JP2008311637A

JP2008311637A - 有機薄膜トランジスタ

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Publication number: JP2008311637A
Application number: JP2008127084A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Hoshi; 陽介星; Yoshii Morishita; 芳伊森下; Seiji Tai; 誠司田井
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】閾値電圧が小さい有機薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】少なくとも、基板、有機半導体層、ゲート絶縁膜、及び導電体を備えた有機薄膜トランジスタであって、有機半導体層の表面が、有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積に対して１０％以上含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【選択図】図８

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタに関する。

半導体装置として、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ等のスイッチィング素子として実用化されている。ＴＦＴとしては、アモルファスまたは多結晶のシリコンを半導体膜として用いた素子が広く使用されている。

また、近年ではＴＦＴ用の半導体材料として、有機半導体材料が注目を集めている。有機半導体は、スピンコート法や真空蒸着法といった簡便な成膜法によって容易に薄膜が形成でき、さらに、アモルファスまたは多結晶のシリコンを用いた従来のＴＦＴに比べ、製造プロセス温度を低温化できるという利点がある。プロセス温度の低温化は、耐熱性の低いプラスチック基板上への半導体膜の形成を可能とし、それにより、ディスプレイの軽量化や低コスト化、さらにはプラスチック基板のフレキシビリティを生かしたことによる用途の多様化など、多くの効果が期待できる。このような有機半導体材料を用いた半導体装置は、一般的に、有機薄膜トランジスタとよばれ、活発な研究が行われている。

特に、有機薄膜トランジスタを、印刷法やインクジェット法に代表される塗布法を用いて形成することで、大面積の装置を安価に製造することができる。塗布法によって有機半導体層を形成できる有機半導体材料としては、ポリチオフェン誘導体やフルオレン−ジチオフェン共重合体などに代表される高分子材料が挙げられる。しかしながら、一般的に高分子材料は移動度が１０^−２ｃｍ^２／Ｖｓ程度と低く、適用範囲は限定されてしまう。

一方、ペンタセンに代表される低分子化合物を用いる場合には、一般的に蒸着法によって有機半導体層が形成され、形成された有機半導体層は移動度が高いという特徴を有する。しかし、蒸着法では大面積の成膜が困難であり、また、真空装置を使用するために製造コストが高くなる可能性がある。

このような課題に対し、低分子化合物からなる有機半導体層を形成する方法として、溶媒に可溶な有機半導体の前駆体を塗布し、その後、前駆体に光や熱を印加することで有機半導体へ変換する方法が報告されている。例えば、特許文献１、非特許文献１では、テトラビシクロポルフィリン誘導体を基板上へ塗布後、加熱によりテトラベンゾポルフィリン誘導体に変換し、１０^−２ｃｍ^２／Ｖｓ以上の移動度を有する薄膜を得ている。

特開２００５−９３９９０号公報Ｐ．Ｂ．Ｓｈｅａ，Ｊ．Ｋａｎｉｃｋｉ，Ｌ．Ｒ．Ｐａｔｔｉｓｏｎ，Ｐ．Ｐｅｔｒｏｆｆ，Ｍ．Ｋａｗａｎｏ，Ｈ．Ｙａｍａｄａ，Ｎ．Ｏｎｏ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．１００，０３４５０２（２００６）

一般的に、半導体装置の消費電力を下げるため、駆動電圧は低い方が好ましい。有機薄膜トランジスタの駆動電圧の指標としては、閾値電圧が挙げられる。特許文献１の方法は非常に有効なものであるが、閾値電圧が１４Ｖ以上と大きく、駆動電圧や消費電力の上昇をもたらす可能性があった。本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、閾値電圧が小さい有機薄膜トランジスタを提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討した結果、有機半導体層において、最長部の長さが一定以上である結晶が占める割合が、閾値電圧に与える影響が大きいことを見出し、さらに閾値電圧が小さい有機薄膜トランジスタを得ることに成功し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、少なくとも、基板、有機半導体層、ゲート絶縁膜、及び導電体を備えた有機薄膜トランジスタであって、有機半導体層の表面が、有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積に対して１０％以上含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタに関する。
本発明においては、有機半導体層を、例えば、溶液を塗布することによって形成することが可能である。
本発明においては、有機半導体層が、ポルフィリン又はその誘導体を含むことが好ましく、有機半導体層が、銅ポルフィリン誘導体を含むことがさらに好ましい。また、ゲート絶縁膜が、有機物を含むことが好ましい。

本発明の有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層の表面が、有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積の１０％以上含有するため閾値電圧が小さい。その結果、駆動電圧や消費電力を低減させることができる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の有機薄膜トランジスタの素子構造の一例を示す図である。この有機薄膜トランジスタは、基板１上にゲート電極２、ゲート絶縁膜３、有機半導体層４をこの順に有し、さらにソース電極５、ドレイン電極６を有するものであり、トップコンタクト型と呼ばれるものである。また、図２は、本発明の有機薄膜トランジスタの素子構造の他の一例を示す図である。この有機薄膜トランジスタは、基板７上にゲート電極８、ゲート絶縁膜９、ソース電極１０、ドレイン電極１１をこの順に有し、さらにその上に有機半導体層１２を有するものであり、ボトムコンタクト型と呼ばれるものである。有機薄膜トランジスタの素子構造は、様々な種類があるが、特に限定されない。例えば、有機薄膜トランジスタの動作性向上技術材料開発作製法素子設計、技術情報協会、２００３、Ｐ１１に記載の構成が一例として挙げられる。

本発明の有機薄膜トランジスタは、少なくとも、基板、有機半導体層、ゲート絶縁膜、及び導電体を備えた有機薄膜トランジスタであって、有機半導体層の表面が、有機半導体層の表面に露出している部分の最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積に対して１０％以上含むことを特徴とする。
上記の有機薄膜トランジスタの閾値電圧の絶対値は１０Ｖ以下、つまり、閾値電圧は−１０Ｖから＋１０Ｖであることが好ましい。

有機半導体結晶を構成する物質としては、有機半導体として機能すれば特に限定されないが、ペンタセン、ルブレン、フタロシアニン、ペリレン、フラーレン、ポルフィリン又はこれらの誘導体などを用いることができる。特に、ペンタセン、フタロシアニン、ポルフィリン又はこれらの誘導体が有機薄膜トランジスタの特性から好ましく、ポルフィリン又はその誘導体が最も好ましい。

また、有機半導体層として、金属原子を有するフタロシアニン誘導体や、金属原子を有するポルフィリン誘導体も用いることができる。

なお、本発明において、誘導体としては、溶解度や有機薄膜トランジスタの特性を調整する目的で、ペンタセン、ルブレン、フタロシアニン、ペリレン、フラーレン、ポルフィリン等の化合物へ置換基を付与したものや、これらの化合物を配位子として有する錯体などが挙げられ、具体的には、例えば、フッ素化フタロシアニン、ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ）などが挙げられる。

有機半導体層として用いる、ポルフィリン又はその誘導体としては、例えば下記一般式（１）、（２）が挙げられる。

式中、Ｑ_１〜Ｑ_８は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は１価の有機基を示す。このうち、（Ｑ_１及びＱ_２）、（Ｑ_３及びＱ_４）、（Ｑ_５及びＱ_６）、又は、（Ｑ_７及びＱ_８）は、互いに結合して環構造を形成していても良い。Ｒ_１〜Ｒ_４は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は１価の有機基を表す。Ｍは、金属原子を表す。Ｑ_１〜Ｑ_８、Ｒ_１〜Ｒ_４における１価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数１〜３０のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基等が挙げられ、置換されていても、分岐構造を有していてもよい。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基が挙げられる。
アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基が挙げられる。
ヘテロアリール基としては、例えば、フラン残基、チオフェン残基、ピロール残基、オキサゾール残基、チアゾール残基、イミダゾール残基、ピリジン残基、ピリミジン残基、ピラジン残基、トリアジン残基、キノリン残基、キノキサリン残基が挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、オクチルオキシ基、ｔｅｒｔ−オクチルオキシ基が挙げられる。
アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、９−アンスリルオキシ基が挙げられる。
ヘテロアリールオキシ基としては、例えば、フランオキシ基、チオフェンオキシ基、ピロールオキシ基が挙げられる。

また、Ｑ_１〜Ｑ_８のうち、（Ｑ_１及びＱ_２）、（Ｑ_３及びＱ_４）、（Ｑ_５及びＱ_６）、又は、（Ｑ_７及びＱ_８）は、互いに結合して環構造を形成しても良い。環構造を形成する場合、芳香環であることが好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環であることがより好ましい。また、環構造が置換基を有していてもよい。また、Ｍは、金属原子であれば特に限定されないが、元素の周期表の第３族〜１２族元素であることが好ましく、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＮｉであることがより好ましく、Ｃｕであることが最も好ましい。

有機薄膜トランジスタにおいて、有機薄膜トランジスタを塗布法により形成することが望ましいという観点から、有機半導体層は、塗布法によって形成することのできる材料を用いることが好ましい。塗布法によって形成することのできる材料として、例えば、有機半導体の前駆体を挙げることができる。本発明においては、特に、有機半導体の前駆体を含む溶液を用いて有機半導体の前駆体を含む層を形成し、その後、前駆体を含む層に光や熱を加えることで、前駆体を有機半導体に変換することが好ましい。このような前駆体として、例えば、下記一般式（３）、（４）のような、テトラビシクロポルフィリン誘導体が挙げられる。この材料は、加熱によりテトラベンゾポルフィリン誘導体に変換され、有機半導体として利用できる。

式中、Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は１価の有機基を表す。Ｍは、金属原子を表す。Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｒの１価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数１〜３０のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基等が挙げられ、置換されていても、分岐構造を有していてもよい。Ｍは、金属原子であれば特に限定されないが、元素の周期表の第３族〜１２族元素であることが好ましく、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＮｉであることがより好ましく、Ｃｕであることが最も好ましい。
アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基としては、例えば、上述のものを例示することができる。

本発明の有機薄膜トランジスタは、有機半導体層が、有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積に対して１０％以上含有する。有機半導体層の表面に露出している有機半導体結晶の最長部の長さが小さすぎると、移動度が低下する傾向があり、好ましくない。有機半導体層の表面に露出している有機半導体結晶の最長部の長さの上限は有機薄膜トランジスタを微細化する観点から、１ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の有機薄膜トランジスタは、有機半導体層の表面が、有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積に対して１０％以上含有するが、２０％以上含有することが好ましく、６０％以上含有することがさらに好ましく、８５％以上含有することが特に好ましい。含有する割合の上限は、特に限定されず、１００％とすることも可能である。有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を含有する割合が小さいと、閾値電圧の絶対値が大きくなってしまい、駆動電圧や消費電力の点から好ましくない。含有する割合が２０％以上になると、閾値電圧の低減に大きな効果があり、より好ましい。また、含有する割合が６０％以上になると、閾値電圧の低減に加え、移動度の向上、Ｉ_ＯＮ／Ｉ_ＯＦＦの向上に大きな効果があり、特に好ましい。

有機半導体層の表面の、最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を含有する割合は、分解能の高い顕微鏡を用いて有機半導体層の表面形状を測定し、得られた画像より最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を抽出し、最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶の面積が測定面積に占める割合として求めることができる。分解能の高い顕微鏡としては、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）が挙げられる。

有機半導体層の膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍから１００μｍが好ましく、２０ｎｍから１０μｍがより好ましく、３０ｎｍから１μｍが特に好ましい。膜厚が小さすぎると製造時のばらつきが発生しやすい傾向があり、厚すぎるとトランジスタ特性が低下しやすい傾向がある。

有機半導体層を形成する方法としては、特に限定されないが、固体を真空中で加熱して基板に堆積させる真空蒸着法や、溶液を用いて塗布を行う、インクジェット法、キャスト法、浸漬法、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平板印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法、スピンコーティング法などの公知の方法で行うことができる。特に、溶液を用いて塗布により形成する方法が、製造コストや大面積化のために好ましい。また、有機半導体の前駆体を塗布し、その後加熱処理や光照射処理によって有機半導体層へ変換する方法も用いることができる。

また、有機半導体層を形成後、膜質等を調整する目的で、加熱処理や光照射処理を行うことができる。

前駆体の変換や、膜質の調整を目的とした加熱処理は、ホットプレート上やオーブン内で行うことができ、０〜＋３００℃の温度範囲、好ましくは２０〜２５０℃、特に好ましくは８０〜２００℃で実施することができる。また、光照射処理には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、蛍光灯、発光ダイオード、太陽光等の光源を用いることができる。

特に、有機半導体の前駆体を用いて有機半導体層を形成する場合に、有機半導体層の表面が、有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積の１０％以上含有するようにするためには、加熱により前駆体を有機半導体に変換した後、冷却し、さらに加熱処理（アニール）することが好ましい。前駆体の変換は、８０〜３００℃、１〜１２０分の条件で行うことが好ましく、また、変換後の加熱処理は、１２０〜２２０℃、１０〜９０分の条件で行うことが好ましい。冷却温度は、例えば室温程度とすることができ、例えば、ホットプレートなどを用いて前駆体を有機半導体に変換した後、単に室温で放置すればよい。

有機薄膜トランジスタにおいて、基板は、プラスチック、ガラス、シリコンなどの材質で作られたものを使用することができる。

有機薄膜トランジスタにおいて、ゲート電極、ソース電極、又はドレイン電極は、導電体によって形成される。用いる導電体は特に限定されないが、例えば、シリコン、ドーピングを行ったシリコン、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、ポリチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等が好適である。これらの電極の形成方法は、特に限定されないが、例えば、真空蒸着法、印刷法、インクジェット法などが利用可能である。また、基板がゲート電極を兼ねていてもよい。

有機薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜は、有機半導体層とゲート電極間に形成される絶縁性の層であり、その材質は特に限定されない。ゲート絶縁膜としては、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等の無機物、ポリパラキシリレン、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリイミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の有機物を用いることができる。特に、有機薄膜トランジスタを塗布法により形成する観点から、有機物を用いることが好ましく、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリイミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を用いることがより好ましく、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を用いることが最も好ましい。

また、ゲート絶縁膜が有機物を含む場合、有機物の他に、必要に応じて、比誘電率が１０以上の粒子を添加してもよい。このような粒子としては、特に限定されないが、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、二酸化チタン、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛、チタン酸バリウムストロンチウム、二酸化ジルコニウムなどが挙げられる。

前記ゲート絶縁膜の膜厚は、特に限定されないが、１ｎｍから１０μｍであることが好ましく、２ｎｍから５μｍであることがより好ましく、５ｎｍから１μｍであることが特に好ましい。ゲート絶縁膜の膜厚が小さすぎると、ゲート−ソース間に漏れ電流が生じやすく、大きすぎると、駆動電圧が上昇する傾向がある。

本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜は、２層以上で構成されていてもよい。ゲート絶縁膜が２層で構成される場合の一例を図３に示すが、これに限定されない。また、ゲート絶縁膜の表面状態を改質する目的で、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等の有機シラン化合物で処理してもよい。

有機物からなるゲート絶縁膜を形成するためには、真空蒸着法やＣＶＤ法、溶液を用いて塗布法で行う、インクジェット法、キャスト法、浸漬法、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平板印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法、スピンコーティング法などの公知の方法で行うことができる。また、光照射処理や加熱処理等により硬化反応を行うこともできる。

また、本発明の有機薄膜トランジスタは、保護層を有していてもよい。保護層は、有機薄膜トランジスタの動作を妨げなければ特に限定されないが、ＳｉＯ_２やＳｉＮなどの無機物、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルアルコール等のポリマー膜、及びこれらの混合物や積層構造が挙げられる。

本発明を以下の実施例により説明するが、これらに限定されるものではない。

（比較例１）
ｎドープされたＳｉウエハを基板兼ゲート電極として用いた。このＳｉウエハにＳｉＯ_２（１００ｎｍ）をゲート絶縁膜として形成した。基板を純水で洗浄後、ＵＶオゾン処理を１０分間行った。以後の作業は全て窒素ガスを導入したグローブボックス中で行った。有機半導体の前駆体として、Ｓ．Ｉｔｏ，Ｎ．Ｏｃｈｉ，Ｔ．Ｍｕｒａｓｈｉｍａ，Ｈ．Ｕｎｏ，Ｎ．Ｏｎｏ，Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅｓ，５２，３９９−４１１（２０００）に準じて合成した下記化学式（５）（融点＞２００℃（分解）、ＵＶ−ＶＩＳ（ＣＨＣｌ_３中）３９８，５２０，５５５。文献値：融点＞２００℃（分解）、ＵＶ−ＶＩＳ（ＣＤＣｌ_３中）３９７，５１９，５５５）のクロロホルム溶液（０．４重量％）を３０００ｒｐｍでスピンコートした。その後、ホットプレート上で１７０℃で３０分加熱することで下記化学式（５）を下記化学式（６）に変換し、有機半導体層（６０ｎｍ）を形成した。次いで、メタルマスクを介してＡｕを真空蒸着法により３０ｎｍ成膜し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。ゲート幅（Ｗ）は１ｍｍ、ゲート長（Ｌ）は５０μｍとした。このようにして作製した有機薄膜トランジスタの電圧−電流特性を、窒素中、室温（２５℃）で、ｐＡメータ／ＤＣボルテージソース（ヒューレットパッカード製４１４０Ｂ）、及び、デジタルエレクトロメータ（アドバンテスト製ＴＲ８６５２）を用いて測定した。

また、ｎドープされたＳｉウエハ上に、ゲート絶縁膜、１．５ｍｍφのＡｌ電極（１００ｎｍ）を形成し、インピーダンスアナライザ（ヒューレットパッカード製４１９２Ａ）を用い、周波数１ｋＨｚでゲート絶縁膜容量（Ｃ_０）を測定した。

図４に、ドレイン電圧（Ｖ_Ｄ）が−４０Ｖの際の、ゲート電圧（Ｖ_Ｇ）−ドレイン電流（Ｉ_Ｄ）特性を示す。Ｖ_Ｇが負になるに従い、｜Ｉ_Ｄ｜が増加する、ｐチャネル型の特性が見られた。移動度（μ）、閾値電圧（Ｖ_Ｔ）は、Ｖ_Ｇ−（Ｉ_Ｄ）^１／２特性から、式１を用いて算出した（表１）。オン電流とオフ電流の比（Ｉ_ＯＮ／Ｉ_ＯＦＦ）は、｜Ｉ_Ｄ｜の最大値と最小値の比より求めた。
（Ｉ_Ｄ）^１／２＝（μ・Ｃ_０・Ｗ／（２Ｌ））^１／２・（Ｖ_Ｇ−Ｖ_Ｔ）・・・（式１）

また、上記有機薄膜トランジスタの有機半導体層の表面形状を、走査型プローブ顕微鏡（セイコーインスツルメンツ製、ＮａｎｏｐｉｃｓＮＰＸ−１００）を用い、ダンピングモードにて４μｍ×４μｍの範囲測定した。得られた画像（図５）より、有機半導体層の表面において観察される最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶が、表面積に占める割合を算出した（表１）。結晶の最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶は確認できなかった。

（実施例１）
ソース電極及びドレイン電極を形成した後、窒素中、ホットプレート上で１２０℃で３０分間加熱した他は、比較例１と同様にして有機薄膜トランジスタを作製した。室温（２５℃）まで冷却後、比較例１と同様にして電圧−電流特性を測定し、μ、Ｖ_Ｔ、Ｉ_ＯＮ／Ｉ_ＯＦＦを算出した。また、比較例１と同様にして結晶の最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶が、表面積に占める割合を算出した（図６）。

（実施例２）
ソース電極及びドレイン電極を形成した後、窒素中、ホットプレート上で１７０℃で３０分間加熱した他は、比較例１と同様にして有機薄膜トランジスタを作製した。室温（２５℃）まで冷却後、比較例１と同様にして電圧−電流特性を測定し、μ、Ｖ_Ｔ、Ｉ_ＯＮ／Ｉ_ＯＦＦを算出した。また、比較例１と同様にして結晶の最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶が、表面積に占める割合を算出した（図７）。

（実施例３）
ソース電極及びドレイン電極を形成した後、窒素中、ホットプレート上で２００℃で３０分間加熱した他は、比較例１と同様にして有機薄膜トランジスタを作製した。室温（２５℃）まで冷却後、比較例１と同様にして電圧−電流特性を測定し、μ、Ｖ_Ｔ、Ｉ_ＯＮ／Ｉ_ＯＦＦを算出した。また、比較例１と同様にして結晶の最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶が、表面積に占める割合を算出した（図８）。

比較例１、実施例１〜３の結果を、表１、図９にまとめて示す。

本発明の有機薄膜トランジスタは、閾値電圧が小さく、その結果、駆動電圧や消費電力を低減させることができる。

有機薄膜トランジスタの一例を示す断面図である。有機薄膜トランジスタの一例を示す断面図である。有機薄膜トランジスタの一例を示す断面図である。比較例１、実施例１〜３のＶ_Ｇ−Ｉ_Ｄ特性を表すグラフである。比較例１の有機半導体層表面を、プローブ顕微鏡で測定した結果を表す画像である。実施例１の有機半導体層表面を、プローブ顕微鏡で測定した結果を表す画像である。実施例２の有機半導体層表面を、プローブ顕微鏡で測定した結果を表す画像である。実施例３の有機半導体層表面を、プローブ顕微鏡で測定した結果を表す画像である。比較例１、実施例１〜３の、有機半導体層の表面において観察される最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶が表面積に占める割合と、Ｖ_Ｔとの関係を表すグラフである。

符号の説明

１，７，１９；基板
２，８，１３；ゲート電極
３，９；ゲート絶縁膜
４、１２，１８；有機半導体層
５，１０，１６；ソース電極
６，１１，１７；ドレイン電極
１４；ゲート絶縁膜１
１５；ゲート絶縁膜２

Claims

少なくとも、基板、有機半導体層、ゲート絶縁膜、及び導電体を備えた有機薄膜トランジスタであって、有機半導体層の表面が、有機半導体層の表面に露出している最長部の長さが１００ｎｍ以上である有機半導体結晶を、有機半導体層の表面積に対して１０％以上含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
有機半導体層が、溶液を塗布することによって形成される請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
有機半導体層が、ポルフィリン又はその誘導体を含む請求項１又は２記載の有機薄膜トランジスタ。
有機半導体層が、銅ポルフィリン誘導体を含む請求項１〜３のいずれかに記載の有機薄膜トランジスタ。
ゲート絶縁膜が、有機物を含む請求項１〜４のいずれかに記載の有機薄膜トランジスタ。