JP2007077258A - 重合体コンポジット - Google Patents

Abstract

【課題】高移動度かつ高オンオフ比を示す有機トランジスタに用いられる有機半導体素材を提供する。
【解決手段】サイズ排除クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量が３００００以上かつ分子量分布が２．４以下の共役系重合体と、カーボンナノチューブを有する重合体コンポジット。
【選択図】 なし

Description

本発明は、共役系重合体中にカーボンナノチューブを分散した重合体コンポジット、および重合体コンポジットを半導体層素材として用いたトランジスタ素子等の半導体素子に関する。

カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと略す）はナノテクノロジーの有力な素材として、広範な分野で応用の可能性が検討されている。ＣＮＴの用途として、トランジスタや顕微鏡用プローブに用いられるように、ＣＮＴの単線を使用する方法や、電子放出電極や燃料電池用電極、あるいはＣＮＴを含有した導電性コンポジットなどのように多数のＣＮＴをまとめてバルクとして使用する方法がある。バルクとして使用する場合には、一般にはマトリクス材としてポリマー、金属、セラミックスに混合させて使用される。ポリマーは一般に電気的には絶縁体であるが、ＣＮＴを混合させることによってポリマーに導電性を付与することができる（特許文献１参照）。しかしながら、この技術においては、用いるポリマーが絶縁体であるため、該特許のマトリクス材となるポリマーがいかなる分子量や分子量分布であっても、半導体特性を付与することはできない。一方、マトリクス材に例えば有機半導体である共役系重合体を選ぶ（特許文献２参照）とＣＮＴの添加によって、共役系重合体の半導体特性を向上させることができる。

一方で、これまでの半導体は、主にシリコンや化合物半導体が用いられているが、これらの素材では半導体を作製する際、高真空下、高温下の製造プロセスが不可欠であり、製造コストの低減が困難である。これに対して、元来塗液にすることができる有機物素材を半導体に使用することができれば、常圧下、常温下の製造プロセスが可能となり、大幅なコスト削減が期待される。さらに、有機半導体はスピンコート法や印刷法などのウエットプロセスによって成膜可能であるため、素子のアレイの大面積化が容易となることも期待される。

有機半導体の素材としては、ペンタセンなどの低分子の縮合化合物を基板に蒸着させて半導体薄膜を得る方法や（特許文献３参照）、共役系重合体の溶液を基板に塗布して半導体薄膜を形成する方法が知られている（特許文献４参照）。さらにこれらの半導体素材を用いて電界効果型トランジスタ（以下、ＦＥＴ素子という）等の半導体素子の開発が現在活発に進められている。

特に共役系重合体を用いた有機半導体は、常温、常圧でかつ塗布法による半導体素子を作製することができるので、コスト的にも大面積化にもメリットがある。有機半導体を半導体層としたＦＥＴ素子の技術としては、主鎖が環状π共役系構造の共役系重合体からなるＦＥＴ素子（特許文献５参照）や側鎖に液晶性置換基が導入された重合体からなるＦＥＴ素子（特許文献６参照）などが開示されている。

ここで、ＦＥＴ素子の性能を示す重要な指標として移動度とオンオフ比が挙げられる。移動度の向上は、すなわち、駆動速度を速めかつ、オン電流増加することを意味する。一方、オンオフ比の向上は、オン電流が増加するとともにオフ電流が減少することを意味する。これらはどちらもＦＥＴ素子のスイッチング特性が向上することであり、例えば液晶表示装置においては高階調を実現させることにつながる。一般に液晶表示装置の場合、移動度０．１ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ以上、オンオフ比１０^５以上が求められる。

従来、有機半導体を半導体層に用いるＦＥＴ素子は、この移動度とオンオフ比の点で工業的要求に答えられる性能を達成することが困難であった。

有機半導体の移動度を向上させるために、分子量の高い共役系重合体を用いる方法が開示されている（非特許文献１参照）。共役系重合体の分子量を高くすることによって、共役系を伸ばし移動度を向上させているが、さらに例えば重量平均分子量で２０万程度の高分子量体になると分子の配向性が低くなる傾向がある。そのため、分子間の電荷の移動が起こりにくくなり、移動度の向上が抑えられ、この技術では高い移動度を有する有機半導体を得ることが困難であった。さらに、共役系重合体中へＣＮＴを分散した重合体コンポジットを半導体層に用いたＦＥＴ素子（特許文献７参照）においても、ＣＮＴを重合体へ分散させることによって高分子半導体の移動度を高めることができるが、無機半導体と同程度の高い移動度は達成できていない。
特表２００５−５２１７８２号公報（請求項１） 特開２００３−２９２８０１号公報（請求項１） 特開２００１−９４１０７号公報（００５７段） 特開平５−３２６９２３号公報（０００８段） 特開平１−２５９５６３号公報（請求項１） 特開２００３−１１９２５５号公報（０２０７段） 特開２００４−２６６２７２号公報（請求項１） Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ誌 ｖｏｌ．１５，ｐ．１５１９（２００３）

上述のように、従来の有機半導体を半導体層として用いた電界効果トランジスタは、その有している特性である移動度やオンオフ比が十分ではなかった。本発明の目的は、有機半導体層の移動度とオンオフ比の両方を向上させる素材を提供する。

すなわち、本発明はサイズ排除クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量が３００００以上かつ分子量分布が２．４以下の共役系重合体と、カーボンナノチューブを有する重合体コンポジットであり、それを用いた半導体素子および電界効果型トランジスタである。

本発明によって得られた重合体コンポジットを半導体層として用いた電界効果型トランジスタは、移動度、オンオフ比が向上する。

本発明は、サイズ排除クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量が３００００以上かつ分子量分布が２．４以下の共役系重合体と、ＣＮＴを有する重合体コンポジットである。以下に重合体コンポジットと、ＦＥＴ素子の具体的な構成を述べる。

本発明は、サイズ排除クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量が３００００以上かつ分子量分布が２．４以下の共役系重合体を用いることが必要である。構造体の異なる共役系重合体は、それぞれ移動度が異なるが、上記の範囲の共役系重合体とＣＮＴの重合体コンポジットをＦＥＴ素子に用いることによって、同じ構造体で上記の範囲外の共役系重合体とＣＮＴの重合体コンポジットをＦＥＴ素子に用いる場合に比べて、移動度が向上する。また、それぞれの共役系重合体には、移動度やオンオフ比の他に大気安定性などの優れた特徴を有するものもある。上記の範囲の共役系重合体とＣＮＴの重合体コンポジットを選ぶことで、その優れた特徴を維持したまま、移動度の向上が可能となる。

重量平均分子量が３００００以上であると、共役系が伸び移動度向上の効果が顕著に現れる。しかしながら重量平均分子量が２０万程度の高分子量体になると、分子の配向性が低くなる傾向がある。そのため、分子間の電荷の移動が起こりにくくなり、移動度の向上が抑えられる。そこで、配向性を高くするために、分子量を揃える、すなわち分子量分布を狭くし、本発明においては分子量分布を２．４以下とすることで配向性が増し、移動度向上を達成することができる。

重量平均分子量が３００００未満であると、共役系重合体の共役が短くなり、また、分子量分布が２．４を越えると、共役系重合体の配向性が低くなり、ＦＥＴの移動度を０．１ｃｍ^２／Ｖｓ以上にすることが困難になる。ここで、重量平均分子量が３００００以上かつ分子量分布が２．４以下の共役系重合体にＣＮＴを分散させると、従来のＣＮＴを分散させた重合体コンポジットに比べて、配向性がより高くなると考えられ、ＦＥＴ特性が向上する。本発明において用いる共役系重合体の重量平均分子量の上限は、膜形成の容易さから溶媒に可溶な範囲であればよく、重量平均分子量で５０００００以下であり、より好ましくは２０００００以下である。

なお、本発明において重量平均分子量はサイズ排除クロマトグラフィーで測定し、ポリスチレンの標準試料に換算して求める。また分子量分布はサイズ排除クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量を数平均分子量で除した値から求める。

本発明に用いられる共役系重合体の種類は特に限定されないが、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリフラン、ポリインドール系のポリマーが挙げられる。中でも半導体特性の優れたものとしてポリチオフェン系重合体、またはポリチオフェン系ユニットを含む共重合体を用いることが好ましい。ポリチオフェン系重合体とはポリチオフェン構造の骨格を持つ重合体に側鎖が付いた構造を有するポリアルキルチオフェンである。具体例としては、ポリ−３−メチルチオフェン、ポリ−３−ブチルチオフェン、ポリ−３−ヘキシルチオフェン、ポリ−３−オクチルチオフェン、ポリ−３−ドデシルチオフェン等のポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ（３，３”−ジアルキルターチオフェン）、ポリ［５ ，５ ’−ビス（３−アルキル−２−チエニル−２，２ ’−ジチオフェン）、ポリ［２ ，５−ビス（２−チエニル）−３ ，４−ジアルキルチオフェン］、（アルキル基の炭素数は特に制限はないが好ましくは１〜１６）、ポリ−３−メトキシチオフェン、ポリ−３−エトキシチオフェン、ポリ−３−ドデシルオキシチオフェン等のポリ−３−アルコキシチオフェン（アルコキシ基の炭素数はとくに制限はないが好ましくは１〜１２）、ポリ−３−メトキシ−４−メチルチオフェン、ポリ−３−ドデシルオキシ−４−メチルチオフェン等のポリ−３−アルコキシ−４−アルキルチオフェン（アルコキシ基およびアルキル基の炭素数は特に制限はないが好ましくは１〜１２）、ポリ−３−チオヘキシルチオフェンやポリ−３−チオドデシルチオフェン等のポリ−３−チオアルキルチオフェン（アルキル基の炭素数は特に制限はないが好ましくは１〜１２）、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェンが挙げられ、１種もしくは２種以上を用いることができる。中でも、ポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ（３，３”−ジアルキルターチオフェン）、ポリ［５ ，５ ’−ビス（３−アルキル−２−チエニル−２，２ ’−ジチオフェン）、ポリ−３−アルコキシチオフェンが好ましい。またポリチオフェン系ユニットを含む共重合体とは、チオフェンユニットが並んだ間にアリーレンユニット、チエニルチアゾールユニット、フルオレンユニット、カルバゾールユニットや、フタロシアニンユニット、または上記のユニットの誘導体をはさんだポリマー等が挙げられ、共役系の連続するものであれば好ましく用いることができる。

本発明において用いられる上記のポリチオフェン系重合体の側鎖の結合様式は、レジオレギュラーな構造を有するものが好ましく、少なくとも８０％以上のレジオレギュラリティーを有するものが好ましく用いられる。レジオレギュラリティーとは、複数並んだモノマーユニットにおいて、側鎖の方向がどれだけ一方向に規則正しく並んで連結しているかを表す指標である。レジオレギュラリティーは核磁気共鳴分光装置（ＮＭＲ）によって定量することが可能であり、レジオレギュラーの割合が高いほど良好な半導体特性を得ることができる。本発明では以上のように共役系重合体の主鎖の立体構造や側鎖置換基の配列を制御してもよい。

本発明で用いる重量平均分子量が３００００以上かつ分子量分布が２．４以下の共役系重合体は、例えば、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ誌 ｖｏｌ．１１，ｐ．２５０（１９９９）記載の方法やＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ誌 ｖｏｌ．３７，ｐ．１１６９（２００４）記載の方法で、連鎖重合することによって、重合時よりある程度、分子量分布が揃った重合体を得る方法や、サイズ排除クロマトグラフィーによって分子量の分離を行い、分離した重合体を捕集する方法や、また、再沈殿法やソクスレー精製により、数千〜１万程度の分子量の重合体を除去する方法などを用いて、得ることができる。ソクスレー精製を行う際は、精製される共役系重合体によって、数千〜１万程度の分子量の重合体を溶解させる溶媒を選択する。例えば、ポリチオフェン系重合体の場合、数千〜１万程度の分子量の重合体のみを除去し、高分子量体と分離することができる溶媒は、例えば、塩化メチレン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサンなどが好ましく用いられる。

本発明で用いる共役系重合体の不純物を除去する方法は特に限定されないが、基本的には合成過程で使用した原料や副生成物を除去する精製工程であり、再沈殿法、ソクスレー抽出法、濾過法、イオン交換法、キレート法等を用いることができる。中でも重合中に使用したモノマーやその副生成物、重合中に失活したダイマー等の不純物を除去する場合には再沈殿法やソクスレー抽出法が好ましく用いられ、金属成分の除去には再沈殿法やキレート法、イオン交換法が好ましく用いられる。これらの方法のうち、１種を単独で用いるか、あるいは複数を組み合わせても良い。

本発明において共役系重合体にＣＮＴを分散する方法は特に限定されないが、（Ｉ）溶融した共役系重合体中にＣＮＴを添加して混合させる方法、（II）共役系重合体を溶媒中に溶解させこの中にＣＮＴを添加して混合させる方法、（III）ＣＮＴを溶媒中で予め超音波等で予備分散しておいた所に共役系重合体を添加し混合させる方法、（IV）溶媒中に共役系重合体とＣＮＴを入れ、この混合系に超音波を照射して混合させる方法等が挙げられる。本発明では、何れの方法を単独で用いるか、あるいはいずれの方法を組み合わせても良い。

本発明では、分散させるＣＮＴの少なくとも一部に共役系重合体を付着させていても良い。これは重合体コンポジット中に効率よく、ＣＮＴがマトリクス（共役系重合体）内に均一に分散する作用を奏する。共役系重合体がＣＮＴの少なくとも一部に付着した状態とは、ＣＮＴ表面の一部、あるいは全部を共役系重合体が被覆した状態を意味する。共役系重合体がＣＮＴを被覆できるのはそれぞれの共役系構造に由来するπ電子雲が重なることによって相互作用が生じるためと推測される。ＣＮＴが共役系重合体で被覆されているか否かは、被覆されたＣＮＴの反射色が被覆されていないＣＮＴの色から共役系重合体の色に近づくことで判別できる。定量的には元素分析によって付着物の存在とＣＮＴに対する付着物の重量比を同定することができる。また、ＣＮＴに付着させる共役系重合体は、共役系重合体であれば、分子量、分子量分布や構造に関わらず、何れからでも選ばれ、マトリクスとなる重量平均分子量が３００００以上、かつ分子量分布が２．４以下の用いる共役系重合体と異なっていてもよい。

また、フィルター（好ましくは０．１μｍ径）で上記ＣＮＴを濾過して捕集し、溶媒を用いてＣＮＴを十分に洗浄することによって、余剰の共役系重合体が除去されて共役系重合体の付着したＣＮＴのみを得ることができる。

上記のＣＮＴ表面の一部、あるいは全部に被覆した共役系重合体は、共役系重合体であれば良く、ポリチオフェン系重合体、ポリピロール系重合体、ポリアニリン系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリ−ｐ−フェニレン系重合体、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン系重合体などが挙げられる。これらの共役系重合体が直鎖状であるためには、ポリチオフェン系重合体、ポリピロール系重合体はそれぞれチオフェン環、ピロール環の２、５位でモノマーユニットがつながる必要がある。また、ポリ−ｐ−フェニレン系重合体、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン系重合体ではフェニレン基のパラ位で重合体の骨格がつながっている必要がある。上記重合体は単一のモノマーユニットが並んだものが好ましく用いられるが、異なるモノマーユニットをブロック共重合したもの、ランダム共重合したものも用いられる。また、グラフト重合したものも用いることができる。上記重合体の中でも本発明においては、ポリチオフェン系重合体が特に好ましく使用される。

上記のポリチオフェン系重合体はポリチオフェン構造の骨格を持つ重合体に側鎖が付いた構造を有するものである。具体例としては、ポリ−３−メチルチオフェン、ポリ−３−ブチルチオフェン、ポリ−３−ヘキシルチオフェン、ポリ−３−オクチルチオフェン、ポリ−３−ドデシルチオフェンなどのポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ（３，３”−ジアルキルターチオフェン）、ポリ［５ ，５ ’−ビス（３−アルキル−２−チエニル−２，２ ’−ジチオフェン）（アルキル基の炭素数は特に制限はないが好ましくは１〜１２）、ポリ−３−メトキシチオフェン、ポリ−３−エトキシチオフェン、ポリ−３−ドデシルオキシチオフェンなどのポリ−３−アルコキシチオフェン（アルコキシ基の炭素数はとくに制限はないが好ましくは１〜１２）、ポリ−３−メトキシ−４−メチルチオフェン、ポリ−３−ドデシルオキシ−４−メチルチオフェンなどのポリ−３−アルコキシ−４−アルキルチオフェン（アルコキシ基およびアルキル基の炭素数は特に制限はないが好ましくは１〜１２）、ポリ−３−チオヘキシルチオフェンやポリ−３−チオドデシルチオフェンなどのポリ−３−チオアルキルチオフェン（アルキル基の炭素数は特に制限はないが好ましくは１〜１２）が挙げられ、１種もしくは２種以上を用いることができる。中でも、ポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ（３，３”−ジアルキルターチオフェン）、ポリ［５ ，５ ’−ビス（３−アルキル−２−チエニル−２，２ ’−ジチオフェン）、ポリ−３−アルコキシチオフェンが好ましく、前者としては特にポリ−３−ヘキシルチオフェンが好ましい。好ましい分子量は数平均分子量で８００〜１０００００である。また、上記のＣＮＴを被覆するための重合体は必ずしも高分子量である必要はなく、直鎖状共役系からなるオリゴマーであってもよい。

本発明は、ＣＮＴまたはＣＮＴを含む溶液と、共役系重合体、またはその重合体を有する溶液とを混合し、超音波を照射するなどして重合体コンポジットを得る。また共役系重合体が付着したＣＮＴを用いる場合は、共役系重合体が付着したＣＮＴまたは共役系重合体が付着したＣＮＴを含有する溶液と、共役系重合体、またはその溶液とを混合し、上記と同様に重合体コンポジットを得ることができる。ＣＮＴが付着した共役系重合体とマトリックスとして用いられる共役系重合体は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。さらに、重合体コンポジットの溶媒も１種もしくは２種以上を用いることができる。

本発明で用いるＣＮＴには１枚の炭素膜（グラフェン・シート）が円筒状に巻かれた単層ＣＮＴと、２枚のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた２層ＣＮＴと、複数のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた多層ＣＮＴとがあり、本発明においてはどれか１種を単独で、もしくは単層、２層、多層のうちの２種類または３種類を同時に用いることができる。ＣＮＴはその製造方法として、アーク放電法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、レーザー・アブレーション法等、数種類あり製法によって直径や長さや直線性などの形態が少しずつ異なっている。本発明に用いられるＣＮＴはいずれの方法によって得られたものであってもよい。

本発明の重合体コンポジットに含まれるＣＮＴは、半導体特性を得るためには共役系重合体に対して、０．０１〜３重量％の範囲にあることが好ましい。０．０１重量％よりも小さい場合には添加の効果が小さく、３重量％より大きい重量分率ではコンポジットの導電率が過剰に増加するため半導体層として用いるには不適当となる。より好ましくは１重量％以下である。１重量％以下にすることで高移動度と高オンオフ比の両立が容易となる。

重合体コンポジットを半導体層として用いる場合、塗膜の形態で用いられる場合が多く、スピンコート塗布、ブレードコート塗布、スリットダイコート塗布、スクリーン印刷塗布、バーコーター塗布、鋳型塗布、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法など何れの方法を用いることができ、塗膜厚み制御や配向制御など、得ようとする塗膜特性に応じて塗布方法を選択すればよい。例えばスピンコート塗布を行う場合、厚み５〜２００ｎｍの塗膜を得るには重合体コンポジット溶液の濃度は１〜２０ｇ／Ｌが好ましい。このとき、重合体コンポジットを溶解させる溶媒としてはテトラヒドロフランやトルエン、キシレン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどが好ましく用いられる。形成した塗膜に対して、減圧下または不活性雰囲気下（窒素やアルゴン雰囲気下）でアニーリング処理を行ってもよい。

また塗布膜が半導体として利用される場合、素子電極間の短絡を防ぐために、素子電極間の距離よりも短いＣＮＴを使用することが望ましい。ＣＮＴの平均長さは電極間距離によるが、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下が良い。ＣＮＴは一般には紐状で生成されるので、短繊維状で使用するにはカットすることが望ましい。短繊維へのカットには、硝酸、硫酸などによる酸処理とともに超音波処理、または凍結粉砕法などが有効であり、またフィルターによる分離を併用することは純度を向上させる上でもさらに好ましい。なお、カットしたＣＮＴだけではなく、あらかじめ短繊維状に作製したＣＮＴも本発明により好ましく使用される。

本発明で用いられるＣＮＴの直径は特に限定されないが、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下である。

本発明の重合体コンポジットをＦＥＴ素子に用いる例について説明する。図１、図２は、本発明のＦＥＴ素子の例を示す模式断面図である。絶縁層３で覆われたゲート電極２を有する基板１上に、図１では通常のフォトリソグラフィー技術および真空蒸着法やスパッタリング法を用いて金等のソース電極５およびドレイン電極６が形成された後、スピンコート法によってＣＮＴが分散している有機半導体の半導体層４が形成されている。また、図２では前記基板上にスピンコート法によってＣＮＴが分散している有機半導体の半導体層４が形成された後、マスク蒸着法等によって金等のソース電極５およびドレイン電極６が形成されている。

基板１としては、例えば、シリコンウエハー、ガラス、アルミナ焼結体等の無機材料、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン等の有機材料が使用可能である。ここで基板洗浄以外の基板表面を改善する処理は特に行わなくとも、本発明のＦＥＴ素子は従来のＦＥＴ素子よりも高性能となるが、シリコンウエハー、ガラス基板等の酸化シリコン系基板の場合、シランカップリング剤に代表されるような表面改質剤で処理することによってＦＥＴ素子の性能を上げる効果があり、本発明においても上記に説明した表面処理を行うことが可能である。

ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６としては、金、白金、銀、銅、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、低抵抗ポリシリコン、低抵抗アモルファスシリコン等の金属や錫酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、白金シリサイド、インジウムシリサイド等の無機化合物、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の有機化合物が使用できる。これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。

上記ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６は蒸着、スパッタリング、めっき、各種ＣＶＤ成長、スピンコート法とフォトリソグラフィー技術やエッチング等のいわゆる半導体プロセス技術、クラスタイオンビーム蒸着等により形成することができる。

前記の絶縁層３（ゲート絶縁膜）に用いる材料として、具体的には酸化シリコン、アルミナ等の無機材料、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリスチレン等の高分子材料、あるいは無機材料粉末と有機高分子材料の混合物を用いることができる。上記絶縁層は、スパッタリング、蒸着、スピンコート法等により形成することができる。

また、半導体層に隣接して、配向を付与する機能を持つ配向性層を有することも可能である。配向性層には、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、有機酸、ヘテロ有機酸など、公知の技術を用いることができる。

本発明の重合体コンポジットをＦＥＴ素子に用いる場合、当該重合体コンポジットに用いられるＣＮＴは、長さが少なくともソース電極とドレイン電極間の距離（チャネル長）よりも短いことが必要である。これよりも長い場合、電極間を短絡させる原因となり、ＦＥＴ素子作製には不適当である。そのため、長さが少なくともソース電極とドレイン電極間の距離（チャネル長）よりも短いＣＮＴを用いるか、またはＣＮＴをチャネル長よりも短くする工程を経ることが好ましい。一般に市販されているＣＮＴは長さに分布があり、チャネル長よりも長いＣＮＴが含まれることがある。そこでＣＮＴをチャネル長よりも短くする工程を加えたほうがよく、電極間の短絡を確実に防ぐことができる。

本発明では、ＣＮＴを溶媒中に均一分散させ、ＣＮＴ分散液をフィルターによって濾過する工程を設けることが好ましい。フィルター孔径よりも小さいＣＮＴを濾液から得ることで、ソース電極とドレイン電極間の距離よりも小さくしたカーボンナノチューブを効率よく得られることができる。

濾過に用いるフィルターは、チャネル長よりも小さい孔径を有するフィルターであれば、メンブレンフィルター、セルロース濾紙、ガラス繊維濾紙などいずれの種類のフィルターも用いることができる。中でもメンブレンフィルターは、濾紙内部で吸着されるＣＮＴの量を減らすことができるので、濾液から収率よくＣＮＴを回収できるので好ましく用いることができる。

濾過に用いるフィルターの孔径は、チャネル長よりも小さければ良く、例えばチャネル長が２０μｍの場合は、孔径１０μｍのフィルターを用いることで電極間の短絡を確実に防ぐことができる。実際には孔径０．５〜１０μｍのフィルターを好ましく用いることができ、チャネル長に応じて使い分けることができる。

他にＣＮＴを短小化する方法として、酸処理によってＣＮＴそのものを短くする方法が知られており、本発明に用いることができる。この場合、ＣＮＴを硫酸と硝酸の混合酸の中に加え、超音波照射するか、１００℃以上の熱処理をすることで短小化されたＣＮＴを得ることができる。また、過酸化水素水中で加熱する方法も用いることができる。これらの方法を行った場合は、後処理として孔径０．１〜１μｍのフィルターを用いて処理されたＣＮＴを濾別し、水洗することで、ソース電極とドレイン電極間の距離よりも小さくしたカーボンナノチューブを得ることができる。

また、別の方法では凍結粉砕工程を経て、ソース電極とドレイン電極間の距離よりも小さくしたカーボンナノチューブを得ることができる。

ＣＮＴを溶液中に均一分散させるには、溶媒中にＣＮＴと共にドデシルスルホン酸ナトリウムなどの界面活性剤、またはコイル状構造を有する高分子、または共役系重合体を加え、超音波照射または加熱環流する方法が好ましく用いられる。ＦＥＴ素子の特性を向上させることを考慮すれば、より半導体特性の優れた物質を用いることが好ましく、共役系重合体を用いることが特に好ましい。

半導体層の膜厚は特に限定されないが、中でも好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がよい。この範囲以内であれば１０^５以上のオンオフ比を実現することが可能になる。この範囲以上に膜厚が大きいとゲート電圧によって制御できないソース・ドレイン間電流が増加してしまい、ＦＥＴ素子のオンオフ比を低下させる。またこの範囲以下ではキャリア移動度が減少してしまう問題がある。

このようにして形成されたＦＥＴ素子は、ソース電極とドレイン電極との間に流れる電流をゲート電圧を変化させることによって制御することができ、その特性から下記の（１）式を用いて移動度を算出することができる。
μ＝（δＩｄ／δＶｇ）Ｌ・Ｄ／（Ｗ・ε_ｒ・ε・Ｖｓｄ） （１） 。

ただしＩｄはソース・ドレイン間の電流、Ｖｓｄはソース・ドレイン間の電圧、Ｖｇはゲート電圧、Ｄは絶縁層の厚み、Ｌはチャネル長、Ｗはチャネル幅、ε_ｒは絶縁層の比誘電率、εは真空の誘電率（８．８５×１０^−１２Ｆ／ｍ）である。

以上の方法によって得られる重合体コンポジットを各種有機半導体材料や薄膜の電界効果型トランジスタ、光起電力素子、スイッチング素子など、各種デバイスの製造に有利に用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づき、具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

以下の実施例で用いるポリマーはサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）法を用いた絶対検量線法によって、ポリスチレンの標準試料に換算して重量平均分子量、数平均分子量を決定した。分子量分布は重量平均分子量を数平均分子量で除して算出した。ＳＥＣ装置はクロロホルムを送液したＴＯＳＯＨ社製、高速ＧＰＣ装置ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣを用いた。

実施例１
アルドリッチ社製（レジオレギュラー）ポリ−３−ヘキシルチオフェン（以下Ｐ３ＨＴと略す）６０ｍｇをソックスレー装置に投入し、メタノール、ヘキサン、塩化メチレンの順で精製し、クロロホルムで抽出した。得られたクロロホルム溶液の溶媒をエバポレーターによって除去した。得られたＰ３ＨＴにクロロホルム１５ｍＬ加え溶解させ、メンブレンフィルターによって濾過を行い、濾液をメタノール３００ｍＬと０．１規定塩酸１００ｍＬの混合溶液の中に投入した。得られたポリマーを濾別捕集し、メタノールで洗浄し、真空乾燥により溶媒を除去した。この操作を２回繰り返し、Ｐ３ＨＴを精製した。得られたＰ３ＨＴの重量平均分子量は５６７００、数平均分子量は２６２００、分子量分布は２．１６であった。

つぎに、得られたＰ３ＨＴ中に重量比で０．４％のＣＮＴを分散させて、重合体コンポジットのクロロホルム溶液を調製した。まずＣＮＴ（ＣＮＩ社製、単層ＣＮＴ、純度９５％、以下単層ＣＮＴという）１．５ｍｇと、市販品を再沈殿によって精製したＰ３ＨＴ１．５ｍｇを３０ｍＬのクロロホルム中に加え、氷冷しながら超音波ホモジナイザー（ＳＯＮＩＣＳ社製ＶＣＸ−５００）を用いて出力２５０Ｗで３０分間超音波攪拌することで単層ＣＮＴ分散液Ａを得た。さらに得られたＣＮＴ分散液Ａ４ｍＬにクロロホルム６ｍＬを加え、孔径１０μｍの ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製メンブレンフィルターを用いてろ過を行い、長さ１０μｍ以上の単層ＣＮＴを除去した。得られたろ液（ＣＮＴ分散液Ｂとする）０．６ｍＬ中に上記の得られたＰ３ＨＴを３ｍｇ加え、液温を３５℃にして超音波洗浄機で３０分間超音波攪拌し、クロロホルムを０．４ｍＬ加え、重合体コンポジット溶液を得た。Ｐ３ＨＴに対するＣＮＴの含有量は０．４重量％である。

次いで、上述の重合体コンポジット溶液をスピンコート塗布（１０００ｒｐｍ×０．３秒）して、図１に示すＦＥＴ素子を作製した。基板１は熱酸化膜（膜厚３００ｎｍ）付きのアンチモンドープシリコンウエハー（抵抗率０．０２Ωｃｍ以下）であり、基板であると同時に、ゲート電極２であり、熱酸化膜は絶縁層３となる。次に以下の手順に基づき、金のソース電極５およびドレイン電極６を形成した。電極の作製法を以下に述べる。熱酸化膜付きのシリコンウエハー上にポジ型レジスト溶液を滴下し、スピナーを用いて塗布した後、９０℃のホットプレートで乾燥し、レジスト膜を形成した。次いで露光機を用いて、フォトマスクを介した紫外線照射を行った。次いでレジスト膜の付いたウエハーをアルカリ水溶液に浸漬し、紫外線照射部を除去し、櫛形電極が抜けた形状になっているレジスト膜を得た。真空蒸着は、前述のレジスト膜付きのウエハー上に、クロムを厚み５ｎｍになるよう蒸着し、次いで金を厚み４５ｎｍになるように蒸着した。次いで、金／クロムとレジストの付いたウエハーをアセトン中に浸漬し、超音波洗浄機で超音波照射することによって、レジスト上の余分な金／クロムを除去した。このようにして、ウエハー上に金の両櫛形電極を形成した。

これら両電極の幅（チャネル幅）は０．５ｃｍ、両電極の間隔（チャネル長）は２０μｍ、電極高さは５０ｎｍとした。電極が形成された基板上に上述の重合体コンポジットの溶液を０．１ｍＬ滴下し、スピンコート塗布（１０００ｒｐｍ×０．３秒）によって厚み３０ｎｍの半導体層を形成した。電極にリード線を取り付けた後、得られた素子を真空オーブン中で１１０℃、２時間の熱処理を行い、５０℃以下になるまで徐冷してから大気開放し、ＦＥＴ素子を測定ボックスに移動させ、再び真空にして１８時間静置した。

つぎに、上記ＦＥＴ素子のゲート電圧（Ｖｇ）を変えたときのソース・ドレイン間電流（Ｉｄ）−ソース・ドレイン間電圧（Ｖｓｄ）特性を測定した。測定にはヒューレット・パッカード社製ピコアンメータ／ボルテージソース４１４０Ｂを用い、真空下で測定した。Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、６．０×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ４．６×１０^５であった。

実施例２
Ｐ３ＨＴを以下の手順で合成した以外は、実施例１と同様の操作を行った。不活性アルゴン雰囲気下、ナス型フラスコに２，５−ジブロモ−３−ヘキシルチオフェン１．５ｇ（４．６ｍｍｏｌ）を乾燥ＴＨＦ４０ｍｌに溶解させた。次に１ｍｏｌ／Ｌのｔ−ブチルマグネシウムクロライドのＴＨＦ溶液を４．８ｍｌを加えた。オイルバスによって系中を加熱し、還流させた。２時間還流後、放冷した後，２ｍｍｏｌ／Ｌの（１，３−ビス［ジフェニルホスフィノ］プロパン）ジクロロニッケル（II）のＴＨＦ溶液を４．５ｍｌ加えた。１時間攪拌後、乾燥ＴＨＦを２０ｍｌ加えさらに２時間攪拌した。得られた溶液をメタノール８００ｍＬ、０．１Ｎの塩酸１００ｍｌに投入した。メンブレンフィルターで濾過物を捕集した。得られた濾過物をメタノール、ヘキサン、塩化メチレン、クロロホルムの順でソックスレー抽出を行い、得られたクロロホルム溶液をエバポレーターによって濃縮し、溶液をメンブレンフィルターによって濾過を行い、濾液をメタノール３００ｍＬと０．１規定塩酸１００ｍＬの混合溶液の中に投入した。得られたポリマーを濾別捕集し、メタノールで洗浄し、真空乾燥により溶媒を除去した。この操作を２回繰り返し、Ｐ３ＨＴを精製した。得られたＰ３ＨＴの重量平均分子量は７１５００、数平均分子量は４３８００、分子量分布は１．６３であった。

実施例１で得られたＣＮＴ分散液Ｂの０．６ｍＬ中に上記の得られたＰ３ＨＴを３ｍｇ加え、液温を３５℃にして超音波洗浄機で３０分間超音波攪拌し、クロロホルムを０．４ｍＬ加え、重合体コンポジット溶液を得た。Ｐ３ＨＴに対するＣＮＴの含有量は０．４重量％である。

次に、上記の重合体コンポジットを用いて図１に示すＦＥＴ素子を実施例１と同様に作製しＦＥＴ評価を行った結果、Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、７．０×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ５．７×１０^５であった。

実施例３
不活性アルゴン雰囲気下、無水塩化鉄（III）０．８ｇ（４．９ｍｍｏｌ）を無水クロロベンゼン２０ｍＬ中に懸濁させた。攪拌した懸濁液に、３，３”−ジオクチル−２，２’,５’，２”−ターチオフェン１．０７ｇ（２．３ｍｍｏｌ）を投入した。オイルバスを７０℃にして１００時間攪拌した。得られた重合溶液をクロロホルム１００ｍＬで希釈し、メタノール１０００ｍＬ、１０ｗｔ％のアンモニア水１０００ｍＬの混合溶液に投入した。得られた混合溶液を２時間攪拌し洗浄した。洗浄後、メンブレンフィルターで濾過した。この操作を２回行い、得られた濾過物をメタノール、ヘキサン、クロロホルムの順でソックスレー抽出を行い、得られたクロロホルム溶液をエバポレーターによって除去し、粗ポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）を４００ｍｇ得た。

次に得られたポリマー６０ｍｇをソックスレー装置に投入し、メタノール、ヘキサン、塩化メチレンの順で精製し、クロロホルムで抽出した。得られたクロロホルム溶液の溶媒をエバポレーターによって除去した。得られたポリマーにクロロホルム１５ｍＬ加え溶解させ、メンブレンフィルターによって濾過を行い、濾液をメタノール３００ｍＬと１０％アンモニア水１００ｍＬの混合溶液の中に投入した。得られたポリマーを濾別捕集し、メタノールで洗浄し、真空乾燥により溶媒を除去した。この操作を２回繰り返し、ポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）を精製した。得られたポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）の重量平均分子量は３２０００、数平均分子量は１４４００、分子量分布は２．２２であった。

次に、得られたポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）３ｍｇを０．２ｍＬのクロロベンゼンに溶解させた。この溶液に、実施例１で得られたＣＮＴ分散液Ｂを０．６ｍＬ加え、重合体コンポジット溶液を得た。ポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）に対するＣＮＴの含有量は０．４重量％である。

次いで、図１に示すＦＥＴ素子を実施例１と同様に作製した。電極が形成された基板上に上述の重合体コンポジットの溶液を０．１ｍＬ滴下し、スピンコート塗布（１０００ｒｐｍ×３０秒）によって厚み３５ｎｍの半導体層を形成した。電極にリード線を取り付けた後、得られた素子を真空オーブン中で８０℃、２０時間の熱処理を行い、５０℃以下になるまで徐冷してから大気開放し、ＦＥＴ素子を測定ボックスに移動させ、大気下で測定した。

次に、上記ＦＥＴ素子のゲート電圧（Ｖｇ）を変えたときのソース・ドレイン間電流（Ｉｄ）−ソース・ドレイン間電圧（Ｖｓｄ）特性を大気下で測定した。Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、５．１×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ４．１×１０^５であった。

実施例４
不活性アルゴン雰囲気下、無水塩化鉄（III）０．８ｇ（４．９ｍｍｏｌ）を無水クロロベンゼン２０ｍＬ中に懸濁させた。攪拌した懸濁液に、５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン１ｇ（１．５ｍｍｏｌ）を投入した。オイルバスを６０℃にして１００時間攪拌した。得られた重合溶液をクロロホルム１００ｍＬで希釈し、メタノール１０００ｍＬ、１０ｗｔ％のアンモニア水１０００ｍＬの混合溶液に投入した。得られた混合溶液を２時間攪拌し洗浄した。洗浄後、メンブレンフィルターで濾過した。この操作を２回行い、得られた濾過物をメタノール、ヘキサン、クロロホルムの順でソックスレー抽出を行い、得られたクロロホルム溶液をエバポレーターによって除去し、粗ポリ〔５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン〕を３５０ｍｇ得た。

次に得られたポリマー６０ｍｇをソックスレー装置に投入し、メタノール、ヘキサン、塩化メチレンの順で精製し、クロロホルムで抽出した。得られたクロロホルム溶液の溶媒をエバポレーターによって除去した。得られたポリマーにクロロホルム１５ｍＬ加え溶解させ、メンブレンフィルターによって濾過を行い、濾液をメタノール３００ｍＬと１０％アンモニア水１００ｍＬの混合溶液の中に投入した。得られたポリマーを濾別捕集し、メタノールで洗浄し、真空乾燥により溶媒を除去した。この操作を２回繰り返し、ポリ〔５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン〕を精製した。得られたポリ〔５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン〕の重量平均分子量は３４５００、数平均分子量は１６４００、分子量分布は２．１０であった。

次に、得られたポリ〔５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン〕３ｍｇを０．２ｍＬのクロロベンゼンに溶解させた。この溶液に、実施例１で得られたＣＮＴ分散液Ｂを０．６ｍＬ加え、重合体コンポジット溶液を得た。ポリ〔５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン〕に対するＣＮＴの含有量は０．４重量％である。

ついで、図１に示すＦＥＴ素子を実施例１と同様に作製した。電極が形成された基板上に上述の重合体コンポジットの溶液を０．１ｍＬ滴下し、スピンコート塗布（１０００ｒｐｍ×３０秒）によって厚み３５ｎｍの半導体層を形成した。電極にリード線を取り付けた後、得られた素子を真空オーブン中で１５０℃、３０分の熱処理を行い、５０℃以下になるまで徐冷してから大気開放し、ＦＥＴ素子を測定ボックスに移動させ、大気下で測定した。

次に、上記ＦＥＴ素子のゲート電圧（Ｖｇ）を変えたときのソース・ドレイン間電流（Ｉｄ）−ソース・ドレイン間電圧（Ｖｓｄ）特性を大気下で測定した。Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、５．５×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ３．０×１０^５であった。

実施例５
実施例１で得られたＣＮＴ分散液Ａ６ｍＬにクロロホルム４ｍＬを加え、孔径１０μｍのＰＴＦＥ製メンブレンフィルターを用いてろ過を行い、長さ１０μｍ以上の単層ＣＮＴを除去した。得られたろ液（ＣＮＴ分散液Ｃとする）０．６ｍＬ中に実施例１で得られたＰ３ＨＴ（重量平均分子量は５６７００、数平均分子量は２６２００、分子量分布は２．１６）を３ｍｇ加え、液温を３５℃にして超音波洗浄機で３０分間超音波攪拌し、クロロホルムを０．４ｍＬ加え、重合体コンポジット溶液を得た。Ｐ３ＨＴに対するＣＮＴの含有量は０．６重量％である。

つぎに上記の重合体コンポジットを用いて図１に示すＦＥＴ素子を実施例１と同様に作製し、特性を測定した。Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、７．２×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ２．０×１０^５であった。

比較例１
実施例１、２と同じ構造であるアルドリッチ社製（レジオレギュラー）Ｐ３ＨＴを再沈殿によって精製し、用いた。再沈殿で精製したＰ３ＨＴは重量平均分子量５４６００、数平均分子量２２５００、分子量分布２．４３であった。実施例１で得られたＣＮＴ分散液Ｂの０．６ｍＬ中に上記の得られたＰ３ＨＴを３ｍｇ加え、液温を３５℃にして超音波洗浄機で３０分間超音波攪拌し、クロロホルムを０．４ｍＬ加え、重合体コンポジット溶液を得た。Ｐ３ＨＴに対するＣＮＴの含有量は０．４重量％である。

つぎに上記の重合体コンポジットを用いて図１に示すＦＥＴ素子を実施例１と同様に作製し、特性を測定した。Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、４．５×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ２．０×１０^５であった。

比較例２
実施例３で合成した粗ポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）を再沈殿で精製したポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）（重量平均分子量２６３００、数平均分子量１０６００、分子量分布２．４８）を使用した。ここで得られたポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）とＣＮＴの重合体コンポジット溶液を用いて有機半導体層を形成した以外は、実施例３と同様にしてＦＥＴ素子を作製し、特性を測定した。Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、１．０×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ１．５×１０^５であった。

比較例３
実施例４で合成した粗ポリ〔５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン〕を再沈殿で精製したポリ〔５,５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ジチオフェン〕（重量平均分子量３２４００、数平均分子量１３０００、分子量分布２．４９）を使用した。ここで得られたポリ（３，３”−ジオクチルターチオフェン）とＣＮＴの重合体コンポジット溶液を用いて有機半導体層を形成した以外は、実施例３と同様にしてＦＥＴ素子を作製し、特性を測定した。Ｖｇ＝０〜−５０Ｖに変化させたときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、１．３×１０^−２ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、Ｖｇ＝−５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値と、Ｖｇ＝＋５０ＶのときのＶｓｄ＝−５ＶにおけるＩｄの値の比からオンオフ比を求めたところ１．１×１０^５であった。

本発明の重合体コンポジットおよび重合体コンポジットから得られた薄膜は有機半導体を含有する電界効果型トランジスタや、その他有機トランジスタに用いられる。

本発明の一態様であるＦＥＴ素子を示した模式断面図 本発明の別の態様であるＦＥＴ素子を示した模式断面図

符号の説明

１ 基板
２ ゲート電極
３ 絶縁層
４ 半導体層
５ ソース電極
６ ドレイン電極

Claims (6)

1. サイズ排除クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量が３００００以上かつ分子量分布が２．４以下の共役系重合体と、カーボンナノチューブを有する重合体コンポジット。
2. 共役系重合体がポリチオフェン系重合体、またはポリチオフェン系ユニットを含む共重合体である請求項１記載の重合体コンポジット。
3. カーボンナノチューブが共役系重合体に対し、０．０１〜３重量％含まれる請求項１記載の重合体コンポジット。
4. カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである請求項１記載の重合体コンポジット。
5. 請求項１〜４のいずれか記載の重合体コンポジットを薄膜化し、半導体層として搭載した半導体素子。
6. 請求項１〜４のいずれか記載の重合体コンポジットを薄膜化し、半導体層として搭載した電界効果型トランジスタ。

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