JP2010062206A - 液晶性有機半導体素子 - Google Patents

液晶性有機半導体素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2010062206A
JP2010062206A JP2008223746A JP2008223746A JP2010062206A JP 2010062206 A JP2010062206 A JP 2010062206A JP 2008223746 A JP2008223746 A JP 2008223746A JP 2008223746 A JP2008223746 A JP 2008223746A JP 2010062206 A JP2010062206 A JP 2010062206A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
organic semiconductor
crystal material
ferroelectric liquid
electrode
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.)
Granted
Application number
JP2008223746A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5346525B2 (ja
Inventor
Junichi Hanna
純一 半那
Kenhiro Kida
賢弘 木田
Yukiko Takayashiki
由紀子 高屋敷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Tokyo Institute of Technology NUC
Priority to JP2008223746A priority Critical patent/JP5346525B2/ja
Publication of JP2010062206A publication Critical patent/JP2010062206A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5346525B2 publication Critical patent/JP5346525B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

【課題】電極材料/液晶性有機半導体(液晶物質)/電極材料の構成において、低電界で電荷注入を促進する。
【解決手段】2つの平板状電極1及び3と、液晶性有機半導体に強誘電性を付与した強誘電性液晶物質2とを備え、前記平板状電極は前記強誘電体液晶物質を挟み、前記平板状電極間に電圧を加えることにより前記強誘電性液晶物質を分極させ、電荷注入を促進させる液晶性有機半導体素子。
【選択図】図1

Description

本発明は、有機半導体材料を利用して作製される光センサ、有機EL、有機トランジスタ、有機太陽電池や有機半導体メモリなどの有機電子デバイスにおける電極と有機半導体界面における電荷注入を促進した新しい素子に関する。
電極から有機半導体へ電荷注入は、光センサ、有機EL、有機トランジスタ、有機半導体メモリをはじめとする有機電子デバイスを実現する上での重要な技術課題である。電極から有機半導体への効率的な電荷注入は、ドーピングによるオーミック層の形成が容易でないため、その改善には、一般的な方法として有機半導体の伝導レベルと電極材料の仕事関数のマッチング、すなわち、電極から正孔の注入を促進する場合は、電極材料と有機半導体材料のHOMOレベルとのエネルギー障壁をできる限り小さくするよう、また、電子の注入を促進する場合には電極材料と有機半導体材料のLUMOレベルとエネルギー障壁が小さくなるよう電極材料と有機半導体材料の選択が行われる(例えば非特許文献1等参照)。あるいは、電極表面を、ダイポールをもつ有機分子により化学修飾することにより、電荷注入をする方法が知られている(例えば非特許文献2等参照)。
また、電極表面に電荷注入をよくするために、有機半導体と電極とエネルギーとの間にエネルギー準位を持つ物質や電荷注入を促進する物質を電極表面に積層する方法が知られている。例えば、正孔注入の促進では、ITO電極の表面にフタロシアニンや三酸化モリブデン(MoO)の極薄膜を正孔注入層として用いる例や、電子注入の促進にはLiやフッ化リチウム(LiF)、炭化セシウム(CsCO)の極薄膜を電極材料の積層する例などが知られている(例えば非特許文献3等参照)。
特開2005−259737号公報 Chimed Ganzoring et.al. Appl.Phys. Lett. Vol.79、P272 特開2007−258724号公報
従来の電荷注入の促進は、電極表面の化学修飾や電極表面に電荷注入を促進するための電荷注入層を新たに設置する必要があり、素子の作製上、工程が増えるという問題点があった。
本発明では、有機半導体そのものに電荷注入を促進する機能を持たせることにより、電荷注入層を設置することなく電荷注入可能な半導体素子であって、以下の手段により実現可能である。
(1) 2つの平板状電極と、液晶性有機半導体に強誘電性を付与した強誘電性液晶物質と、を備え、前記平板状電極は前記強誘電体液晶物質を挟み、前記平板状電極間に電圧を加えることにより前記強誘電性液晶物質を分極させることにより電荷注入を促進させる液晶性有機半導体素子。
(1)記載の発明によれば、外部電界により強誘電性物質を分極させているので、低電界領域からの電荷注入が促進される。
(2) 前記強誘電体液晶物質が、テルフェニール(terphenyl)系の強誘電性液晶物質である請求項1に記載の液晶性有機半導体素子。
(2)に記載の発明によれば、強誘電性液晶材料は、強誘電体であると同時に有機半導体であるため、電界を印加し、抗電界以上の電界とすることにより分極して電荷の注入が促進される。強誘電性液晶物質の分極は、正極および負極近傍に残留分極として分極が現れるため、注入障壁が低下して、原理的に正孔、電子の注入がともに促進される可能性が高くなり、電荷の注入が促進されることになる。
(3) (1)において、前記2つの平板状電極を仕事関数が異なる材質を用いた平板状電極として、仕事関数の大きな平板状電極側から正孔を注入し、仕事関数の小さな平板状電極側より電子を注入することを特徴とする請求項1または2に記載の液晶性有機半導体素子。
(3)記載の発明によれば、仕事関数の異なる電極を用いているため、更に電荷の注入が促進される。電荷注入の促進は、電極材料と強誘電性液晶の伝導レベルとの相対的なエネルギー位置関係に依存すると考えられることから、正孔の注入の促進には、仕事関数の大きな電極材料、例えば、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、スズドープ酸化インジウム(ITO)、酸化モリブデン(MoO3)、酸化イリジウム(IrO2)などの電極材料を用いることが効果的である。また、電子注入の促進には、仕事関数の小さな電極材料、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)などの電極材料を用いることができる。
電極材料/有機半導体(分極可能な強誘電体)/電極材料の構成において、有機半導体として用いる液晶物質に強誘電性を付与することにより、低電界で電荷注入を促進する。このため、それぞれの電荷注入層を別途設置する必要がなく、有機半導体層のみによって、電子、正孔の電荷注入を促進できるため、素子作製プロセスを簡略化できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
<実施例1>
図1は、本発明による有機半導体素子の構造を示している。図2は、有機半導体素子として使用したテルフェニール(terphenyl)系の強誘電性液晶物質の分子構造を示している。図3は、電極間距離を1.5μmとした場合の電流電圧特性を示している。
図1において本発明による液晶セル構造は、電極A1、電極B3に強誘電性液晶物質2を挟んでいる。電極A1及び電極B2としてスズドープ酸化インジウム(ITO)を使用し、図2に示したテルフェニール(terphenyl)系の強誘電性液晶を挟んでいる。
図3は、電流電圧特性を測定した結果である。電極間距離1.5μmの表面安定化された液晶セルは、強誘電性液晶の螺旋構造が解けている。電圧を印加して電界を高くするに従い、自発分極の配向の変化に基づく電気的特性が変化しており、3×10V/cm程度の低電界から電荷注入が促進され、傾き2の空間電荷制限電流(SCLC)が観測される。
<実施例2>
実施例2としては、実施例1と同様の電極材料及び強誘電性液晶材料を使用し、電極間距離を13.5μmと厚くした液晶セルである。電極間距離が13.5μmの液晶セルでは、電圧を印加し、電界を高くしていくと分極により電荷注入が促進され、10V/cm程度から、傾き2の空間電荷制限電流(SCLC)が観測された。
以上、本発明の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、原理的には、本発明に示した有機強誘電体に限らず、分極が生起されるものとして無機強誘電体においても同様な原理から実現可能であると考えられる。従来、強誘電体といえども誘電体であるので、電荷輸送はできないと考えられていたが、分極を利用することにより、電荷の注入が促進され、様々な有機電子デバイスへの応用が考えられる。
本発明の素子構造を示す図である。 本発明に使用したテルフェニール(terphenyl)系の強誘電性液晶物質の分子構造示す図である。 本発明による強誘電性液晶セルの電極間距離を1.5μm及び13.5μmとし時の電流電圧特性を示す図である。
符号の説明
1 電極A
2 強誘電性液晶物質
3 電極B

Claims (3)

  1. 2つの平板状電極と、
    液晶性有機半導体に強誘電性を付与した強誘電性液晶物質と、
    を備え、
    前記平板状電極は前記強誘電性液晶物質を挟み、
    前記平板状電極間に電圧を加えることにより前記強誘電性液晶物質を分極させることにより電荷注入を促進させる液晶性有機半導体素子。
  2. 前記強誘電体液晶物質が、テルフェニール(terphenyl)系の強誘電性液晶物質である請求項1に記載の液晶性有機半導体素子。
  3. 前記2つの平板状電極を仕事関数が異なる材質を用いた平板状電極として、
    仕事関数の大きな平板状電極側から正孔を注入し、仕事関数の小さな平板状電極側より電子を注入することを特徴とする請求項1または2に記載の液晶性有機半導体素子。
JP2008223746A 2008-09-01 2008-09-01 液晶性有機半導体素子 Expired - Fee Related JP5346525B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008223746A JP5346525B2 (ja) 2008-09-01 2008-09-01 液晶性有機半導体素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008223746A JP5346525B2 (ja) 2008-09-01 2008-09-01 液晶性有機半導体素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010062206A true JP2010062206A (ja) 2010-03-18
JP5346525B2 JP5346525B2 (ja) 2013-11-20

Family

ID=42188724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008223746A Expired - Fee Related JP5346525B2 (ja) 2008-09-01 2008-09-01 液晶性有機半導体素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5346525B2 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05213825A (ja) * 1992-02-08 1993-08-24 Kanebo Ltd 含フッ素ターフェニル型強誘電性液晶化合物及びそれを用いたカイラルスメクチック液晶組成物
JP2008041869A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Bando Chem Ind Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05213825A (ja) * 1992-02-08 1993-08-24 Kanebo Ltd 含フッ素ターフェニル型強誘電性液晶化合物及びそれを用いたカイラルスメクチック液晶組成物
JP2008041869A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Bando Chem Ind Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013026783; 半那純一: '液晶性有機半導体における電極/液晶界面における電荷注入' 日本写真学会誌 Vol. 69, p.42-47, 2006 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP5346525B2 (ja) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bertolazzi et al. Nonvolatile memories based on graphene and related 2D materials
JP5521021B2 (ja) 半導体装置及び電子機器
CN103201106B (zh) 具有永久偶极层的透明石墨烯导体
Chen et al. Single-layer organic memory devices based on N, N′-di (naphthalene-l-yl)-N, N′-diphenyl-benzidine
Liao et al. Two-dimensional Cs2Pb (SCN) 2Br2-based photomemory devices showing a photoinduced recovery behavior and an unusual fully optically driven memory behavior
Li et al. Solution-processable low-voltage and flexible floating-gate memories based on an n-type polymer semiconductor and high-k polymer gate dielectrics
CN105810102B (zh) 柔性显示装置的制造方法
KR100483593B1 (ko) 비휘발성 메모리 소자와 그 행렬 디스플레이 패널
JP2004207697A (ja) ひずみ依存導電素子を備えた圧電アレイおよびその方法
JP2005501398A (ja) 複合分子材料を使用したフローティングゲートメモリデバイス
Tang et al. Strategy for selective printing of gate insulators customized for practical application in organic integrated devices
Tan et al. Gate‐Switchable BST Ferroelectric MoS2 FETs for Non‐Volatile Digital Memory and Analog Memristor
Taguchi et al. Analysis of carrier transients in double-layer organic light emitting diodes by electric-field-induced second-harmonic generation measurement
WO2020118988A1 (zh) 显示面板及其制作方法
JP2003258336A (ja) 分子デバイス及びその製造方法
Ma et al. Detecting electric dipoles interaction at the interface of ferroelectric and electrolyte using graphene field effect transistors
JP5346525B2 (ja) 液晶性有機半導体素子
KR101268696B1 (ko) 투명 기판 또는 플렉시블 기판을 이용한 투명 또는 플렉서블한 비휘발성 메모리 소자 제조 방법
JP5241489B2 (ja) 強誘電体メモリ装置の製造方法
Zhao et al. Macroscopic Piezoelectricity of Halide Perovskite Single Crystals and Their Highly Sensitive Self-Powered X-ray Detectors
CN1181553C (zh) 非易失性半导体存储装置
Sakai et al. Organic field-effect-transistor-based memory with nylon 11 as gate dielectric
Sun et al. High-performance polymer semiconductor-based nonvolatile memory cells with nondestructive read-out
JP2007134354A (ja) 有機強誘電体キャパシタの製造方法、有機強誘電体キャパシタ、有機強誘電体メモリ、および電子機器
TW201037819A (en) Method for using thin film transistor (TFT) as nonvolatile memory and device thereof

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100712

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100721

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20100712

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130813

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130819

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5346525

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees