JP2009088507A - 薄層トランジスタ用ハイブリッドマトリックス - Google Patents
薄層トランジスタ用ハイブリッドマトリックス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009088507A JP2009088507A JP2008237566A JP2008237566A JP2009088507A JP 2009088507 A JP2009088507 A JP 2009088507A JP 2008237566 A JP2008237566 A JP 2008237566A JP 2008237566 A JP2008237566 A JP 2008237566A JP 2009088507 A JP2009088507 A JP 2009088507A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- organic
- nanowire
- matrix
- material according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 57
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 35
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 30
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 8
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 7
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 6
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 150000001651 triphenylamine derivatives Chemical class 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- KJOLVZJFMDVPGB-UHFFFAOYSA-N perylenediimide Chemical compound C=12C3=CC=C(C(NC4=O)=O)C2=C4C=CC=1C1=CC=C2C(=O)NC(=O)C4=CC=C3C1=C42 KJOLVZJFMDVPGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WLLGXSLBOPFWQV-UHFFFAOYSA-N MGK 264 Chemical compound C1=CC2CC1C1C2C(=O)N(CC(CC)CCCC)C1=O WLLGXSLBOPFWQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000012954 diazonium Substances 0.000 description 2
- 150000001989 diazonium salts Chemical class 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- MEEHZUJPBCHHMG-UHFFFAOYSA-N 1-[4-(n-phenylanilino)phenyl]-3-(3-triethoxysilylpropyl)urea Chemical compound C1=CC(NC(=O)NCCC[Si](OCC)(OCC)OCC)=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 MEEHZUJPBCHHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFQDTOYDVUWQMS-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-4-nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=C(F)C=C1 WFQDTOYDVUWQMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXKQNCDDHDBAPD-UHFFFAOYSA-N 4-n,4-n-diphenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 UXKQNCDDHDBAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDFIPIUOMGJPLJ-UHFFFAOYSA-N CCCCCCCCN(C(c1ccc(-c(c2c3c(C(N4CCCCCCCC)=O)c5)c5C#N)c5c1c1cc(C#N)c5-c2ccc3C4=O)=O)C1=O Chemical compound CCCCCCCCN(C(c1ccc(-c(c2c3c(C(N4CCCCCCCC)=O)c5)c5C#N)c5c1c1cc(C#N)c5-c2ccc3C4=O)=O)C1=O BDFIPIUOMGJPLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000252506 Characiformes Species 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical class [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008310 Si—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N ac1mqpva Chemical compound CC12C(=O)OC(=O)C1(C)C1(C)C2(C)C(=O)OC1=O GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical group 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- IQZZFVDIZRWADY-UHFFFAOYSA-N isocoumarin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)OC=CC2=C1 IQZZFVDIZRWADY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001840 matrix-assisted laser desorption--ionisation time-of-flight mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N mesitylene Substances CC1=CC(C)=CC(C)=C1 AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001827 mesitylenyl group Chemical group [H]C1=C(C(*)=C(C([H])=C1C([H])([H])[H])C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- VMXAIJCDNKFKPO-UHFFFAOYSA-N n-ethynylaniline Chemical compound C#CNC1=CC=CC=C1 VMXAIJCDNKFKPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- IOQPZZOEVPZRBK-UHFFFAOYSA-N octan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN IOQPZZOEVPZRBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- FVDOBFPYBSDRKH-UHFFFAOYSA-N perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid Chemical compound C=12C3=CC=C(C(O)=O)C2=C(C(O)=O)C=CC=1C1=CC=C(C(O)=O)C2=C1C3=CC=C2C(=O)O FVDOBFPYBSDRKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002979 perylenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052990 silicon hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- FRGPKMWIYVTFIQ-UHFFFAOYSA-N triethoxy(3-isocyanatopropyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN=C=O FRGPKMWIYVTFIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical group CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006617 triphenylamine group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/221—Carbon nanotubes
- H10K85/225—Carbon nanotubes comprising substituents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
- H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
- H10K10/488—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions the channel region comprising a layer of composite material having interpenetrating or embedded materials, e.g. a mixture of donor and acceptor moieties, that form a bulk heterojunction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、ハイブリッド半導体材料と、それを含有するデバイスとに関する。
【解決手段】本発明のハイブリッド半導体材料は、有機実体によってグラフト化された半導体ナノ物質が分散している有機半導体マトリックスを含み、この有機マトリックスは小半導体分子を含み、前記有機実体は、前記小半導体分子の場合と同様の活性電気官能基を有する。
本発明のハイブリッド半導体材料には、特に、大衆消費者エレクトロニクスの分野における用途がある。
【選択図】なし
【解決手段】本発明のハイブリッド半導体材料は、有機実体によってグラフト化された半導体ナノ物質が分散している有機半導体マトリックスを含み、この有機マトリックスは小半導体分子を含み、前記有機実体は、前記小半導体分子の場合と同様の活性電気官能基を有する。
本発明のハイブリッド半導体材料には、特に、大衆消費者エレクトロニクスの分野における用途がある。
【選択図】なし
Description
本発明は、ハイブリッド半導体材料と、それを含有するデバイスとに関する。
半導体材料をベースにしたデバイスには、広範囲にわたる用途が見出されており、このデバイスは、安価な方法によって単純な論理関数を生成しなければならない大衆消費者エレクトロニクスの分野にまで普及し始めている。
トランジスタは、これらのデバイスの基本的な構成要素の１つである。
トランジスタを製造するには、その半導体部分を様々な方法によって製造することができる。
これらの方法の１つは、半導体材料の気相成長である。しかし、この方法は、高真空や狭い面積などを必要とするので、大規模に実施することが難しい。
トランジスタの半導体部分を製作するのに現在使用されている別の方法は、溶液が使用される湿式堆積である。
この堆積は、インクジェットやフレキソ印刷、写真製版などの従来の印刷技法を使用して、低温で、周囲圧力で、かつ大規模に実施することができるので、今日では好ましい方法である。
大衆消費者市場向け薄層トランジスタを製造するための、半導体材料の圧倒的大多数は、純粋な有機化学構造を有しており、即ち、共役し、必要に応じて元素周期律表の任意の元素によって置換されており、および／または環化されている、炭化水素分子を含んでいる。
しかし、これらの有機化合物は平凡な性能を示し、大規模な適用例に対しては改善しなければならない。例えば、これら有機材料の電荷担体の移動性が、効率的で迅速なデバイスの製造を妨げている。
その他の半導体材料は、適切な半導体特性を有する、ナノ物質と呼ばれる非常に小さい無機材料からなる。
ナノ物質は、空間における３つの寸法のうち少なくとも２つが、１００ナノメートルよりも短い実体と定義される。
カーボンナノチューブは、１つの代表的な無機材料である。
しかし、カーボンナノチューブを精製することは極めて難しく、純粋なカーボン半導体ナノチューブを当面は利用することができない。
このように、このタイプの無機半導体材料は、依然として半導体タイプのナノチューブと金属タイプのナノチューブとの混合物であり、その製造プロセスを複雑にしている。さらに、これらの材料は、大規模使用のための再現性に欠けている。
したがって、界面活性剤によってカーボンナノチューブを非共有的に機能化すること、およびカーボンナノチューブをポリヘキシルチオフェンタイプのポリマーマトリックスに分散させることが提案されている。しかし、移動性はカーボンナノチューブの添加のおかげで改善されるが、それと同時に、この材料から製作されたトランジスタのＩオン／Ｉオフ比、即ちトランジスタが「オン」状態から「オフ」状態に切り換わることができることを特徴とする比は、工業的な用途には不十分になる。
また、無機半導体材料として、ドープされまたはドープされていないシリコンナノワイヤを使用することも提案されている。これらのナノワイヤは、トランジスタの半導体部分として使用することができる。しかし、その使用には、工業的プロセスに関連して考えられる大量販路向け低コスト印刷技法の範囲を超えた、複雑な技法が必要である。
半導体ナノワイヤをベースにしたこれらのトランジスタは、ソースおよびドレイン電極に直接接触させて配置されたナノワイヤを含み、使用されるナノワイヤの長さが、少なくともソース電極とドレイン電極との間の最短距離に等しいことを示唆している。これは、ソース−ドレイン距離が数十マイクロメートル（μｍ）程度に長いという、大衆消費者エレクトロニクスの状況を想定する限り、本発明の範囲を超えている。事実、今日では、このサイズのナノワイヤを製造し取り扱うことは困難である。
さらに、米国特許出願第２００５／０１０４０６０号は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）タイプの半導体マトリックスにおける電荷担体の移動度が改善されるように機能化させた、シリコンナノ粒子について述べている。
この特許出願では、単純な有機基であるが半導体マトリックスを構成するポリマーを構成する単位とは全て異なる基が、無機半導体ナノ粒子に共有的にグラフト化されている。
それによって、これらのナノ粒子は、半導体マトリックス中に分散され、それによって、得られた材料上での電荷担体の移動度に、わずかな利益がもたらされる。
しかし、グラフト化された有機基は、マトリックスを構成する有機半導体部分とシリコンナノ粒子との間に電荷移動をもたらす適切な基を持たない。
本発明の目的は、電荷担体の移動度が改善され、そこに従来の印刷技法を使用した湿式堆積法を利用することのできる半導体材料を提案することによって、従来技術の半導体材料の欠点を克服することである。
したがって本発明は、純粋な有機マトリックスに比べてより高い性能を有する、新規なハイブリッド有機、無機、半導体マトリックスを提案する。
この目的のため、本発明は、有機実体によってグラフト化された半導体ナノ物質が分散している有機半導体マトリックスを含むタイプの半導体ハイブリッドであって、前記有機マトリックスが小さい半導体分子を含み、半導体ナノ物質にグラフト化された前記有機実体が、小さい前記半導体分子の場合と同様の構造を有する活性電気官能基を有することを特徴とする、半導体ハイブリッドを提案する。
好ましくは、前記実体は、前記有機実体をナノ物質に共有グラフト化するための官能基も有する。
本発明の第１の代替例において、ナノ物質はナノワイヤである。
好ましくは、ナノワイヤがシリコンナノワイヤである。
ナノワイヤは、ゲルマニウム−シリコンナノワイヤ、Ｇｅ−Ｓｉであることも好ましい。
さらに好ましくは、ナノワイヤが酸化亜鉛、ＺｎＯのナノワイヤである。
さらに好ましくは、ナノワイヤはヒ化ガリウム、ＧａＡｓのナノワイヤである。
本発明の別の代替例において、ナノ物質はカーボンナノチューブである。
本発明の全ての実施形態において、前記ナノ物質は、１００ナノメートルよりも短い少なくとも２つの寸法と、１０を超える長さ／直径比とを有することが好ましい。
本発明は、本発明による材料を含むデバイスも提案する。
好ましくは、このデバイスはトランジスタである。
本発明のハイブリッド半導体材料は、有機実体によってグラフト化された、ドープされまたはドープされていない半導体ナノ物質を、有機半導体マトリックス中に分散させることによって調製される。
自由電子ダブレットまたは空格子点を有するナノ物質のドープ元素は、例えばホウ素、リンなどの誘導体である。
ナノ物質は、酸化亜鉛、ＺｎＯ、ヒ化ガリウム、ＧａＡｓ、シリコン、Ｓｉ、ゲルマニウム、Ｇｅ、またはゲルマニウム−シリコン、Ｓｉ−Ｇｅのナノワイヤ、またはカーボンナノチューブでよい。
これらの様々なタイプのナノ物質は、単独でまたは２種以上の混合物中に存在してよい。
本発明のナノ物質は、ソース電極とドレイン電極との間のチャネルのサイズよりも短い長さを有する。
本発明のナノ物質は、２つの目的：即ち、有機マトリックス中のナノ物質の満足のいく分散体を得ること；およびナノ物質と有機半導体マトリックスとの間の効率的な電荷移動を可能にすることを、同時に達成するように官能化される。
したがって、ナノ物質にグラフト化された実体は、２官能性タイプのものであり、その一方は、本明細書では反応性基と呼ばれ、ナノ物質への共有グラフト化に役立つものであり、もう一方は、本明細書では活性電気部分と呼ばれ、ホストマトリックスとの適合化および電荷移動に役立つ。
電荷移動を得るために、本発明のナノ物質にグラフト化された実体は、π結合、ｎ電子、ｄ軌道、または酸化還元タイプの種など、電荷移動を得るのに適したモチーフを含む。
ホストマトリックスとの適合化を得るために、グラフト化された実体の活性電気部分は、使用される有機マトリックスに応じて選択される。活性部分は、有機マトリックスと同様であり、即ち同じ基本骨格を有すると言える。
半導体ポリマーからなるマトリックスの場合、使用される活性官能基は、半導体ポリマーのモノマーの場合と同様の構造を有する。
小分子をベースにした任意の有機半導体系の場合、活性官能基は、マトリックス中に存在する小さい半導体分子と同様である。
本発明の文脈において、「小さい半導体分子」という用語は、１５００ｇ／モルを超えない分子量を有する有機半導体分子を意味する。
例示的で非限定的な例として、活性電気官能基は、チオフェンタイプのもの、およびその誘導体、アリールアミンおよびその誘導体、イソクロメノンおよびその誘導体、ペンタセンおよびその誘導体、ポルフィリン、フタロシアニンおよびその誘導体でよい。
反応性基は、ナノ物質に応じて選択される。
したがって、シリコンナノワイヤの場合、このワイヤを酸化物層で被覆してもしなくてもよい。これは、官能化形態を、使用されるナノワイヤのタイプに応じて選択しなければならないことを示唆する。
酸化物層を有するＳｉナノワイヤは、その表面に、シラノールタイプ、Ｓｉ−ＯＨの反応性官能基を有し、それと共に酸化物を含まないナノワイヤは、本質的に、水素化シリコンタイプ、Ｓｉ−Ｈの官能基を有する。
非限定的な例として、シリコンナノワイヤに使用可能な反応性基は、下記の通りでよい：
−酸化物層のないシリコンナノワイヤ、即ちＳｉ−Ｈタイプの結合を表面に有するシリコンナノワイヤの場合、ジアゾニウム塩Ｒ−Ｎ２ ＋Ｘ−またはビニルもしくはアセチレンタイプの不飽和化合物を使用することができる；
−酸化物層を有するシリコンナノワイヤの場合、即ちＳｉ−ＯＨタイプの結合を表面に有するシリコンナノワイヤの場合、反応性基は、トリハロゲン化シランＲ−ＳｉＸ３またはＲ−Ｓｉ（ＯＲ）３タイプのトリアルコキシシランでよい。
−酸化物層のないシリコンナノワイヤ、即ちＳｉ−Ｈタイプの結合を表面に有するシリコンナノワイヤの場合、ジアゾニウム塩Ｒ−Ｎ２ ＋Ｘ−またはビニルもしくはアセチレンタイプの不飽和化合物を使用することができる；
−酸化物層を有するシリコンナノワイヤの場合、即ちＳｉ−ＯＨタイプの結合を表面に有するシリコンナノワイヤの場合、反応性基は、トリハロゲン化シランＲ−ＳｉＸ３またはＲ−Ｓｉ（ＯＲ）３タイプのトリアルコキシシランでよい。
ＺｎＯなどの酸化物タイプのナノ物質の場合、反応性基は、例えばシランファミリーから選択される。
活性有機実体は、いくつかのステップでグラフト化することができる。例えば、第１の有機部分は、ペンダント反応性基と共にナノ物質にグラフト化することができ、次いでこのペンダント反応性基を、１つまたは複数の反応によって官能化して、活性電気官能基に結合することができる。
本発明のハイブリッド半導体材料は、半導体デバイスを必要とする任意のタイプのデバイスで使用することができるが、これらの材料は、好ましくは薄層トランジスタの半導体部分として使用されることになる。
２重の目的は、ナノ物質に有機実体を共有グラフト化することによって達成される。
一方、ドープされまたはされていないナノ物体は、半導体マトリックス中に完全に分散され、このように形成されたハイブリッド半導体材料に、湿式印刷技法により付着される可能性をもたらす。ナノ物質が存在することにより、本発明のハイブリッド半導体材料に、電気性能、特に電荷担体の移動度の実質的な改善がもたらされる。
さらに、ナノ物質と有機マトリックスとの間の電荷移動を可能にする基を用いたナノ物質の官能化によって、本発明のハイブリッド半導体材料の電気性能のさらなる改善が可能になる。
本発明において、ナノ物質は、有機半導体マトリックス中に分散させる前に官能化される。
有機実体は、ナノ物質が基材に結合するときに、一般にグラフト化される。
本発明において、ナノ物質は、基材上に存在するときに実施される化学官能化の後に、基材から切り離されること、およびそれを溶液中に分散させることが可能である。
これらを精製し、残留する触媒および／または自然酸化物層を除去することも可能である。
ナノ物質の壁は、酸化物が事前に除去されているシリコン表面での不飽和化合物またはジアゾニウム塩の反応によって、トリハロゲン化シランまたはトリアルコキシシランにより表面酸化物に化学的にグラフト化するなどの、様々な方法によって、化学的に官能化することができる。
官能化は、いくつかのステップで実施することができる。
このように官能化されたナノワイヤも、有機化合物に可溶化することができ、その結果、得られる溶液を使用して、湿式堆積法によりトランジスタを製作することができる。
本発明は、そのいくつかの例示的な実施形態に関する、純粋に例示を目的とした非限定的手法によって以下に示される記述から、より良く理解されよう。
トリフェニルアミン誘導体によりグラフト化されたシリコンナノワイヤによる、ｐ型のハイブリッド材料の被膜を有するトランジスタの製造。
１）ＴＰＡ誘導体の合成：
１−（４−（ジフェニルアミノ）フェニル）−３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）尿素（ＴＰＡの誘導体）を、ジフェニルアミンおよび４−フルオロニトロベンゼンから３つのステップで、即ちｐ−ニトロ−トリフェニルアミンを形成するステップと、ニトロ基からアミノに還元するステップと、乾燥エタノール中での還流下、ｐ−アミノ−トリフェニルアミンにイソシアナトプロピルトリエトキシシランを添加することによってトリエトキシシラン官能基を導入するステップで合成する。生成物は、ペンタンにおける沈殿、濾過、および乾燥により、褐色固体の形態で得られ、その全収率は３７％である。
１）ＴＰＡ誘導体の合成：
１−（４−（ジフェニルアミノ）フェニル）−３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）尿素（ＴＰＡの誘導体）を、ジフェニルアミンおよび４−フルオロニトロベンゼンから３つのステップで、即ちｐ−ニトロ−トリフェニルアミンを形成するステップと、ニトロ基からアミノに還元するステップと、乾燥エタノール中での還流下、ｐ−アミノ−トリフェニルアミンにイソシアナトプロピルトリエトキシシランを添加することによってトリエトキシシラン官能基を導入するステップで合成する。生成物は、ペンタンにおける沈殿、濾過、および乾燥により、褐色固体の形態で得られ、その全収率は３７％である。
NMR 1H (200MHz, DMSO, 300 K): δ (ppm) = 0.55 (t, 2H, 3J = 8.3Hz, Hc), 1.14 (t, 9H, 3J = 7.3Hz, Ha), 1.47 (p, 2H, 3J = 8.3Hz, Hd), 3.03 (t, 2H, 3J = 8.3Hz, He), 3.74 (q, 6H, 3J = 7.3Hz, Hb), 6.14 (s, 1H, Hf), 6.94 (m, 8H, Hk + Hn + Hp), 7.28 (m, 6H, Hj + Ho), 8.41 (s, 1H, Hh).
NMR 13C {1H} (200MHz, DMSO, 300 K): δ (ppm) = 8.4 (Cc), 19.4 (Ca), 24.5 (Cd), 42.1 (Ce), 56.9 (Cb), 119.9 (Cj), 122.7 (Cp), 123.3 (Cn), 127.1 (Ck), 130.2 (Co), 137.8 (Cj), 141.1 (Cl), 148.4 (Cm), 156.1 (Cg).
MALDI-TOF: m/z = 530.25 [M+Na]+, 316.16 [M-CH2CH2Si(OEt)3]+.
HRMS (EI): C28H37N3NaO4Siの計算値: 530.24455, 実測値: 530.24656 Err (ppm) - 3.79.
IR (ATR, cm-1): 3321 (ν N-H), 3062 (ν C-HAr), 2973 (νas C-H), 2873 (νs C-H), 1641 (ν C=O), 1597および1509 (ν C=CAr), 1565 (δ N-H), 1271 (ν C-N), 1235 (ν C-C), 1078 (νas Si-O-C), 957 (νs Si-O-C), 754 (γ C-HAr), 695 (γ 環).
UV/vis (EtOH): λmax/nm (ε/L.mol-1・cm-1, 遷移) = 232 (14420, π→π* E2バンド), 301 (25000, p→π).
２）シリコンナノワイヤへのＴＰＡ誘導体のグラフト化
その成長基材（１ｃｍ２シリコンウェハー）により保持されたままのｐドープシリコンナノワイヤ（Ｂ／Ｓｉ＝４．１０−４）を、エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでプレートをアルゴン中で乾燥した。これらのｐ型シリコンナノワイヤは、その平均長さが５μｍであり、平均直径は１００ｎｍを中心とする。
NMR 13C {1H} (200MHz, DMSO, 300 K): δ (ppm) = 8.4 (Cc), 19.4 (Ca), 24.5 (Cd), 42.1 (Ce), 56.9 (Cb), 119.9 (Cj), 122.7 (Cp), 123.3 (Cn), 127.1 (Ck), 130.2 (Co), 137.8 (Cj), 141.1 (Cl), 148.4 (Cm), 156.1 (Cg).
MALDI-TOF: m/z = 530.25 [M+Na]+, 316.16 [M-CH2CH2Si(OEt)3]+.
HRMS (EI): C28H37N3NaO4Siの計算値: 530.24455, 実測値: 530.24656 Err (ppm) - 3.79.
IR (ATR, cm-1): 3321 (ν N-H), 3062 (ν C-HAr), 2973 (νas C-H), 2873 (νs C-H), 1641 (ν C=O), 1597および1509 (ν C=CAr), 1565 (δ N-H), 1271 (ν C-N), 1235 (ν C-C), 1078 (νas Si-O-C), 957 (νs Si-O-C), 754 (γ C-HAr), 695 (γ 環).
UV/vis (EtOH): λmax/nm (ε/L.mol-1・cm-1, 遷移) = 232 (14420, π→π* E2バンド), 301 (25000, p→π).
２）シリコンナノワイヤへのＴＰＡ誘導体のグラフト化
その成長基材（１ｃｍ２シリコンウェハー）により保持されたままのｐドープシリコンナノワイヤ（Ｂ／Ｓｉ＝４．１０−４）を、エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでプレートをアルゴン中で乾燥した。これらのｐ型シリコンナノワイヤは、その平均長さが５μｍであり、平均直径は１００ｎｍを中心とする。
次いでプレートをPiranha溶液（Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２ ７０／３０）に１５分間浸漬し、次いで脱イオン水で濯ぎ、アルゴンで乾燥する。第２の活性化ステップでは、プレートをオゾン中で４５分間紫外線に曝し、次いで１−（４−（ジフェニルアミノ）フェニル）−３−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）尿素のトルエン溶液（１０−３Ｍ）に浸漬し、これを、撹拌せずに８０℃で４時間加熱する。冷却後、プレートを除去し、次いでエタノールおよびアセトンで濯ぎ、アルゴンで乾燥する。このように官能化されたナノワイヤを、１分間の超音波処理（出力：１００％）によって１ｍｌのトルエン中で脱グラフト化する。
３）有機半導体マトリックスα−ＮＰＤ中の、ＴＰＡ誘導体によって官能化されたシリコンナノワイヤの分散
ＴＰＡ誘導体によって官能化されたシリコンナノワイヤを分散させるための、この実施例で使用される有機半導体マトリックス（小分子）は、α−（ナフチル）フェニレンジアミン（α−ＮＰＤ）である。
３）有機半導体マトリックスα−ＮＰＤ中の、ＴＰＡ誘導体によって官能化されたシリコンナノワイヤの分散
ＴＰＡ誘導体によって官能化されたシリコンナノワイヤを分散させるための、この実施例で使用される有機半導体マトリックス（小分子）は、α−（ナフチル）フェニレンジアミン（α−ＮＰＤ）である。
シリコンナノワイヤ（α−ＮＰＤに対してナノワイヤ１重量％）の懸濁液を、トルエン中にα−ＮＰＤ ３ｍｇ／ｍｌを含有する溶液に添加する。トランジスタ動作の電気的な特徴付けを、低グリッドトランジスタ支持体および下側コンタクトを使用して実施した。
ハイブリッド半導体被膜（小α−ＮＰＤ分子＋シリコンナノワイヤがＴＰＡ誘導体によって官能化された、有機マトリックス）が、ハイブリッド半導体溶液の低速蒸発および飽和蒸気圧によって得られる。ハイブリッド半導体を、窒素下で２０分間、１００℃でアニールする。
このように試験がなされたトランジスタ（そのＷ／Ｌは１０００である）は、改善された電気性能を示し、その電荷担体（正孔）の移動度は２．４×１０−４ｃｍ２／Ｖｓであり、Ｉオン／Ｉオフ比は１０３である。有機半導体マトリックスへのこれらの官能化ナノ電荷の導入は、その移動度を、Ｉオン／Ｉオフ比を低下させることなくマトリックス単独に対して４倍改善させるのに役立つ。
リレン誘導体によりグラフト化されたシリコンナノワイヤを有するｎ型ハイブリッド材料の被膜を有するトランジスタの製造。
１）シリコンナノワイヤでの非対称ペリレンジイミドの合成およびグラフト化：
Ｎ−オクチル−Ｎ’アセチレニルフェニルペリレン−３，４，９，１０−ビス（ジカルボキシミド）（ＰＤＩ−８−アセチレニルフェニル）を、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（ＰＤＡ）から、３ステップで合成する。この後者の無水物官能基の１つを、高温水酸化カリウム中での処理によって開き、次いで５．５＜ｐＨ＜６．５になるまでリン酸を添加して、ペリレン一無水物一酸モノカルボキシレートの一カリウム塩を得る。Ｎ−オクチルアミンを４当量添加することは、高温水酸化カリウム中での処理によって精製した後にＮ−オクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸−３，４−無水物−９，１０−イミド（ＰＡＩ−８）を得るのに役立つ。最後に、このペリレン一無水物モノイミドとトルエン中の４当量のエチニルアニリンとの還流下での反応は、溶離剤として９０：１０のクロロホルム／酢酸混合物を用いたシリカカラムでの精製の後に、赤色固体の形態をとる所望の生成物ＰＤＩ−８−アセチレニルフェニルの形成をもたらし、その全収率は４４％である。
１）シリコンナノワイヤでの非対称ペリレンジイミドの合成およびグラフト化：
Ｎ−オクチル−Ｎ’アセチレニルフェニルペリレン−３，４，９，１０−ビス（ジカルボキシミド）（ＰＤＩ−８−アセチレニルフェニル）を、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（ＰＤＡ）から、３ステップで合成する。この後者の無水物官能基の１つを、高温水酸化カリウム中での処理によって開き、次いで５．５＜ｐＨ＜６．５になるまでリン酸を添加して、ペリレン一無水物一酸モノカルボキシレートの一カリウム塩を得る。Ｎ−オクチルアミンを４当量添加することは、高温水酸化カリウム中での処理によって精製した後にＮ−オクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸−３，４−無水物−９，１０−イミド（ＰＡＩ−８）を得るのに役立つ。最後に、このペリレン一無水物モノイミドとトルエン中の４当量のエチニルアニリンとの還流下での反応は、溶離剤として９０：１０のクロロホルム／酢酸混合物を用いたシリカカラムでの精製の後に、赤色固体の形態をとる所望の生成物ＰＤＩ−８−アセチレニルフェニルの形成をもたらし、その全収率は４４％である。
NMR 1H (500MHz, CDCl3, 300 K): δ (ppm) = 0.80 (t, 3H, CH 3), 1.32 (m, 10H, CH 2), 1.87 (m, 2H, NCH 2CH 2), 3.12 (s, 1H, CH), 4.21 (t, 2H, NCH 2), 7.53 (d, 2H, 3J = 8.1Hz, CHAr), 7.78 (d, 2H, 3J = 8.1Hz, CHAr), 8.28 (d, 2H, 3J = 8.1Hz, CHperylene), 8.39 (d, 2H, 3J = 8.4Hz, CHperylene), 8.48 (d, 2H, 3J = 8.4Hz, CHperylene), 8.60 (d, 2H, 3J = 8.1Hz, CHperylene).
NMR 13C{1H} (500MHz, CDCl3, 300 K): δ (ppm) = 14.1 (CH3); 22.7; 26.7; 28.5; 29.3; 30.2; 31.8; 38.2; (7 C, CH2); 81.4 (CH); 82.3 (C≡CH); 111.3 (CHAr); 118.3 (CAr); 124.5; 126.1; 126.7; 128.1; 128.4; 128.8; 129.2; 129.6; 130.4; 130.6; 130.9; 131.2; 135.2; 135.7; (23 C, CAr + CHAr+ CHperylene + Cperylene); 158.6; 159.3 (4 C, C=O).
IR (ATR, cm-1): 3267 (ν C-H), 3062 (ν C-HAr), 2973 (νas C-H), 2873 (νs C-H), 2103 (ν C≡H), 1693および1652 (ν C=O), 1597および1509 (ν C=CAr), 1271 (ν C-N), 1235 (ν C-C), 808 (γ C-HAr), 747 (γ 環).
２）シリコンナノワイヤへの非対称ペリレンジイミドのグラフト化：
その成長基材（１ｃｍ２シリコンウェハー）により保持されたままのｎドープシリコンナノワイヤ（Ｐ／Ｓｉ＝２×１０−４）を、エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでプレートをアルゴン下で乾燥する。これらのｎ型シリコンナノワイヤは、その平均長さが４μｍであり、平均直径は１００ｎｍを中心とする。
NMR 13C{1H} (500MHz, CDCl3, 300 K): δ (ppm) = 14.1 (CH3); 22.7; 26.7; 28.5; 29.3; 30.2; 31.8; 38.2; (7 C, CH2); 81.4 (CH); 82.3 (C≡CH); 111.3 (CHAr); 118.3 (CAr); 124.5; 126.1; 126.7; 128.1; 128.4; 128.8; 129.2; 129.6; 130.4; 130.6; 130.9; 131.2; 135.2; 135.7; (23 C, CAr + CHAr+ CHperylene + Cperylene); 158.6; 159.3 (4 C, C=O).
IR (ATR, cm-1): 3267 (ν C-H), 3062 (ν C-HAr), 2973 (νas C-H), 2873 (νs C-H), 2103 (ν C≡H), 1693および1652 (ν C=O), 1597および1509 (ν C=CAr), 1271 (ν C-N), 1235 (ν C-C), 808 (γ C-HAr), 747 (γ 環).
２）シリコンナノワイヤへの非対称ペリレンジイミドのグラフト化：
その成長基材（１ｃｍ２シリコンウェハー）により保持されたままのｎドープシリコンナノワイヤ（Ｐ／Ｓｉ＝２×１０−４）を、エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでプレートをアルゴン下で乾燥する。これらのｎ型シリコンナノワイヤは、その平均長さが４μｍであり、平均直径は１００ｎｍを中心とする。
次いでプレートを、希薄なフッ化水素酸溶液（１％）に２分間浸漬し、次いで脱イオン水で濯ぐ。次いでフッ化アンモニウム溶液（４０％）に２分間浸漬し、次いで脱イオン水で濯ぎ、アルゴンで乾燥する。次いでこれを、Ｎ−オクチル−Ｎ’アセチレニルフェニルペリレン−３，４，９，１０−ビス（ジカルボキシミド）のメシチレン溶液（１０−３Ｍ）が入っている冷却器を備えたフラスコに導入し、後者を撹拌せずにアルゴン下に２時間、１８０℃で加熱する。冷却後、プレートを除去し、次いでエタノールおよびアセトンで濯ぎ、アルゴンで乾燥する。このように官能化されたナノワイヤを、１分間の超音波処理（出力１００％）によって、ＯＤＣＢ（オルトジクロロベンゼン）１ｍｌ中で脱グラフト化する。
３）有機半導体マトリックスＰＤＩ８−ＣＮ２における非対称ペリレンジイミドによって官能化されたシリコンナノワイヤの分散：
非対称ＰＤＩによって機能化されたシリコンナノワイヤを分散させるための、この実施例で使用されるｎ型（小分子）の有機半導体マトリックスは、下記のペリレンジイミドである。
３）有機半導体マトリックスＰＤＩ８−ＣＮ２における非対称ペリレンジイミドによって官能化されたシリコンナノワイヤの分散：
非対称ＰＤＩによって機能化されたシリコンナノワイヤを分散させるための、この実施例で使用されるｎ型（小分子）の有機半導体マトリックスは、下記のペリレンジイミドである。
シリコンナノワイヤの懸濁液（α−ＮＰＤに対してナノワイヤ１重量％）を、ＯＤＣＢ中にＰＤＩ８−ＣＮ２を４ｍｇ／ｍｌ含有する溶液に添加する。トランジスタ動作の電気的特徴付けを、低グリッドトランジスタ支持体および下側コンタクトを使用して実施した。
ハイブリッド半導体フィルム（小分子ＰＤＩ８−ＣＮ２＋非対称ＰＤＩにより機能化されたシリコンナノワイヤを有する有機マトリックス）を、スピンコータによる堆積によって得る。ハイブリッド半導体を、窒素下で２０分間、１００℃でアニールする。
有機マトリックスのみで作製されたトランジスタは、１×１０−３ｃｍ２／Ｖｓの移動度を有する。ハイブリッド半導体トランジスタ（そのＷ／Ｌが１０００である）は、改善された電気性能を有し、その電荷担体（電子）の移動度は５×１０−３ｃｍ２／Ｖｓであり、Ｉオン／Ｉオフ比が１０４である。有機半導体マトリックスに、官能化されたｎドープＳｉナノワイヤを導入することは、Ｉオン／Ｉオフ比を低下させることなくマトリックスのみの場合よりも移動度を５倍向上させるのに役立つ。
Claims (11)
- 有機実体によってグラフト化された半導体ナノ物質が分散している有機半導体マトリックスを含むタイプのハイブリッド半導体材料であって、前記有機マトリックスが小半導体分子を含み、半導体ナノ物質にグラフト化された前記有機実体が、前記小半導体分子の場合と同様の構造の活性電気官能基を有することを特徴とする材料。
- 前記有機実体が、前記有機実体をナノ物質に共有グラフト化するための官能基も有することを特徴とする、請求項１に記載の材料。
- ナノ物質がナノワイヤであることを特徴とする、請求項１または２に記載の材料。
- ナノワイヤがシリコンナノワイヤであることを特徴とする、請求項３に記載の材料。
- ナノワイヤがゲルマニウム−シリコンナノワイヤであることを特徴とする、請求項３に記載の材料。
- ナノワイヤが、酸化亜鉛ＺｎＯのナノワイヤであることを特徴とする、請求項３に記載の材料。
- ナノワイヤが、ヒ化ガリウムＧａＡｓのナノワイヤであることを特徴とする、請求項３に記載の材料。
- ナノ物質がカーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１または２に記載の材料。
- 前記ナノ物質が、１００ナノメートルよりも短い少なくとも２つの寸法と、１０を超える長さ／直径比とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の材料。
- 請求項１から９のいずれか一項に記載の材料を含むことを特徴とするデバイス。
- トランジスタであることを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0706767A FR2921759B1 (fr) | 2007-09-27 | 2007-09-27 | Matrices hybrides pour transistors a couches minces |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009088507A true JP2009088507A (ja) | 2009-04-23 |
| JP2009088507A5 JP2009088507A5 (ja) | 2014-01-16 |
Family
ID=39367580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008237566A Pending JP2009088507A (ja) | 2007-09-27 | 2008-09-17 | 薄層トランジスタ用ハイブリッドマトリックス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090085028A1 (ja) |
| EP (1) | EP2043173A1 (ja) |
| JP (1) | JP2009088507A (ja) |
| FR (1) | FR2921759B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020120031A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | 保土谷化学工業株式会社 | ペリレン誘導体化合物、該化合物を用いた有機半導体用組成物、該有機半導体用組成物を用いた有機薄膜トランジスタ |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004002850A (ja) * | 2002-05-02 | 2004-01-08 | Zyvex Corp | ナノチューブを可溶化するポリマーおよびそのポリマーを用いてナノチューブを可溶化する方法 |
| JP2004339301A (ja) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Toray Ind Inc | 異方性高分子コンポジット膜 |
| JP2004351602A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Fuji Xerox Co Ltd | カーボンナノチューブデバイスおよびその製造方法、並びに、カーボンナノチューブ転写体 |
| JP2005116617A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Sharp Corp | 光電変換素子及び太陽電池 |
| JP2006093699A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Lucent Technol Inc | 有機半導体組成物 |
| JP2006265035A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | カーボンナノチューブ含有薄膜、同薄膜の製造方法、同薄膜を備えた光電変換材料及び光電変換素子並びに電界発光材料及び電界発光素子 |
| JP2007076998A (ja) * | 2005-08-19 | 2007-03-29 | Toray Ind Inc | カーボンナノチューブ分散液の製造方法およびカーボンナノチューブ分散液 |
| JP2007105859A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Canon Inc | 配向性メソ構造体膜、配向性メソポーラス物質膜、及びその製造方法、及びそれを用いた半導体素子 |
| JP2007184554A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-07-19 | Canon Inc | キャパシタおよびそれを用いた回路装置 |
| JP2007188923A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Toray Ind Inc | 電界効果型トランジスタおよびそれを用いた画像表示装置 |
| JP2007246780A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Shinshu Univ | 炭素繊維−導電性ポリマー複合膜およびその製造方法 |
| JP2008500933A (ja) * | 2004-05-14 | 2008-01-17 | ソニー ドイチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | カーボンナノチューブと金属炭酸塩とを具備する複合材料 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10219121A1 (de) | 2002-04-29 | 2003-11-27 | Infineon Technologies Ag | Siliziumpartikel als Additive zur Verbesserung der Ladungsträgermobilität in organischen Halbleitern |
| FR2873492B1 (fr) * | 2004-07-21 | 2006-11-24 | Commissariat Energie Atomique | Nanocomposite photoactif et son procede de fabrication |
| US8815346B2 (en) * | 2006-10-13 | 2014-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compliant and nonplanar nanostructure films |
-
2007
- 2007-09-27 FR FR0706767A patent/FR2921759B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-09-10 EP EP08290848A patent/EP2043173A1/fr not_active Withdrawn
- 2008-09-17 JP JP2008237566A patent/JP2009088507A/ja active Pending
- 2008-09-18 US US12/212,944 patent/US20090085028A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004002850A (ja) * | 2002-05-02 | 2004-01-08 | Zyvex Corp | ナノチューブを可溶化するポリマーおよびそのポリマーを用いてナノチューブを可溶化する方法 |
| JP2004339301A (ja) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Toray Ind Inc | 異方性高分子コンポジット膜 |
| JP2004351602A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Fuji Xerox Co Ltd | カーボンナノチューブデバイスおよびその製造方法、並びに、カーボンナノチューブ転写体 |
| JP2005116617A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Sharp Corp | 光電変換素子及び太陽電池 |
| JP2008500933A (ja) * | 2004-05-14 | 2008-01-17 | ソニー ドイチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | カーボンナノチューブと金属炭酸塩とを具備する複合材料 |
| JP2006093699A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Lucent Technol Inc | 有機半導体組成物 |
| JP2006265035A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | カーボンナノチューブ含有薄膜、同薄膜の製造方法、同薄膜を備えた光電変換材料及び光電変換素子並びに電界発光材料及び電界発光素子 |
| JP2007076998A (ja) * | 2005-08-19 | 2007-03-29 | Toray Ind Inc | カーボンナノチューブ分散液の製造方法およびカーボンナノチューブ分散液 |
| JP2007105859A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Canon Inc | 配向性メソ構造体膜、配向性メソポーラス物質膜、及びその製造方法、及びそれを用いた半導体素子 |
| JP2007184554A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-07-19 | Canon Inc | キャパシタおよびそれを用いた回路装置 |
| JP2007188923A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Toray Ind Inc | 電界効果型トランジスタおよびそれを用いた画像表示装置 |
| JP2007246780A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Shinshu Univ | 炭素繊維−導電性ポリマー複合膜およびその製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| M. REYES-REYESA ET AL.: ""Bulk heterojunction organic photovoltaic based on polythiophene--polyelectrolyte carbon nanotube co", SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS, vol. 91, JPN6013025634, 4 June 2007 (2007-06-04), NL, pages 1478 - 1482, ISSN: 0002541620 * |
| 仲矢 忠雄: "「技術解説 有機半導体材料の最前線」", 月刊ディスプレイ, vol. 第１３巻, 第２号, JPN6013025633, 1 February 2007 (2007-02-01), pages 56 - 65, ISSN: 0002541619 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020120031A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | 保土谷化学工業株式会社 | ペリレン誘導体化合物、該化合物を用いた有機半導体用組成物、該有機半導体用組成物を用いた有機薄膜トランジスタ |
| JP7290948B2 (ja) | 2019-01-25 | 2023-06-14 | 保土谷化学工業株式会社 | ペリレン誘導体化合物、該化合物を用いた有機半導体用組成物、該有機半導体用組成物を用いた有機薄膜トランジスタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20090085028A1 (en) | 2009-04-02 |
| FR2921759A1 (fr) | 2009-04-03 |
| EP2043173A1 (fr) | 2009-04-01 |
| FR2921759B1 (fr) | 2010-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5315240B2 (ja) | カーボン・ナノチューブ及びフラーレンと分子クリップとの錯体とその使用 | |
| Sakakibara et al. | Thin‐film‐based nanoarchitectures for soft matter: controlled assemblies into two‐dimensional worlds | |
| JP4982980B2 (ja) | 金属的カーボンナノチューブの分離方法、半導体的カーボンナノチューブ薄膜の製造方法、薄膜トランジスタの製造方法および電子素子の製造方法 | |
| US8598569B2 (en) | Pentacene-carbon nanotube composite, method of forming the composite, and semiconductor device including the composite | |
| Chen et al. | Unique Role of Self‐Assembled Monolayers in Carbon Nanomaterial‐Based Field‐Effect Transistors | |
| US20080102213A1 (en) | Selective placement of carbon nanotubes through functionalization | |
| JP2017098518A (ja) | ２次元ペロブスカイト形成用材料、積層体、素子およびトランジスタ | |
| WO2005117157A1 (ja) | 両末端に脱離反応性の異なる異種官能基を有する有機化合物、有機薄膜、有機デバイスおよびそれらの製造方法 | |
| US9193585B2 (en) | Surface modification using functional carbon nanotubes | |
| JP2007145984A (ja) | シロキサン系分子膜、その製造方法及びその膜を用いた有機デバイス | |
| JP2005159367A (ja) | 多結晶有機半導体のパターン形成された領域を有するデバイスおよびその製造方法 | |
| JP7075682B2 (ja) | 半導電性単層カーボンナノチューブ及び有機半導電性材料を含む有機電界効果トランジスタ | |
| WO2017086337A1 (ja) | ２次元ペロブスカイト形成用材料、積層体、素子およびトランジスタ | |
| KR20180096098A (ko) | 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법 | |
| US10600965B2 (en) | Self-assembly of nanostructures | |
| JP3955872B2 (ja) | 両末端に脱離反応性の異なる異種官能基を有する有機化合物を用いた有機デバイスおよびその製造方法 | |
| JP2009088507A (ja) | 薄層トランジスタ用ハイブリッドマトリックス | |
| US11211560B2 (en) | Self-assembly of nanostructures | |
| JP2006080056A (ja) | 両末端に脱離反応性の異なる異種官能基を有する有機化合物を用いた有機薄膜および該有機薄膜の製造方法 | |
| JP2009088507A5 (ja) | ||
| Mangione et al. | SAMFET Fabrication with Naphthalenediimide Derivatives | |
| Liu | Interface Engineering of Organic Thin Film Transistors with Self-assembled Organophosphonic Acids |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110819 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130528 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20130826 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20130829 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20130926 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20131001 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20131024 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20131029 |
|
| A524 | Written submission of copy of amendment under article 19 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20131125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140325 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20141125 |