもよいし、異なるものを複数導入してもよい。また、これらのアルキル基、アルコキシ基及びアルキルチオ基はさらにハロゲン原子、シアノ基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基または炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基、アルキルチオ基で置換されたアリール基などのさらなる置換基を含有していてもよい。   The organic semiconductor material of the present invention may have a substituent on the aromatic ring. From the viewpoint of improving solubility, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, and the like can be given. As the number of carbons in these substituents increases, the solubility will improve, but on the other hand, the carrier mobility will decrease, so select a substituent that will provide the desired properties within the range that does not impair the solubility. It is preferable to do. Examples of suitable substituents in that case include linear or branched alkyl groups, alkoxy groups and alkylthio groups having 1 to 25 carbon atoms. More preferably, a linear or branched alkyl group, alkoxy group, and alkylthio group having 2 to 18 carbon atoms are exemplified. A plurality of the same substituents may be introduced, or a plurality of different substituents may be introduced. In addition, these alkyl groups, alkoxy groups and alkylthio groups are further halogen atoms, cyano groups, aryl groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy groups, alkylthio groups. It may contain further substituents such as an aryl group substituted with a group.

アルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、t−ブチル基、s−ブチル基、n−ブチル基、i−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルヘキシル基、トリフルオロメチル基、2−シアノエチル基、ベンジル基、4−クロロベンジル基、4−メチルベンジル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を一例として挙げることができ、アルコキシ基、アルキルチオ基としては上記アルキル基の結合位に酸素原子または硫黄原子を挿入してアルコキシ基、アルキルチオ基としたものが一例として挙げられる。   Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, t-butyl group, s-butyl group, n-butyl group, i-butyl group, pentyl group, hexyl group, Heptyl, octyl, nonyl, decyl, 3,7-dimethyloctyl, 2-ethylhexyl, trifluoromethyl, 2-cyanoethyl, benzyl, 4-chlorobenzyl, 4-methylbenzyl, A cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. can be mentioned as an example, As an alkoxy group and an alkylthio group, what made the alkoxy group and the alkylthio group by inserting an oxygen atom or a sulfur atom in the bond position of the said alkyl group is mentioned as an example. .

アリール基としては、具体的には、フェニル基、ナフタレニル基、及びアントラセニル基などが挙げられる。   Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthalenyl group, and an anthracenyl group.

上記重合体は、アルキル基やアルコキシ基、アルキルチオ基の存在により、溶媒への溶解性がさらに向上する。これらの材質において溶解性を向上させることは、フィルムの湿式成膜過程の製造許容範囲が大きくなることから重要である。例えば塗工溶媒の選択肢の拡大、溶液調製時の温度範囲の拡大、溶媒の乾燥時の温度及び圧力範囲の拡大となり、これらプロセッシビリティーの高さにより、結果的に高純度で均一性の高い高品質な薄膜が得られる可能性が高くなる。   The polymer is further improved in solubility in a solvent due to the presence of an alkyl group, an alkoxy group, or an alkylthio group. It is important to improve the solubility of these materials because the manufacturing tolerance of the film wet film forming process is increased. For example, the choice of coating solvent is expanded, the temperature range during solution preparation is expanded, the temperature and pressure range during solvent drying is expanded, and the high processability results in high purity and high uniformity. The possibility of obtaining a high-quality thin film increases.

前記一般式(I)における置換もしくは無置換の芳香族炭化水素(の1価)基Arとしては単環基、多環基(縮合多環基、非縮合多環基)の何れでもよく、一例として以下のものを挙げることができる。例えばフェニル基、ナフチル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などが挙げられる。 The substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon (monovalent) group Ar 1 in the general formula (I) may be a monocyclic group or a polycyclic group (a condensed polycyclic group or a non-condensed polycyclic group), The following can be mentioned as an example. Examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, a pyrenyl group, a fluorenyl group, an azulenyl group, an anthryl group, a triphenylenyl group, a chrycenyl group, a biphenyl group, and a terphenyl group.

また、置換又は無置換の芳香族炭化水素の2価基Ar及びArとしては、一例としてベンゼン、ナフタレン、ピレン、フルオレン、アズレン、アントラセン、トリフェニレン、クリセン、ビフェニル、及びターフェニルの2価基が挙げられる。 Examples of the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon divalent groups Ar 2 and Ar 3 include divalent groups of benzene, naphthalene, pyrene, fluorene, azulene, anthracene, triphenylene, chrysene, biphenyl, and terphenyl as an example. Is mentioned.

さらに、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素又は置換若しくは無置換の複素環式化合物の2価基Arとしては、一例としてベンゼン、アントラセン、ビフェニル、及びチオフェンの2価基が挙げられる。 Furthermore, examples of the divalent group Ar 4 of the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon or the substituted or unsubstituted heterocyclic compound include divalent groups of benzene, anthracene, biphenyl, and thiophene.

また、これら芳香族炭化水素(の1価)基及び2価基、並びに複素環式化合物の2価基は以下に示す置換基を有していてもよい。   In addition, these aromatic hydrocarbon (monovalent) and divalent groups, and the divalent group of the heterocyclic compound may have the following substituents.

(1)ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基。   (1) Halogen atom, trifluoromethyl group, cyano group, nitro group.

(2)炭素数1〜25の直鎖または分岐鎖の、アルキル基、アルコキシ基。これらのアルキル基及びアルコキシ基は、さらにハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルチオ基で置換されていてもよい。   (2) A linear or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 25 carbon atoms. These alkyl groups and alkoxy groups may be further substituted with a halogen atom, a cyano group, a phenyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkoxy group, or an alkylthio group.

(3)アリールオキシ基。(アリール基としてフェニル基、ナフチル基を有するアリールオキシ基が挙げられる。これらのアリールオキシ基は、ハロゲン原子を置換基として含有しても良く、炭素数1〜25の直鎖又は分岐鎖の、アルキル基またはアルコキシ基あるいはアルキルチオ基を置換基として含有していても良い。具体的には、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、4−メチルフェノキシ基、4−メトキシフェノキシ基、4−クロロフェノキシ基、6−メチル−2−ナフチルオキシ基等が挙げられる)。   (3) Aryloxy group. (Aryloxy groups having a phenyl group or a naphthyl group as the aryl group may be mentioned. These aryloxy groups may contain a halogen atom as a substituent, and are linear or branched having 1 to 25 carbon atoms. An alkyl group, an alkoxy group or an alkylthio group may be contained as a substituent, specifically, a phenoxy group, a 1-naphthyloxy group, a 2-naphthyloxy group, a 4-methylphenoxy group, or a 4-methoxyphenoxy group. , 4-chlorophenoxy group, 6-methyl-2-naphthyloxy group and the like).

(4)アルキルチオ基又はアリールチオ基。(アルキルチオ基又はアリールチオ基としては、具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、p−メチルフェニルチオ基等が挙げられる)。   (4) An alkylthio group or an arylthio group. (Specific examples of the alkylthio group or arylthio group include a methylthio group, an ethylthio group, a phenylthio group, and a p-methylphenylthio group).

(5)アルキル置換アミノ基。(具体的には、ジエチルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジ(p−トリル)アミノ基、ジベンジルアミノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、ユロリジル基等が挙げられる)。   (5) An alkyl-substituted amino group. (Specifically, diethylamino group, N-methyl-N-phenylamino group, N, N-diphenylamino group, N, N-di (p-tolyl) amino group, dibenzylamino group, piperidino group, morpholino group And a urolidyl group).

(6)アシル基。(アシル基としては、具体的にはアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、マロニル基、ベンゾイル基等が挙げられる)。   (6) Acyl group. (Specific examples of the acyl group include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, a malonyl group, and a benzoyl group).

本発明における一般式(I)で示される、重合体の繰り返し単位の具体例を列挙する。なお、これら具体例は、本発明を限定するものでもない。   Specific examples of the repeating unit of the polymer represented by the general formula (I) in the present invention are listed. These specific examples do not limit the present invention.

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上記一般式に示される繰り返し単位を含む重合体の製造方法は、例えばアルデヒドとホスホネートを用いたWittig−Horner反応、アルデヒドとホスホニウム塩を用いたWittig反応、ビニル置換体とハロゲン化物を用いたHeck反応、アミンとハロゲン化物を用いたUllmann反応などを用いることができ、公知の方法により製造可能である。   The production method of the polymer containing the repeating unit represented by the above general formula includes, for example, Wittig-Horner reaction using aldehyde and phosphonate, Wittig reaction using aldehyde and phosphonium salt, Heck reaction using vinyl substituent and halide Ullmann reaction using an amine and a halide can be used, and can be produced by a known method.

特に、Wittig−Horner反応及びWittig反応は、反応操作の簡便さのために有効である。   In particular, the Wittig-Horner reaction and the Wittig reaction are effective for the convenience of the reaction operation.

上記一般式に示される重合体の好ましい分子量はGPCによるポリスチレン換算数平均分子量で1000〜1000000であり、より好ましくは2000〜500000である。分子量が小さすぎる場合にはクラックの発生等成膜性が悪化し実用性に乏しくなる。また分子量が大きすぎる場合には、一般の有機溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗工が困難になり、やはり実用性上問題になる。   The preferred molecular weight of the polymer represented by the above general formula is 1000 to 1000000 in terms of polystyrene-reduced number average molecular weight by GPC, more preferably 2000 to 500000. If the molecular weight is too small, the film formability such as the generation of cracks is deteriorated and the practicality becomes poor. On the other hand, if the molecular weight is too large, the solubility in a general organic solvent becomes poor, the viscosity of the solution becomes high, and the coating becomes difficult, which also causes a problem in practical use.

本発明の半導体材料は種々の一般的有機溶媒、例えばジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホルム、トルエン、ジクロロベンゼン及びキシレン等に対し、良好な溶解性を示す。従って本発明の高分子材料を溶解できる適当な溶媒により適当な濃度の溶液を作製し、これを用いて湿式成膜法により半導体薄膜を作製することができる。特にテトラヒドラフランを主成分とし、トルエン、キシレン、ジオキサン、クロロホルム、ジクロロメタンのうち少なくとも一種を混合した溶媒が好ましい。   The semiconductor material of the present invention exhibits good solubility in various common organic solvents such as dichloromethane, tetrahydrofuran, dioxane, chloroform, toluene, dichlorobenzene and xylene. Therefore, a solution having an appropriate concentration can be prepared using an appropriate solvent capable of dissolving the polymer material of the present invention, and a semiconductor thin film can be prepared by a wet film forming method using the solution. Particularly preferred is a solvent containing tetrahydrafuran as a main component and at least one of toluene, xylene, dioxane, chloroform and dichloromethane.

有機半導体層を形成するための湿式成膜法としては、スピンコート法、ディッピング法、ブレード塗工法、スプレー塗工法、キャスト法、インクジェット法、印刷法等の公知の湿式成膜技術によって薄膜化することができる。これら各種成膜法に対し、上記記載の溶媒種から適切な溶媒が選択される。   As a wet film forming method for forming the organic semiconductor layer, the film is thinned by a known wet film forming technique such as a spin coating method, a dipping method, a blade coating method, a spray coating method, a casting method, an ink jet method, or a printing method. be able to. For these various film forming methods, an appropriate solvent is selected from the solvent types described above.

本発明に係る有機半導体材料は、固体もしくは溶液の状態では、空気中でも実質的に酸化されることはない。   The organic semiconductor material according to the present invention is not substantially oxidized even in air in a solid or solution state.

本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記重合体にて形成される有機半導体材層の厚みは、均一なフィルム(即ち、材質のキャリア輸送特性に悪影響を及ぼすギャップやホールがない薄膜)が形成されるような厚みに選択される。有機半導体層の厚みは、約200nm〜約5nmが好ましく、特に約100nm〜約5nmが好適である。   In the organic thin film transistor of the present invention, the organic semiconductor material layer formed of the polymer has a uniform thickness (that is, a thin film having no gap or hole that adversely affects the carrier transport property of the material). The thickness is selected. The thickness of the organic semiconductor layer is preferably about 200 nm to about 5 nm, particularly about 100 nm to about 5 nm.

(本発明における基板)
本発明の有機薄膜トランジスタは、絶縁性基板であればよく、ガラス、シリコン、プラスチックよりなる基板上に形成される。フレキシブル性を考慮して、薄板の歪み導入強化ガラス基板、プラスチックシートやニッケル電鋳シートに絶縁処理したものでも良く、フレキシビリティー、軽量、安価等の特性が所望される場合、プラスチック基板が好ましく用いられる。
(Substrate in the present invention)
The organic thin film transistor of the present invention may be an insulating substrate, and is formed on a substrate made of glass, silicon, or plastic. In consideration of flexibility, it may be a thin-strained tempered glass substrate, a plastic sheet or a nickel electroformed sheet insulated, and a plastic substrate is preferred when characteristics such as flexibility, light weight, and low cost are desired. Used.

(本発明におけるソース電極、ドレイン電極及びゲート電極)
本発明のデバイスは、3つの空間的に分離された電極(ソース、ドレイン、ゲート電極)を有する。ゲート電極は、絶縁層と接触している。各電極は周知の従来技術を用いて基板上に形成される。
(Source electrode, drain electrode and gate electrode in the present invention)
The device of the present invention has three spatially separated electrodes (source, drain, gate electrode). The gate electrode is in contact with the insulating layer. Each electrode is formed on the substrate using well-known conventional techniques.

ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極の材質としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機および有機半導体、たとえばシリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン等が挙げられる。ソース電極およびドレイン電極は、上記導電性物質の中でも半導体層との接触面においてオーミックに接続されるものが好ましい。   The material of the source electrode, drain electrode, and gate electrode is not particularly limited as long as it is a conductive material. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony, lead, tantalum, indium, aluminum, Zinc, magnesium, and alloys thereof, conductive metal oxides such as indium and tin oxide, or inorganic and organic semiconductors whose conductivity has been improved by doping, such as silicon single crystal, polysilicon, amorphous silicon, germanium Graphite, polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylene vinylene, polyparaphenylene vinylene, and the like. Of the conductive materials, the source electrode and the drain electrode are preferably connected in ohmic contact with the semiconductor layer.

(比較例)
[Si基板上にゲート電極を形成]
Si基板(熱酸化膜:100nm)にヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気処理を5分間施し、120℃で5分乾燥した。処理したSi基板表面に、フォトレジスト(TSMR8800;東京応化社製)をスピンコートし、表面のみ保護した。得たSi基板(熱酸化膜:100nm)を、バッファード・フッ酸(BHF63U;ダイキン工業製)に100秒浸漬し、裏面の酸化膜を除去した。その後、超音波により洗浄を行った。さらに、Si基板裏面に厚さ300nmのAl膜を真空蒸着法により成膜し、表面レジストを除去した。
(Comparative example)
[Formation of gate electrode on Si substrate]
The Si substrate (thermal oxide film: 100 nm) was subjected to hexamethyldisilazane (HMDS) vapor treatment for 5 minutes and dried at 120 ° C. for 5 minutes. A photoresist (TSMR8800; manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was spin coated on the treated Si substrate surface to protect only the surface. The obtained Si substrate (thermal oxide film: 100 nm) was immersed in buffered hydrofluoric acid (BHF63U; manufactured by Daikin Industries) for 100 seconds, and the oxide film on the back surface was removed. Thereafter, cleaning was performed using ultrasonic waves. Further, an Al film having a thickness of 300 nm was formed on the back surface of the Si substrate by a vacuum deposition method, and the surface resist was removed.

[有機半導体層形成]
上記で得たSi基板表面にHMDS蒸気処理を1分間施し、120℃で5分乾燥した。上記式(1)で示されるトリアリールアミンを半導体材料に用い、スピンコートにより膜厚30nmの有機半導体層を形成させた。
[Organic semiconductor layer formation]
The Si substrate surface obtained above was subjected to HMDS vapor treatment for 1 minute and dried at 120 ° C. for 5 minutes. A triarylamine represented by the above formula (1) was used as a semiconductor material, and an organic semiconductor layer having a thickness of 30 nm was formed by spin coating.

[ソース・ドレイン電極形成]
上記の通り形成させた有機半導体層上に、図1に示すように、厚さ100nmのAu膜を真空蒸着法により成膜し、シリコン有機薄膜トランジスタ1を得た。シリコン有機薄膜トランジスタ1のトランジスタ静特性を図4に示す。図4の通り、シリコンをベースとした有機薄膜トランジスタ1は、マイナスの閾値電圧Vthを示し、エンハンスメント動作をしていることが分かる。
[Source / drain electrode formation]
On the organic semiconductor layer formed as described above, an Au film having a thickness of 100 nm was formed by vacuum deposition as shown in FIG. The transistor static characteristics of the silicon organic thin film transistor 1 are shown in FIG. As can be seen from FIG. 4, the organic thin film transistor 1 based on silicon exhibits a negative threshold voltage Vth and performs an enhancement operation.

(実施例1)
[ガラス基板上にゲート電極を形成]
光学研磨したガラス基板上に厚さ300nmのCr膜を真空蒸着法により成膜し、フォトリソグラフィー・エッチングをし、ゲート電極を形成させた。
Example 1
[Formation of gate electrode on glass substrate]
A Cr film having a thickness of 300 nm was formed on an optically polished glass substrate by a vacuum deposition method, and photolithography / etching was performed to form a gate electrode.

[ゲート絶縁膜形成]
上記の通りゲート電極を形成した後、シアノエチルプルラン絶縁膜(シアノレジンCR−S;信越化学社製)をスピンコートし、ホットプレートを用い100℃で30分乾燥させ、膜厚900nmのゲート絶縁層を形成した。
[Gate insulation film formation]
After forming the gate electrode as described above, a cyanoethyl pullulan insulating film (cyanoresin CR-S; manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was spin-coated and dried at 100 ° C. for 30 minutes using a hot plate to form a gate insulating layer having a thickness of 900 nm. Formed.

[半導体層形成]
上記式(1)に示すトリアリールアミンを半導体材料に用い、スピンコートにより膜厚30nmの有機半導体層を形成させた。
[Semiconductor layer formation]
A triarylamine represented by the above formula (1) was used as a semiconductor material, and an organic semiconductor layer having a thickness of 30 nm was formed by spin coating.

[ソース・ドレイン電極形成]
半導体層の上に厚さ100nmのAu膜をシャドウマスクを用いた真空蒸着法によりパターン成膜し、基板/ゲート電極(Cr)/シアノエチルプルラン/有機半導体/ソース・ドレイン電極(Au)(図2参照)という構成の有機薄膜トランジスタ1を得た。この有機薄膜トランジスタ1のトランジスタ静特性を図5に示す。図5の通り、サブスレッショルド電圧(ドレイン電流を一桁上昇させるのに必要な電圧)は小さい値となり、低電圧駆動が可能となった。また、ゲート電圧0Vにおいても電流が流れるという、デプレッション動作を示した。これにより、表示画素を駆動させる場合、ダイナミックレンジが小さくなり、オフ電流(ゲート電圧0Vにおけるドレイン電流)の増加はバッテリーライフを減少させた。このことは、シアノエチルプルラン表面に存在する水酸基によって分極が起こり、負の表面電位を形成することに起因すると考えられ、有機半導体層に負のゲートバイアスが印加されていることと同義であると考えられる。
[Source / drain electrode formation]
An Au film having a thickness of 100 nm is formed on the semiconductor layer by a vacuum deposition method using a shadow mask, and a substrate / gate electrode (Cr) / cyanoethyl pullulan / organic semiconductor / source / drain electrode (Au) (FIG. 2). The organic thin film transistor 1 having the structure of the reference was obtained. The static characteristics of the organic thin film transistor 1 are shown in FIG. As shown in FIG. 5, the subthreshold voltage (voltage required to increase the drain current by one digit) is a small value, and low voltage driving is possible. In addition, a depletion operation in which a current flows even at a gate voltage of 0 V is shown. As a result, when the display pixel is driven, the dynamic range is reduced, and an increase in off current (drain current at a gate voltage of 0 V) reduces battery life. This is considered to be caused by the occurrence of polarization by the hydroxyl group present on the cyanoethyl pullulan surface and the formation of a negative surface potential, which is synonymous with the negative gate bias applied to the organic semiconductor layer. It is done.

(実施例2)
シアノエチルプルランでゲート絶縁層を形成させた後、シアノエチルプルランを含有するゲート絶縁層の表面上にヘキサメチルジシラザン蒸気処理を5分間施し、120℃で5分乾燥すること以外、実施例1と同様に行い、ガラス基板/ゲート電極(Cr)/シアノエチルプルラン/有機半導体/ソース・ドレイン電極(Au)の構造を有する有機薄膜トランジスタ2を得た。この有機薄膜トランジスタ2のトランジスタ静特性を図7に示す。図7からも分かるように、有機薄膜トランジスタ2は、エンハンスメント動作を示し(Vth<0V)、オフ電流の低下によりオンオフ比の向上が見られた。また、サブスレッショルド電圧は小さく、上記シリコン有機薄膜トランジスタ1以上の性能が得られ、ガラス基板上においても高性能のトランジスタを作製することが可能となった。
(Example 2)
After forming a gate insulating layer with cyanoethyl pullulan, the surface of the gate insulating layer containing cyanoethyl pullulan was subjected to hexamethyldisilazane vapor treatment for 5 minutes and dried at 120 ° C. for 5 minutes, as in Example 1. The organic thin film transistor 2 having a structure of glass substrate / gate electrode (Cr) / cyanoethyl pullulan / organic semiconductor / source / drain electrode (Au) was obtained. The static characteristics of the organic thin film transistor 2 are shown in FIG. As can be seen from FIG. 7, the organic thin film transistor 2 showed an enhancement operation (Vth <0 V), and an on / off ratio was improved due to a decrease in off current. Further, the subthreshold voltage is small, and the performance higher than that of the silicon organic thin film transistor 1 can be obtained, and a high performance transistor can be fabricated even on a glass substrate.

(実施例3)
シアノエチルプルランを含有するゲート絶縁層を形成させた後RFマグネトロンスパッタ法により、SiOターゲットを用い、スパッタガスAr+O2(Ar95%)、基板温度室温にて膜厚50nmの無機絶縁膜をさらに成膜すること以外、実施例1と同様に行い、基板/ゲート電極(Cr)/シアノエチルプルラン/SiO/有機半導体/ソース・ドレイン電極(Au)の構造(図3参照)を有する有機薄膜トランジスタ3を得た。
(Example 3)
After forming a gate insulating layer containing cyanoethyl pullulan, an inorganic insulating film having a film thickness of 50 nm is further formed by RF magnetron sputtering using a SiO 2 target at a sputtering gas Ar + O 2 (Ar 95%) at a substrate temperature of room temperature. Except that, an organic thin film transistor 3 having a structure of substrate / gate electrode (Cr) / cyanoethyl pullulan / SiO 2 / organic semiconductor / source / drain electrode (Au) (see FIG. 3) was obtained. .

上記実施例2にて得た、シアノエチルプルランのみをゲート絶縁層として備える有機薄膜トランジスタ2では、VDS=−20V、V=−20V時にゲートリーク電流は50nA(L=30μm、W=10mm)となる一方、本実施例3で得られた有機薄膜トランジスタ3では、VDS=−20V、V=−20V時にゲートリーク電流は20nA(L=30μm、W=10mm)であり、ゲートリーク電流が減少した。 In the organic thin film transistor 2 provided with only cyanoethyl pullulan as a gate insulating layer obtained in Example 2, the gate leakage current is 50 nA (L = 30 μm, W = 10 mm) when V DS = −20 V and V G = −20 V. On the other hand, in the organic thin film transistor 3 obtained in Example 3, when V DS = −20 V and V G = −20 V, the gate leakage current is 20 nA (L = 30 μm, W = 10 mm), and the gate leakage current is reduced. did.

また、上記比較例にて得た、シリコン有機薄膜トランジスタ1では、VDS=−20V印加におけるオンオフ比は300(V=−20V/V=0V)である一方、本実施例3で得た、有機薄膜トランジスタ3では、VDS=−20V印加におけるオンオフ比は600となり(V=−20V/V=0V)、オンオフ比の向上が観測された。 Moreover, in the silicon organic thin-film transistor 1 obtained in the above comparative example, the on / off ratio when VDS = −20 V was applied was 300 (V G = −20 V / V G = 0 V), while obtained in Example 3. In the organic thin film transistor 3, the on / off ratio when V DS = −20V was applied was 600 (V G = −20V / V G = 0V), and an improvement in the on / off ratio was observed.

シリコンベース薄膜トランジスタ構造である。It is a silicon-based thin film transistor structure. 有機絶縁体にシアノエチルプルランを用いた有機トランジスタ構造である。It is an organic transistor structure using cyanoethyl pullulan as an organic insulator. 有機/無機積層絶縁膜を用いた有機トランジスタ構造である。This is an organic transistor structure using an organic / inorganic laminated insulating film. Si基板、SiO2絶縁体を用いた有機薄膜トランジスタの静特性である。This is a static characteristic of an organic thin film transistor using a Si substrate and a SiO 2 insulator. ガラス基板、シアノエチルプルラン絶縁膜を用いた有機薄膜トランジスタの静特性である。This is a static characteristic of an organic thin film transistor using a glass substrate and a cyanoethyl pullulan insulating film. ヘキサメチルジシラザン処理を施した有機トランジスタ構造である。It is an organic transistor structure subjected to hexamethyldisilazane treatment. シアノエチルプルランにシランカップリング処理を施した有機トランジスタの静特性である。It is the static characteristic of the organic transistor which performed the silane coupling process to the cyanoethyl pullulan.

Claims (8)

基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とからなり、
前記ゲート絶縁層は、極性基を有する有機絶縁体からなる層を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
It consists of a substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer,
The organic thin film transistor, wherein the gate insulating layer includes a layer made of an organic insulator having a polar group.
前記有機絶縁体は、シアノエチルプルランであることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ。   2. The organic thin film transistor according to claim 1, wherein the organic insulator is cyanoethyl pullulan. 前記ゲート絶縁層の表面は、シランカップリング処理を施されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein a surface of the gate insulating layer is subjected to a silane coupling treatment. 前記ゲート絶縁層は、さらに無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 3, wherein the gate insulating layer further includes an inorganic insulating film. 前記無機絶縁膜は、金属酸化物又は窒化物であることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to claim 4, wherein the inorganic insulating film is a metal oxide or a nitride. 前記無機絶縁膜は、二酸化シリコンであることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to claim 4, wherein the inorganic insulating film is silicon dioxide. 前記基板は、ガラス、シリコン及びプラスチックからなる群から選択された材料製であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is made of a material selected from the group consisting of glass, silicon, and plastic. 前記有機半導体層は、トリアリールアミン骨格を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 7, wherein the organic semiconductor layer has a triarylamine skeleton.
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