JP2008243871A - 有機トランジスタ及び有機トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な構造を採用することなくオンオフ比を向上することのできる有機トランジスタを提供する。
【解決手段】本発明の有機トランジスタ１は、ソース電極１１（及びドレイン電極）と有機半導体層１３との界面に導電体１８と有機半導体１９との混合体からなる中間層１６を備えている。導電体１８は、表面に多数の細孔Ｈを備えた多孔質導電層であり、有機半導体１９は該多孔質導電層１８の細孔Ｈ内に充填されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機トランジスタ及び有機トランジスタの製造方法に関するものである。

近年、有機半導体材料を用いた有機トランジスタの開発が進められている。有機トランジスタは、薄型軽量化に適すること、可撓性を有する基板上に形成できること、材料コストが安価であること等の長所を有しており、フレキシブルディスプレイ等のスイッチング素子として期待されている。有機トランジスタの開発においては、オンオフ比の向上及び信頼性の向上が課題となっている。そのため、必要な特性を確保するための種々の改善努力がなされている。例えば、特許文献１では、有機半導体層を炭素材料で形成することにより、電極−有機半導体層間のインジェクション（キャリアの注入性）の向上を図っている。また特許文献２では、ゲート絶縁膜に多孔質層を形成することにより、オフ電流の低減を図っている。特許文献３では、縦型構造の有機トランジスタにおいて、ゲート電極の形状を網目構造とする技術が開示されている。特許文献４では、電極を多孔質膜で形成し、プロセス中に取り込まれた有機半導体層中の水分を外部に排出できるようにした構成が開示されている。
特開２００４−３１１８７２号公報 特開２００５−１９１４３７号公報 特開２００４−２３０７１号公報 特開２００５−２２３２８６号公報

しかしながら、従来の方法では、材料の選択や電極形状の工夫によって特性の改善を図っているため、一般に利用される材料や電極形状を採用できず、設計の自由度が妨げられるという問題があった。例えば、特許文献１及び２では、半導体層やゲート絶縁膜を特殊な材料で形成するため、材料選択の幅が狭くなり、総合的な特性において十分な有機トランジスタが得られないという問題があった。また、特許文献３では、電極構造が網目状になっているため、有機トランジスタの面積が大きくなり、小型化が実現できなくなるという問題があった。また、特許文献４では、電極を貫通する多数の貫通孔が電極全体に形成されているため、電極の抵抗が大きくなり、製造も難しくなるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、複雑な構造を採用することなくオンオフ比を向上することのできる有機トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。また、このような有機トランジスタを備えることにより、歩留まりが高く、電気特性に優れた電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の有機トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられた有機半導体層と、前記ソース電極と前記有機半導体層との界面及び前記ドレイン電極と前記有機半導体層との界面に設けられた多孔質導電層と、前記多孔質導電層の細孔内に充填された有機半導体と、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との間に、導電体（多孔質導電層）と有機半導体との混合体からなる中間層が設けられているため、ソース電極及びドレイン電極と中間層との間、及び有機半導体層と中間層との間のインジェクション（キャリアの注入性）が向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、細孔の内部に有機半導体を充填することで、有機半導体が細孔に沿って配向されるため、有機半導体同士のホッピング伝導が促進され、さらにインジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。

有機トランジスタでは、多くの場合、ソース電極及びドレイン電極が金（Ａｕ）等の無機材料で形成されるため、電極と有機半導体層との間のキャリアの伝導は、トンネル伝導や弱いホッピング伝導によって行われる。したがって、電極と有機半導体層との間のインジェクションは非常に小さく、これが有機トランジスタの性能向上の妨げになっている。本発明では、この電極−有機半導体層間のインジェクションを、両者の界面に導電体と有機半導体との混合体からなる中間層を設けることによって向上している。中間層では、有機半導体と多孔質導電層とが細孔内の広い表面積で接触しているため、個々のキャリアの伝導は弱くても、中間層全体としては高いインジェクションが実現できる。また、有機半導体層と中間層（有機半導体）との界面、及び電極と中間層（多孔質導電層）との界面では、同質の材料同士が接触するため、電極と有機半導体層とが直接接する場合よりも強いキャリア伝導が実現される。そのため、有機トランジスタ全体としては高いインジェクションが実現され、オンオフ比の高い有機トランジスタが提供できる。

この場合、中間層は電極と有機半導体層との界面のみに設けられているので、電極材料や半導体材料等について特別な材料を用いる必要がない。そのため、特許文献１及び２の構成に比べて、材料選択の幅が広がり、電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、電極構造等は通常のものを採用できるので、特許文献３の構成に比べて、有機トランジスタの面積を小さくすることができる。さらに、多孔質導電層は電極の表面のみに設けられているので、特許文献４のように電極全体を多孔質層とする場合に比べて、多孔質導電層自体による抵抗の増加を小さくすることができる。そのため、有機トランジスタのオン抵抗が小さくなり、消費電力に優れた有機トランジスタが提供できる。

本発明においては、前記細孔内に充填された有機半導体と、前記有機半導体層を構成する有機半導体とは同一材料によって形成されていることが望ましい。この構成によれば、中間層中の有機半導体と、有機半導体層を構成する有機半導体との接触抵抗が小さくなり、インジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。

なお、中間層と有機半導体層とは別個の層なので、中間層中に含まれる有機半導体（細孔内に充填された有機半導体）と、有機半導体層を構成する有機半導体とは、必ずしも同一材料である必要はない。中間層中の有機半導体は、中間層の製造プロセス等を考慮して適切な材料を選択することができる。この場合、中間層中の有機半導体と、有機半導体層を構成する有機半導体とは、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位の近い材料であることが望ましい。これにより、両者の接触抵抗を低減でき、インジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。

本発明においては、前記多孔質導電層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間のキャリアの導電経路にのみ設けられていることが望ましい。この構成によれば、抵抗の高い多孔質導電層を必要な部分にのみ設けることで、有機トランジスタのオン抵抗を極力小さくすることができる。

本発明においては、前記多孔質導電層は、導電微粒子の集合体によって形成されていることが望ましい。或いは、前記多孔質導電層は、ハニカム状に形成された複数の細孔を備えていることが望ましい。この構成によれば、多孔質導電層の表面積を大きくすることができるため、インジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。

本発明の有機トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられた有機半導体層と、前記ソース電極の前記有機半導体層との界面に設けられた凹凸部と、前記ドレイン電極の前記有機半導体層との界面に設けられた凹凸部とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との接触面積が凹凸部によって広がるため、インジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。この場合、電極材料や半導体材料等について特別な材料を用いる必要がないため、特許文献１及び２の構成に比べて、材料選択の幅が広がり、電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、電極構造等は通常のものを採用できるので、特許文献３の構成に比べて、有機トランジスタの面積を小さくすることができる。さらに、凹凸部は電極の表面のみに設けられているので、特許文献４のように電極全体を多孔質層とする場合に比べて、凹凸自体による抵抗の増加を小さくすることができる。そのため、有機トランジスタのオン抵抗が小さくなり、消費電力に優れた有機トランジスタが提供できる。

本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、導電微粒子と有機半導体とを含むペースト材を塗布する工程と、前記ペースト材を焼結することにより中間層を形成する工程と、前記中間層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この方法によれば、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との間に、導電体（導電微粒子）と有機半導体との混合体からなる中間層が設けられているため、ソース電極及びドレイン電極と中間層との間、及び有機半導体層と中間層との間のインジェクションが向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、有機半導体と導電微粒子とを混合したペースト材を用いて中間層を形成するため、後で有機半導体を含浸させる工程が不要になり、製造工程が簡略化される。特に、多孔質導電層の細孔を小さくし、表面積を大きくしようとした場合には、細孔の内部に有機半導体が含浸しにくくなるため、本方法が有効となる。

本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、導電微粒子を含むコロイド溶液と有機半導体を含むコロイド溶液とを混合してなる溶液を塗布する工程と、前記溶液を焼成することにより多孔質導電層を形成する工程と、前記多孔質導電層を半導体溶液に浸漬し、前記多孔質導電層の細孔内に有機半導体材料を浸透させることにより、中間層を形成する工程と、前記中間層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この方法によれば、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との間に、導電体（導電微粒子）と有機半導体との混合体からなる中間層が設けられているため、ソース電極及びドレイン電極と中間層との間、及び有機半導体層と中間層との間のインジェクションが向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。

本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、化合物半導体からなる導電層を形成する工程と、前記導電層を光電気化学エッチングすることにより、細孔を有する多孔質導電層を形成する工程と、前記多孔質導電層の細孔内に有機半導体を含浸させる工程と、前記多孔質導電層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この方法によれば、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との間に、導電体（多孔質導電層）と有機半導体との混合体からなる中間層が設けられているため、ソース電極及びドレイン電極と中間層との間、及び有機半導体層と中間層との間のインジェクションが向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、有機半導体と導電微粒子とを混合した溶液を用いて中間層を形成するため、後で有機半導体を含浸させる工程が不要になり、製造工程が簡略化される。特に、多孔質導電層の細孔を小さくし、表面積を大きくしようとした場合には、細孔の内部に有機半導体が含浸しにくくなるため、本方法が有効となる。

本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、不導体を含むメッキ液を用いて導電層を形成する工程と、前記導電層から前記不導体を除去することにより、細孔を有する多孔質導電層を形成する工程と、前記多孔質導電層の細孔内に有機半導体を含浸させる工程と、前記多孔質導電層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この方法によれば、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との間に、導電体（多孔質導電層）と有機半導体との混合体からなる中間層が設けられているため、ソース電極及びドレイン電極と中間層との間、及び有機半導体層と中間層との間のインジェクションが向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。

本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面をブラスト処理し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面に凹凸部を形成する工程と、前記凹凸部を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この方法によれば、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との接触面積が凹凸によって広がるため、インジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではない。下記の実施形態において、各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の有機トランジスタの一実施形態であるトップゲート構造の有機トランジスタ１の概略構成図である。有機トランジスタ１は、有機半導体からなる半導体層１３と、該半導体層１３と対向して設けられたゲート電極１５と、半導体層１３とゲート電極１５とを絶縁するゲート絶縁膜１４と、ゲート電極１５と部分的に対向して設けられたソース電極１１及びドレイン電極１２と、ソース電極１１及びドレイン電極１２のゲート電極１５の互いに対向する端面部に設けられた中間層１６，１７とを備えている。

基板１０としては、ガラス基板、シリコン基板、アルミニウム若しくはステンレス等の金属基板、ＧａＡｓ等の半導体基板、プラスチック基板等、いかなる基板を用いることもできる。有機トランジスタは低温かつ簡易な方法で形成できることから、これらのうち価格が安価で軽量、柔軟性の高いプラスチック基板を用いることが好ましい。

このようなプラスチック基板としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれを原料に用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルベンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオ共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、プリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変形ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。

基板１０上には、ソース電極１１及びドレイン電極１２が設けられている。ソース電極１１及びドレイン電極１２の電極材料としては、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｎｄやそれらの金属を用いた合金等、ＩｎＯ_２、ＳｎＯ_２、ＩＴＯ等の導電性の酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子及びそれに塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＰＦ_６、ＡｓＦ_５、ＦｅＣｌ_３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウムカリウム等の金属原子等のドーパントを添加したもの、カーボンブラックや金属粒子を分散した導電性の複合材料等の導電性を有する材料が挙げられる。

ソース電極１１及びドレイン電極１２は、これらの導電膜をエッチングすることにより形成することができる。また、所定の形状に穴のあいたメタルスルーマスクを通して基板１０上に導電膜の蒸着処理を行うことにより、エッチングを行うことなく、ソース電極１１及びドレイン電極１２のパターンを得ることも可能である。また、金属微粒子およびグラファイトのような導電性粒子を含むポリマー混合物を電極材料に用いても良い。このような溶液から電極を形成する場合には、インクジェット法のような溶液パターニングの手法を用いることにより、より簡易に低コストで電極形成を行うことが可能である。また、ソース電極１１とドレイン電極１２とで異なる材料を用いても良い。

ソース電極１１とドレイン電極１２との間に半導体層１３が設けられている。半導体層１３は有機半導体によって形成された有機半導体層である。この有機半導体の材料としては、例えば、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）（ＰＴＶ）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＦＯ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−メトキシフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン）（ＰＦＭＯ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール）（ＢＴ）、フルオレン−トリアリルアミン共重合体、トリアリルアミン系ポリマー、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ジチオフェン）（Ｆ８Ｔ２）のようなフルオレン−ビチオフェン共重合体等のポリマー有機半導体材料、またＣ_６０あるいは金属フタロシアニンあるいはそれらの置換誘導体、あるいは、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン等のアセン分子材料、あるいは、α−オリゴチオフェン類、具体的にはクォーターチオフェン（４Ｔ）、セキシチオフェン（６Ｔ）、オクタチオフェンのような低分子系有機半導体のうち１種または２種以上を混合して用いることができる。

有機半導体の成膜方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、イオンプレーティング法、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、ラングミュアブロジェット法、スプレー法、インクジェット法、ロールコート法、バーコート法、ディスペンス法、シルクスクリーン法、デイップコート法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、基板１０上にパターン状に穴の空いたマスクを合わせた後にこれらの方法を用いて成膜を行うことや、一様に成膜された有機半導体層を部分的にエッチングすることにより、部分的に膜厚の異なる半導体層１３の形成が可能である。これらの方法の中でも、インクジェット法やディスペンス法を用いて溶液材料から半導体層を塗布形成する方法が、最も簡便に膜厚をコントロールすることが可能であるという点から好ましい。

半導体層１３を覆ってゲート絶縁膜１４が設けられている。ゲート絶縁膜１４の形成材料としては、絶縁性を有する素材で形成されていれば、種類は特に限定されるものではない。有機材料、無機材料のいずれも使用可能であるが、一般に有機絶縁膜は有機半導体層と良好な界面を形成しやすいことから、有機絶縁材料が好ましく採用される。一般的に良好な電気特性が得られるゲート絶縁膜１４としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリカーボネート、あるいはパラキシリレン膜が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

ゲート絶縁膜１４上にゲート電極１５が設けられている。ゲート電極１５は、ソース電極１１とドレイン電極１２との間に跨るように設けられており、ゲート電極１５の一部は、ソース電極１１及びドレイン電極１２と部分的に対向している。ゲート電極１５の形成材料としては、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｎｄやそれらの金属を用いた合金等、ＩｎＯ_２、ＳｎＯ_２、ＩＴＯ等の導電性の酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子及びそれに塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＰＦ_６、ＡｓＦ_５、ＦｅＣｌ_３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウムカリウム等の金属原子等のドーパントを添加したもの、カーボンブラックや金属粒子を分散した導電性の複合材料等の、導電性を有する材料が挙げられる。

ゲート電極１５は、これらの導電膜をエッチングすることにより形成することができる。また、所定の形状に穴のあいたメタルスルーマスクを通して基板１０上に導電膜の蒸着処理を行うことにより、エッチングを行うことなく、ゲート電極１５のパターンを得ることも可能である。また、金属微粒子およびグラファイトのような導電性粒子を含むポリマー混合物を電極材料に用いても良い。このような溶液から電極を形成する場合は、インクジェット法のような溶液パターニングの手法を用いることにより、より簡易に低コストで電極形成を行うことが可能である。

ソース電極１１のゲート電極１５と対向する部分には、導電体と有機半導体との混合体からなる中間層１６が設けられている。中間層１６は、ソース電極１１のゲート電極１５側の面（上面）であってソース電極１１とゲート電極１５とが平面的に重なる部分、及びソース電極１１のドレイン電極１２と対向する面（端面）を覆って設けられている。また、ドレイン電極１２のゲート電極１５と対向する部分には、導電体と有機半導体との混合体からなる中間層１７が設けられている。中間層１７は、ドレイン電極１２のゲート電極１５側の面（上面）であってドレイン電極１２とゲート電極１５とが平面的に重なる部分、及びドレイン電極１２のソース電極１１と対向する面（端面）を覆って設けられている。半導体層１３は、中間層１６，１７を介してソース電極１１及びドレイン電極１２に跨るように形成されている。

なお、図１の構成は一例であり、中間層１６，１７の構成は必ずしもこれに限定されない。中間層１６，１７は、少なくともソース電極１１とドレイン電極１２との間のキャリアの導電経路（図１中、点線で記載されている）に設けられていれば良く、ソース電極１１及びドレイン電極１２の全面に設けられていても良い。

中間層１６，１７は、導電体と有機半導体とが均一に分散されているものであれば、その材料、形態は特に限定されない。例えば、中間層１６，１７として、導電体中に有機半導体が分散（充填）されているものや、有機半導体中に導電体が分散（充填）されているものを用いることができる。また、導電体は、導電微粒子の集合体、又は膜中に微細な細孔が多数貫設された多孔質導電層のいずれであっても良い。導電体は、ソース電極１１及びドレイン電極１２と同一の材料であっても良く、異なる材料であっても良い。導電体とソース電極１１及びドレイン電極１２との接触抵抗を低減する観点からは、導電体はソース電極１１及びドレイン電極１２と同一材料又はバンド障壁の小さい材料であることが望ましい。同様に、有機半導体は、半導体層１３を構成する有機半導体と同一の材料であっても良く、異なる材料であっても良いが、接触抵抗を低減する観点からは、半導体層１３を構成する有機半導体と同一材料又はバンド障壁の小さい材料（ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位の近い材料）であることが望ましい。

本実施形態の場合、導電体はＴｉＯ_２（酸化チタン）であり、有機半導体は半導体層１３を構成する有機半導体と同一の有機半導体である。ＴｉＯ_２は表面に多数の細孔を備えており、多孔質な導電層（多孔質導電層）となっている。ＴｉＯ_２は化合物半導体であるが、微細化すると、導電体的な性質を有するものとなる。有機半導体はＴｉＯ_２の細孔内に含浸されている。導電体としては、ＴｉＯ_２の他に、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＯ等の化合物半導体が利用可能である。多孔質導電層は、ＴｉＯ_２の薄膜を、所定条件下、光電気化学エッチング（フォトエッチング）することにより形成することができる。光電気化学エッチング処理は、例えば、導電層であるＴｉＯ_２薄膜（電極）、白金電極、参照電極（Saturated Calomel Electrode; SCE）による３電極型セルを用いて、０．１Ｍ硫酸水溶液中、定電位下で超高圧水銀ランプによる光照射することにより行われる。

一般に、半導体に光を照射すると、伝導帯に自由電子が、価電子帯に正孔がそれぞれ生成される。それらの電子及び正孔は通常はそのまま再結合するが、ｐ−ｎ接合や半導体／電解液界面等の電位勾配が形成された状況下では、電荷分離が起こり、高いエネルギーを持った電子と正孔が生成される。これらの電子及び正孔は高い酸化力又は還元力を有しており、光触媒等の種々の化学反応を引き起こす。光電気化学エッチングは、この光生成された電子及び正孔が半導体自身を酸化、還元し溶解してしまうことを利用したエッチング方法である。具体的には、ｎ型半導体電極を水溶液に浸すと、界面に空間電荷層が形成される。そこに光照射すると、電子―正孔対が生成され、電位勾配に従ってそれぞれが分離され、電子は半導体表面へと向かって移動し、表面に達した正孔が電解液中の水や還元剤の酸化反応と競争的に半導体自身のエッチング反応を引き起こす。

このような溶解現象は、通常はランダムに起こるものではなく、半導体電極の結晶構造等に従って規則的に起こる場合が多い。また、光照射された半導体／電解液界面に生じるエネルギー構造も溶解の選択性を与える因子としてこれに加わる。さらに、電解液の種類、濃度、光強度、電極電位及び電解電気量等によっても溶解の選択性を制御することができる。したがって、これらを適切に制御することにより、半導体表面に微細な規則構造を付与することができる。このような方法は、焼結体のような多孔質材料を用いる場合とは異なり、出発材料の高い結晶性を保ったまま表面積の高い材料を得ることができることから、有機トランジスタの高性能化に寄与することができる。

図２は、中間層１６の概略構成図である。同図において（ａ）は中間層１６の概略平面図であり、（ｂ）はその一部を拡大して切り欠いた切り欠き斜視図である。なお、図示は省略するが、中間層１７の構成も中間層１６と同じである。

図２（ａ）に示すように、中間層１６の表面には多数の細孔Ｈが設けられている。細孔Ｈはハニカム状に形成されており、各々が中間層１６の平面方向に規則的に配列されている。細孔Ｈの１辺のサイズは数十ｎｍ程度であり、その深さは中間層１６を厚み方向に貫通する大きさとされている。細孔Ｈは中間層１６の平面に対して略垂直に開孔されており、細孔Ｈの底面はソース電極１１の表面に達している。

図２（ｂ）に示すように、中間層１６は、細孔Ｈを備えた多孔質導電層１８と、多孔質導電層１８の細孔Ｈ内に充填された有機半導体１９とを備えている。有機半導体１９は、細孔Ｈの内壁面に沿って配向しており、その主鎖の配向方向は細孔Ｈの延在方向と略一致している。有機半導体１９の上部には、半導体層１３を構成する有機半導体１３Ａが配置されている。有機半導体１３Ａの配向方向は、有機半導体１９の配向方向と略一致しており、有機半導体１３Ａと有機半導体１９とは、半導体層１３と中間層１６との境界部で連続した配向状態を形成している。

半導体層１３と中間層１６との間のキャリア（ｅ⁻）の移動は、有機半導体１３Ａと有機半導体１９との間のホッピング伝導を介して行われる。キャリア（ｅ⁻）は、有機半導体１３Ａの間をホッピング伝導した後、有機半導体１３Ａと有機半導体１９との間をホッピング伝導し、さらに有機半導体１９と細孔Ｈの内壁面との間をホッピング伝導することにより、多孔質導電層１８に移動する。そして、多孔質導電層１８とソース電極１１との間のバンド伝導を介してソース電極１１に移動する。

このとき、有機半導体１３Ａと有機半導体１９の配向状態は一致しているため、両者の間のキャリアの移動（ホッピング伝導）は良好なものとなる。有機半導体１９と多孔質導電層１８と間のキャリアの移動はトンネリング伝導又は弱いホッピング伝導により行われるが、有機半導体１９と多孔質導電層１８との界面は、多孔質導電層１８に設けられた多数の細孔Ｈによって拡大されているため、全体として有機半導体１９と多孔質導電層１８との間のキャリアの移動は良好なものとなる。したがって、平滑な電極面を有するソース電極１１に直接半導体層１３を積層する場合に比べて、高いキャリア伝導が実現される。

以上説明したように、本実施形態の有機トランジスタ１によれば、ソース電極１１及びドレイン電極１２と半導体層１３との間に、導電体（多孔質導電層１８）と有機半導体１９との混合体からなる中間層１６，１７が設けられているため、ソース電極１１及びドレイン電極１２と中間層１６，１７との間、及び半導体層１３と中間層１６，１７との間のインジェクション（キャリアの注入性）が向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、細孔Ｈの内部に有機半導体１９を充填することで、有機半導体１９が細孔Ｈに沿って配向されるため、有機半導体１９同士のホッピング伝導が促進され、さらにインジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。

有機トランジスタでは、多くの場合、ソース電極１１及びドレイン電極１２が金（Ａｕ）等の無機材料で形成されるため、電極１１，１２と半導体層１３との間のキャリアの伝導は、トンネル伝導や弱いホッピング伝導によって行われる。したがって、電極１１，１２と半導体層１３との間のインジェクションは非常に小さく、これが有機トランジスタの性能向上の妨げになっている。本実施形態では、この電極−半導体層間のインジェクションを、両者の界面に導電体（多孔質導電層１８）と有機半導体１９との混合体からなる中間層１６を設けることによって向上している。中間層１６では、有機半導体１９と多孔質導電層１８とが細孔Ｈ内の広い表面積で接触しているため、個々のキャリアの伝導は弱くても、中間層全体としては高いインジェクションが実現できる。また、半導体層１３と中間層（有機半導体１９）との界面、及び電極１１，１２と中間層（多孔質導電層１８）との界面では、同質の材料同士が接触するため、電極１１，１２と半導体層１３とが直接接する場合よりも強いキャリア伝導が実現される。そのため、有機トランジスタ全体としては高いインジェクションが実現され、オンオフ比の高い有機トランジスタが提供できる。

この場合、中間層１６，１７は電極１１，１２と半導体層１３との界面のみに設けられているので、電極材料や半導体材料等について特別な材料を用いる必要がない。そのため、特許文献１及び２の構成に比べて、材料選択の幅が広がり、電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、電極構造等は通常のものを採用できるので、特許文献３の構成に比べて、有機トランジスタ１の面積を小さくすることができる。さらに、多孔質導電層１８は電極１１，１２の表面のみに設けられているので、特許文献４のように電極全体を多孔質層とする場合に比べて、多孔質導電層自体による抵抗の増加を小さくすることができる。特に、中間層１６，１７（すなわち多孔質導電層１８）はソース電極１１とドレイン電極１２との間のキャリアの導電経路にのみ設けられているため、有機トランジスタ１のオン抵抗は極力小さくなり、消費電力に優れた有機トランジスタが提供できる。

なお、本実施形態では、有機トランジスタの一例として、基板１０側から、電極１１，１２、半導体層１３、ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５を順に積層したものを説明したが、有機トランジスタの構成はこれに限定されない。例えば、基板１０側から半導体層１３、電極１１，１２、ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５を順に積層した構成を有する有機トランジスタに本発明を適用することもできる。この場合、中間層１６，１７は、電極１１，１２のゲート電極１５とは反対側の面（下面）であって電極１１，１２とゲート電極１５とが平面的に重なる部分、及び電極１１，１２の互いに対向する面（端面）を覆って設けられる。

また、ボトムゲート構造の有機トランジスタに本発明を適用することもできる。例えば、基板側から、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層及び電極（ソース電極、ドレイン電極）を順に積層した構成の有機トランジスタの場合、中間層は、ソース電極及びドレイン電極のゲート電極側の面であってソース電極及びドレイン電極とゲート電極とが平面的に重なる部分、並びにソース電極及びドレイン電極の互いに対向する面（端面）を覆って設けられる。また、基板側から、ゲート電極、ゲート絶縁膜、電極（ソース電極、ドレイン電極）及び半導体層を順に積層した構成の有機トランジスタの場合、中間層は、ソース電極及びドレイン電極のゲート電極とは反対側の面であってソース電極及びドレイン電極とゲート電極とが平面的に重なる部分、並びにソース電極及びドレイン電極の互いに対向する面（端面）を覆って設けられる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２実施形態の有機トランジスタ２の中間層の概略構成図である。同図において（ａ）は中間層２０の概略平面図であり、（ｂ）はその一部を拡大して切り欠いた切り欠き斜視図である。これらの図は、第１実施形態の図２に相当するものである。なお、図示は省略するが、ドレイン電極上の中間層の構成も中間層２０と同じである。

本実施形態の有機トランジスタ２の基本構成は第１実施形態の有機トランジスタ１と同じである。異なるのは、中間層２０の導電体を導電微粒子２１Ａの集合体によって構成した点である。したがって、第１実施形態と共通の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３に示すように、中間層２０の表面には多数の導電微粒子２１Ａが設けられている。導電微粒子２１Ａ同士の間には隙間が設けられており、該隙間が細孔Ｈとなっている。細孔Ｈは、中間層２０の平面方向及び厚み方向に不規則に配置されている。導電微粒子２１Ａ同士は互いに接触しており、該接触部を介して電荷が移動するようになっている。中間層２０は、細孔Ｈを備えた多孔質導電層２１と、多孔質導電層２１の細孔Ｈ内に充填された有機半導体２２とを備えている。多孔質導電層２１は、導電微粒子２１Ａの集合体として構成されている。導電微粒子２１Ａは、ソース電極１１と同一の材料であっても良く、異なる材料であっても良い。導電微粒子２１Ａとソース電極１１との接触抵抗を低減する観点からは、導電微粒子２１Ａはソース電極１１と同一材料又はバンド障壁の小さい材料であることが望ましい。

有機半導体２２は、導電微粒子２１Ａの隙間（細孔Ｈ）に含浸されている。有機半導体２２は、半導体層１３を構成する有機半導体１３Ａと同一の材料であっても良く、異なる材料であっても良い。有機半導体２２と有機半導体１３Ａとの接触抵抗を低減する観点からは、有機半導体２２は有機半導体１３Ａと同一材料又はバンド障壁の小さい材料（ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位の近い材料）であることが望ましい。本実施形態の場合、有機半導体２２は有機半導体１３Ａと同一の有機半導体である。

半導体層と中間層２０との間のキャリアの移動は、第１実施形態と同じである。キャリアは、半導体層の有機半導体の間をホッピング伝導した後、半導体層の有機半導体と中間層２０の有機半導体２２との間をホッピング伝導し、さらに有機半導体２２と細孔Ｈの内壁面（導電微粒子２１Ａの表面）との間をホッピング伝導することにより、多孔質導電層２１に移動する。そして、多孔質導電層２１とソース電極１１との間のバンド伝導を介してソース電極１１に移動する。

多孔質導電層２１は、例えば、ソース電極１１上に不導体を含むメッキ液を用いて導電層を形成し、その後、前記導電層から前記不導体を除去することにより形成することができる。この場合、多孔質導電層２１を形成しない領域にレジストを設けることにより、所望の領域に選択的に多孔質導電層２１を形成することができる。この方法においては、不導体が配置された部分は隙間（細孔Ｈ）となるため、該隙間を均一に分散させることにより、導電体（多孔質導電層２１）と有機半導体２２とが均一に分散された中間層２０が形成できる。なお、多孔質導電層２１は、ポーラスメッキと呼ばれる手法を用いて形成することもできる。具体的な方法としては、次の方法が挙げられる。

＜第１の方法＞
硝酸亜鉛溶液中に不導体（スルホン酸化合物等）を添加し、電気メッキ法で導電層を形成する。その後、Ｏ_２プラズマ処理若しくはＡｒプラズマ処理を施すことにより、又はオートクレープ中で１２０℃、１０時間程度放置することにより、前記不導体を除去する。以上により、多孔質導電層が形成される。
＜第２の方法＞
いわゆるコンポジットメッキ（Ｎｉ＋フッ素樹脂共析メッキ）を実施する。その後、Ｏ_２プラズマ処理若しくはＡｒプラズマ処理を施すことにより、又はオートクレープ中で１２０℃、１０時間程度放置することにより、不導体部分を除去する。以上により、多孔質導電層が形成される。なお、コンポジットメッキとは、金属と不導体とを同時に形成するメッキ手法である。
＜第３の方法＞
金属エマルジョンを電着処理（メッキ処理）し、溶融温度以下で焼成（８０℃〜１５０℃、１０分程度加熱処理）する。電流密度を適切に制御することにより、多孔質導電層を形成することができる。
＜第４の方法＞
添加剤及び微粒子を混合したメッキ液又は金属ナノコロイド溶液に一定の電流密度条件下で電界メッキ処理することにより、比表面積の大きな多孔質導電層が形成できる（ポーラスメッキ）。金属微粒子又はナノコロイド種としては、金、ニッケル、銅、白金、パラジウム、錫、亜鉛、クロム、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＦＴＯ（フッ素錫酸化物）、ＴｉＯ_２（酸化チタン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等が利用可能である。

第１方法〜第４の方法を用いて多孔質導電層を形成した後、多孔質導電層の細孔内に有機半導体を含浸させることによって、本実施形態の中間層２０を形成することができる。具体的には、有機溶媒可溶性の有機半導体材料を有機溶媒に溶かした半導体インクを多孔質導電層に、印刷法、インクジェット法等を用いて含浸させる、その後、半導体インクを加熱処理して有機溶媒を除去することにより、中間層２０が形成できる。或いは、半導体材料を可溶化前駆体(プリカーサ)状態で溶液化し、多孔質電極部に含浸させる。その後、前駆体(プリカーサ)を加熱処理等して半導体を形成することによっても、中間層２０を形成することができる。

本実施形態の有機トランジスタ２によれば、ソース電極１１と半導体層１３との間に、導電体（多孔質導電層２１）と有機半導体２２との混合体からなる中間層２０が設けられているため、ソース電極１１と中間層２０との間、及び半導体層１３と中間層２０との間のインジェクション（キャリアの注入性）が向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。

［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３実施形態の有機トランジスタ３の中間層の概略構成図である。同図において（ａ）は中間層３０の概略平面図であり、（ｂ）はその一部を拡大して切り欠いた切り欠き斜視図である。これらの図は、第１実施形態の図２に相当するものである。なお、図示は省略するが、ドレイン電極上の中間層の構成も中間層３０と同じである。

本実施形態の有機トランジスタ３の基本構成は第１実施形態の有機トランジスタ１と同じである。異なるのは、中間層３０の導電体を導電微粒子３１Ａによって形成した点である。したがって、第１実施形態と共通の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４に示すように、中間層３０の表面には多数の導電微粒子３１Ａが設けられている。導電微粒子３１Ａの間には隙間が設けられており、該隙間が細孔Ｈとなっている。細孔Ｈは、中間層３０の平面方向及び厚み方向に不規則に配置されている。導電微粒子３１Ａ同士は互いに接触しており、該接触部を介して電荷が移動するようになっている。中間層３０は、細孔Ｈを備えた多孔質導電層３１と、多孔質導電層３１の細孔Ｈ内に充填された有機半導体３２とを備えている。多孔質導電層３１は、導電微粒子３１Ａの集合体からなる。導電微粒子３１Ａは、ソース電極１１と同一の材料であっても良く、異なる材料であっても良い。導電微粒子３１Ａとソース電極１１との接触抵抗を低減する観点からは、導電微粒子３１Ａはソース電極１１と同一材料又はバンド障壁の小さい材料であることが望ましい。

有機半導体３２は、導電微粒子３１Ａの隙間（細孔Ｈ）に含浸されている。有機半導体３２は、半導体層１３を構成する有機半導体１３Ａと同一の材料であっても良く、異なる材料であっても良い。有機半導体３２と有機半導体１３Ａとの接触抵抗を低減する観点からは、有機半導体３２は有機半導体１３Ａと同一材料又はバンド障壁の小さい材料（ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位の近い材料）であることが望ましい。本実施形態の場合、有機半導体３２は有機半導体１３Ａと同一の有機半導体である。

半導体層と中間層３０との間のキャリアの移動は、第１実施形態と同じである。キャリアは、半導体層の有機半導体の間をホッピング伝導した後、半導体層の有機半導体と中間層３０の有機半導体３２との間をホッピング伝導し、さらに有機半導体３２と細孔Ｈの内壁面（導電微粒子３１Ａの表面）との間をホッピング伝導することにより、多孔質導電層３１に移動する。そして、多孔質導電層３１とソース電極１１との間のバンド伝導を介してソース電極１１に移動する。

多孔質導電層３１は、例えば、ソース電極１１上に導電微粒子３１Ａと有機半導体３２とを混練してなるペースト材を塗布し、前記ペースト材を焼結することにより形成することができる。また、導電微粒子を含むコロイド溶液と有機半導体を含むコロイド溶液を混合し、前記溶液をソース電極１１上に塗布して焼成することにより形成するもできる。具体的な方法としては、次の方法が挙げられる。

＜第１の方法＞
ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ジチオフェン）（Ｆ８Ｔ２）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリクオーターチオフェン（ＰＱＴ）、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等の有機半導体をキシレン、トルエン、クロロホルム、デカリン、メスチレン等の溶媒に溶解させ（濃度１ｗｔ％前後）、ケッチェンブラックＥＣ（ケッチェン・ブラック・インターナショナル株式会社製）、バルカンＸＣ−７２（Ｃａｂｏｔ社製）等のカーボン粉黛を乳鉢で混練させてペースト状となったものをソース電極１１上にディスペンサ等で塗布する。そして、前記ペーストを８０℃〜１５０℃の環境で１０分程度乾燥し、中間層３０とする。
＜第２の方法＞
平均粒子サイズ２０ｎｍのカーボンコロイド溶液と、平均粒子サイズ１００ｎｍのカーボンコロイド溶液を含有カーボン量が１：１となるように配合した混合溶液をソース電極１１上にインクジェット装置等で塗布する。そして、１２０℃〜２００℃で１０分程度焼成し、多孔質導電層３１とする。その後、多孔質導電層３１を半導体溶液に１２時間以上浸漬し、多孔質導電層の細孔内に半導体を浸透させる。その後、８０℃〜１２０℃程度で乾燥させることにより、中間層３０を形成する。

本実施形態の有機トランジスタ３によれば、ソース電極１１と半導体層１３との間に、導電体（多孔質導電層３１）と有機半導体３２との混合体からなる中間層３０が設けられているため、ソース電極１１と中間層３０との間、及び半導体層１３と中間層３０との間のインジェクション（キャリアの注入性）が向上し、全体として電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、有機半導体３２と導電微粒子３１Ａとを混合したペースト材を用いて中間層３０を形成する場合、有機半導体３２を含浸させる工程が不要になるため、製造工程が簡略化される。特に、多孔質導電層３１の細孔Ｈを小さくし、表面積を大きくしようとした場合には、細孔Ｈの内部に有機半導体３２が含浸しにくくなるため、本方法が有効となる。

［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４実施形態の有機トランジスタ４の概略構成図である。有機トランジスタ４は、有機半導体からなる半導体層１３と、該半導体層１３と対向して設けられたゲート電極１５と、半導体層１３とゲート電極１５とを絶縁するゲート絶縁膜１４と、ゲート電極１５と部分的に対向して設けられたソース電極１１及びドレイン電極１２と、ソース電極１１の半導体層１３との界面に設けられた凹凸部１１Ａと、ドレイン電極１２の半導体層１３との界面に設けられた凹凸部１２Ａとを備えている。

凹凸部１１Ａ及び１２Ａは、ソース電極１１及びドレイン電極１２の表面をブラスト処理することにより形成されている。ブラスト処理は、例えば、ＪＩＳ＃１０００以上の細かいラッピングシートで表面を研磨することにより行うことができる。また、いわゆるウェットブラスト法で粒径１０μｍ以下の超微粒子研磨剤を用いて、水と超微粒子との混合液（スラリー）を投射することにより行うこともできる。凹凸部１１Ａ及び１２Ａは、それぞれソース電極１１及びドレイン電極１２の全面に設けられている。半導体層１３は、凹凸部１１Ａ及び１１Ｂを覆ってソース電極１１及びドレイン電極１２に跨って形成されている。

なお、図５の構成は一例であり、凹凸部１１Ａ及び１２Ａの構成は必ずしもこれに限定されない。凹凸部１１Ａ及び１２Ａは、少なくともソース電極１１とドレイン電極１２との間のキャリアの導電経路（図１中、点線で記載されている）に設けられていれば良い。例えば、凹凸部１１Ａは、ソース電極１１のゲート電極１５側の面（上面）であってソース電極１１とゲート電極１５とが平面的に重なる部分、及びソース電極１１のドレイン電極１２と対向する面（端面）のみに設けることもできる。同様に、凹凸部１２Ａは、ドレイン電極１２のゲート電極１５側の面（上面）であってドレイン電極１２とゲート電極１５とが平面的に重なる部分、及びドレイン電極１２のソース電極１１と対向する面（端面）のみに設けることもできる。この場合、ブラスト処理を行わない領域にレジストを設けることにより、所望の領域に選択的に凹凸部１１Ａ，１２Ａを形成することができる。

本実施形態の有機トランジスタ４によれば、ソース電極１１及びドレイン電極１２と半導体層１３との接触面積が凹凸部１１Ａ及び１２Ａによって広がるため、インジェクションの高い有機トランジスタが提供できる。この場合、電極材料や半導体材料等について特別な材料を用いる必要がないため、特許文献１及び２の構成に比べて、材料選択の幅が広がり、電気特性に優れた有機トランジスタが提供できる。また、電極構造等は通常のものを採用できるので、特許文献３の構成に比べて、有機トランジスタの面積を小さくすることができる。さらに、凹凸部は電極１１，１２の表面のみに設けられているので、特許文献４のように電極全体を多孔質層とする場合に比べて、凹凸自体による抵抗の増加を小さくすることができる。そのため、有機トランジスタ４のオン抵抗が小さくなり、消費電力に優れた有機トランジスタが提供できる。

第１実施形態の有機トランジスタの概略構成図である。 同有機トランジスタの中間層の概略構成図である。 第２実施形態の有機トランジスタの中間層の概略構成図である。 第３実施形態の有機トランジスタの中間層の概略構成図である。 第４実施形態の有機トランジスタの概略構成図である。

符号の説明

１，２，３，４…有機トランジスタ、１０…基板、１１…ソース電極、１１Ａ…凹凸部、１２…ドレイン電極、１２Ａ…凹凸部、１３…半導体層（有機半導体層）、１３Ａ…有機半導体、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１６、７…中間層、１８…多孔質導電層、１９…有機半導体、２０…中間層、２１…多孔質導電層、２１Ａ…導電微粒子、２２…有機半導体、３０…中間層、３１…多孔質導電層、３１Ａ…導電微粒子、３２…有機半導体、Ｈ…細孔

Claims (11)

1. ソース電極及びドレイン電極と、
   前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられた有機半導体層と、
   前記ソース電極と前記有機半導体層との界面及び前記ドレイン電極と前記有機半導体層との界面に設けられた多孔質導電層と、
   前記多孔質導電層の細孔内に充填された有機半導体と、を備えたことを特徴とする有機トランジスタ。
2. 前記細孔内に充填された有機半導体と、前記有機半導体層を構成する有機半導体とは同一材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタ。
3. 前記多孔質導電層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間のキャリアの導電経路にのみ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機トランジスタ。
4. 前記多孔質導電層は、導電微粒子の集合体によって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機トランジスタ。
5. 前記多孔質導電層は、ハニカム状に形成された複数の細孔を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機トランジスタ。
6. ソース電極及びドレイン電極と、
   前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられた有機半導体層と、
   前記ソース電極の前記有機半導体層との界面に設けられた凹凸部と、
   前記ドレイン電極の前記有機半導体層との界面に設けられた凹凸部と、を備えたことを特徴とする有機トランジスタ。
7. 基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
   前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、導電微粒子と有機半導体とを含むペースト材を塗布する工程と、
   前記ペースト材を焼結することにより中間層を形成する工程と、
   前記中間層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
8. 基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
   前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、導電微粒子を含むコロイド溶液と有機半導体を含むコロイド溶液とを混合してなる溶液を塗布する工程と、
   前記溶液を焼成することにより多孔質導電層を形成する工程と、
   前記多孔質導電層を半導体溶液に浸漬し、前記多孔質導電層の細孔内に有機半導体材料を浸透させることにより、中間層を形成する工程と、
   前記中間層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
9. 基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
   前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、化合物半導体からなる導電層を形成する工程と、
   前記導電層を光電気化学エッチングすることにより、細孔を有する多孔質導電層を形成する工程と、
   前記多孔質導電層の細孔内に有機半導体を含浸させる工程と、
   前記多孔質導電層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
10. 基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
    前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面に、不導体を含むメッキ液を用いて導電層を形成する工程と、
    前記導電層から前記不導体を除去することにより、細孔を有する多孔質導電層を形成する工程と、
    前記多孔質導電層の細孔内に有機半導体を含浸させる工程と、
    前記多孔質導電層を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
11. 基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
    前記ソース電極の表面及び前記ドレイン電極の表面をブラスト処理し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面に凹凸部を形成する工程と、
    前記凹凸部を介して前記ソース電極及び前記ドレイン電極に跨る有機半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。

Images