JP2009266865A

JP2009266865A - 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2009266865A
Application number: JP2008111104A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kohiro; 健司小廣; Shogo Yamauchi; 掌吾山内
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】閾値電圧が十分に制御可能な有機薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】ゲート電極４、ゲート絶縁層３、活性層２、ソース電極５及びドレイン電極６を備える有機薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁層３と活性層２との間に、電子受容性化合物又は電子供与性化合物７を含む層を有する有機薄膜トランジスタ；ゲート電極４、ゲート絶縁層３、活性層２、ソース電極５及びドレイン電極６を備える有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記ゲート絶縁層３と活性層２との間に電子受容性化合物又は電子供与性化合物７を含む層を形成する工程を有する、有機薄膜トランジスタの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。

有機薄膜トランジスタは、アクティブマトリックス駆動方式の液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等の画素駆動スイッチング素子として用いられている。この画素駆動スイッチング素子には、閾値電圧（即ち、有機薄膜トランジスタが作動するゲート電圧）を十分に制御する技術が求められている。
代表的な有機半導体であるペンタセンを活性層に用いた有機薄膜トランジスタの閾値電圧は、通常、マイナス十数ボルトであるが、このように閾値電圧が高いと消費電力が大きくなる。この場合、閾値電圧を＋側にシフトさせて０に近づけることが望まれる。
もう一つの代表的な有機半導体であるポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）を活性層に用いた有機薄膜トランジスタの閾値電圧は、通常、＋側であり、ゲート電圧を印加しない状態であってもソース・ドレイン間に電流が流れる、所謂ノーマリーオン型となることがある。ノーマリーオン型の有機薄膜トランジスタでは、オフ状態にするために、常にゲート電極に電圧を印加する必要がある。この場合、閾値電圧を−側にシフトさせて０に近づけることが望まれる。

そこで、本発明の目的は、閾値電圧が十分に制御可能な有機薄膜トランジスタを提供することにある。

本発明は第一に、ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタであって、前記絶縁層と活性層との間に、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を有する有機薄膜トランジスタを提供する。
本発明は第二に、ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極、ドレイン電極、及び電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を備える有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記絶縁層と前記活性層との間に前記電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を形成する工程を有する、有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明は第三に、ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極、ドレイン電極、及び前記絶縁層と前記活性層との間に設けられた電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を備える有機薄膜トランジスタにおいて、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層の厚さを変化させることを含む、有機薄膜トランジスタの閾値電圧の制御方法を提供する。

本発明の有機薄膜トランジスタは、閾値電圧が十分に制御可能な有機薄膜トランジスタである。また、本発明の製造方法は、閾値電圧が十分に制御可能な有機薄膜トランジスタを容易に製造することができる製造方法である。そして、本発明の制御方法は、有機薄膜トランジスタの閾値電圧を十分に制御可能な制御方法である。従って、この有機薄膜トランジスタは、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、電子ペーパー等の表示装置、電子タグ等のスイッチング用素子、液晶表示素子等に有用である。

＜有機薄膜トランジスタ＞
本発明の実施形態について、以下、図面を使用して説明する。
本発明の有機薄膜トランジスタは、絶縁層と活性層との間に、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を有することを特徴とする。本発明の有機薄膜トランジスタの代表例としては、電界効果型有機薄膜トランジスタが挙げられる。この電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる活性層、電流経路を通る電流量を制御するゲート電極、並びに、活性層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましく、ソース電極及びドレイン電極が活性層に接して設けられており、さらに活性層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが特に好ましい。

以下、本発明の有機薄膜トランジスタの代表例である電界効果型有機薄膜トランジスタについて、図面を参照しつつ、具体的に説明する。

図１は、第１実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。この電界効果型有機薄膜トランジスタは、有機半導体を活性層に用いた電界効果型有機薄膜トランジスタの中でも一般的なものである。電界効果型有機薄膜トランジスタ１００は、基板１と、基板１上に形成されたゲート電極４と、ゲート電極４を覆うようにして基板１上に形成された絶縁層３と、絶縁層３上に形成された電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７と、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７上に形成された有機半導体（ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体とがある）を含む活性層２（以下、同様であり、単に「活性層２」という）と、ゲート電極４が下方に形成されている活性層２の領域を一部覆うように活性層２上に形成されたソース電極５と、ゲート電極４がその下方に形成されている活性層２の領域を一部覆うようにソース電極５と所定の間隔を持って活性層２上に形成されたドレイン電極６とを備えるものである。

電界効果型有機薄膜トランジスタにおいて、活性層２は、ソース電極５とドレイン電極６との間の電流通路（チャネル）となる。また、ゲート電極４は、電圧を印加することにより活性層２における電流通路（チャネル）を通る電流量を制御する。活性層２にｐ型半導体を使用した場合、ゲート電極４に負の電圧を印加すると、活性層２の絶縁層３との界面近傍に正孔が誘起される。有機薄膜トランジスタの閾値電圧は、活性層２と絶縁層３との界面に存在するキャリアトラップや、活性層２として機能するｐ型有機半導体に取り込まれた酸素等の不純物の影響を受けると考えられる。ペンタセンやＦ８Ｔ２（９，９−ジオクチルフルオレンとビチオフェンの共重合体）等の多くのｐ型有機半導体では、有機薄膜トランジスタの閾値電圧は負になるが、Ｐ３ＨＴやティップスペンタセン（６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン）等の一部のｐ型有機半導体では、イオン化ポテンシャルが小さいため大気中の酸素が有機半導体内に取り込まれやすく、有機薄膜トランジスタの閾値電圧が正になるものもある。

前記ｐ型有機半導体としてＦ８Ｔ２等を使用した場合、閾値電圧は−側にふれる。これをゼロに近づけたい場合、電子受容性化合物を含む層を絶縁層と活性層との間に配置すればよい。電子受容性化合物を含む層と活性層との界面付近で、活性層の少数キャリアである電子が電子受容性化合物にひきつけられ、相対的に活性層の正孔濃度が増加して閾値電圧が＋側にシフトするためである。一方、閾値電圧が正にふれている場合は、電子供与性化合物を含む層を絶縁層と活性層との間に配置すると相対的に正孔濃度が減少し、閾値電圧を−側にシフトしてゼロに近づけることができる。

前記電子受容性化合物は、例えば、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラシアノキノジメタン誘導体、ｐ−ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン誘導体、１，４−ナフトキン誘導体、ジフェノキノン誘導体、及びフルオレン誘導体からなる群から選ばれる１種以上であり、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラシアノキノジメタン誘導体、ｐ−ベンゾキノン、及びｐ−ベンゾキノン誘導体からなる群から選ばれる１種以上が好ましい。

前記テトラシアノキノジメタン誘導体としては、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ₄ＴＣＮＱ）、トリフルオロメチル−テトラシアノキノジメタン（ＣＦ₃ＴＣＮＱ）、２，５−ジフルオロ−テトラシアノキノジメタン（Ｆ₂ＴＣＮＱ）、モノフルオロ−テトラシアノキノジメタン（ＦＴＣＮＱ）、テトラシアノエチレン（ＴＣＮＥ）、１１，１１，１２，１２−テトラシアノナフト−２，６−キノジメタン（ＴＮＡＰ）等が挙げられる。

前記ｐ−ベンゾキノン誘導体としては、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン（ＤＤＱ）、２，３−ジブロモ−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン（ＤＢＤＱ）、２，３−ジヨード−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン（ＤＩＤＱ）、２，３−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン（Ｑ（ＣＮ）₂）等が挙げられる。

前記１，４−ナフトキノン誘導体としては、２，３−ジシアノ−５−ニトロ−１，４−ナフトキノン（ＤＣＮＮＱ）、２，３−ジシアノ−１，４−ナフトキノン（ＤＣＮＱ）等が挙げられる。

前記フルオレン誘導体としては、９−ジシアノメチレン−２，４，５，７−テトラニトロ−フルオレン（ＤＴＥＮＦ）等が挙げられる。

前記電子供与性化合物としては、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）、及びテトラチアフルバレン誘導体からなる群から選ばれる１種以上が挙げられる。

前記テトラチアフルバレン誘導体としては、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）、ビス（メチレンジチオ）テトラチアフルバレン（ＢＭＤＴ−ＴＴＦ）、ビス（トリメチレンジチオ）テトラチアフルバレン（ＢＰＤＴ−ＴＴＦ）、テトラメチルテトラチアフルバレン（ＴＭＴＴＦ）等が挙げられる。

前記電子受容性化合物及び前記電子供与性化合物は、有機溶媒に可溶であり、絶縁層に接して、塗布法により成膜することができる。前記電子受容性化合物及び前記電子供与性化合物は、融点が低いため、融点以上に加熱することにより融解し、均一な薄膜を形成することができる。

電子受容性化合物又は前記電子供与性化合物を含む層７の厚さは、好ましくは０．５ｎｍ〜１００ｎｍである。

活性層２は、通常、有機半導体（有機化合物）を含有する。この有機半導体としては、高いキャリア輸送性を有する化合物が好ましく、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ベンゾペンタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ナフトペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ナノアセン等のポリアセン化合物；フェナントレン、ピセン、フルミネン、ピレン、アンタンスレン、ペロピレン、コロネン、ベンゾコロネン、ジベンゾコロネン、ヘキサブンゾコロネン、ベンゾジコロネン、ビニルコロネン等のコロネン化合物；ペリレン、テリレン、ジペリレン、クオテリレン等のペリレン化合物；トリナフチン、ヘプタフェン、オバレン、ルビセン、ビオラントロン、イソビオラントロン、クリセン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、ビフェニル、トリフェニレン、ターフェニル、クォターフェニル、サーコビフェニル、ケクレン、フタロシアニン、ポルフィリン、フラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０）、テトラチオフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン化合物、ポリチオフェンのオリゴマー、ポリピロールのオリゴマー、ポリフェニレンのオリゴマー、ポリフェニレンビニレンのオリゴマー、ポリチエニレンビニレンのオリゴマー、チオフェンとフェニレンとの共重合体オリゴマー、チオフェンとフルオレンとの共重合体オリゴマー、これらの誘導体（例えば、テトラセンのベンゼン環付加誘導体であるルブレン等）、フラーレン類の共役系を拡張したカーボンナノチューブ等の低分子有機半導体化合物；ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリトリフェニルアミン、トリフェニルアミンとフェニレンビニレンとの共重合体；チオフェンとフェニレンとの共重合体；チオフェンとフルオレンとの共重合体、これらの誘導体（例えば、ポリチオフェンのアルキル置換体のポリ（３−ヘキシルチオフェン）等）等の高分子有機半導体化合物が挙げられ、好ましくは、以下の式（１ａ）〜（１ｉ）で表される高分子有機半導体化合物が挙げられる。なお、これらの高分子有機半導体化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は、通常、１×１０³〜１×１０⁶である。

上記式（１ａ）〜（１ｉ）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｒ⁷、Ｒ⁸及びＲ⁹は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。ｎは１以上の整数である。

活性層２の厚さは、好ましくは１ｎｍ〜１００μｍである。

絶縁層３には、無機絶縁体や有機絶縁体からなる絶縁膜を用いることができる。無機絶縁体としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタンが挙げられる。有機絶縁体としては、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、有機ガラス、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリパラキシレン、ポリアクリロニトリルが挙げられる。なお、無機絶縁体及び有機絶縁体は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。絶縁層３の厚さは、好ましくは５０〜１０００ｎｍである。

ゲート電極４には、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）等の材料を用いることができる。これらの材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。また、ゲート電極４としては、高濃度にドープされたシリコン基板を用いてもよい。高濃度にドープされたシリコン基板は、ゲート電極としての性質と、基板としての性質とを併有する。従って、高濃度にドープされたシリコン基板を用いる場合には、基板１とゲート電極４とが接している有機薄膜トランジスタにおいて、基板１を省略してもよい。ゲート電極４の厚さは、好ましくは０．０５〜１００μｍである。

ソース電極５及びドレイン電極６は、低抵抗の材料から構成されることが好ましく、例えば、金、白金、銀、銅、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン等から構成されることが特に好ましい。これらの材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。ソース電極５及びドレイン電極６の厚さは、各々、好ましくは０．０５〜１０００μｍである。

基板１としては、ガラス基板、フレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板等が挙げられる。基板１の厚さは、好ましくは１０〜２０００μｍである。

本発明の有機薄膜トランジスタは、ソース電極５及びドレイン電極６と、活性層２との間に、活性層２に含まれる有機半導体とは異なる化合物からなる層を介在させてもよい。このような層を介在させることにより、ソース電極５及びドレイン電極６と活性層２との間の接触抵抗が低減され、有機薄膜トランジスタのキャリア移動度を更に高めることができることがある。

前記活性層２に含まれる有機半導体とは異なる化合物からなる層としては、電子又はホール輸送性を有する低分子化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、これらの金属と有機化合物との錯体；ヨウ素、臭素、塩素、塩化ヨウ素等のハロゲン；硫酸、無水硫酸、二酸化硫黄、硫酸塩等の酸化硫黄化合物；硝酸、二酸化窒素、硝酸塩等の酸化窒素化合物；過塩素酸、次亜塩素酸等のハロゲン化化合物；アルキルチオール化合物、芳香族チオール類、フッ素化アルキル芳香族チオール類等の芳香族チオール化合物等からなる層が挙げられる。

次に、第１実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタ以外の電界効果型有機薄膜トランジスタの代表例について、図面を参照しつつ、説明する。

図２は第２実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。図２に示す電界効果型有機薄膜トランジスタ１１０は、基板１と、基板１上に形成されたソース電極５及びドレイン電極６と、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うようにして基板１上に形成された活性層２と、活性層２上に形成された電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７と、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７上に形成された絶縁層３と、絶縁層３上に形成されたゲート電極４、を備えるものである。

図３は第３実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。図３に示す電界効果型有機薄膜トランジスタ１２０は、基板１と、基板１上に形成されたゲート電極４と、ゲート電極４を覆うようにして基板１上に形成された絶縁層３と、絶縁層３上に形成されたソース電極５及びドレイン電極６と、絶縁層３上でソース電極とドレイン電極の間の領域を埋めるように形成された電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７と、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うようにして電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７上に形成された活性層２と、を備えるものである。

図４は第４実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。図４に示す電界効果型有機薄膜トランジスタ１３０は、基板を兼ねるゲート電極４と、ゲート電極４を覆うようにして基板１上に形成された絶縁層３と、絶縁層３上に形成された電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７と、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７上に形成された活性層２と、ゲート電極４が下部に形成されている活性層２の領域を一部覆うように形成されたソース電極５とドレイン電極６とを備えるものである。

＜有機薄膜トランジスタの製造方法＞
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極、ドレイン電極、及び電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を備える有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記絶縁層と前記活性層との間に前記電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を形成する工程を有する、有機薄膜トランジスタの製造方法であり、例えば、特開平５−１１００６９号公報に記載の製造方法である。以下、図１に示される第１実施形態の有機薄膜トランジスタを一例として、その製造方法を説明する。

まず、基板１上にゲート電極４を、蒸着、スパッタリング、めっき、ＣＶＤ等により形成する。なお、ゲート電極４として、高濃度にドープされたｎ−型シリコン基板を用いてもよい。

次に、ゲート電極４上に絶縁層３を、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、プラズマ重合法、熱蒸着法、熱酸化法、陽極酸化法、クラスタイオンビーム蒸着法、ＬＢ法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等により形成する。なお、ゲート電極４として、高濃度にドープされたｎ−型シリコン基板を用いる場合には、その表面を熱酸化することにより酸化シリコンの膜を形成することができ、この酸化シリコンの膜を絶縁層３として用いてもよい。

その後、絶縁層３上に電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７を形成する。電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７は絶縁層３と同様の方法で形成することができるが、製造コストの観点から、真空プロセスを含まない方法が好ましく、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を溶媒に溶解して絶縁層３上に塗布し、加熱融解して均一な薄膜にする方法で形成することができる。

そして、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層７上に活性層２を形成する際には、有機溶媒可溶性の化合物を用いることが製造上好ましい。本発明の有機薄膜トランジスタは、当該化合物を有機溶剤に溶解した溶液を用いて、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等により製造することができる。

最後に、ソース電極５及びドレイン電極６を活性層２上に形成する。ソース電極５及びドレイン電極６と活性層２との間に設けてもよい、活性層２に含まれる有機半導体とは異なる化合物からなる層も、同様の方法で形成することができる。

有機薄膜トランジスタを作製後、素子を保護するために有機薄膜トランジスタ上に保護膜を形成することが好ましい。この保護膜により、有機薄膜トランジスタが、大気から遮断され、有機薄膜トランジスタの特性の低下を抑えることができる。また、保護膜により有機薄膜トランジスタの上に駆動する表示デバイスを形成するときの影響を低減することができる。

保護膜を形成する方法としては、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化樹脂や無機のＳｉＯＮｘ膜等でカバーする方法等が挙げられる。大気との遮断を効果的に行うために、有機薄膜トランジスタを作製後、保護膜を形成するまでの工程を大気に曝すことなく（例えば、乾燥した窒素雰囲気中、真空中等）行うことが好ましい。

＜有機薄膜トランジスタの閾値電圧の制御方法＞
本発明の閾値電圧の制御方法は、ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極、ドレイン電極、及び前記絶縁層と前記活性層との間に設けられた電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を備える有機薄膜トランジスタにおいて、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層の厚さを変化させることを含む、有機薄膜トランジスタの閾値電圧の制御方法である。この制御方法を用いると、有機薄膜トランジスタの閾値電圧が、より効率的に制御できる点で有用である。例えば、電子受容性化合物を含む層により閾値電圧を＋側に動かす場合、単位面積当たりの電子受容性化合物のモル数が多いほど、大きく閾値電圧を動かすことができ、また、電子供与性化合物を含む層により閾値電圧を−側に動かす場合、単位面積あたりの電子供与性化合物のモル数が多いほど、大きく閾値電圧を動かすことができる。また、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層と活性層との接触面積を変化させることにより、閾値電圧を制御することも可能である。

電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層の厚さは、塗布条件により調整でき、例えば、溶液の濃度により調整する方法（溶液濃度が高いほど膜厚を厚くすることができる）により調整できるし、スピンコート法の場合には回転速度により調整できるし、インクジェット法の場合には吐出量により調整できる。

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
ゲート電極となる高濃度にドーピングされたｎ型シリコン基板の表面を熱酸化し、２００ｎｍのシリコン酸化膜（絶縁層）を形成した。得られた基板をアセトンで１０分間超音波洗浄した後、オゾンＵＶ（紫外線強度：２８ｍＷ／ｃｍ²）を３０分間照射し、基板１を得た。

次に、ＴＴＦをアセトニトリルに溶解し、０．８重量％の溶液を調製した。この溶液をスピンコート法により、基板１上に塗布した後、窒素雰囲気中で１８０℃、１０分熱処理することによりＴＴＦ層（電子供与性化合物を含む層）を形成した。

次に、Ｆ８Ｔ２（９，９−ジオクチルフルオレン：ビチオフェン＝５０:５０（モル比）の共重合体；ポリスチレン換算の重量平均分子量＝６９，０００）を溶媒であるクロロホルムに溶解して、濃度が０．５重量％である溶液（有機半導体組成物）を作製し、これをメンブランフィルターでろ過して塗布液を調製した。

得られた塗布液を、前記ＴＴＦ層上にスピンコート法により塗布し、約６０ｎｍの厚さを有する活性層を形成し、次いで、メタルマスクを用いた真空蒸着法により、活性層上に、チャネル長２０μｍ、チャネル幅２ｍｍのソース電極及びドレイン電極（活性層側から、フラーレン、金の順番で積層構造を有する）を形成することにより、電界効果型有機薄膜トランジスタ１を作製した。

（特性評価）
こうして作製した電界効果型有機薄膜トランジスタ１について、ゲート電圧Ｖｇを０〜−６０Ｖ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを０〜−６０Ｖに変化させた条件で、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタ１による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表１に示す。

＜実施例２＞
実施例１において、ＴＴＦの代わりに、Ｆ₄ＴＣＮＱをアセトニトリルに溶解し、０．０６重量％の溶液を調製したこと、及びこの溶液をスピンコート法により基板表面に塗布した後、窒素を満たしたグローブボックス中でホットプレートにより１８０℃、２０分熱処理したこと以外は、実施例１と同様にして、電界効果型有機薄膜トランジスタ２を作製し、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタ２による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表１に示す。

＜実施例３＞
実施例１において、ＴＴＦの代わりに、Ｆ₄ＴＣＮＱをアセトニトリルに溶解し、１重量％の溶液を調製したこと、及びこの溶液をスピンコート法により基板表面に塗布した後、窒素を満たしたグローブボックス中でホットプレートにより１８０℃、２０分熱処理したこと以外は、実施例１と同様にして、電界効果型有機薄膜トランジスタ３を作製し、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタ３による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表１に示す。

＜比較例１＞
実施例１において、ＴＴＦ層を形成しない以外は、実施例１と同様にして、電界効果型有機薄膜トランジスタＣ１を作製し、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタＣ１による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表１に示す。

＜評価＞
絶縁層と活性層との間に、電子受容性化合物であるＦ₄ＴＣＮＱを含む層を設けた場合、閾値電圧が＋側に大きくなり、電子供与性化合物であるＴＴＦを含む層を設けた場合、閾値電圧が−側に大きくなることから、閾値電圧の制御が可能である。また、閾値電圧は、層を形成する時（即ち、塗布時）の電子受容性化合物又は電子供与性化合物の濃度により＋側又は−側へのシフトの度合いが異なるため、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層の厚さにより制御が可能である。

＜実施例４＞
実施例１において、Ｆ８Ｔ２をクロロホルムに溶解した０．５重量％の塗布液に代えて、ティップスペンタセン（６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン）をクロロホルムに溶解した０．５重量％の塗布液を用いた以外は、実施例１と同様にして、電界効果型有機薄膜トランジスタ４を作製し、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタ４による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表２に示す。

＜実施例５＞
実施例２において、Ｆ８Ｔ２をクロロホルムに溶解した０．５重量％の塗布液に代えて、ティップスペンタセン（６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン）をクロロホルムに溶解した０．５重量％の塗布液を用いた以外は、実施例２と同様にして、電界効果型有機薄膜トランジスタ５を作製し、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタ５による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表２に示す。

＜実施例６＞
実施例３において、Ｆ８Ｔ２をクロロホルムに溶解した０．５重量％の塗布液に代えて、ティップスペンタセン（６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン）をクロロホルムに溶解した０．５重量％の塗布液を用いた以外は、実施例３と同様にして、電界効果型有機薄膜トランジスタ６を作製し、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタ６による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表２に示す。

＜比較例２＞
実施例４において、ＴＴＦ層を形成しない以外は、実施例４と同様にして、電界効果型有機薄膜トランジスタＣ２を作製し、そのトランジスタ特性を測定した。かかる測定により得られた伝達特性から算出した、電界効果型有機薄膜トランジスタＣ２による電界効果移動度（移動度）、閾値電圧を表２に示す。

第１実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。第２実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。第３実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。第４実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタの模式断面図である。

符号の説明

１基板
２活性層
３絶縁層
４ゲート電極
５ソース電極
６ドレイン電極
７電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層
１００第１実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタ
１１０第２実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタ
１２０第３実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタ
１３０第４実施形態に係る電界効果型有機薄膜トランジスタ

Claims

ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタであって、
前記絶縁層と活性層との間に、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を有する有機薄膜トランジスタ。
前記電子受容性化合物が、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノキノジメタン誘導体、ｐ−ベンゾキノン及びｐ−ベンゾキノン誘導体からなる群から選ばれる１種以上である請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
前記電子供与性化合物が、テトラチアフルバレン及びテトラチアフルバレン誘導体からなる群から選ばれる１種以上である請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
電界効果型有機薄膜トランジスタである請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタを備える有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタを備える電子タグ。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタを備える液晶表示素子。
ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極、ドレイン電極、及び電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を備える有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記絶縁層と前記活性層との間に前記電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を形成する工程を有する、有機薄膜トランジスタの製造方法。
ゲート電極、絶縁層、活性層、ソース電極、ドレイン電極、及び前記絶縁層と前記活性層との間に設けられた電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層を備える有機薄膜トランジスタにおいて、前記電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含む層の厚さを変化させることを含む、有機薄膜トランジスタの閾値電圧の制御方法。