JP2010219155A - Semiconductor element, semiconductor device, method of manufacturing semiconductor element, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Semiconductor element, semiconductor device, method of manufacturing semiconductor element, and method of manufacturing semiconductor device Download PDF

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Tetsuya Aoyama
哲也 青山
Jeancharles Maurice Riviere
ジーンチャールズ モーリス リビエル
Tatsuo Wada
達夫 和田
Takashi Fujiwara
隆 藤原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of converting a charge type of an organic semiconductor in a specified region. <P>SOLUTION: The method of manufacturing an organic semiconductor element whose semiconductor layer is an organic compound layer formed of an oligothiophene compound having a quinoid structure, wherein the method includes a step of changing n-type characteristics, p-type characteristics or bipolar-type characteristics of the organic compound layer into different characteristics among n-type characteristics, p-type characteristics, and bipolar-type characteristics by subjecting the organic compound layer to one of thermal processing, light irradiation processing, and solvent processing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機半導体を用いた半導体素子および半導体装置、ならびにこれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor element and a semiconductor device using an organic semiconductor, and a manufacturing method thereof.

有機化合物を利用したトランジスタおよびダイオードなどの有機半導体素子では、シリコンなどの無機物を利用したものよりも低い消費エネルギーで製造でき、また軽くて薄い素子を作製できる可能性を有している。そのため、近年、有機化合物を利用したトランジスタおよびダイオードなどの有機半導体素子、ならびにこれらを用いた論理ゲートが注目されている。   Organic semiconductor elements such as transistors and diodes using organic compounds can be manufactured with lower energy consumption than those using inorganic substances such as silicon, and light and thin elements can be manufactured. Therefore, in recent years, organic semiconductor elements such as transistors and diodes using organic compounds, and logic gates using these have attracted attention.

半導体特性を有する有機化合物としては、例えばJanzenらの報告にキノイド構造を有する複数のオリゴチオフェン化合物が挙げられている(非特許文献1参照)。非特許文献1においてDCMQと称されている化合物は、Higuchiらによって以前に報告されている(非特許文献2参照)。   Examples of organic compounds having semiconductor characteristics include a plurality of oligothiophene compounds having a quinoid structure in a report by Janzen et al. (See Non-Patent Document 1). A compound called DCMQ in Non-Patent Document 1 has been previously reported by Higuchi et al. (See Non-Patent Document 2).

D. E. Janzen et. al., J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 15295-15308D. E. Janzen et. Al., J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 15295-15308 H.Higuchi et. al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 1995, 68, 2363-2377H. Higuchi et. Al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 1995, 68, 2363-2377

ところで、有機トランジスタを組み合わせることによって、計算機などの骨格であるNAND、NORおよびNOTといった論理ゲートを作製することができる。NOTは両極性型の有機トランジスタ2つからでも、ある程度の動作をするものを作製することができる。しかしながら、機能として十分な論理ゲートを作製するには、p型、n型および両極性型といった半導体特性の電荷タイプが互いに異なる有機トランジスタを組み合わせる必要がある。電荷タイプは、主に有機化合物と、使用されているソース・ドレイン電極とによって決まるため、有機トランジスタで論理ゲートを作製する場合には、2種類の有機化合物層、または2種類の異なる電極材料を使用する必要がある。すなわち、単一の有機化合物および単一のソース・ドレイン電極では論理ゲートを作製することは通常できない。このことは、製造プロセスおよび材料の増加を招くことになる。   By the way, by combining organic transistors, logic gates such as NAND, NOR, and NOT, which are skeletons of computers and the like, can be manufactured. A NOT can be produced from two bipolar organic transistors even if it operates to some extent. However, in order to produce a logic gate having a sufficient function, it is necessary to combine organic transistors having different charge types with semiconductor characteristics such as p-type, n-type, and bipolar types. The charge type is mainly determined by the organic compound and the source / drain electrodes used. Therefore, when creating a logic gate using an organic transistor, two types of organic compound layers or two different types of electrode materials are used. Need to use. In other words, it is usually impossible to produce a logic gate with a single organic compound and a single source / drain electrode. This leads to an increase in manufacturing processes and materials.

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定の領域において有機半導体の電荷タイプを変換する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for converting the charge type of an organic semiconductor in a specific region.

本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記課題を解決するために、半導体層が下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である半導体素子の製造方法であって、上記有機化合物層に対して、加熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも何れかの処理を施すことにより、上記有機化合物層のn型の特性、p型の特性または両極性型の特性を、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性のうちの別の特性に変化させる工程を含む構成である。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which the semiconductor layer is an organic compound layer formed of a compound represented by the following general formula (1). Then, the organic compound layer is subjected to at least one of heat treatment, light irradiation treatment and solvent treatment, so that the n-type characteristic, p-type characteristic or bipolar characteristic of the organic compound layer is obtained. Is changed to another characteristic of the n-type characteristic, the p-type characteristic, and the bipolar characteristic.

(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。) (In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)

上記構成によれば、加熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも何れかの処理により、特定の領域または全体の特性を変化させることができる。そのため、単一の化合物中に互いに異なる特性を有する領域を形成することができ、また、単一の化合物を用いて互いに異なる特定を有する半導体素子を製造することができる。   According to the said structure, the specific area | region or the whole characteristic can be changed by at least any one process of a heat processing, a light irradiation process, and a solvent process. Therefore, regions having different characteristics can be formed in a single compound, and semiconductor elements having different specifications can be manufactured using a single compound.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法において、上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。   In the method for producing a semiconductor device according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (5).

(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
また、本発明に係る半導体素子の製造方法において、上記加熱処理は、100℃以上240℃以下で行われることが好ましい。
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
In the method for manufacturing a semiconductor element according to the present invention, the heat treatment is preferably performed at 100 ° C. or higher and 240 ° C. or lower.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法において、上記光照射処理では、550nm以上1750nm以下の波長の光であって、1J/cm以上500KJ/cm以下のエネルギーの光を照射することが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the light irradiation treatment, light having a wavelength of 550 nm to 1750 nm and an energy of 1 J / cm 2 to 500 KJ / cm 2 may be irradiated. preferable.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法において、上記溶媒処理は、上記有機化合物層をクロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタンまたはテトラクロロメタンの蒸気に曝す処理であることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the solvent treatment is preferably a treatment in which the organic compound layer is exposed to a vapor of chloroform, dichloromethane, tetrachloroethane, or tetrachloromethane.

上記各構成によれば、処理を施した領域の半導体の特性を、より確実に変化させることができる。   According to each configuration described above, the characteristics of the semiconductor in the processed region can be changed more reliably.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法において、上記半導体素子は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極および上記有機化合物層を有する有機トランジスタであって、上記各処理は、上記有機化合物層の、上記ソース電極と上記ドレイン電極との間にある領域に対して施されることが好ましい。   Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device is an organic transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and the organic compound layer on a substrate, Is preferably applied to a region of the organic compound layer between the source electrode and the drain electrode.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法において、上記各処理は、上記有機化合物層の、上記ソース電極および上記ドレイン電極が形成される領域であって、上記ソース電極と上記ドレイン電極との間にある領域と連続している領域に対しても施されることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, each of the treatments is a region of the organic compound layer where the source electrode and the drain electrode are formed, and is between the source electrode and the drain electrode. It is preferable that it is also applied to a region that is continuous with a certain region.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記有機化合物層を溶液プロセスによって形成することが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor element according to the present invention, the organic compound layer is preferably formed by a solution process.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、半導体層が上記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である複数の半導体素子を備えており、該複数の半導体素子には、該有機化合物層がn型の特性を有する半導体素子、p型の特性を有する半導体素子および両極性型の特性を有する半導体素子のうちの少なくとも2種が含まれている、半導体装置の製造方法であって、上記有機化合物層の特定の領域に対して、加熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも何れかの処理を施すことにより、該特定の領域における上記有機化合物層のn型の特性、p型の特性または両極性型の特性を、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性のうちの別の特性に変化させる工程を含む構成である。   In order to solve the above problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a plurality of semiconductor elements in which a semiconductor layer is an organic compound layer formed of a compound represented by the general formula (1). The plurality of semiconductor elements include at least two of a semiconductor element having an n-type characteristic, a semiconductor element having a p-type characteristic, and a semiconductor element having an ambipolar characteristic. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a specific region of the organic compound layer is subjected to at least one of a heat treatment, a light irradiation treatment, and a solvent treatment, thereby forming the specific region in the specific region. A configuration including a step of changing the n-type characteristic, the p-type characteristic, or the bipolar characteristic of the organic compound layer to another characteristic among the n-type characteristic, the p-type characteristic, and the bipolar characteristic. Is

また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the general formula (5).

本発明に係る半導体素子は、上記課題を解決するために、半導体層が上記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である半導体素子であって、上記有機化合物層は単一の組成であり、上記有機化合物層中に、n型の特性を有する領域、p型の特性を有する領域、両極性型の特性を有する領域のうちの少なくとも2種の領域が形成されている構成である。   In order to solve the above problems, a semiconductor element according to the present invention is a semiconductor element in which a semiconductor layer is an organic compound layer formed of a compound represented by the general formula (1), and the organic compound layer Has a single composition, and in the organic compound layer, at least two regions of an n-type property region, a p-type property region, and an ambipolar property region are formed. It is the composition which is.

また、本発明に係る半導体素子において、上記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。   In the semiconductor element according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the general formula (5).

また、本発明に係る半導体素子において、上記少なくとも2種の領域のうちのいずれかは、上記有機化合物層に対して加熱処理、光照射処理および溶媒処理の何れかの処理が施されたことによって形成された領域であることが好ましい。   Moreover, in the semiconductor element according to the present invention, any one of the at least two regions is obtained by performing any one of heat treatment, light irradiation treatment, and solvent treatment on the organic compound layer. The formed region is preferable.

また、本発明に係る半導体素子において、上記少なくとも2種の領域は、同一の化合物によって形成されていることが好ましい。   In the semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the at least two regions are formed of the same compound.

本発明に係る有機ダイオードは、対向し合う陰極および陽極と、該陰極および該陽極に挟持された上記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層とを備えている有機ダイオードであって、上記有機化合物層は単一の組成であり、上記有機化合物層の上記陰極および上記陽極が配設されているそれぞれの領域は、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性の何れかの特性を有しており、かつ互いに異なる特性である構成であってよい。   An organic diode according to the present invention includes an organic compound layer formed of a compound represented by the general formula (1) sandwiched between a cathode and an anode facing each other and the cathode and the anode. The organic compound layer has a single composition, and each region where the cathode and the anode of the organic compound layer are disposed has an n-type characteristic, a p-type characteristic, and an ambipolarity. The structure may have any of the characteristics of the mold and may have different characteristics.

また、本発明に係る有機ダイオードにおいて、上記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。   In the organic diode according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the general formula (5).

本発明に係る有機トランジスタは、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極およびドレイン電極を備えている有機トランジスタであって、上記半導体層は、上記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層であり、上記有機化合物層は単一の組成であり、上記有機化合物層のソース電極およびドレイン電極が形成されているそれぞれの領域は、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性の何れかの特性を有しており、かつ互いに異なる特性である構成であってもよい。   The organic transistor according to the present invention is an organic transistor including a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode on a substrate, and the semiconductor layer is represented by the general formula (1). An organic compound layer formed of the compound, the organic compound layer has a single composition, and each region where the source electrode and the drain electrode of the organic compound layer are formed has n-type characteristics. The structure may have any one of p-type characteristics and bipolar characteristics, and may have different characteristics.

また、本発明に係る有機トランジスタにおいて、上記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。   In the organic transistor according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the general formula (5).

また、本発明に係る有機トランジスタは、上記有機化合物層において、pn接合が形成されていることが好ましい。   In the organic transistor according to the present invention, a pn junction is preferably formed in the organic compound layer.

本発明に係る半導体素子は、基板上に、半導体層、陽極および陰極を備えている有機ダイオードであって、上記陽極と上記陰極とは重畳しておらず、上記半導体層は、上記一般式(1)または上記一般式(5)で表される化合物によって形成されている有機化合物層であり、上記有機化合物層は単一の組成であり、上記有機化合物層の陰極および陽極が形成されているそれぞれの領域は、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性の何れかの特性を有しており、かつ互いに異なる特性である構成であってもよい。   The semiconductor element according to the present invention is an organic diode having a semiconductor layer, an anode and a cathode on a substrate, wherein the anode and the cathode do not overlap each other, and the semiconductor layer has the general formula ( 1) An organic compound layer formed of the compound represented by the general formula (5), wherein the organic compound layer has a single composition, and a cathode and an anode of the organic compound layer are formed. Each region may have any one of n-type characteristics, p-type characteristics, and bipolar characteristics, and may have different characteristics.

また、本発明に係る有機ダイオードは、上記有機化合物層において、pn接合が形成されていることが好ましい。   In the organic diode according to the present invention, a pn junction is preferably formed in the organic compound layer.

本発明に係る半導体装置は、上記課題を解決するために、半導体層が上記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である複数の半導体素子を備えている半導体装置であって、上記複数の半導体素子には、上記有機化合物層がn型の特性を有する半導体素子、p型の特性を有する半導体素子および両極性型の特性を有する半導体素子のうちの少なくとも2種が含まれており、上記少なくとも2種の半導体素子の有機化合物層は、互いに同一組成である構成である。   In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes a plurality of semiconductor elements in which a semiconductor layer is an organic compound layer formed of a compound represented by the general formula (1). The plurality of semiconductor elements include at least two of a semiconductor element in which the organic compound layer has n-type characteristics, a semiconductor element having p-type characteristics, and a semiconductor element having bipolar characteristics. The organic compound layers of the at least two types of semiconductor elements have the same composition.

また、本発明に係る半導体装置において、上記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。   In the semiconductor device according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the general formula (5).

また、本発明に係る半導体装置は、上記少なくとも2種の半導体素子が組み合わされていることによって論理回路を構成していることが好ましい。   The semiconductor device according to the present invention preferably forms a logic circuit by combining the at least two types of semiconductor elements.

また、本発明に係る半導体装置において、上記複数の半導体素子のそれぞれの上記有機化合物層は、互いに同じ上記化合物によって形成されていることが好ましい。   In the semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the organic compound layers of the plurality of semiconductor elements are formed of the same compound.

また、本発明に係る半導体素子は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極およびドレイン電極を備えている半導体素子であって、上記半導体層が、下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている構成であってもよい。   A semiconductor element according to the present invention is a semiconductor element having a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode on a substrate, wherein the semiconductor layer has the following general formula (1): The structure formed with the compound represented by these may be sufficient.

また、本発明に係る半導体素子において、上記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。   In the semiconductor element according to the present invention, the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the general formula (5).

また、半導体素子がトランジスタである場合、ソース電極およびゲート電極の仕事関数は、4.2〜5.1eVであることが好ましい。   In the case where the semiconductor element is a transistor, the work functions of the source electrode and the gate electrode are preferably 4.2 to 5.1 eV.

また、半導体素子がトランジスタである場合、ソース電極およびゲート電極は、同一の導電性材料であることが好ましく、金、クロムまたは銀であることが好ましい。   When the semiconductor element is a transistor, the source electrode and the gate electrode are preferably the same conductive material, and are preferably gold, chrome, or silver.

また、本発明に係る半導体装置において、上記半導体素子は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極および上記有機化合物層を有する有機トランジスタであって、上記ゲート絶縁膜が2種類以上あることが好ましい。   In the semiconductor device according to the present invention, the semiconductor element is an organic transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and the organic compound layer on a substrate, wherein the gate insulating film is 2 It is preferable that there are more than one type.

また、上記有機トランジスタの基板がプラスチック基板であることが好ましい。   The organic transistor substrate is preferably a plastic substrate.

また、上記有機トランジスタのゲート絶縁膜が有機絶縁膜であることが好ましい。   The gate insulating film of the organic transistor is preferably an organic insulating film.

また、上記有機トランジスタにおいて、上記化合物が熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも一つの処理によって、上記化合物のHOMOレベルおよびLUMOレベルのうち少なくとも一方が、HOMOレベルとLUMOレベルとの差であるバンドギャップの半分以上変化していることが好ましい。   In the organic transistor, the compound is a band in which at least one of a HOMO level and a LUMO level of the compound is a difference between the HOMO level and the LUMO level due to at least one of heat treatment, light irradiation treatment, and solvent treatment. It is preferable to change more than half of the gap.

また、上記有機トランジスタにおいて、処理前のHOMOレベルと処理後のLUMOレベルとがほぼ等しいことが好ましい。   In the organic transistor, it is preferable that the HOMO level before processing and the LUMO level after processing are substantially equal.

また、上記有機トランジスタにおいて、処理前のLUMOレベルと処理後のHOMOレベルとがほぼ等しいことが好ましい。
また、上記半導体素子において、上記化合物が熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも一つの処理によって、上記化合物の分子パッキングが変化していることが好ましい。
In the organic transistor, it is preferable that the LUMO level before processing and the HOMO level after processing are substantially equal.
In the semiconductor element, it is preferable that the molecular packing of the compound is changed by at least one of heat treatment, light irradiation treatment, and solvent treatment.

また、本発明に係る半導体素子は、基板上に、陽極、上記有機化合物層、陰極が順次積層された有機ダイオードであって、上記有機化合物層の、上記陽極と上記陰極とに重畳している領域の少なくとも一部に、光照射処理がされている有機ダイオードであってもよい。   The semiconductor element according to the present invention is an organic diode in which an anode, the organic compound layer, and a cathode are sequentially stacked on a substrate, and is superimposed on the anode and the cathode of the organic compound layer. It may be an organic diode that has been subjected to light irradiation treatment in at least a part of the region.

上記有機ダイオードは、単一の有機化合物層の中で、pn接合が形成されていることが好ましい。   The organic diode preferably has a pn junction formed in a single organic compound layer.

また、上記有機ダイオードは、上記光照射処理によって、上記有機化合物層の陽極側のHOMOレベルおよび陰極側のHOMOレベル、ならびに陽極側のLUMOレベルおよび陰極側のHOMOレベルの少なくともいずれか一方が異なっていることが好ましい。   In addition, the organic diode has different HOMO level on the anode side and HOMO level on the cathode side, and LUMO level on the anode side and HOMO level on the cathode side, depending on the light irradiation treatment. Preferably it is.

また、上記有機ダイオードは、上記光照射処理によって、上記有機化合物層の、陽極側の半導体特性の電荷タイプと陰極側の半導体特性の電荷タイプとが異なっていることが好ましい。   Further, in the organic diode, it is preferable that the charge type of the semiconductor characteristic on the anode side and the charge type of the semiconductor characteristic on the cathode side of the organic compound layer differ depending on the light irradiation treatment.

また、上記有機ダイオードは、上記陽極と上記陰極とが同一の導電性材料であることが好ましい。   In the organic diode, the anode and the cathode are preferably made of the same conductive material.

以上のように、本発明に係る有機半導体素子の製造方法は、半導体層がキノイド構造を有するオリゴチオフェン化合物によって形成されている有機化合物層に対して、加熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも何れかの処理を施すことにより、n型の特性、p型の特性または両極性型の特性を、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性のうちの別の特性に変化させる工程を含む。そのため、同一の化合物中に、特性の異なる領域を共存させることができる。   As described above, in the method for producing an organic semiconductor element according to the present invention, at least a heat treatment, a light irradiation treatment, and a solvent treatment are performed on an organic compound layer in which a semiconductor layer is formed of an oligothiophene compound having a quinoid structure. By performing any of the processes, the n-type characteristic, the p-type characteristic, or the bipolar characteristic is changed to another characteristic among the n-type characteristic, the p-type characteristic, and the bipolar characteristic. Process. Therefore, regions having different characteristics can coexist in the same compound.

一実施形態に係る有機トランジスタの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the organic transistor which concerns on one Embodiment. ホールおよび電子の注入障壁を説明する概略図である。It is the schematic explaining the hole and electron injection | pouring barrier. (a)は、加熱処理および光照射処理による吸収スペクトル変化を表す図であり、(b)は、加熱処理および光照射処理によるエネルギーレベル変化を示す測定結果を表す図である。(A) is a figure showing the absorption spectrum change by heat processing and light irradiation processing, (b) is a figure showing the measurement result which shows the energy level change by heat processing and light irradiation processing. 光照射処理による表面電位変化を示す測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result which shows the surface potential change by a light irradiation process. 加熱処理および光照射処理によるX線回折パターンの変化を示す測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result which shows the change of the X-ray diffraction pattern by heat processing and light irradiation processing. 一実施形態に係る有機トランジスタの測定方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the measuring method of the organic transistor which concerns on one Embodiment. 実施例1および実施例6の有機トランジスタの伝達特性を表す図である。It is a figure showing the transfer characteristic of the organic transistor of Example 1 and Example 6. FIG. 実施例2の有機トランジスタの伝達特性の測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic of the organic transistor of Example 2. 実施例6の有機トランジスタの移動度の測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result of the mobility of the organic transistor of Example 6. 実施例6の有機トランジスタの移動度の測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result of the mobility of the organic transistor of Example 6. 実施例7の有機トランジスタの伝達特性および移動度の測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性の測定結果、(b)は移動度の測定結果である。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic and mobility of the organic transistor of Example 7, (a) is a measurement result of a transfer characteristic, (b) is a measurement result of a mobility. 実施例8の有機トランジスタの伝達特性および移動度の測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性の測定結果、(b)は移動度の測定結果である。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic and mobility of the organic transistor of Example 8, (a) is a measurement result of a transfer characteristic, (b) is a measurement result of a mobility. 実施例9の有機トランジスタの溶媒処理による伝達特性、吸収スペクトルおよびX線回折パターンの変化を示す測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性の変化、(b)は吸収スペクトルの変化、(c)はX線回折パターンの変化を表している。It is a figure showing the measurement result which shows the change of the transmission characteristic by the solvent process of the organic transistor of Example 9, an absorption spectrum, and an X-ray-diffraction pattern, (a) is a change of a transfer characteristic, (b) is a change of an absorption spectrum, (C) represents a change in the X-ray diffraction pattern. 実施例10の有機トランジスタの溶媒処理による伝達特性および吸収スペクトルの変化を示す測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性の変化、(b)は吸収スペクトルの変化を表している。It is a figure showing the measurement result which shows the change of the transfer characteristic by the solvent process of the organic transistor of Example 10, and a change of an absorption spectrum, (a) shows the change of the transfer characteristic, (b) shows the change of the absorption spectrum. 実施例3の有機化合物層の形成に使用する有機溶媒の違いによる伝達特性、吸収スペクトルおよびX線回折パターンの変化を示す測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性の変化、(b)は吸収スペクトルの変化、(c)はX線回折パターンの変化を表している。It is a figure showing the measurement result which shows the change of the transfer characteristic by the difference in the organic solvent used for formation of the organic compound layer of Example 3, an absorption spectrum, and an X-ray-diffraction pattern, (a) is a change of a transfer characteristic, (b ) Represents a change in absorption spectrum, and (c) represents a change in X-ray diffraction pattern. 実施例4の有機トランジスタの伝達特性および移動度の測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性、(b)は移動度、(c)は移動度の比を表している。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic of the organic transistor of Example 4, and a mobility, (a) is a transfer characteristic, (b) is a mobility, (c) represents the ratio of mobility. 実施例4の膜厚の違いによる吸収スペクトルおよびX線回折パターンの変化を示す測定結果を表す図であり、(a)は吸収スペクトルの変化、(b)はX線回折パターンの変化を表している。It is a figure showing the measurement result which shows the change of the absorption spectrum and X-ray diffraction pattern by the difference in the film thickness of Example 4, (a) shows the change of an absorption spectrum, (b) shows the change of an X-ray diffraction pattern. Yes. 実施例5の有機トランジスタの伝達特性および移動度の測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性、(b)は移動度、(c)は移動度の比を表している。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic of the organic transistor of Example 5, and a mobility, (a) is a transfer characteristic, (b) is a mobility, (c) represents the ratio of mobility. 実施例11の有機トランジスタの伝達特性の測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic of the organic transistor of Example 11. 一実施形態に係る論理ゲートNOTの構成および測定方法を説明する概略図であり、(a)は構成を説明する概略図、(b)は測定方法を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure and measuring method of the logic gate NOT which concern on one Embodiment, (a) is the schematic explaining a structure, (b) is the schematic explaining the measuring method. 実施例12の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲインの測定結果を表す図であり、(a)および(b)は伝達特性、(c)はゲインを表している。It is a figure showing the transfer characteristic of the logic gate NOT of Example 12, and the measurement result of a gain, (a) and (b) shows a transfer characteristic, (c) represents the gain. 実施例13の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲインの測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性、(b)はゲインを表している。It is a figure showing the transfer characteristic of the logic gate NOT of Example 13, and the measurement result of a gain, (a) represents a transfer characteristic, (b) represents the gain. 一実施形態に係る論理ゲートNOTの構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the logic gate NOT which concerns on one Embodiment. 実施例14の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲイン、ならびに論理ゲートNOTを構成する有機トランジスタの伝達特性の測定結果を表す図であり、(a)は有機トランジスタの伝達特性、(b)は論理ゲートの伝達特性、(c)はゲインを表している。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic and gain of logic gate NOT of Example 14, and the transfer characteristic of the organic transistor which comprises logic gate NOT, (a) is the transfer characteristic of an organic transistor, (b) is a logic gate. (C) represents the gain. 実施例15の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲイン、ならびに論理ゲートNOTを構成する有機トランジスタの伝達特性の測定結果を表す図であり、(a)は有機トランジスタの伝達特性、(b)は論理ゲートの伝達特性、(c)はゲインを表している。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic and gain of logic gate NOT of Example 15, and the transfer characteristic of the organic transistor which comprises logic gate NOT, (a) is the transfer characteristic of an organic transistor, (b) is a logic gate. (C) represents the gain. 一実施形態に係る論理ゲートNOTの構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure of the logic gate NOT which concerns on one Embodiment. 実施例16の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲイン、ならびに実施例16および実施例17の論理ゲートNOTを構成する有機トランジスタの伝達特性の測定結果を表す図であり、(a)は有機トランジスタの伝達特性、(b)は論理ゲートの伝達特性、(c)はゲインを表している。It is a figure showing the transmission characteristic and gain of the logic gate NOT of Example 16, and the measurement result of the transfer characteristic of the organic transistor which comprises the logic gate NOT of Example 16 and Example 17, (a) is a transmission of an organic transistor (B) represents the transfer characteristic of the logic gate, and (c) represents the gain. 実施例17の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲインの測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性、(b)はゲインを表している。It is a figure showing the transfer characteristic and gain measurement result of logic gate NOT of Example 17, (a) represents a transfer characteristic, (b) represents the gain. 実施例18の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲインの測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性、(b)はゲインを表している。It is a figure showing the transfer characteristic and gain measurement result of logic gate NOT of Example 18, (a) represents a transfer characteristic, (b) represents the gain. 実施例19の論理ゲートNOTの伝達特性およびゲインの測定結果を表す図であり、(a)は伝達特性、(b)はゲインを表している。It is a figure showing the transfer characteristic of the logic gate NOT of Example 19, and the measurement result of a gain, (a) represents a transfer characteristic, (b) represents the gain. 実施例20の論理ゲートNOTの伝達特性、ならびに実施例20および実施例21の論理ゲートNOTを構成する有機トランジスタの伝達特性の測定結果を表す図であり、(a)は有機トランジスタの伝達特性、(b)は論理ゲートの伝達特性を現している。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic of the logic gate NOT of Example 20, and the transfer characteristic of the organic transistor which comprises the logic gate NOT of Example 20 and Example 21, (a) is the transfer characteristic of an organic transistor, (B) shows the transfer characteristic of the logic gate. 実施例21の論理ゲートNOTの伝達特性の測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result of the transfer characteristic of logic gate NOT of Example 21. 実施例21の論理ゲートNOTを曲げたときの、動作特性の変化を示す測定結果を表す図であり、(a)は有機トランジスタの伝達特性の変化、(b)は論理ゲートの伝達特性の変化、(c)は曲げ半径依存性を表している。It is a figure showing the measurement result which shows the change of an operation characteristic when the logic gate NOT of Example 21 is bent, (a) is a change of the transfer characteristic of an organic transistor, (b) is a change of the transfer characteristic of a logic gate. , (C) represents the bending radius dependency. (a)および(b)は本発明の一実施形態に係る論理ゲートNANDおよびNORの構成を説明する概略図である。(A) And (b) is the schematic explaining the structure of logic gate NAND and NOR concerning one Embodiment of this invention. 図34に示す論理ゲートNANDの測定方法を説明する概略図である。FIG. 35 is a schematic diagram illustrating a method for measuring the logic gate NAND illustrated in FIG. 34. 実施例22の論理ゲートNANDの伝達特性の測定結果であり、(a)は伝達特性の測定結果を表す図であり、(b)は(a)の結果を表にまとめたものである。It is a measurement result of the transfer characteristic of the logic gate NAND of Example 22, (a) is a figure showing the measurement result of a transfer characteristic, (b) summarizes the result of (a) in the table | surface. 図34に示す論理ゲートNORの測定方法を説明する概略図である。FIG. 35 is a schematic diagram illustrating a method for measuring the logic gate NOR shown in FIG. 34. 実施例23の論理ゲートNORの伝達特性の測定結果であり、(a)は伝達特性の測定結果を表す図であり、(b)は(a)の結果を表にまとめたものである。It is a measurement result of the transfer characteristic of logic gate NOR of Example 23, (a) is a figure showing the measurement result of a transfer characteristic, (b) summarizes the result of (a) in the table | surface. 実施例24の有機半導体素子の構成と測定方法を説明する概略図であり、(a)は構成を示し、(b)は測定方法を説明する概略図である。It is the schematic explaining the structure and measuring method of the organic-semiconductor element of Example 24, (a) shows a structure, (b) is the schematic explaining a measuring method. 実施例24の電流−電圧特性の測定結果を表す図である。It is a figure showing the measurement result of the current-voltage characteristic of Example 24. 実施例25の有機トランジスタの構成を示す概略図であり、(a)は断面図であり、(b)は上面図である。It is the schematic which shows the structure of the organic transistor of Example 25, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 実施例25の有機トランジスタの伝達特性および出力特性の測定結果であり、(a)および(b)は伝達特性を表し、(c)は出力特性を表す。It is a measurement result of the transfer characteristic and output characteristic of the organic transistor of Example 25, (a) and (b) express a transfer characteristic, (c) expresses an output characteristic. ゲート電極とドレイン電極との間の有機化合物層において電荷タイプが変換されている有機トランジスタを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the organic transistor by which the charge type was converted in the organic compound layer between a gate electrode and a drain electrode. ゲート電極とドレイン電極との間の有機化合物層およびその近傍において電荷タイプが変換されている有機トランジスタを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the organic transistor from which the charge type was converted in the organic compound layer between a gate electrode and a drain electrode, and its vicinity. 有機化合物層全体に処理が施されている有機トランジスタを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the organic transistor by which the whole organic compound layer is processed. 加熱処理の温度の違いによる吸収スペクトルの違いを表したグラフの図である。It is a figure showing the difference in the absorption spectrum by the difference in the temperature of heat processing.

本発明の実施の形態について、図1〜図46に基づいて説明すれば以下の通りである。   The embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

上述のように、論理ゲートを作製するためには電荷タイプの異なる有機トランジスタを組み込む必要があり、2種類以上の有機化合物層、または2種類以上の異なる電極材料が必要である。そこで、単一の化合物で電荷タイプを変換することができれば、プロセスの簡略化および資源の消費の抑制など、画期的な革新をもたらすことができる。本発明者らは、加熱処理、光照射処理および溶媒処理によって電荷タイプを変換できる化合物を見いだし、本発明を完成させるに至った。これにより、単一化合物および単一のソース・ドレイン電極で電荷タイプの異なる有機トランジスタを実現し、それを組み合わせて論理ゲートも実現した。また、論理ゲートはプラスチック基板上にも作製し、基板を曲げても動作することを確認した。   As described above, in order to fabricate a logic gate, it is necessary to incorporate organic transistors having different charge types, and two or more kinds of organic compound layers or two or more kinds of different electrode materials are necessary. Thus, if the charge type can be converted with a single compound, groundbreaking innovations such as simplification of processes and reduction of resource consumption can be brought about. The present inventors have found a compound capable of changing the charge type by heat treatment, light irradiation treatment and solvent treatment, and have completed the present invention. As a result, organic transistors with different charge types were realized with a single compound and a single source / drain electrode, and a logic gate was also realized by combining them. The logic gate was also fabricated on a plastic substrate, and it was confirmed that it would work even if the substrate was bent.

本明細書において、電荷タイプとは、半導体層または半導体素子がn型の特性を有するか、p型の特性を有するか、両極性型の特性を有するかを区別するために用いる語句である。   In this specification, the charge type is a term used to distinguish whether a semiconductor layer or a semiconductor element has n-type characteristics, p-type characteristics, or bipolar characteristics.

また、本明細書において、「p型」、「p型寄りの両極性型」、「両極性型」、「n型寄りの両極性型」および「n型」は、それぞれ以下のように区別される。
ホール移動度μと電子移動度μとの比(μ/μ)が、
50以上:p型
10以上50未満:p型寄りの両極性型
0.1以上10未満:両極性型
0.02以上0.1未満:n型寄りの両極性型
0.02未満:n型。
In the present specification, “p-type”, “p-type near-polarity”, “bipolar-type”, “n-type near-bipolar” and “n-type” are distinguished as follows. Is done.
The ratio of the hole mobility μ h to the electron mobility μ eh / μ e ) is
50 or more: p-type 10 or more and less than 50: bipolar type near p-type 0.1 or more and less than 10: bipolar type 0.02 or more and less than 0.1: bipolar type near n-type less than 0.02: n-type .

ただし、比(μ/μ)がn型寄りの両極性型に判断される場合であっても、ホール移動度が0.001cm/Vs未満のものは、移動度が小さく不十分なため、n型としている。 However, even when the ratio (μ h / μ e ) is determined to be an n-type bipolar type, those having a hole mobility of less than 0.001 cm 2 / Vs have a small and insufficient mobility. Therefore, the n-type is used.

まず、通常の有機トランジスタの動作について説明する。   First, the operation of a normal organic transistor will be described.

従来の有機トランジスタでは、ゲート電極に電圧を印加すると、有機化合物層のソース電極とドレイン電極との間の領域(本明細書においては、以下、活性領域とも称する)にチャネルが形成され、ソース・ドレイン電極間のドレイン電流が流れやすくなり、オン状態となる。p型の場合はマイナスのゲート電圧の時にホールが流れ、n型の場合はプラスのゲート電圧の時に電子が流れ、両極性型の場合はゲート電圧の極性に寄らずにホールまたは電子が流れる。   In a conventional organic transistor, when a voltage is applied to the gate electrode, a channel is formed in a region between the source electrode and the drain electrode of the organic compound layer (hereinafter also referred to as an active region), and the source / The drain current between the drain electrodes is easy to flow, and the on state is established. In the case of the p-type, holes flow when the gate voltage is negative. In the case of the n-type, electrons flow when the gate voltage is positive. In the case of the bipolar type, holes or electrons flow regardless of the polarity of the gate voltage.

有機トランジスタの場合は、ソース電極およびドレイン電極からの電荷の注入も重要である。有機トランジスタでは、ゲート電圧の印加によって電極から有機化合物層への電荷の注入障壁が低減され、それにより電荷注入が促進され、ドレイン電流が流れるようになる。ここで、図2に示すように、ホールにとっては電極の仕事関数と有機化合物層のHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)レベルとの差が注入障壁となり、電子にとっては電極の仕事関数と有機化合物層のLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)レベルとの差が注入障壁となる。したがって、電荷タイプの変換には、この注入障壁を変える必要がある。   In the case of an organic transistor, injection of charges from the source electrode and the drain electrode is also important. In an organic transistor, application of a gate voltage reduces a charge injection barrier from the electrode to the organic compound layer, thereby promoting charge injection and allowing a drain current to flow. Here, as shown in FIG. 2, for holes, the difference between the work function of the electrode and the HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) level of the organic compound layer becomes an injection barrier, and for electrons, the work function of the electrode and the organic compound layer The difference from the LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) level becomes an injection barrier. Therefore, this charge barrier needs to be changed for charge type conversion.

本発明者らは、有機化合物層に下記化学式(1)に示される化合物(以下、本発明に用いられるオリゴチオフェン化合物と称する)を用い、特定の処理を行うことにより、有機化合物層のHOMOレベルおよびLUMOレベルを容易に変化させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors use a compound represented by the following chemical formula (1) (hereinafter referred to as an oligothiophene compound used in the present invention) for the organic compound layer and perform a specific treatment to thereby obtain a HOMO level of the organic compound layer. The present inventors have found that the LUMO level can be easily changed and have completed the present invention.

(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。) (In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)

図1は本発明に係る有機トランジスタの構成を示す概略図である。図1に示すように、有機トランジスタ1は、基板上の、ゲート電極11、ゲート絶縁膜12、ソース電極14、ドレイン電極15、有機化合物層13の各部材を含んで構成されている。有機トランジスタ1は、ボトムゲート・トップコンタクト型の構造をとっているが、特にこの構造に限定されることはなく、ボトムゲート・ボトムコンタクト型など、通常の有機トランジスタの構造を使用することができる。   FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an organic transistor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the organic transistor 1 includes a gate electrode 11, a gate insulating film 12, a source electrode 14, a drain electrode 15, and an organic compound layer 13 on the substrate. The organic transistor 1 has a bottom gate / top contact type structure, but is not particularly limited to this structure, and a normal organic transistor structure such as a bottom gate / bottom contact type can be used. .

有機化合物層13を形成する化合物は、本発明に用いられるオリゴチオフェン化合物であれば特に限定されないが、下記一般式(5)で表される化合物であることが好ましく、下記化学式(6)および(7)で表される化合物であることがより好ましく、下記一般式(6)で表される化合物であることがさらに好ましい。以下、下記化学式(6)で表される化合物を4ThQと称し、下記化学式(7)で表される化合物を4ThQ(OMe)と称する。   Although the compound which forms the organic compound layer 13 will not be specifically limited if it is the oligothiophene compound used for this invention, It is preferable that it is a compound represented by following General formula (5), and following Chemical formula (6) and ( The compound represented by 7) is more preferable, and the compound represented by the following general formula (6) is more preferable. Hereinafter, the compound represented by the following chemical formula (6) is referred to as 4ThQ, and the compound represented by the following chemical formula (7) is referred to as 4ThQ (OMe).

(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、上記式(1)におけるXと同じである。) (In the formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in the above formula (1). The same.)

有機化合物層の形成は、真空蒸着法よりも、スピンコートおよび印刷などの溶液プロセス(湿式プロセス、ウェットプロセスともいう)の方が、低エネルギーで簡便に実施することができる。しかしながら、溶液プロセスに使用できる化合物の多くはポリマーであり、重合度の分散性などのため、再現性および信頼性にかける面がある。これに対し、本発明に用いられるオリゴチオフェン化合物は、溶液プロセスによって薄膜形成でき、分散性がなく優れている。これまで、溶液プロセスによって、4ThQを用いて、半導体素子として利用できるような良質な薄膜を形成できることを示した例はない。   The formation of the organic compound layer can be carried out more easily with a lower energy in a solution process (also referred to as a wet process or a wet process) such as spin coating and printing than in a vacuum deposition method. However, many of the compounds that can be used in the solution process are polymers, and due to the dispersibility of the degree of polymerization, etc., there is a need for repeatability and reliability. On the other hand, the oligothiophene compound used in the present invention can be formed into a thin film by a solution process and has excellent dispersibility. Up to now, there has been no example showing that a high-quality thin film that can be used as a semiconductor element can be formed using 4ThQ by a solution process.

4ThQ薄膜は、クロロホルムおよびテトラヒドロフラン(THF)などの溶媒に溶解し、スピンコートにより形成することができる。   The 4ThQ thin film can be formed by spin coating by dissolving in a solvent such as chloroform and tetrahydrofuran (THF).

次に、4ThQ薄膜に対する光照射処理または加熱処理による、紫外光電子分光法(UPS)により得られるUPSスペクトルおよび吸収スペクトルの変化について説明する。   Next, changes in the UPS spectrum and absorption spectrum obtained by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) due to light irradiation treatment or heat treatment on the 4ThQ thin film will be described.

UPS測定用の薄膜は、4ThQ濃度が2mg/mlのクロロホルム溶液を、回転速度3000rpmで10秒間、ITO基板上にスピンコートして形成した。吸収スペクトル測定用の薄膜は、4ThQ濃度が10mg/mlのクロロホルム溶液を、回転速度3000rpmで10秒間、合成石英基板上にスピンコートして形成した。   A thin film for UPS measurement was formed by spin-coating a chloroform solution having a 4ThQ concentration of 2 mg / ml on an ITO substrate at a rotational speed of 3000 rpm for 10 seconds. The thin film for measuring the absorption spectrum was formed by spin-coating a chloroform solution having a 4ThQ concentration of 10 mg / ml on a synthetic quartz substrate at a rotation speed of 3000 rpm for 10 seconds.

加熱処理は、180℃、10秒の条件で行った。なお、40秒までは結果に変化はなかった。光照射処理は、光源として波長808nmのレーザースキャナーを用い、1ラインずつ順次スキャンを行いフィルム全面に処理を行った。照射条件は、光パワー0.1W、スポットサイズ300μm、スキャン速度10mm/秒、スキャン間隔150μmである。なお、波長1060nmの光でも同様の結果が得られる。   The heat treatment was performed at 180 ° C. for 10 seconds. There was no change in the results until 40 seconds. In the light irradiation treatment, a laser scanner having a wavelength of 808 nm was used as a light source, and the entire film was processed by sequentially scanning line by line. The irradiation conditions are an optical power of 0.1 W, a spot size of 300 μm, a scanning speed of 10 mm / second, and a scanning interval of 150 μm. Similar results can be obtained with light having a wavelength of 1060 nm.

図3は、4ThQに対する光照射処理または加熱処理による吸収スペクトル変化およびエネルギーレベル変化の測定結果を示す図である。吸収スペクトルを図3(a)に示し、計算したHOMO・LUMOレベルを図3(b)に示す。図3(a)に示すように、光照射処理および加熱処理により、4ThQの吸収スペクトルが変化している。なお、加熱処理は、180℃、10秒の条件で行っているが、40秒までは結果に変化はなかった。各処理前のHOMOレベルおよびLUMOレベルはそれぞれ、4.5eVおよび3.6eVであったが、光照射処理および加熱処理いずれにおいても処理後のHOMOレベルおよびLUMOレベルはそれぞれ、5.6eVおよび4.5eVに変化していた。すなわち、処理前のHOMOレベルと処理後のLUMOレベルとが同じレベルになっていた。そのため、4ThQへのホールに対する注入障壁と電子に対する注入障壁とが入れ替わり、電荷タイプが異なるものに変化している。なお、加熱処理は、180℃、10秒の条件で行っているが、40秒までは結果に変化はなかった。   FIG. 3 is a diagram showing measurement results of changes in absorption spectrum and energy level due to light irradiation treatment or heat treatment for 4ThQ. The absorption spectrum is shown in FIG. 3 (a), and the calculated HOMO / LUMO level is shown in FIG. 3 (b). As shown in FIG. 3A, the absorption spectrum of 4ThQ is changed by the light irradiation treatment and the heat treatment. The heat treatment was performed under the conditions of 180 ° C. and 10 seconds, but the results did not change until 40 seconds. The HOMO level and LUMO level before each treatment were 4.5 eV and 3.6 eV, respectively, but the HOMO level and LUMO level after treatment were 5.6 eV and 4. 5 e. It changed to 5 eV. That is, the HOMO level before processing and the LUMO level after processing are the same level. Therefore, the injection barrier for holes to 4ThQ and the injection barrier for electrons are interchanged, and the charge types are changed. The heat treatment was performed under the conditions of 180 ° C. and 10 seconds, but the results did not change until 40 seconds.

図46は、加熱処理の温度の違いによる、吸収スペクトル変化の違いを示す図である。4ThQ濃度が10mg/mlのクロロホルム溶液を調製し、回転速度3000rpmで10秒間、スピンコートを行い、ガラス基板上に4ThQ薄膜を作製した。作製したサンプルの吸収スペクトルを、加熱処理を繰り返し行うたびに測定している。加熱処理時間は3秒間で一定とし、加熱温度を180度から10度ずつ上昇させた。図46に示すように、180度の加熱処理によって吸収スペクトルが変化した後、230度の加熱まではほとんど吸収スペクトルが変化せずに安定していた。240度の加熱によって吸収スペクトルが大きく減少し、4ThQの分解が始まったことが示唆された。ただし、加熱処理時間を短くすれば、より高温まで4ThQは分解しないため、より高温での加熱処理が可能となる。   FIG. 46 is a diagram illustrating a difference in absorption spectrum change due to a difference in temperature of the heat treatment. A chloroform solution having a 4ThQ concentration of 10 mg / ml was prepared, and spin coating was performed at a rotational speed of 3000 rpm for 10 seconds to produce a 4ThQ thin film on a glass substrate. The absorption spectrum of the prepared sample is measured every time the heat treatment is repeated. The heat treatment time was constant for 3 seconds, and the heating temperature was increased from 180 degrees by 10 degrees. As shown in FIG. 46, after the absorption spectrum was changed by the heat treatment at 180 degrees, the absorption spectrum was hardly changed until the heating at 230 degrees and was stable. The absorption spectrum decreased greatly by heating at 240 degrees, suggesting that the decomposition of 4ThQ began. However, if the heat treatment time is shortened, 4ThQ is not decomposed to a higher temperature, so that a heat treatment at a higher temperature is possible.

以上のように、光照射処理または加熱処理によって、UPSスペクトルおよび吸収スペクトルが変化することを実験的に確認した。すなわち、HOMOレベルおよびLUMOレベルが変化することを実験的に確認した。   As described above, it was experimentally confirmed that the UPS spectrum and the absorption spectrum were changed by the light irradiation treatment or the heat treatment. That is, it was experimentally confirmed that the HOMO level and the LUMO level change.

電荷タイプの変換にとって重要なことは、ホールの注入障壁と電子の注入障壁との大小を入れ替えることであり、正確には電極の仕事関数との兼ね合いで決まることである。そのため、有機化合物層単体としては、HOMOレベルおよびLUMOレベルのうち少なくとも一方が、HOMOレベルとLUMOレベルとの差であるバンドギャップの半分以上変化することが好ましい。これにより電荷タイプの変換が容易なものとなる。なお、処理前のHOMOレベルと処理後のLUMOレベルとが同じレベルとなること、または処理前のLUMOレベルと処理後のHOMOレベルとが同じレベルとなることが、より好ましい。   What is important for the charge type conversion is to change the size of the hole injection barrier and the electron injection barrier, which is precisely determined by the work function of the electrode. Therefore, as an organic compound layer alone, it is preferable that at least one of the HOMO level and the LUMO level change more than half of the band gap that is the difference between the HOMO level and the LUMO level. This facilitates charge type conversion. It is more preferable that the HOMO level before processing and the LUMO level after processing are the same level, or that the LUMO level before processing and the HOMO level after processing are the same level.

なお、このようなエネルギーバンド構造の変化は、仕事関数の変化としても実験的に捉えている。まず、4ThQ濃度が10mg/mlのクロロホルム溶液を、回転速度3000rpmで10秒間、ITO基板上にスピンコートして、4ThQ薄膜を形成した。次いで、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて、光パワー0.1W、スポットサイズ45μm、スキャン速度200mm/秒の条件で文字「N」を描くように、および文字「P」が白抜きに浮かぶようにスキャンした。スキャンの後、走査型ケルビンプローブフォース顕微鏡で表面電位を観察した。表面電位変化を示す観察結果を図4に示す。図4に示すように、表面電位のパターンが観察された。表面電位は仕事関数に対応しているため、図4に示す結果は、仕事関数のパターニングに成功したと捉えることができる。換言すれば、仕事関数の絶対値が大きいp型半導体領域の背景に仕事関数の絶対値の小さいn型半導体領域の文字「N」を、またn型半導体領域の背景にp型半導体領域の文字「P」をパターニングできている。すなわち、光で自在に、pn接合の形成、およびp型半導体領域とn型半導体領域との作り分けが可能となっている。   Such a change in the energy band structure is experimentally captured as a change in work function. First, a 4ThQ thin film was formed by spin-coating a chloroform solution having a 4ThQ concentration of 10 mg / ml on an ITO substrate at a rotational speed of 3000 rpm for 10 seconds. Next, using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm, the letter “N” is drawn under the conditions of optical power 0.1 W, spot size 45 μm, scanning speed 200 mm / sec, and the letter “P” floats white. Scanned. After scanning, the surface potential was observed with a scanning Kelvin probe force microscope. The observation results showing the surface potential change are shown in FIG. As shown in FIG. 4, a pattern of surface potential was observed. Since the surface potential corresponds to the work function, the result shown in FIG. 4 can be regarded as successful in patterning the work function. In other words, the letter “N” of the n-type semiconductor region having a small absolute value of the work function is placed on the background of the p-type semiconductor region having a large absolute value of the work function, and the character of the p-type semiconductor region is placed on the background of the n-type semiconductor region. “P” can be patterned. That is, it is possible to form a pn junction and to make a p-type semiconductor region and an n-type semiconductor region separately with light.

ところで、電荷タイプの変換には、分子パッキングも重要と考えられている。上記非特許文献1では、4ThQを含むキノイド構造を有するオリゴチオフェンについて、分子パッキングと電荷輸送特性との関係について理論的考察を行っている。非特許文献1では、化合物の構造を若干変化させることによって分子パッキングが変化し、それが電荷輸送特性に影響を及ぼすことが示唆されている。本発明では、分子パッキングの変化を、単一化合物において実現できている。非特許文献1では、単一化合物による実現の可能性については、一切記載されていない。   By the way, molecular packing is also considered important for charge type conversion. In the said nonpatent literature 1, theoretical consideration is performed about the relationship between a molecular packing and a charge transport characteristic about the oligothiophene which has a quinoid structure containing 4ThQ. Non-Patent Document 1 suggests that the molecular packing changes by slightly changing the structure of the compound, which affects the charge transport properties. In the present invention, the change in molecular packing can be realized in a single compound. Non-Patent Document 1 does not describe any possibility of realization by a single compound.

図5は4ThQのX線回折パターンを示す図である。図5に示すように、光照射処理および加熱処理によってピーク位置が変化している。このことから、光照射処理および加熱処理によって4ThQの分子パッキングが変化していることが分かる。ここで、測定サンプルの作製は、光照射処理の波長を除いて、上述の吸収スペクトル測定のサンプルと同じである。光照射処理の光源としては、波長1060nmのレーザースキャナーを用いた。   FIG. 5 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of 4ThQ. As shown in FIG. 5, the peak position is changed by the light irradiation treatment and the heat treatment. This shows that the molecular packing of 4ThQ is changed by the light irradiation treatment and the heat treatment. Here, the production of the measurement sample is the same as the above-described absorption spectrum measurement sample except for the wavelength of the light irradiation treatment. A laser scanner with a wavelength of 1060 nm was used as a light source for the light irradiation treatment.

なお、光照射処理および加熱処理の条件は、上述の条件に限定されるものではない。例えば、100℃、30分の加熱処理によって電荷タイプの変換を確認している。光照射処理でも、光パワー、スキャン速度およびスポットサイズなど、適宜変更できる。有機トランジスタに応用する場合には、上述のようにソース・ドレイン電極との兼ね合いも重要であり、目的に応じて調整すればよい。ただし、光照射の場合は、少なくとも有機化合物層が吸収する光の波長で行う必要がある。この観点から、光照射における光の波長は、550nm〜1750nmであることが好ましい。また、上述の吸収スペクトルの照射条件からエネルギーを換算すると、およそ1.7J/cmほどのエネルギーが吸収されており、光照射における光エネルギーは少なくとも1J/cm程度のエネルギーであることが好ましい。 Note that the conditions of the light irradiation treatment and the heat treatment are not limited to the above-described conditions. For example, the charge type conversion is confirmed by heat treatment at 100 ° C. for 30 minutes. Even in the light irradiation process, the light power, the scanning speed, the spot size, and the like can be appropriately changed. When applied to an organic transistor, the balance with the source / drain electrodes is important as described above, and may be adjusted according to the purpose. However, in the case of light irradiation, it is necessary to carry out at least the wavelength of light absorbed by the organic compound layer. From this viewpoint, the wavelength of light in the light irradiation is preferably 550 nm to 1750 nm. Moreover, when energy is converted from the irradiation conditions of the absorption spectrum described above, energy of about 1.7 J / cm 2 is absorbed, and the light energy in the light irradiation is preferably at least about 1 J / cm 2. .

有機トランジスタを製造する場合、光照射する領域は、有機化合物層の、ソース電極とドレイン電極との間の領域であることが好ましい。これにより、図43に示すように、活性領域において電荷タイプが変換されている(図43中の13’)有機トランジスタを製造することができる。なお、後述の実施例に示すように、ソース電極またはドレイン電極と重畳している領域であって、活性領域に隣接する領域にも光照射処理が行われていることがより好ましい。   When manufacturing an organic transistor, it is preferable that the region to be irradiated with light is a region between the source electrode and the drain electrode of the organic compound layer. As a result, as shown in FIG. 43, an organic transistor whose charge type is converted in the active region (13 'in FIG. 43) can be manufactured. In addition, as shown in the Example mentioned later, it is more preferable that the light irradiation process is performed also to the area | region which overlaps with the source electrode or the drain electrode, and is adjacent to an active region.

後述する実施例における溶媒処理による電荷タイプの変換では、溶媒としてクロロホルムを用いているが、ジクロロメタン、テトラクロロエタンおよびテトラクロロメタンを用いて溶媒処理を行ってもよい。   In the charge type conversion by solvent treatment in Examples described later, chloroform is used as the solvent, but the solvent treatment may be performed using dichloromethane, tetrachloroethane, and tetrachloromethane.

また、4ThQ薄膜上にポリビニルアルコール(PVA)などの水溶性フィルムをパターニングして形成し、それにより部分的に4ThQを保護し、その上で溶媒処理を行い、処理後にPVAを取り除くことにより、部分的に電荷タイプの変換を行うことが可能である。Oリングまたはガラス板で部分的に保護するものであってもよい。   Further, a water-soluble film such as polyvinyl alcohol (PVA) is formed on the 4ThQ thin film by patterning, thereby partially protecting the 4ThQ, performing a solvent treatment thereon, and removing the PVA after the treatment. Thus, charge type conversion can be performed. It may be partially protected with an O-ring or a glass plate.

以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。   Examples will be shown below, and the embodiments of the present invention will be described in more detail. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and the present invention is also applied to the embodiments obtained by appropriately combining the disclosed technical means. It is included in the technical scope of the invention. Moreover, all the literatures described in this specification are used as reference.

〔有機トランジスタ〕
(実施例1)
本発明の有機トランジスタの一実施例について、図1を用いて説明する。本実施例の有機トランジスタは、図1に示すように、ゲート電極11、ゲート電極11上に形成されたゲート絶縁膜12、ゲート絶縁膜12上に形成された4ThQの有機化合物層13、ならびに有機化合物層13上に形成されたソース電極14およびドレイン電極15を備えている。
[Organic transistor]
Example 1
An embodiment of the organic transistor of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the organic transistor of this example includes a gate electrode 11, a gate insulating film 12 formed on the gate electrode 11, a 4ThQ organic compound layer 13 formed on the gate insulating film 12, and an organic A source electrode 14 and a drain electrode 15 formed on the compound layer 13 are provided.

有機トランジスタ1の製造方法は、以下の通りである。まず、厚さ300nmの熱酸化膜(SiO)が表面に形成されている、nドープされたSiウェハ(厚さ525μm)を用意した。Siウェハを、基板の役割を併せ持つゲート電極として用い、熱酸化膜をゲート絶縁膜として利用した。濃度5mMでオクタデシルトリメトキシシラン(OTS)が溶解しているヘキサン溶液中に、熱酸化膜付きSiウェハを20時間浸して、いわゆるOTS処理を行った。次いで、有機化合物層として厚さ90nm程度の4ThQ薄膜を、スピンコート法により熱酸化膜上に形成した。このとき、4ThQ濃度が10mg/mlのクロロホルム溶液を調製し、回転速度3000rpmで10秒間、スピンコートを行った。その後、真空乾燥を50℃で一晩行った。続いて、ソース電極およびドレイン電極として厚み20nm〜80nmの金電極を、真空蒸着法により4ThQ薄膜上に形成した。チャネル幅は4mm、チャネル長は45μmに設計した。 The manufacturing method of the organic transistor 1 is as follows. First, an n-doped Si wafer (thickness: 525 μm) on which a 300 nm thick thermal oxide film (SiO 2 ) was formed was prepared. A Si wafer was used as a gate electrode that also functions as a substrate, and a thermal oxide film was used as a gate insulating film. A so-called OTS treatment was performed by immersing the Si wafer with a thermal oxide film in a hexane solution in which octadecyltrimethoxysilane (OTS) was dissolved at a concentration of 5 mM for 20 hours. Next, a 4ThQ thin film having a thickness of about 90 nm was formed as an organic compound layer on the thermal oxide film by spin coating. At this time, a chloroform solution having a 4ThQ concentration of 10 mg / ml was prepared, and spin coating was performed at a rotational speed of 3000 rpm for 10 seconds. Thereafter, vacuum drying was performed at 50 ° C. overnight. Subsequently, a gold electrode having a thickness of 20 nm to 80 nm was formed on the 4ThQ thin film by a vacuum deposition method as a source electrode and a drain electrode. The channel width was designed to be 4 mm and the channel length was 45 μm.

次に有機トランジスタ1の伝達特性について、図6および図7を参照して説明する。   Next, transfer characteristics of the organic transistor 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図6は、有機トランジスタ1におけるドレイン電流の測定方法を示す概略図である。作製した有機トランジスタ1にリード線を接続し、図6に示すとおり、ゲート電圧(V)を印加するための電圧源と、ドレイン電圧(V)を印加するための電圧源と、ドレイン電流(I)を測定するための電流計とをさらに接続した。 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for measuring the drain current in the organic transistor 1. A lead wire is connected to the produced organic transistor 1, and as shown in FIG. 6, a voltage source for applying a gate voltage (V g ), a voltage source for applying a drain voltage (V d ), and a drain current An ammeter for measuring (I d ) was further connected.

図7は、有機トランジスタ1におけるドレイン電流の測定結果を示す図である。100Vのドレイン電圧(V)を印加し、飽和領域でのドレイン電流とゲート電圧との関係を調べた。結果を図7に実線で示す。図7に示したように、有機トランジスタ1では、p型寄りの両極性型の特性が得られた。移動度は、ホール移動度が0.05〜0.1cm/Vs、電子移動度が0.002〜0.006cm/Vsに到達していた。溶液プロセスのオリゴマーとして、トップレベルの移動度を有する有機トランジスタであった。なお、図7に記載の結果は、サンプルをチャンバー内に設置し、ロータリーポンプで荒引きしながら測定を行った結果であるが、大気中でも大きな変化は見られず、大気中でも安定した動作が得られた。 FIG. 7 is a diagram showing the measurement result of the drain current in the organic transistor 1. A drain voltage (V d ) of 100 V was applied, and the relationship between the drain current and the gate voltage in the saturation region was examined. The result is shown by a solid line in FIG. As shown in FIG. 7, the organic transistor 1 has a p-type ambipolar characteristic. Mobility, the hole mobility 0.05~0.1cm 2 / Vs, the electron mobility was reached 0.002~0.006cm 2 / Vs. As an oligomer of a solution process, it was an organic transistor having top-level mobility. The results shown in FIG. 7 are the results of measurement while placing the sample in the chamber and roughing with a rotary pump, but no significant change was observed in the atmosphere, and stable operation was obtained in the atmosphere. It was.

(実施例2)
有機化合物層が4ThQ(OMe)である有機トランジスタの伝達特性について、図8を参照して以下に説明する。
(Example 2)
The transfer characteristics of an organic transistor having an organic compound layer of 4ThQ (OMe) will be described below with reference to FIG.

本実施例の有機トランジスタは、有機化合物層が4ThQ(OMe)であること以外は実施例1に同じである。すなわち、スピンコート法により薄膜を形成する際に、4ThQ(OMe)が溶解したクロロホルム溶液を用いたことだけが異なる。このとき、4ThQ(OMe)が十分に溶解するように溶液を50℃に加熱した。   The organic transistor of this example is the same as that of Example 1 except that the organic compound layer is 4ThQ (OMe). That is, the only difference is that a chloroform solution in which 4ThQ (OMe) is dissolved is used when forming a thin film by spin coating. At this time, the solution was heated to 50 ° C. so that 4ThQ (OMe) was sufficiently dissolved.

作製した有機トランジスタ1に、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続した。100Vのドレイン電圧(V)を印加し、飽和領域での伝達特性を調べた。結果を図8に示す。図8に示したように、有機トランジスタでは、n型の特性が得られた。電子移動度は、0.0005cm/Vsであった。 A voltage source and an ammeter were connected to the produced organic transistor 1 in the same manner as in Example 1. A drain voltage (V d ) of 100 V was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were examined. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 8, in the organic transistor, n-type characteristics were obtained. The electron mobility was 0.0005 cm 2 / Vs.

有機トランジスタは、実施例1の有機トランジスタ1に比較してヒステリシスが小さく、有機トランジスタとして動作不良を起こしにくい。   The organic transistor has a smaller hysteresis than the organic transistor 1 of Example 1, and is less likely to cause a malfunction as the organic transistor.

(実施例3)
有機化合物層が4ThQである有機トランジスタの別の例について、図15を参照して以下に説明する。
Example 3
Another example of an organic transistor having an organic compound layer of 4ThQ will be described below with reference to FIG.

本実施例の有機トランジスタは、4ThQ薄膜形成時における溶媒を変更した以外は、実施例1に同じである。本実施例では、4ThQ薄膜を形成する際に、4ThQ濃度が10mg/mlのテトラヒドロフラン(THF)溶液を調製し、回転速度1500rpmで10秒間、スピンコートを行った。   The organic transistor of this example is the same as that of Example 1 except that the solvent at the time of forming the 4ThQ thin film is changed. In this example, when a 4ThQ thin film was formed, a tetrahydrofuran (THF) solution having a 4ThQ concentration of 10 mg / ml was prepared and spin-coated at a rotation speed of 1500 rpm for 10 seconds.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を調べた。結果を図15(a)に示す。なお、クロロホルム溶液を用いて4ThQ薄膜を形成した有機トランジスタについても、同様の測定条件で伝達特性を調べ、結果を図15(a)に併記した。 A lead wire was connected to the manufactured organic transistor, a voltage source and an ammeter were connected in the same manner as in Example 1, a 50 V drain voltage (V d ) was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were examined. The results are shown in FIG. Note that the transfer characteristics of the organic transistor in which the 4ThQ thin film was formed using the chloroform solution were examined under the same measurement conditions, and the results are also shown in FIG.

図15(a)に示したように、クロロホルム溶液を用いて作製した有機トランジスタの場合にはp型よりの両極性型であった特性が、THF溶液を用いて作製した有機トランジスタの場合では、n型の特性が得られた。以上より、4ThQ薄膜形成時の溶媒を選択することによって、電荷タイプおよび移動度の調整が可能であることが分かった。   As shown in FIG. 15 (a), in the case of an organic transistor manufactured using a chloroform solution, the characteristics of the bipolar transistor rather than the p-type in the case of an organic transistor manufactured using a chloroform solution n-type characteristics were obtained. From the above, it was found that the charge type and mobility can be adjusted by selecting a solvent for forming the 4ThQ thin film.

次に、合成石英基板上に4ThQ薄膜を形成し、吸収スペクトルおよびX線回折パターンを測定した。それぞれの結果を図15(b)および(c)に示した。図15(b)および(c)には、クロロホルム溶液を用いて作製した有機トランジスタにおける結果も併記している。また、図15(b)の吸収スペクトルは吸収の最大値で規格化して表示している。図15(b)および(c)に示したように、使用する溶媒によって、吸収スペクトルおよびX線回折パターンが異なっていた。このことから、使用する溶媒によって、4ThQの分子パッキングが異なることが確認された。   Next, a 4ThQ thin film was formed on a synthetic quartz substrate, and an absorption spectrum and an X-ray diffraction pattern were measured. The respective results are shown in FIGS. 15 (b) and (c). 15B and 15C also show the results of an organic transistor manufactured using a chloroform solution. Further, the absorption spectrum of FIG. 15B is normalized and displayed with the maximum absorption value. As shown in FIGS. 15B and 15C, the absorption spectrum and the X-ray diffraction pattern differed depending on the solvent used. From this, it was confirmed that the molecular packing of 4ThQ differs depending on the solvent used.

さらに、ITO基板上に4ThQ薄膜を形成し、UPSスペクトルを測定し、HOMOレベルおよびLUMOレベルを算出したところ、それぞれ5.5eVおよび4.5eVであった。これは、上述の、クロロホルム溶液を用いて4ThQ薄膜を形成した場合のHOMO・LUMOレベルとは異なるものである。つまり、溶媒を変えることで異なるHOMO・LUMOレベルおよび分子パッキングが得られ、その結果、異なる電荷タイプが得られたと考えられる。   Further, a 4ThQ thin film was formed on the ITO substrate, the UPS spectrum was measured, and the HOMO level and the LUMO level were calculated to be 5.5 eV and 4.5 eV, respectively. This is different from the above-described HOMO / LUMO level when a 4ThQ thin film is formed using a chloroform solution. That is, it is considered that different HOMO / LUMO levels and molecular packing were obtained by changing the solvent, and as a result, different charge types were obtained.

(実施例4)
4ThQ薄膜形成時における4ThQ濃度およびスピンコートの回転数の条件を変更しすることによって、膜厚を変更した有機トランジスタについて、図16および図17を参照して以下に説明する。
Example 4
An organic transistor in which the film thickness is changed by changing the conditions of the 4ThQ concentration and the spin coat rotation speed when forming the 4ThQ thin film will be described below with reference to FIGS.

本実施例における有機トランジスタは、実施例1における4ThQ薄膜の形成条件のうち、濃度および回転数だけが異なり、それにより4ThQ薄膜の膜厚が実施例1における有機トランジスタと異なっている。   The organic transistor in this example differs only in the concentration and the number of rotations among the formation conditions of the 4ThQ thin film in Example 1, and thus the film thickness of the 4ThQ thin film is different from that in Example 1.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、−50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を測定した。伝達特性を図16(a)に示し、計算した移動度を図16(b)に示し、その結果を基に計算したホール移動度μと電子移動度μとの比を図16(c)に示す。図16(a)および(b)に示されるように、ホール移動度は膜厚に強く依存せずにほぼ一定であるが、電子移動度は膜厚が薄くなると向上し、対称な両極性型の特性を示すようになった。また、図16(c)に示されるように、ホール移動度μと電子移動度μとの比は、膜厚と相関があり、膜厚が薄いと、極めて対称な両極性型の有機トランジスタを実施することができた。膜厚29nmの場合は、その比はたかだか1.7であった。 A lead wire was connected to the produced organic transistor, a voltage source and an ammeter were connected in the same manner as in Example 1, a drain voltage (V d ) of −50 V was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were measured. The transfer characteristics are shown in FIG. 16A, the calculated mobility is shown in FIG. 16B, and the ratio of the hole mobility μ h and the electron mobility μ e calculated based on the result is shown in FIG. ). As shown in FIGS. 16A and 16B, the hole mobility is almost constant without strongly depending on the film thickness, but the electron mobility is improved as the film thickness is reduced, and is a symmetric bipolar type. It has come to show the characteristics of. Further, as shown in FIG. 16C, the ratio between the hole mobility μ h and the electron mobility μ e has a correlation with the film thickness. A transistor could be implemented. In the case of a film thickness of 29 nm, the ratio was 1.7 at most.

次に、合成石英基板上に、膜厚の異なる4ThQ薄膜を形成し、吸収スペクトルおよびX線回折パターンを測定した。それぞれの結果を図17(a)および図17(b)に示す。図17(a)の吸収スペクトルは吸収の最大値で規格化して表示している。図17(a)および図17(b)に示されるように、膜厚に応じて、吸収スペクトルおよびX線回折パターンのピーク位置が変化していた。このことから、4ThQ薄膜の分子パッキングが膜厚に応じて変化することが確認された。パッキングが変化することにより、移動度が変化すると考えられる。   Next, 4ThQ thin films with different film thicknesses were formed on a synthetic quartz substrate, and the absorption spectrum and X-ray diffraction pattern were measured. The respective results are shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b). The absorption spectrum of FIG. 17A is normalized and displayed with the maximum value of absorption. As shown in FIGS. 17A and 17B, the peak positions of the absorption spectrum and the X-ray diffraction pattern changed according to the film thickness. From this, it was confirmed that the molecular packing of the 4ThQ thin film changes according to the film thickness. It is considered that the mobility changes as the packing changes.

以上のように、4ThQ薄膜の膜厚を調節することにより、ホール移動度と電子移動度との比を変化させることができ、ホール移動度と電子移動度とをほぼ等しくすることができる。   As described above, by adjusting the film thickness of the 4ThQ thin film, the ratio between the hole mobility and the electron mobility can be changed, and the hole mobility and the electron mobility can be made substantially equal.

(実施例5)
上述の有機トランジスタとは、ソース電極およびドレイン電極の材料、ならびにチャネル長が異なる有機トランジスタについて、図18を参照して以下に説明する。
(Example 5)
With reference to FIGS. 18A and 18B, an organic transistor in which the material of the source electrode and the drain electrode and the channel length are different from the organic transistor described above will be described below.

本実施例における有機トランジスタでは、電極材料として金に加えて、銀、クロムおよびアルミを使用し、いずれも真空蒸着法により電極を形成した。   In the organic transistor in this example, in addition to gold as an electrode material, silver, chromium and aluminum were used, and all of them were formed by a vacuum deposition method.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、−50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を測定した。その一部の結果を図18(a)に示す。測定結果から算出した移動度のチャネル長依存性を図18(b)に示し、ホール移動度μと電子移動度μとの比のチャネル長依存性を図18(c)に示す。いずれの金属電極においても、トランジスタとして動作することが確認された。アルミよりも銀、クロムまたは金を使用した方が高い移動度が得られた。これは、アルミ電極が酸化されやすいことが影響しているものと推測される。銀、クロムおよび金の仕事関数は、それぞれ4.2eV、4.5eVおよび5.1eVと報告されている。この程度の仕事関数を持つ導電性材料であれば、電荷注入が可能である。 A lead wire was connected to the produced organic transistor, a voltage source and an ammeter were connected in the same manner as in Example 1, a drain voltage (V d ) of −50 V was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were measured. Part of the results are shown in FIG. FIG. 18B shows the channel length dependence of the mobility calculated from the measurement results, and FIG. 18C shows the channel length dependence of the ratio between the hole mobility μ h and the electron mobility μ e . It was confirmed that any metal electrode operates as a transistor. Higher mobility was obtained using silver, chrome or gold than aluminum. This is presumed to be due to the fact that the aluminum electrode is easily oxidized. The work functions of silver, chromium and gold are reported as 4.2 eV, 4.5 eV and 5.1 eV, respectively. Any conductive material having such a work function can inject charges.

図18(b)に示すように、クロム電極を用いたチャネル長9μmおよび18μmの有機トランジスタでは、電子移動度が0.013cm/Vsである。これは、溶液プロセスのオリゴマーとして、極めて高い移動度である。 As shown in FIG. 18B, in an organic transistor having a channel length of 9 μm and 18 μm using a chromium electrode, the electron mobility is 0.013 cm 2 / Vs. This is a very high mobility as a solution process oligomer.

チャネル長の変化に伴って、ホール移動度は大きく変化しないものの、電子移動度の方は比較的強く影響を受けた。その結果、図18(c)に示すように、ホール移動度μと電子移動度μとの比はチャネル長に依存した。すなわち両極性型の特性の対称性は、電極材料とチャネル長とで制御できることが分かった。特に、クロム電極を用いたチャネル長9μmの有機トランジスタは、極めて対称な両極性型であり、ホール移動度μと電子移動度μとの比はたかだか1.5であった。 Although the hole mobility did not change greatly with the change in channel length, the electron mobility was relatively strongly affected. As a result, as shown in FIG. 18C, the ratio of the hole mobility μ h to the electron mobility μ e depends on the channel length. In other words, it was found that the symmetry of the bipolar characteristics can be controlled by the electrode material and the channel length. In particular, an organic transistor having a channel length of 9 μm using a chromium electrode is a very symmetric bipolar type, and the ratio of the hole mobility μ h to the electron mobility μ e is at most 1.5.

(実施例6)
有機化合物層に対して加熱処理を施している有機トランジスタについて、図7、図9、図10および図45を参照して、以下に説明する。本実施例における有機トランジスタは、有機化合物層に対して加熱処理を行った以外は実施例1に同じである。
(Example 6)
An organic transistor in which heat treatment is performed on the organic compound layer will be described below with reference to FIGS. 7, 9, 10, and 45. The organic transistor in this example is the same as that in Example 1 except that the organic compound layer is heat-treated.

実施例1と同様にして4ThQ薄膜を形成した後、ホットプレート上で、180℃、10秒間の条件で加熱処理を行った。その後、ソース電極およびドレイン電極として厚み20nm〜80nmの金電極を、真空蒸着法により4ThQ薄膜上に形成した。チャネル幅は4mm、チャネル長は45μmに設計した。得られた有機トランジスタの概略構成を図45に示す。図45に示すように、本実施例の有機トランジスタでは、有機化合物層の全体において電荷タイプの変換なされている。   After a 4ThQ thin film was formed in the same manner as in Example 1, heat treatment was performed on a hot plate at 180 ° C. for 10 seconds. Thereafter, a gold electrode having a thickness of 20 nm to 80 nm was formed on the 4ThQ thin film by a vacuum deposition method as a source electrode and a drain electrode. The channel width was designed to be 4 mm and the channel length was 45 μm. FIG. 45 shows a schematic configuration of the obtained organic transistor. As shown in FIG. 45, in the organic transistor of the present embodiment, the charge type is converted in the whole organic compound layer.

作製した有機トランジスタの伝達特性について、図7を参照して説明する。作製した有機トランジスタに、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、100Vのドレイン電圧(V)を印加し、飽和領域での伝達特性を調べた。結果を図7に破線で示す。図7に示したように、4ThQ薄膜に加熱処理を行った場合、本実施例における有機トランジスタでは、n型の特性が得られた。電子移動度は、実施例1の有機トランジスタ1と同程度であった。 The transfer characteristics of the produced organic transistor will be described with reference to FIG. A voltage source and an ammeter were connected to the produced organic transistor in the same manner as in Example 1, a drain voltage (V d ) of 100 V was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were examined. The results are shown by broken lines in FIG. As shown in FIG. 7, when the heat treatment was performed on the 4ThQ thin film, the organic transistor in this example obtained n-type characteristics. The electron mobility was almost the same as that of the organic transistor 1 of Example 1.

実施例1の有機トランジスタ1との比較から分かるように、加熱処理の有無によって、同一の有機化合物、同一のソース・ドレイン電極を用いて、電荷タイプの異なる有機トランジスタを作り分けることができた。   As can be seen from the comparison with the organic transistor 1 of Example 1, organic transistors having different charge types could be created using the same organic compound and the same source / drain electrode depending on the presence or absence of heat treatment.

次に、加熱時間を変えた場合の特性について、図9を参照して説明する。図9は、有機トランジスタのホールおよび電子の移動度の測定結果を表す図である。加熱温度は一定の180℃で、種々の処理時間で有機トランジスタを作製し、上記と同様にしてホールと電子の移動度を測定した。その結果、図9に示すように、3秒間の加熱によって、ホールおよび電子の移動度の大小が入れ替わり、その後30秒間の処理時間までは移動度の変化が小さかった。なお、30秒までは電子移動度は、ほぼ一定だった。このことから、電荷タイプを変換するためには、180度での加熱の場合は、およそ3秒から30秒の処理時間が適切であることが分かった。処理時間は基板の種類や有機化合物層の膜厚などにも依存するが、180℃の場合は少なくとも1秒以上の処理時間を行うことが好ましい。   Next, characteristics when the heating time is changed will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing the measurement results of the hole and electron mobility of the organic transistor. Organic transistors were produced at various heating times at a constant heating temperature of 180 ° C., and the mobility of holes and electrons was measured in the same manner as described above. As a result, as shown in FIG. 9, the mobility of holes and electrons was changed by heating for 3 seconds, and the change in mobility was small until the treatment time of 30 seconds thereafter. The electron mobility was almost constant until 30 seconds. From this, in order to convert the charge type, it was found that a processing time of about 3 to 30 seconds is appropriate for heating at 180 degrees. The treatment time depends on the type of the substrate and the film thickness of the organic compound layer, but at 180 ° C., it is preferable to carry out the treatment time of at least 1 second.

次に、加熱温度を変えた場合の特性について、図10を参照して説明する。図10は、加熱処理を100℃の温度条件で行って作製した有機トランジスタのホールおよび電子の移動度の測定結果を表す図である。図10に示したように、この場合は、およそ25分の加熱でホールおよび電子の移動度の大小が入れ替わり、電荷タイプが変換された。処理時間は基板の種類や有機化合物層の膜厚などにも依存すると考えられるが、100℃の場合は少なくとも10分以上の処理時間を行うことが好ましい。   Next, characteristics when the heating temperature is changed will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating the measurement results of the hole and electron mobility of an organic transistor manufactured by performing the heat treatment at a temperature of 100 ° C. As shown in FIG. 10, in this case, the size of holes and electrons was changed by heating for about 25 minutes, and the charge type was converted. The treatment time is considered to depend on the type of substrate and the film thickness of the organic compound layer, but in the case of 100 ° C., it is preferable to carry out a treatment time of at least 10 minutes.

以上のように、4ThQ薄膜に加熱処理を行い、加熱温度および処理時間を調整することで、有機トランジスタにおける電荷タイプの変換が可能である。本実施例によれば、p型寄りの両極性型をn型に変換できる。   As described above, the charge type in the organic transistor can be converted by performing the heat treatment on the 4ThQ thin film and adjusting the heating temperature and the treatment time. According to this embodiment, the bipolar type near the p-type can be converted to the n-type.

(実施例7)
光照射処理を行って作製した有機トランジスタについて、図11および図44を参照して以下に説明する。
(Example 7)
An organic transistor manufactured by performing light irradiation treatment will be described below with reference to FIGS.

本実施例の有機トランジスタは、加熱処理を光照射処理に替えた以外は実施例6と同じである。実施例6と同様に4ThQ薄膜を形成した後、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて後述する条件で光照射処理を行った。その後、ソース電極およびドレイン電極を形成した。図44は、製造した本実施例における有機トランジスタを表す図である。図44に示すように、本実施例における有機トランジスタでは、有機化合物層の活性領域のみならず、ソース電極14またはドレイン電極15と重畳する領域においても光照射処理により電荷タイプが変換している(図44中の13’)。なお、電荷は、ソース電極14またはドレイン電極15と有機化合物層とが重畳している領域からも注入されるため、その領域に光照射処理が及んでいることが望ましいことは明らかである。   The organic transistor of this example is the same as that of Example 6 except that the heat treatment is changed to the light irradiation treatment. After a 4ThQ thin film was formed in the same manner as in Example 6, light irradiation treatment was performed under the conditions described later using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm. Thereafter, a source electrode and a drain electrode were formed. FIG. 44 is a diagram showing the manufactured organic transistor in this example. As shown in FIG. 44, in the organic transistor in this example, the charge type is converted not only in the active region of the organic compound layer but also in the region overlapping with the source electrode 14 or the drain electrode 15 by the light irradiation process ( 13 'in FIG. 44). Note that the charge is also injected from a region where the source electrode 14 or the drain electrode 15 and the organic compound layer overlap with each other. Therefore, it is apparent that the region is preferably subjected to light irradiation treatment.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、−50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を調べ、ホールおよび電子の移動度を計算した。図11(a)は、光パワー6.7W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μm一定で、スキャン速度を変えて、光照射処理を行い作製した有機トランジスタの伝達特性を示した図である。また、図11(b)は、光パワー6.7W一定で作製した有機トランジスタについて、種々のスポットサイズにおけるホールおよび電子移動度のスキャン速度依存性を示した図である。なお、スキャン間隔は常にスポットサイズの半分とした。 A lead wire is connected to the manufactured organic transistor, a voltage source and an ammeter are connected in the same manner as in Example 1, a drain voltage (V d ) of −50 V is applied, and the transfer characteristics in the saturation region are examined. And the electron mobility was calculated. FIG. 11A is a diagram showing the transfer characteristics of an organic transistor manufactured by performing light irradiation processing with a light power of 6.7 W, a spot size of 300 μm, a scan interval of 150 μm constant, and a scan speed changed. FIG. 11B is a diagram showing the dependence of the hole and electron mobility on the scanning speed at various spot sizes for an organic transistor manufactured with a constant optical power of 6.7 W. The scan interval was always half the spot size.

図11(a)に示したように、スポットサイズが300μmの場合は、p型寄りの両極性型だった特性が、0.4mm/秒のスキャン速度でホール移動度と電子移動度とが同程度の対称な両極性型に変換された。さらに0.04mm/秒のスキャン速度ではn型に変換された。このように、光照射処理によって、同一の有機化合物、同一のソース・ドレイン電極で、電荷タイプの異なる有機トランジスタを作り分けることができた。   As shown in FIG. 11A, when the spot size is 300 μm, the characteristics of the bipolar type near the p-type are the same as the hole mobility and the electron mobility at a scanning speed of 0.4 mm / second. Converted to a symmetric bipolar type of degree. Furthermore, it was converted to n-type at a scan speed of 0.04 mm / sec. As described above, by the light irradiation treatment, organic transistors having different charge types can be formed by using the same organic compound and the same source / drain electrode.

また、図11(b)に示したように、電子の移動度は、スキャン速度およびスポットサイズに寄らずにほぼ一定であった。スポットが大きくなると、単位面積あたりに吸収される光エネルギーが小さくなる。そのため、ホールおよび電子の移動度の大小が入れ替わるスキャン速度は、スポットが大きくなるにつれ、より遅い速度が必要であった。いずれにせよ、光照射処理の条件を調整することで、有機トランジスタにおける電荷タイプの変換が可能である。   Further, as shown in FIG. 11B, the electron mobility was almost constant regardless of the scanning speed and the spot size. As the spot increases, the light energy absorbed per unit area decreases. Therefore, the scanning speed at which the magnitudes of the mobility of holes and electrons are switched requires a slower speed as the spot becomes larger. In any case, the charge type conversion in the organic transistor can be performed by adjusting the conditions of the light irradiation treatment.

ここで、吸収している光エネルギーについて検討する。スポットサイズが160μmの場合は、スキャン速度0.6mm/秒程度で電子の移動度とホールの移動度とが同程度である。このスキャン速度の場合、有機化合物層の吸光度がおよそ0.4であることを考慮すると、およそ11kJ/cmのエネルギーを吸収している。すなわち、電荷タイプの変換には、この程度のエネルギーが必要である。ただし、厳密には、レーザースポットに分布があることなどから、この値はスポットサイズに依存する。スポットサイズが300μmの場合は、スキャン速度0.3mm/秒で電子の移動度とホールの移動度とが同程度である。このときの吸収エネルギーは11kJ/cmであり、スポットサイズ160μmの場合と同程度である。一方、スポットサイズが560μmの場合は、スキャン速度0.07mm/秒で電子の移動度とホールとの移動度が同程度であり、このときの吸収エネルギーは26kJ/cmである。さらに、スポットサイズが1000μmの場合は、スキャン速度0.01mm/秒で電子の移動度とホールの移動度とが同程度であり、このときの吸収エネルギーは100kJ/cmとなる。ただし、いずれにせよ、基板や有機化合物層の膜厚に依存することではあるが、製造プロセスの観点から、有機トランジスタにおける電荷タイプの変換には100J/cm以上の光エネルギーの吸収であることが好ましい。 Here, the absorbed light energy is examined. When the spot size is 160 μm, the mobility of electrons and the mobility of holes are approximately the same at a scanning speed of about 0.6 mm / second. In the case of this scanning speed, considering that the absorbance of the organic compound layer is about 0.4, energy of about 11 kJ / cm 2 is absorbed. That is, this level of energy is required for charge type conversion. However, strictly speaking, this value depends on the spot size because the laser spot has a distribution. When the spot size is 300 μm, the mobility of electrons and the mobility of holes are approximately the same at a scanning speed of 0.3 mm / second. The absorbed energy at this time is 11 kJ / cm 2, which is about the same as the spot size of 160 μm. On the other hand, when the spot size is 560 μm, the mobility of electrons and the mobility of holes are approximately the same at a scanning speed of 0.07 mm / second, and the absorbed energy at this time is 26 kJ / cm 2 . Further, when the spot size is 1000 μm, the mobility of electrons and the mobility of holes are approximately the same at a scanning speed of 0.01 mm / second, and the absorbed energy at this time is 100 kJ / cm 2 . However, in any case, depending on the film thickness of the substrate or the organic compound layer, from the viewpoint of the manufacturing process, the charge type conversion in the organic transistor is absorption of light energy of 100 J / cm 2 or more. Is preferred.

(実施例8)
光照射処理を施す有機化合物層の膜厚を変化させた有機トランジスタについて、図12を参照して以下に説明する。
(Example 8)
An organic transistor in which the film thickness of the organic compound layer subjected to the light irradiation treatment is changed will be described below with reference to FIG.

本実施例の有機トランジスタは、有機化合物層の膜厚を変更した点以外は、実施例7における有機トランジスタと同様に作製したものである。4ThQが溶解した濃度5mg/mlのクロロホルム溶液を調製し、回転速度5000rpmで10秒間、スピンコートを行い、膜厚50nm程度の4ThQ薄膜を形成した。次いで、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて後述する条件で光照射処理を行った。その後、ソース電極およびドレイン電極を形成した。   The organic transistor of this example was fabricated in the same manner as the organic transistor in Example 7 except that the film thickness of the organic compound layer was changed. A chloroform solution having a concentration of 5 mg / ml in which 4ThQ was dissolved was prepared, and spin coating was performed at a rotational speed of 5000 rpm for 10 seconds to form a 4ThQ thin film having a thickness of about 50 nm. Subsequently, the light irradiation process was performed on the conditions mentioned later using the laser scanner of wavelength 1060nm. Thereafter, a source electrode and a drain electrode were formed.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、−50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を調べ、ホールおよび電子移動度を計算した。図12(a)は、光パワー6.7W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μm一定で、スキャン速度を変えて、光照射を行い作製した有機トランジスタの伝達特性を示した図である。図12(b)は、同条件のホール移動度のスキャン速度依存性を示した図である。なお、図12(b)では、図11(b)に記載した膜厚90nmにおける結果も併記した。 A lead wire is connected to the manufactured organic transistor, a voltage source and an ammeter are connected in the same manner as in Example 1, a drain voltage (V d ) of −50 V is applied, and the transfer characteristics in the saturation region are examined. And the electron mobility was calculated. FIG. 12A is a diagram showing the transfer characteristics of an organic transistor manufactured by irradiating light with a light power of 6.7 W, a spot size of 300 μm, a scan interval of 150 μm, and changing the scan speed. FIG. 12B is a diagram showing the scan speed dependence of the hole mobility under the same conditions. In FIG. 12B, the results for the film thickness of 90 nm shown in FIG. 11B are also shown.

図12(a)に示したように、膜厚50nmでも光照射処理により両極性型からn型への電荷タイプの変換が可能であった。電子移動度はスキャン速度に依存せず、0.015cm/Vsでほぼ一定だった。スキャン速度4mm/秒で、ホールの移動度および電子の移動度の大小が入れ替わっており、このときの吸収エネルギーは560J/cm程度である。 As shown in FIG. 12A, the charge type conversion from the bipolar type to the n-type was possible by the light irradiation treatment even at a film thickness of 50 nm. The electron mobility did not depend on the scanning speed and was almost constant at 0.015 cm 2 / Vs. At a scanning speed of 4 mm / sec, the mobility of holes and the mobility of electrons are interchanged, and the absorbed energy at this time is about 560 J / cm 2 .

また、図12(b)に示したように、膜厚が90nmである場合よりも、膜厚が50nmである場合の方が、速いスキャン速度、すなわち少ない光エネルギーで電荷タイプの変換が可能だった。   In addition, as shown in FIG. 12B, the charge type can be converted at a higher scanning speed, that is, with less light energy when the film thickness is 50 nm than when the film thickness is 90 nm. It was.

(実施例9)
溶媒処理を行って作製した有機トランジスタについて、図13を参照して以下に説明する。
Example 9
An organic transistor manufactured by solvent treatment will be described below with reference to FIG.

本実施例の有機トランジスタは、加熱処理を溶媒処理に替えた以外は実施例6と同じである。実施例6の有機トランジスタと同様に熱酸化膜であるゲート絶縁膜上に4ThQ薄膜を形成した後、クロロホルムの蒸気で満たされた容器中にサンプルを1時間入れておく溶媒処理を行った。次いで、実施例6と同様にソース電極およびドレイン電極を形成した。なお、得られる有機トランジスタの概略構成は、実施例6において得られた図45に示す有機トランジスタと同じである。   The organic transistor of this example is the same as that of Example 6 except that the heat treatment is changed to the solvent treatment. Similarly to the organic transistor of Example 6, a 4ThQ thin film was formed on a gate insulating film that was a thermal oxide film, and then a solvent treatment was performed in which the sample was placed in a container filled with chloroform vapor for 1 hour. Next, a source electrode and a drain electrode were formed in the same manner as in Example 6. The schematic structure of the organic transistor obtained is the same as that of the organic transistor shown in FIG.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、−50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を調べた。結果を図13(a)に示した。ここで、溶媒処理を施していない実施例1の有機トランジスタについても同じ条件で測定を行い、その結果も併記している。図13(a)に示したように、溶媒処理によって電子移動度が改善され、有機トランジスタはp型寄りの両極性型から、より対称な両極性型に変換された。 A lead wire was connected to the manufactured organic transistor, a voltage source and an ammeter were connected in the same manner as in Example 1, a drain voltage (V d ) of −50 V was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were examined. The results are shown in FIG. Here, the organic transistor of Example 1 not subjected to the solvent treatment was also measured under the same conditions, and the results are also shown. As shown in FIG. 13A, the electron mobility was improved by the solvent treatment, and the organic transistor was converted from the bipolar type closer to the p-type to a more symmetric bipolar type.

ここで、合成石英基板上に4ThQ薄膜を形成して、同じ条件で溶媒処理を行ったサンプルの吸収スペクトルおよびX線回折パターンを測定した。それぞれの結果を図13(b)および(c)に示す。なお、図13(b)および(c)には、溶媒処理を施していないサンプルの結果も併記している。図13(b)および(c)に示したように、溶媒処理によって、吸収スペクトルおよびX線回折パターンの何れもが変化していた。このことから、溶媒処理によって分子パッキングが変化したことが分かる。なお、X線回折パターンにおけるピークのシフト方向は、図5に示した光照射処理および加熱処理によるシフト方向とは逆である。したがって、溶媒処理は、光照射処理および加熱処理とは異なる分子パッキングの変化をもたらすことが分かる。   Here, a 4ThQ thin film was formed on a synthetic quartz substrate, and an absorption spectrum and an X-ray diffraction pattern of a sample subjected to solvent treatment under the same conditions were measured. The respective results are shown in FIGS. 13 (b) and (c). In FIGS. 13B and 13C, the results of the sample not subjected to the solvent treatment are also shown. As shown in FIGS. 13B and 13C, both the absorption spectrum and the X-ray diffraction pattern were changed by the solvent treatment. This shows that the molecular packing was changed by the solvent treatment. Note that the shift direction of the peak in the X-ray diffraction pattern is opposite to the shift direction by the light irradiation treatment and the heat treatment shown in FIG. Thus, it can be seen that the solvent treatment results in a change in molecular packing that differs from the light irradiation treatment and the heat treatment.

さらに、ITO基板上に4ThQ薄膜を形成し、同じ条件で溶媒処理を行ったサンプルのUPSスペクトルを測定し、HOMOレベルおよびLUMOレベルを算出したところ、それぞれ4.9eVおよび4.1eVであった。これは、上述した加熱処理などを施していない4ThQ薄膜、および光照射処理または加熱処理を施した4ThQ薄膜のHOMO・LUMOレベルとは異なることが分かった。以上から、溶媒処理によって、加熱処理および光照射処理の場合とは異なるHOMO・LUMOレベルおよび分子パッキングが得られ、その結果、電荷タイプの変換が起きたと考えられる。   Furthermore, a 4ThQ thin film was formed on the ITO substrate, and the UPS spectrum of the sample treated with the solvent under the same conditions was measured. The HOMO level and the LUMO level were calculated to be 4.9 eV and 4.1 eV, respectively. This was found to be different from the HOMO / LUMO level of the 4ThQ thin film not subjected to the above-described heat treatment and the 4ThQ thin film subjected to the light irradiation treatment or the heat treatment. From the above, it is considered that the HOMO / LUMO level and molecular packing different from those in the heat treatment and the light irradiation treatment were obtained by the solvent treatment, and as a result, charge type conversion occurred.

(実施例10)
加熱処理および溶媒処理の両処理を行って作製した有機トランジスタについて、図14を参照して以下に説明する。
(Example 10)
An organic transistor manufactured by performing both heat treatment and solvent treatment will be described below with reference to FIG.

本実施例の有機トランジスタは、溶媒処理を行う前に加熱処理をおこなった以外は実施例9と同じである。熱酸化膜であるゲート絶縁膜上に4ThQ薄膜を形成した後、ホットプレート上で、180℃、10秒間の加熱処理を行った。続いて、実施例9と同様にクロロホルムの蒸気で満たされた容器中にサンプルを1時間入れておく溶媒処理を行い、その後、ソース電極およびドレイン電極を形成した。   The organic transistor of this example is the same as Example 9 except that the heat treatment was performed before the solvent treatment. After forming a 4ThQ thin film on the gate insulating film, which is a thermal oxide film, heat treatment was performed at 180 ° C. for 10 seconds on a hot plate. Subsequently, as in Example 9, a solvent treatment was performed in which a sample was placed in a container filled with chloroform vapor for 1 hour, and then a source electrode and a drain electrode were formed.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、−50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を調べた。結果を図14(a)に示した。ここで、実施例1における加熱処理などを施していない有機トランジスタ、および加熱処理のみを施した有機トランジスタについても、同様の条件で伝達特性を調べ、その結果も併記している。なお、加熱処理のみを施した有機トランジスタについては、ドレイン電圧を50Vにして測定を行っている。また、図14(a)の縦軸は、電流の絶対値を示している。図14(a)に示したように、p型寄りの両極性型だった特性が、加熱処理によってn型に変換され、さらにその後の溶媒処理によって両極性型に変換されることが分かった。以上より、加熱処理後にも、溶媒処理によってホールおよび電子の移動度の調整が可能である。すなわち、加熱処理によって電荷タイプを変換した後であっても、溶媒処理によってさらに電荷タイプを変換することが可能である。 A lead wire was connected to the manufactured organic transistor, a voltage source and an ammeter were connected in the same manner as in Example 1, a drain voltage (V d ) of −50 V was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were examined. The results are shown in FIG. Here, the transfer characteristics of the organic transistor not subjected to the heat treatment in Example 1 and the organic transistor subjected to only the heat treatment were examined under the same conditions, and the results are also shown. In addition, about the organic transistor which performed only the heat processing, it measured by making drain voltage 50V. Moreover, the vertical axis | shaft of Fig.14 (a) has shown the absolute value of the electric current. As shown in FIG. 14 (a), it was found that the characteristic that was a bipolar type closer to the p-type was converted to an n-type by heat treatment and further converted to a bipolar type by a subsequent solvent treatment. As described above, even after the heat treatment, the mobility of holes and electrons can be adjusted by the solvent treatment. That is, even after the charge type is converted by heat treatment, the charge type can be further converted by the solvent treatment.

次に、合成石英基板上に4ThQ薄膜を形成して、同じ条件で加熱処理および溶媒処理を行ったサンプルの吸収スペクトルを測定した。結果を図14(b)に示す。図14(b)に示したように、溶媒処理によって、加熱処理の前および後とは異なる吸収スペクトルが得られた。このことから、4ThQ薄膜は、溶媒処理によって、加熱処理の前および後とは異なる分子パッキングを持つ構造に変化したことが分かる。また、加熱処理によって、4ThQが分解するなどの問題が生じていないことが分かる。また、加熱処理後に溶媒処理を行った本実施例の吸収スペクトルは、溶媒処理のみを行った実施例9における吸収スペクトルとほぼ同じであった。以上より、溶媒処理によって、加熱処理および光照射処理の場合とは異なるHOMO・LUMOレベルおよび分子パッキングが得られ、その結果、電荷タイプの変換が可能と考えられる。   Next, a 4ThQ thin film was formed on a synthetic quartz substrate, and an absorption spectrum of a sample subjected to heat treatment and solvent treatment under the same conditions was measured. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 14B, absorption spectra different from those before and after the heat treatment were obtained by the solvent treatment. From this, it can be seen that the 4ThQ thin film was changed to a structure having a molecular packing different from that before and after the heat treatment by the solvent treatment. It can also be seen that the heat treatment does not cause a problem such as decomposition of 4ThQ. Moreover, the absorption spectrum of the present example in which the solvent treatment was performed after the heat treatment was substantially the same as the absorption spectrum in Example 9 in which only the solvent treatment was performed. From the above, it is considered that the HOMO / LUMO level and molecular packing different from those in the heat treatment and the light irradiation treatment are obtained by the solvent treatment, and as a result, the charge type can be converted.

(実施例11)
ソース電極およびドレイン電極の材料が異なる有機トランジスタの別の実施例について、図19を参照して以下に説明する。
(Example 11)
Another embodiment of an organic transistor in which materials of the source electrode and the drain electrode are different will be described below with reference to FIG.

本実施例における有機トランジスタは、電極材料として金に加えて、銀、クロムおよびアルミを使用した点以外は、実施例6における有機トランジスタと同じである。なお、いずれの電極材料の場合も真空蒸着法により電極を形成した。また、本実施例は、実施例5における有機トランジスタと比較すると、4ThQ薄膜に180℃、10秒の加熱処理を行った点が異なる。   The organic transistor in this example is the same as the organic transistor in Example 6 except that silver, chromium, and aluminum are used as the electrode material in addition to gold. In any electrode material, an electrode was formed by a vacuum deposition method. Also, this example differs from the organic transistor in Example 5 in that the 4ThQ thin film was heat-treated at 180 ° C. for 10 seconds.

作製した有機トランジスタにリード線を接続し、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、50Vのドレイン電圧(V)を印加して、飽和領域での伝達特性を測定した。測定結果を図19に示す。実施例5の結果である図18(a)と比較して分かるように、いずれの電極であっても、加熱処理によって電荷タイプが変換されていた。 A lead wire was connected to the produced organic transistor, a voltage source and an ammeter were connected in the same manner as in Example 1, a 50 V drain voltage (V d ) was applied, and the transfer characteristics in the saturation region were measured. The measurement results are shown in FIG. As can be seen from comparison with FIG. 18A, which is the result of Example 5, the charge type was converted by the heat treatment in any of the electrodes.

〔論理ゲート〕
次に、複数の有機トランジスタを備えた半導体装置を用いた論理ゲートについて説明する。
[Logic Gate]
Next, a logic gate using a semiconductor device including a plurality of organic transistors will be described.

(実施例12)
有機化合物層が4ThQによって形成されている有機トランジスタを用いて形成される論理ゲートNOTについて、図20および21を参照して以下に説明する。本実施例の論理ゲートNOT2は、実施例1に示した有機トランジスタを組み合わせた素子である。
Example 12
A logic gate NOT formed by using an organic transistor in which an organic compound layer is formed of 4ThQ will be described below with reference to FIGS. The logic gate NOT2 of the present embodiment is an element that combines the organic transistors described in the first embodiment.

図20(a)は、本実施例の論理ゲートNOT2の構成を示す概略図である。実施例1と同様にして4ThQ薄膜を形成した後、図20(a)に示すように金を真空蒸着してソース・ドレイン電極27A、27Bおよび配線を形成した。これにより同一基板上で2つの有機トランジスタ1Aおよび1Bが形成された。実施例1と同じくソース電極およびドレイン電極のチャネル幅は4mm、チャネル長は45μm、厚みは20nm〜80nmとした。   FIG. 20A is a schematic diagram showing the configuration of the logic gate NOT2 of this embodiment. After a 4ThQ thin film was formed in the same manner as in Example 1, gold was vacuum deposited as shown in FIG. 20A to form source / drain electrodes 27A and 27B and wiring. As a result, two organic transistors 1A and 1B were formed on the same substrate. As in Example 1, the channel width of the source electrode and the drain electrode was 4 mm, the channel length was 45 μm, and the thickness was 20 nm to 80 nm.

図20(b)は、この論理ゲートNOT2における測定方法を示す図である。作製した論理ゲートにリード線を接続し、図20(b)に示すとおり、電源電圧(VDD)を印加するための電圧源と、入力電圧(Vin)を印加するための電圧源と、出力電圧(Vout)を測定するための電圧計とを接続した。 FIG. 20B is a diagram showing a measurement method in this logic gate NOT2. A lead wire is connected to the produced logic gate, and as shown in FIG. 20B, a voltage source for applying a power supply voltage (V DD ), a voltage source for applying an input voltage (V in ), A voltmeter for measuring the output voltage (V out ) was connected.

図21(a)は、電源電圧(VDD)として50Vおよび−50Vを印加した場合について、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を示す図である。図21(a)に示したように、電源電圧が正の場合も負の場合も、入力電圧(Vin)の絶対値が高いときに出力電圧(Vout)の絶対値は低くなり、逆に入力電圧(Vin)の絶対値が低いときに出力電圧(Vout)の絶対値は高くなった。すなわち、論理ゲートNOTとして機能した。 FIG. 21A is a diagram illustrating a change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept when 50 V and −50 V are applied as the power supply voltage (V DD ). As shown in FIG. 21A, the absolute value of the output voltage (V out ) decreases when the absolute value of the input voltage (V in ) is high, regardless of whether the power supply voltage is positive or negative. When the absolute value of the input voltage (V in ) is low, the absolute value of the output voltage (V out ) is high. That is, it functioned as a logic gate NOT.

図21(b)は、電源電圧(VDD)を変えたときの特性を示した図である。また、図21(c)は、ΔVout/ΔVinで計算された、スイッチング特性を表すゲインを示す図である。図21(b)および(c)に示されるように、この論理ゲートは20Vでも動作が確認され、ゲインは5程度であった。 FIG. 21B is a diagram showing characteristics when the power supply voltage (V DD ) is changed. FIG. 21C is a diagram showing a gain representing switching characteristics calculated by ΔV out / ΔV in . As shown in FIGS. 21B and 21C, the operation of this logic gate was confirmed even at 20 V, and the gain was about 5.

(実施例13)
何れかの有機トランジスタが形成される領域に光照射処理を行って、有機化合物層の一部の領域の電荷タイプの変換を行った論理ゲートについて、図22を参照して以下に説明する。本実施例の論理ゲートNOT2は、有機トランジスタ1Bに光照射処理を行って電荷タイプの変換を行った点以外は、実施例12に同じである。
(Example 13)
A logic gate in which a region where any organic transistor is formed is subjected to light irradiation processing to convert the charge type in a partial region of the organic compound layer will be described below with reference to FIG. The logic gate NOT2 of this example is the same as that of Example 12 except that the organic transistor 1B is subjected to light irradiation treatment to perform charge type conversion.

実施例12と同様に4ThQ薄膜を形成した後、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて、光パワー6.7W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μm、およびスキャン速度0.04mm/秒の条件で、光照射処理を4ThQ薄膜の一部に対して行った。次いで、その照射領域に有機トランジスタ1Bが形成されるように、金のソース電極およびドレイン電極ならびに配線を真空蒸着法で形成した。この光照射条件で処理された有機トランジスタは、実施例7に示したようにn型の特性を示す。そのため、本実施例の論理ゲートNOT2は、p型寄りの両極性型有機トランジスタ1Aと、n型有機トランジスタ1Bとが組み合わされてできている。   After forming a 4ThQ thin film in the same manner as in Example 12, light irradiation was performed using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm under the conditions of optical power 6.7 W, spot size 300 μm, scan interval 150 μm, and scan speed 0.04 mm / second. The treatment was performed on a part of the 4ThQ thin film. Next, gold source and drain electrodes and wirings were formed by vacuum deposition so that the organic transistor 1B was formed in the irradiated region. The organic transistor treated under this light irradiation condition exhibits n-type characteristics as shown in Example 7. Therefore, the logic gate NOT2 of this embodiment is formed by combining the p-type ambipolar organic transistor 1A and the n-type organic transistor 1B.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、種々の電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図22(a)に示す。また計算したゲインを図22(b)に示す。 A lead wire is connected to the manufactured logic gate, a voltage source and a voltmeter are connected in the same manner as in Example 12, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept can be changed to various power supplies. It was measured by voltage (V DD ). The measurement results are shown in FIG. The calculated gain is shown in FIG.

図22(a)に示されるように、実施例12に比較して、低い入力電圧(Vin)のときに出力電圧(Vout)が変動せずに一定であり、HIGH状態が改善された論理回路NOTが作製できた。また、電源電圧2.5Vでの動作も確認された。また、図22(b)に示すように、ゲインも16まで向上した。 As shown in FIG. 22A, compared with Example 12, the output voltage (V out ) is constant without fluctuation when the input voltage (V in ) is low, and the HIGH state is improved. A logic circuit NOT can be produced. Moreover, the operation | movement with the power supply voltage 2.5V was also confirmed. Moreover, as shown in FIG.22 (b), the gain also improved to 16.

(実施例14)
上述の有機トランジスタとは異なるゲート絶縁膜を用いて作製された有機トランジスタを利用した論理ゲートの実施例について、図23および図24を参照して以下に説明する。
(Example 14)
An example of a logic gate using an organic transistor manufactured using a gate insulating film different from the organic transistor described above will be described below with reference to FIGS.

図23は、本実施例の論理ゲートNOT2を構成している有機トランジスタの構成を表す概略図である。本実施例の論理ゲートNOT2は、有機トランジスタ1Aのゲート絶縁膜を変更した点以外は、実施例13に同じである。図23に示したように、厚さ300nmの熱酸化膜(SiO)が形成されているnドープのSiウェハの、有機トランジスタ1Aが形成される領域に、ポリイミドのゲート絶縁膜16を以下に示すように形成した。まず、ポリイミドの前駆体が溶解した溶液(CT4112、京セラケミカル株式会社)を、スピンコート法により熱酸化膜上に塗布した。このときのスピンコートは、800rpmで8秒間に続いて3000rpmで30秒間の2段階で行った。このとき、有機トランジスタ1Bにポリイミド絶縁膜16が形成されないようにマスクをした。スピンコート後、直ちに、140℃で1分間の加熱を行い、続いて、200℃で60分間の加熱によりイミド化した。イミド化後の膜厚は1μmだった。このようにして、ポリイミドのゲート絶縁膜16を形成した後、実施例13と同様に4ThQ薄膜を形成し、有機トランジスタ1Bが形成される場所に光照射処理を行い、真空蒸着法で金のソース・ドレイン電極と配線の形成を行った。 FIG. 23 is a schematic diagram showing the configuration of the organic transistor that constitutes the logic gate NOT2 of this embodiment. The logic gate NOT2 of this example is the same as that of Example 13 except that the gate insulating film of the organic transistor 1A is changed. As shown in FIG. 23, a polyimide gate insulating film 16 is formed in a region where an organic transistor 1A is formed on an n-doped Si wafer on which a 300 nm-thick thermal oxide film (SiO 2 ) is formed. Formed as shown. First, a solution (CT4112, Kyocera Chemical Co., Ltd.) in which a polyimide precursor was dissolved was applied on the thermal oxide film by a spin coating method. The spin coating at this time was performed in two stages of 800 rpm for 8 seconds and then 3000 rpm for 30 seconds. At this time, the organic transistor 1B was masked so that the polyimide insulating film 16 was not formed. Immediately after spin coating, heating was performed at 140 ° C. for 1 minute, followed by imidization by heating at 200 ° C. for 60 minutes. The film thickness after imidization was 1 μm. After forming the polyimide gate insulating film 16 in this way, a 4ThQ thin film is formed in the same manner as in Example 13, and a light irradiation process is performed on the place where the organic transistor 1B is formed, and a gold source is formed by vacuum evaporation. -Drain electrode and wiring were formed.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、まず有機トランジスタ1Aに対して図6に示すように配線して、有機トランジスタ1Aのトランジスタとしての特性を測定した。−50Vのドレイン電圧(V)の条件で、飽和領域での伝達特性を測定した結果を図24(a)に示す。ポリイミド絶縁膜16を含んで構成されている有機トランジスタ1Aはp型の特性を示した。実施例1とは、ポリイミド絶縁膜16が含まれていることだけが異なるが、それにより、p型寄り両極性型だった特性からp型の特性に変化することが分かった。また、ヒステリシスも大幅に抑制された。ここで、図11(a)に記載している、有機トランジスタ1Bと同条件で作製された有機トランジスタの伝達特性を図24(a)に併記すると、ゲート電圧が20V付近で、有機トランジスタ1Aおよび1Bが示すドレイン電流の大小が入れ替わっていることが分かる。本実施例の論理ゲートNOT2は、このような有機トランジスタの組み合わせでできている。 A lead wire was connected to the produced logic gate, and the organic transistor 1A was first wired as shown in FIG. 6 to measure the characteristics of the organic transistor 1A as a transistor. FIG. 24A shows the result of measuring the transfer characteristics in the saturation region under the condition of the drain voltage (V d ) of −50V. The organic transistor 1A configured to include the polyimide insulating film 16 exhibited p-type characteristics. This example differs from Example 1 only in that the polyimide insulating film 16 is included, but it was found that the characteristic changed from the p-type biased bipolar type to the p-type characteristic. Also, hysteresis was greatly suppressed. Here, when the transfer characteristics of the organic transistor manufactured under the same conditions as those of the organic transistor 1B described in FIG. 11 (a) are shown in FIG. 24 (a), the organic transistor 1A and the gate voltage are about 20V. It can be seen that the magnitude of the drain current indicated by 1B is switched. The logic gate NOT2 of this embodiment is made of such a combination of organic transistors.

この論理ゲートNOT2に、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、種々の電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図24(b)に示す。また計算したゲインを図24(c)に示す。図24(b)に示されるように、実施例13に比較して、低い入力電圧(Vin)のときも出力電圧(Vout)が変動せずに一定であり、LOW状態も改善されていた。これにより、HIGHもLOWも安定した論理回路NOTが作製できた。電源電圧10Vでの動作も確認された。また、図24(c)に示すように、ゲインは1.5程度であった。 A voltage source and a voltmeter are connected to the logic gate NOT2 in the same manner as in the twelfth embodiment, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept is changed to various power supply voltages (V DD ). Measured with The measurement result is shown in FIG. The calculated gain is shown in FIG. As shown in FIG. 24B, the output voltage (V out ) is constant and does not fluctuate even at a low input voltage (V in ) as compared with the thirteenth embodiment, and the LOW state is improved. It was. As a result, a logic circuit NOT stable in both HIGH and LOW could be manufactured. Operation with a power supply voltage of 10V was also confirmed. Moreover, as shown in FIG.24 (c), the gain was about 1.5.

(実施例15)
ポリイミド絶縁膜16の厚みを変化させた有機トランジスタを利用した論理ゲートについて、図25を参照して以下に説明する。
(Example 15)
A logic gate using an organic transistor in which the thickness of the polyimide insulating film 16 is changed will be described below with reference to FIG.

本実施例における論理ゲートNOT2は、論理ゲートNOT2を構成している有機トランジスタ1Aのポリイミド絶縁膜16の厚みを変化させた点以外は、実施例14における論理ゲートNOT2と同様である。ポリイミドの前駆体が溶解した溶液1gに対して、1.5mlのN−メチル−2−ピロリドンを追加して希釈し、希釈後の溶液でポリイミド絶縁膜16を塗布した。実施例14と同様にイミド化を行った。イミド化後の膜厚は150nmだった。   The logic gate NOT2 in the present embodiment is the same as the logic gate NOT2 in the embodiment 14, except that the thickness of the polyimide insulating film 16 of the organic transistor 1A constituting the logic gate NOT2 is changed. To 1 g of the solution in which the polyimide precursor was dissolved, 1.5 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added and diluted, and the polyimide insulating film 16 was applied with the diluted solution. Imidization was carried out in the same manner as in Example 14. The film thickness after imidization was 150 nm.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、まず有機トランジスタ1Aに対して図6に示すように配線して、有機トランジスタ1Aのトランジスタとしての特性を測定した。−50Vのドレイン電圧(V)の条件で、飽和領域での伝達特性を測定した結果を図25(a)に示す。実施例14の有機トランジスタ1Aに比較して、オフ電流が抑制され、p型の有機トランジスタとしての特性がより向上している。有機トランジスタ1Bは実施例14に同じである。本実施例の論理ゲートNOT2は、このような有機トランジスタの組み合わせでできている。 A lead wire was connected to the produced logic gate, and the organic transistor 1A was first wired as shown in FIG. 6 to measure the characteristics of the organic transistor 1A as a transistor. FIG. 25A shows the result of measuring the transfer characteristics in the saturation region under the condition of the drain voltage (V d ) of −50V. Compared with the organic transistor 1A of Example 14, the off-current is suppressed, and the characteristics as a p-type organic transistor are further improved. The organic transistor 1B is the same as in Example 14. The logic gate NOT2 of this embodiment is made of such a combination of organic transistors.

この論理ゲートNOT2に、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、種々の電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図25(b)に示す。また計算したゲインを図25(c)に示す。図25(b)に示されるように、本実施例における論理ゲートNOT2では、実施例14に比較して、スイッチング特性が急峻であった。また、図25(c)に示すように、ゲインは9程度に向上していた。 A voltage source and a voltmeter are connected to the logic gate NOT2 in the same manner as in the twelfth embodiment, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept is changed to various power supply voltages (V DD ). Measured with The measurement result is shown in FIG. The calculated gain is shown in FIG. As shown in FIG. 25B, the logic gate NOT2 in this embodiment has a sharper switching characteristic than that in the fourteenth embodiment. Further, as shown in FIG. 25C, the gain was improved to about 9.

(実施例16)
基板、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、ならびに配線の材料が上述の論理ゲートとは異なる別の例について、図26および図27を参照して以下に説明する。
(Example 16)
Another example in which the material of the substrate, the gate electrode, the gate insulating film, the source electrode and the drain electrode, and the wiring is different from that of the above-described logic gate is described below with reference to FIGS.

図26は、本実施例の論理ゲートNOT2を構成している有機トランジスタの構成を表す概略図である。図26に示すように、厚さ300nmの熱酸化膜(SiO)付きnドープのSiウェハを用意し、これを基板として利用した。熱酸化膜上に、厚さ20nm〜80nmのアルミのゲート電極を真空蒸着法により形成した。ゲート電極を配した基板上に、膜厚1μmのポリ−4−ビニルフェノール(PVP)薄膜を、次のようにして、スピンコート法により、ポリマーのゲート絶縁膜12として形成した。500mgのPVP(シグマアルドリッチ)と、0.19mlの架橋剤(Poly(melamine-co-formaldehyde)methylated溶液(1−ブタノール中に84wt%)(シグマアルドリッチ))と、4mlのプロピレングリコールメチルエーテルアセタート(シグマアルドリッチ)とを混合溶解させ、回転速度2000rpmで30秒間、スピンコートを行った。続いて、200℃で30分間の加熱を行い架橋した。PVPゲート絶縁膜12の膜厚は650nmだった。続いて、PVPゲート絶縁膜12上に、スピンコート法により有機化合物層13として厚さ90nm程度の4ThQ薄膜を形成した。このとき、4ThQ濃度が10mg/mlのクロロホルム溶液を調製し、回転速度3000rpmで10秒間、スピンコートを行った。真空乾燥を50℃で一晩行った。続いて、図20(a)に示すように銀を真空蒸着してソース・ドレイン電極27A、27Bならびに配線を形成し、これにより同一基板19上で2つの有機トランジスタ1Aおよび1Bが形成された。チャネル幅は4mm、チャネル長は45μmに設計した。厚みは20nm〜80nmとした。 FIG. 26 is a schematic diagram showing the configuration of the organic transistor that constitutes the logic gate NOT2 of this embodiment. As shown in FIG. 26, an n-doped Si wafer with a thermal oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 300 nm was prepared and used as a substrate. An aluminum gate electrode having a thickness of 20 nm to 80 nm was formed on the thermal oxide film by a vacuum deposition method. A poly-4-vinylphenol (PVP) thin film having a thickness of 1 μm was formed as a polymer gate insulating film 12 on the substrate on which the gate electrode was arranged by spin coating as follows. 500 mg PVP (Sigma Aldrich), 0.19 ml crosslinker (Poly (melamine-co-formaldehyde) methylated solution (84 wt% in 1-butanol) (Sigma Aldrich)) and 4 ml propylene glycol methyl ether acetate (Sigma Aldrich) was mixed and dissolved, and spin coating was performed at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds. Subsequently, crosslinking was performed by heating at 200 ° C. for 30 minutes. The thickness of the PVP gate insulating film 12 was 650 nm. Subsequently, a 4ThQ thin film having a thickness of about 90 nm was formed as the organic compound layer 13 on the PVP gate insulating film 12 by spin coating. At this time, a chloroform solution having a 4ThQ concentration of 10 mg / ml was prepared, and spin coating was performed at a rotational speed of 3000 rpm for 10 seconds. Vacuum drying was performed at 50 ° C. overnight. Subsequently, as shown in FIG. 20A, silver was vacuum-deposited to form source / drain electrodes 27A and 27B and wirings, whereby two organic transistors 1A and 1B were formed on the same substrate 19. The channel width was designed to be 4 mm and the channel length was 45 μm. The thickness was 20 nm to 80 nm.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、まず図6に示すように配線して、有機トランジスタとしての特性を測定した。30Vのドレイン電圧(V)の条件で、飽和領域での伝達特性を測定した結果を図27(a)に示す。図27(a)に示したように、本実施例における有機トランジスタは両極性型の特性を示した。 A lead wire was connected to the manufactured logic gate, and wiring was first performed as shown in FIG. 6 to measure characteristics as an organic transistor. FIG. 27A shows the result of measuring the transfer characteristics in the saturation region under the condition of the drain voltage (V d ) of 30V. As shown in FIG. 27 (a), the organic transistor in this example exhibited bipolar characteristics.

この論理ゲートNOTに、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、30Vの電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図27(b)に示す。また計算したゲインを図20(c)に示す。図20(b)および(c)に示されるように、本実施例の論理ゲートNOT2は上述の実施例の論理ゲートに比較して、より低い入力電圧(Vin)においてスイッチング動作した。 A voltage source and a voltmeter are connected to the logic gate NOT in the same manner as in the twelfth embodiment, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept is determined as the power supply voltage (V DD ) of 30V. Measured with The measurement result is shown in FIG. The calculated gain is shown in FIG. As shown in FIGS. 20B and 20C, the logic gate NOT2 of this embodiment performs a switching operation at a lower input voltage (V in ) than the logic gate of the above-described embodiment.

(実施例17)
何れかの有機トランジスタが形成される領域に光照射処理を行って、有機化合物層の電荷タイプの変換を行った論理ゲートについて、図28を参照して以下に説明する。本実施例の論理ゲートNOTは、有機トランジスタBについて光照射処理を行って電荷タイプの変換を行っていること以外は、実施例16に同じである。
(Example 17)
A logic gate in which a region where any organic transistor is formed is subjected to light irradiation processing to convert the charge type of the organic compound layer will be described below with reference to FIG. The logic gate NOT of this embodiment is the same as that of the embodiment 16 except that the light irradiation process is performed on the organic transistor B to convert the charge type.

実施例16と同様に4ThQ薄膜を形成した後、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて、光パワー6.7W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μm、およびスキャン速度10mm/秒の条件で光照射処理を、4ThQ薄膜の一部に対して行った。次いで、その照射領域に有機トランジスタBが形成されるように、銀のソース電極およびドレイン電極ならびに配線を真空蒸着法で形成した。この光照射条件で処理された有機トランジスタは、図27(a)に示すように、n型の特性を示した。そのため、本実施例の論理ゲートNOT2は、両極性型有機トランジスタ1Aと、n型有機トランジスタ1Bとが組み合わされてできている。   After forming a 4ThQ thin film in the same manner as in Example 16, using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm, light irradiation treatment was performed under the conditions of optical power 6.7 W, spot size 300 μm, scan interval 150 μm, and scan speed 10 mm / sec. It carried out to a part of 4ThQ thin film. Next, a silver source electrode and a drain electrode and a wiring were formed by vacuum deposition so that the organic transistor B was formed in the irradiated region. The organic transistor treated under this light irradiation condition exhibited n-type characteristics as shown in FIG. Therefore, the logic gate NOT2 of this embodiment is formed by combining the bipolar organic transistor 1A and the n-type organic transistor 1B.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、30Vの電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図28(a)に示す。また計算したゲインを図28(b)に示す。図28(a)に示されるように、本実施例の論理ゲートNOT2は実施例16に比較して、HIGH状態が向上していた。 A lead wire is connected to the produced logic gate, a voltage source and a voltmeter are connected in the same manner as in Example 12, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept is determined by the power supply of 30V. It was measured by voltage (V DD ). The measurement results are shown in FIG. The calculated gain is shown in FIG. As shown in FIG. 28A, the HIGH state of the logic gate NOT2 of this embodiment is improved as compared to the sixteenth embodiment.

(実施例18)
ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、ならびに配線が実施例16に係る論理ゲートNOT2と異なる別の論理ゲートの実施例について、図29を参照して説明する。
(Example 18)
An example of another logic gate in which the gate insulating film, the source electrode and the drain electrode, and the wiring are different from the logic gate NOT2 according to the example 16 will be described with reference to FIG.

図19に示すように、実施例16と同様にゲート電極を作製した後、膜厚1μmのポリイミド薄膜をゲート絶縁膜として形成した。ポリイミド薄膜の形成条件は実施例14に同じである。ただし、実施例14の場合とは異なり、有機トランジスタ1Bのゲート絶縁膜もポリイミドであるため、マスクはしなかった。続いて、実施例16と同様に、4ThQ薄膜を形成した。続いて、図20(a)に示すように膜厚10nm程度のクロムを真空蒸着してソース・ドレイン電極27A、27Bならびに配線を形成し、これにより同一基板上で2つの有機トランジスタ1Aおよび1Bが形成された。チャネル幅は4mm、チャネル長は20μmに設計した。さらに、配線部分には膜厚20nm〜80nmの金を真空蒸着し、配線抵抗の低減を図った。   As shown in FIG. 19, after producing a gate electrode similarly to Example 16, the polyimide thin film with a film thickness of 1 micrometer was formed as a gate insulating film. The conditions for forming the polyimide thin film are the same as in Example 14. However, unlike the case of Example 14, the gate insulating film of the organic transistor 1B was also made of polyimide, so that it was not masked. Subsequently, a 4ThQ thin film was formed in the same manner as in Example 16. Subsequently, as shown in FIG. 20A, chromium having a film thickness of about 10 nm is vacuum-deposited to form source / drain electrodes 27A and 27B and wirings, whereby two organic transistors 1A and 1B are formed on the same substrate. Been formed. The channel width was designed to be 4 mm and the channel length was 20 μm. Further, gold having a film thickness of 20 nm to 80 nm was vacuum deposited on the wiring portion to reduce the wiring resistance.

この論理ゲートNOT2にリード線を接続し、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、種々の電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図29(a)に示す。また計算したゲインを図29(b)に示す。 A lead wire is connected to the logic gate NOT2, a voltage source and a voltmeter are connected in the same manner as in the twelfth embodiment, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept can be changed to various power supplies. It was measured by voltage (V DD ). The measurement results are shown in FIG. The calculated gain is shown in FIG.

図29(b)に示されるように、本実施例の論理ゲートNOT2は実施例16に比較してゲインが向上している。また、実施例12の論理ゲートNOT2では、Siウェハの熱酸化膜をゲート絶縁膜として利用していたが、本実施例ではポリイミド絶縁膜をゲート絶縁膜としている。電極などをそれぞれの実施例に適したものを選択すれば、有機化合物の絶縁膜を利用しても論理ゲートを作製できることが明らかとなった。有機ゲート絶縁膜が利用できることから、プラスチックの基板を含め種々の基板を選択することができる。   As shown in FIG. 29B, the gain of the logic gate NOT2 of this embodiment is improved as compared to the sixteenth embodiment. In the logic gate NOT2 of the twelfth embodiment, the thermal oxide film of the Si wafer is used as the gate insulating film. However, in this embodiment, the polyimide insulating film is used as the gate insulating film. It has been clarified that if an electrode or the like suitable for each embodiment is selected, a logic gate can be produced even if an organic compound insulating film is used. Since an organic gate insulating film can be used, various substrates including a plastic substrate can be selected.

(実施例19)
何れかの有機トランジスタが形成される領域に光照射処理を行って、有機化合物層の電荷タイプの変換を行っている論理ゲートについて、図30を参照して以下に説明する。本実施例の論理ゲートNOT2は、有機トランジスタ1Bについて光照射処理を行って電荷タイプの変換を行っている点以外は、実施例18に同じである。
(Example 19)
A logic gate in which a region where any organic transistor is formed is subjected to light irradiation processing to convert the charge type of the organic compound layer will be described below with reference to FIG. The logic gate NOT2 of this example is the same as that of Example 18 except that the light irradiation process is performed on the organic transistor 1B to perform charge type conversion.

実施例18と同様に4ThQ薄膜を形成した後、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて、光パワー6.7W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μm、およびスキャン速度0.1mm/秒の条件で光照射処理を、4ThQ薄膜の一部に対して行った。次いで、その照射領域に有機トランジスタ1Bが形成されるように、クロムのソース電極およびドレイン電極ならびに配線を真空蒸着法で形成した。実施例18と同様に、配線部分には膜厚20nm〜80nmの金を真空蒸着した。   After forming a 4ThQ thin film in the same manner as in Example 18, light irradiation treatment was performed using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm under conditions of optical power 6.7 W, spot size 300 μm, scan interval 150 μm, and scan speed 0.1 mm / second. Was performed on a part of the 4ThQ thin film. Next, a chromium source electrode and drain electrode and a wiring were formed by vacuum deposition so that the organic transistor 1B was formed in the irradiated region. As in Example 18, gold having a thickness of 20 nm to 80 nm was vacuum deposited on the wiring portion.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、種々の電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図30(a)に示す。また計算したゲインを図30(b)に示す。図30(a)に示されるように、本実施例の論理ゲートNOT2は実施例18に比較して、HIGH状態が向上していた。 A lead wire is connected to the manufactured logic gate, a voltage source and a voltmeter are connected in the same manner as in Example 12, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept can be changed to various power supplies. It was measured by voltage (V DD ). The measurement result is shown in FIG. The calculated gain is shown in FIG. As shown in FIG. 30A, the HIGH state of the logic gate NOT2 of this embodiment is improved as compared with the eighteenth embodiment.

(実施例20)
論理ゲートを構成している有機トランジスタの基板、ならびに、ソース電極およびドレイン電極のチャネル長が、上述の論理ゲートを構成している有機トランジスタとは異なる実施例について、図31を参照して以下に説明する。
(Example 20)
An example in which the substrate of the organic transistor constituting the logic gate and the channel lengths of the source electrode and the drain electrode are different from those of the organic transistor constituting the above-described logic gate will be described below with reference to FIG. explain.

本実施例の論理ゲートNOT2は基板、ならびにソース電極およびドレイン電極のチャネル長を変更した以外は、実施例18に同じである。基板はポリエチレンナフタレート(PEN)製で厚み125μmのプラスチック基板(テオネックスQ65FA、帝人デュポンフィルム株式会社)を用いた。図26に示すように、このプラスチック基板上に、実施例18と同様にして、アルミのゲート電極、ポリイミドのゲート絶縁膜、4ThQ薄膜、クロムのソース電極およびドレイン電極、ならびに配線を形成した。配線部分には膜厚20nm〜80nmの金を真空蒸着した。ソース電極およびドレイン電極のチャネル幅を4mm、チャネル長を45μmに設計した。これにより同一基板上で2つの有機トランジスタ1Aおよび1Bが形成された。   The logic gate NOT2 of this example is the same as that of Example 18 except that the channel lengths of the substrate and the source and drain electrodes are changed. The substrate was a plastic substrate (Teonex Q65FA, Teijin DuPont Films) made of polyethylene naphthalate (PEN) and having a thickness of 125 μm. As shown in FIG. 26, an aluminum gate electrode, a polyimide gate insulating film, a 4ThQ thin film, a chromium source electrode and drain electrode, and a wiring were formed on the plastic substrate in the same manner as in Example 18. Gold having a thickness of 20 nm to 80 nm was vacuum deposited on the wiring portion. The channel width of the source and drain electrodes was designed to be 4 mm and the channel length was 45 μm. As a result, two organic transistors 1A and 1B were formed on the same substrate.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、まず図6に示すように配線して、有機トランジスタとしての特性を測定した。50Vのドレイン電圧(V)の条件で、飽和領域での伝達特性を測定した結果を図31(a)に示す。図31(a)に示されるように、有機トランジスタは両極性型の特性を示した。また、プラスチック基板でも有機トランジスタとして機能することが分かった。 A lead wire was connected to the manufactured logic gate, and wiring was first performed as shown in FIG. 6 to measure characteristics as an organic transistor. FIG. 31A shows the result of measuring the transfer characteristics in the saturation region under the condition of the drain voltage (V d ) of 50V. As shown in FIG. 31A, the organic transistor exhibited bipolar characteristics. It was also found that a plastic substrate functions as an organic transistor.

続いて、作製した論理ゲートNOT2に、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、50Vの電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図31(b)に示す。図31(b)に示したように、本実施例に係る論理ゲートは、論理ゲートNOTとしての動作が確認された。ゲインの最大値は4であった。このように、プラスチック基板でも論理ゲートを作製することができた。これにより、軽量な半導体回路を作製できる。 Subsequently, a voltage source and a voltmeter are connected to the fabricated logic gate NOT2 in the same manner as in Example 12, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept is determined as the power supply voltage of 50V. Measured with (V DD ). The measurement result is shown in FIG. As shown in FIG. 31B, the operation of the logic gate according to this example as the logic gate NOT was confirmed. The maximum value of gain was 4. In this way, a logic gate could be manufactured even with a plastic substrate. Thereby, a lightweight semiconductor circuit can be produced.

(実施例21)
何れかの有機トランジスタが形成される領域に加熱処理を行って、有機化合物層の電荷タイプの変換を行っている論理ゲートについて、図31〜33を参照して以下に説明する。本実施例の論理ゲートNOT2は、有機トランジスタ1Bについて加熱処理を行って電荷タイプの変換を行っている点以外は、実施例20に同じである。
(Example 21)
A logic gate in which a region where any organic transistor is formed is subjected to heat treatment to convert the charge type of the organic compound layer will be described below with reference to FIGS. The logic gate NOT2 of this example is the same as that of Example 20 except that the organic transistor 1B is subjected to heat treatment to perform charge type conversion.

実施例20と同様に、プラスチック基板上に、ゲート電極、ポリイミドのゲート絶縁膜、4ThQ薄膜を形成した後、ホットプレート上の金属ブロックに乗せ、部分的に180℃、10秒の加熱処理を行った。具体的には、対応するトランジスタの大きさに応じた小型の真鍮ブロックをホットプレート上に乗せ、その上に4ThQ薄膜を形成した基板を乗せて、部分的に180℃、10秒の加熱処理を行った。加熱処理した領域に有機トランジスタBが形成されるように、クロムのソース電極およびドレイン電極、ならびに配線を形成した。配線部分には膜厚20nm〜80nmの金を真空蒸着した。この加熱条件で処理された有機トランジスタは、図31(a)に示すように、n型の特性を示した。そのため、本実施例の論理ゲートNOT2は、両極性型有機トランジスタ1Aと、n型有機トランジスタ1Bとが組み合わされてできている。   As in Example 20, after forming a gate electrode, a polyimide gate insulating film, and a 4ThQ thin film on a plastic substrate, they were placed on a metal block on a hot plate and partially heat-treated at 180 ° C. for 10 seconds. It was. Specifically, a small brass block corresponding to the size of the corresponding transistor is placed on a hot plate, and a substrate on which a 4ThQ thin film is formed is placed thereon, and partially heated at 180 ° C. for 10 seconds. went. Chromium source and drain electrodes and wiring were formed so that the organic transistor B was formed in the heat-treated region. Gold having a thickness of 20 nm to 80 nm was vacuum deposited on the wiring portion. The organic transistor treated under this heating condition exhibited n-type characteristics as shown in FIG. Therefore, the logic gate NOT2 of this embodiment is formed by combining the bipolar organic transistor 1A and the n-type organic transistor 1B.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、実施例12と同様に電圧源および電圧計を接続し、入力電圧(Vin)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を、50Vの電源電圧(VDD)で測定した。その測定結果を図32に示す。図32に示されたように、本実施例の論理ゲートNOT2は実施例20に比較して、HIGH状態が向上していた。また、ゲインは8に向上していた。 A lead wire is connected to the manufactured logic gate, a voltage source and a voltmeter are connected in the same manner as in Example 12, and the change in the output voltage (V out ) when the input voltage (V in ) is swept is determined as a 50 V power supply. It was measured by voltage (V DD ). The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 32, the HIGH state of the logic gate NOT2 of this embodiment is improved as compared with the twentieth embodiment. The gain was improved to 8.

続いて、基板を曲げたときの特性について評価した。有機トランジスタ1Aの伝達関数を図33(a)に示し、論理ゲートNOT2のスイッチング特性を図33(b)に示し、ゲインGの曲げ半径依存性を図33(c)に示す。なお、図33(c)におけるGは曲げていないときのゲインである。すなわちプロットの縦軸は、曲げていないときのゲインで規格化されている。図33(a)〜(c)のそれぞれの結果から、曲率半径5mmまで曲げても、有機トランジスタとして動作すること、論理ゲートNOTとして動作すること、ゲインの変動が小さいことが分かった。このように、本実施例の論理ゲートNOTは、プラスチック基板を利用し、曲げても動作するフレキシブルな半導体回路を可能とする。 Subsequently, the characteristics when the substrate was bent were evaluated. The transfer function of the organic transistor 1A is shown in FIG. 33A, the switching characteristics of the logic gate NOT2 are shown in FIG. 33B, and the bending radius dependence of the gain G is shown in FIG. Incidentally, the gain when G 0 is not bent in FIG. 33 (c). That is, the vertical axis of the plot is normalized by the gain when not bent. From each result of FIGS. 33A to 33C, it was found that even when bent to a radius of curvature of 5 mm, it operates as an organic transistor, operates as a logic gate NOT, and gain variation is small. As described above, the logic gate NOT of this embodiment uses a plastic substrate and enables a flexible semiconductor circuit that operates even when bent.

(実施例22)
有機化合物層が4ThQによって形成されている有機トランジスタを用いて形成される論理ゲートNAND3について、図34〜36を参照して以下に説明する。本実施例の論理ゲートNAND3は、実施例19と同様にして作製された有機トランジスタ1Aと有機トランジスタBとを組み合わせた素子である。ただし、実施例19の場合と異なり、4つの有機トランジスタ1h、1i、1jおよび1kを使用する。
(Example 22)
A logic gate NAND3 formed using an organic transistor having an organic compound layer formed of 4ThQ will be described below with reference to FIGS. The logic gate NAND3 of the present embodiment is an element in which the organic transistor 1A and the organic transistor B manufactured in the same manner as in the nineteenth embodiment are combined. However, unlike the case of Example 19, four organic transistors 1h, 1i, 1j and 1k are used.

実施例19と同様に、熱酸化膜付きSiウェハを基板として利用し、その上に、図34(a)に示すようにアルミのゲート電極および配線を形成した。続いて、ポリイミドのゲート絶縁膜、4ThQ薄膜を形成した。4ThQ薄膜を形成した後、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて、光パワー6.7W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μm、およびスキャン速度0.1mm/秒の条件の光照射処理を、有機トランジスタjおよびkに対応する領域に対して行った。光照射の後、図34(b)に示すように、クロムのソース・ドレイン電極27h、27i、27jおよび27k、ならびに配線を真空蒸着法により形成した。配線部分には膜厚20nm〜80nmの金を真空蒸着した。ソース電極およびドレイン電極のチャネル幅を4mm、チャネル長を20μmに設計した。   In the same manner as in Example 19, a silicon wafer with a thermal oxide film was used as a substrate, and an aluminum gate electrode and wiring were formed thereon as shown in FIG. Subsequently, a polyimide gate insulating film and a 4ThQ thin film were formed. After forming the 4ThQ thin film, using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm, the light irradiation process under the conditions of optical power 6.7 W, spot size 300 μm, scan interval 150 μm, and scan speed 0.1 mm / second is performed on the organic transistor j and This was done for the region corresponding to k. After the light irradiation, as shown in FIG. 34 (b), chromium source / drain electrodes 27h, 27i, 27j and 27k, and wirings were formed by vacuum deposition. Gold having a thickness of 20 nm to 80 nm was vacuum deposited on the wiring portion. The channel width of the source and drain electrodes was designed to be 4 mm and the channel length was 20 μm.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、図35に示すとおり、電源電圧(VDD)を印加するための電圧源と、入力Xの電圧(VinX)を印加するための電圧源と、入力Yの電圧(VinY)を印加するための電圧源と、出力電圧(Vout)を測定するための電圧計を接続した。電源電圧(VDD)として70Vを印加し、入力Yの電圧(VinY)が0Vおよび70Vの場合について、入力Xの電圧(VinX)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を図36(a)に示した。また、その結果を、入力および出力電圧(Vout)に応じてLOWおよびHIGHの状態としてまとめて表記したものを図36(b)に示した。図36(a)および(b)に示されるように、入力Xおよび入力Yが共にHIGHのときだけ、出力がLOWになった。すなわち本実施例の論理ゲートはNANDとして機能した。 A lead wire is connected to the manufactured logic gate, and as shown in FIG. 35, a voltage source for applying a power supply voltage (V DD ), a voltage source for applying a voltage of input X (V inX ), and an input A voltage source for applying the Y voltage (V inY ) and a voltmeter for measuring the output voltage (V out ) were connected. Changes in the output voltage (V out ) when the input X voltage (V inX ) is swept when 70 V is applied as the power supply voltage (V DD ) and the input Y voltage (V inY ) is 0 V and 70 V. This is shown in FIG. In addition, FIG. 36B shows the results collectively expressed as LOW and HIGH states according to the input and output voltage (V out ). As shown in FIGS. 36A and 36B, the output is LOW only when both the input X and the input Y are HIGH. That is, the logic gate of this example functioned as a NAND.

(実施例23)
有機化合物層が4ThQによって形成されている有機トランジスタを用いて形成される論理ゲートNOR4について、図37および38を参照して以下に説明する。本実施例の論理ゲートNOR4は、実施例19と同様にして作製された有機トランジスタ1Aと有機トランジスタ1Bとを組み合わせた素子である。ただし、実施例19の場合と異なり、4つの有機トランジスタ1h、1i、1jおよび1kを使用する。
(Example 23)
A logic gate NOR4 formed by using an organic transistor in which an organic compound layer is formed of 4ThQ will be described below with reference to FIGS. The logic gate NOR4 of this embodiment is an element in which an organic transistor 1A and an organic transistor 1B manufactured in the same manner as in Embodiment 19 are combined. However, unlike the case of Example 19, four organic transistors 1h, 1i, 1j and 1k are used.

実施例19と同様に、熱酸化膜付きSiウェハを基板として利用し、その上に、図34(a)に示すようにアルミのゲート電極および配線を形成した。続いて、ポリイミドのゲート絶縁膜、4ThQ薄膜を形成した。4ThQ薄膜を形成した後、実施例22における条件と同じ条件の光照射処理を、有機トランジスタhおよびiに対応する領域に対して行った。光照射の後、図34(b)に示すように、クロムのソース・ドレイン電極27h、27i、27jおよび27k、ならびに配線を真空蒸着法により形成した。配線部分には膜厚20nm〜80nmの金を真空蒸着した。ソース電極およびドレイン電極のチャネル幅を4mm、チャネル長を20μmに設計した。   In the same manner as in Example 19, a silicon wafer with a thermal oxide film was used as a substrate, and an aluminum gate electrode and wiring were formed thereon as shown in FIG. Subsequently, a polyimide gate insulating film and a 4ThQ thin film were formed. After the 4ThQ thin film was formed, the light irradiation treatment under the same conditions as in Example 22 was performed on the regions corresponding to the organic transistors h and i. After the light irradiation, as shown in FIG. 34 (b), chromium source / drain electrodes 27h, 27i, 27j and 27k, and wirings were formed by vacuum deposition. Gold having a thickness of 20 nm to 80 nm was vacuum deposited on the wiring portion. The channel width of the source and drain electrodes was designed to be 4 mm and the channel length was 20 μm.

作製した論理ゲートにリード線を接続し、図37に示すとおり、電源電圧(VDD)を印加するための電圧源と、入力Xの電圧(VinX)を印加するための電圧源と、入力Yの電圧(VinY)を印加するための電圧源と、出力電圧(Vout)を測定するための電圧計とを接続した。電源電圧(VDD)として50Vを印加し、入力Yの電圧(VinY)が0Vおよび70Vの場合について、入力Xの電圧(VinX)を掃引したときの出力電圧(Vout)の変化を図38(a)に示した。また、その結果を、入力および出力電圧(Vout)に応じてLOWおよびHIGHの状態としてまとめて表記したものを図38(b)に示した。図38(a)および(b)に示されるように、入力Xおよび入力Yが共にLOWのときだけ、出力がHIGHになった。すなわち本実施例の論理ゲートはNORとして機能した。 A lead wire is connected to the produced logic gate, and as shown in FIG. 37, a voltage source for applying a power supply voltage (V DD ), a voltage source for applying a voltage of input X (V inX ), and an input A voltage source for applying the Y voltage (V inY ) and a voltmeter for measuring the output voltage (V out ) were connected. Changes in the output voltage (V out ) when the input X voltage (V inX ) is swept when 50 V is applied as the power supply voltage (V DD ) and the input Y voltage (V inY ) is 0 V and 70 V. This is shown in FIG. Further, FIG. 38B shows the results collectively expressed as LOW and HIGH states according to the input and output voltage (V out ). As shown in FIGS. 38A and 38B, the output becomes HIGH only when both the input X and the input Y are LOW. That is, the logic gate of this example functioned as NOR.

(実施例24)
4ThQによって形成される有機化合物層を有し、この有機化合物層に光照射処理を行うことによって得られる、整流性を示す有機ダイオードについて、図39を参照して以下に説明する。
(Example 24)
A rectifying organic diode that has an organic compound layer formed of 4ThQ and is obtained by performing light irradiation treatment on the organic compound layer will be described below with reference to FIG.

図39は本実施例における有機ダイオードの構成を表す概略図である。図39に示すように、本実施例における有機ダイオード5は、基板36上に、陽極32と、半導体特性を有する有機化合物層33と、陰極31とが順次積層された有機半導体素子である。有機化合物層33の陽極32と陰極31とに重畳した部分の少なくとも一部に光照射処理を行うことによって電荷タイプの変化した領域33’を形成し、整流性を得ている。   FIG. 39 is a schematic diagram showing the configuration of the organic diode in this example. As shown in FIG. 39, the organic diode 5 in this embodiment is an organic semiconductor element in which an anode 32, an organic compound layer 33 having semiconductor characteristics, and a cathode 31 are sequentially laminated on a substrate. By performing light irradiation treatment on at least part of the portion of the organic compound layer 33 that overlaps the anode 32 and the cathode 31, a region 33 ′ having a changed charge type is formed, and rectification is obtained.

有機ダイオード5は、熱酸化膜付きSiウェハ35を基板として利用し、その上に膜厚20nm〜80nmのクロムの陽極を真空蒸着法により形成した。続いて、実施例1と同様に、スピンコート法により有機化合物層として厚さ90nm程度の4ThQ薄膜を形成した。このとき、4ThQの濃度が10mg/mlのクロロホルム溶液を調製し、回転速度3000rpmで10秒間のスピンコートを行った。真空乾燥を50℃で一晩行った。この4ThQ薄膜に対して、加熱処理をしたもの、波長1060nmのレーザースキャナーを用いて光照射処理をしたもの、およびいずれの処理も行わないものを用意した。ここで、加熱処理条件は180℃で10秒間である。また、光照射処理条件は、光パワー3.3W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μm、スキャン速度0.1mm/秒であった。光照射処理条件は、実施例22などの有機トランジスタの電荷タイプの変換のための処理条件に比較して、弱いエネルギーである。光照射処理は、陰極と重畳する領域全域およびその周辺領域に対して行った。加熱処理条件は、実施例6などの有機トランジスタの電荷タイプの変換のための処理条件に同じである。続いて、4ThQ薄膜上に膜厚20nm以上のクロムの陰極を真空蒸着法により形成した。陰極は、その全面が処理を行った領域と重畳するように配置した。以上により、加熱処理した有機半導体素子、光照射処理した有機半導体素子、処理をしていない有機半導体素子を作製した。   The organic diode 5 uses a Si wafer 35 with a thermal oxide film as a substrate, and a chromium anode with a film thickness of 20 nm to 80 nm is formed thereon by a vacuum deposition method. Subsequently, as in Example 1, a 4ThQ thin film having a thickness of about 90 nm was formed as an organic compound layer by spin coating. At this time, a chloroform solution having a concentration of 4 ThQ of 10 mg / ml was prepared, and spin coating was performed at a rotation speed of 3000 rpm for 10 seconds. Vacuum drying was performed at 50 ° C. overnight. This 4ThQ thin film was prepared by heat treatment, by light irradiation treatment using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm, and without any treatment. Here, the heat treatment condition is 180 ° C. for 10 seconds. Further, the light irradiation treatment conditions were an optical power of 3.3 W, a spot size of 300 μm, a scan interval of 150 μm, and a scan speed of 0.1 mm / second. The light irradiation treatment conditions are weaker energy than the treatment conditions for the charge type conversion of the organic transistor such as Example 22. The light irradiation treatment was performed on the entire region overlapping with the cathode and the peripheral region. The heat treatment conditions are the same as the treatment conditions for the charge type conversion of the organic transistor such as Example 6. Subsequently, a chromium cathode having a thickness of 20 nm or more was formed on the 4ThQ thin film by vacuum deposition. The cathode was arranged so that the entire surface overlapped with the processed region. As described above, a heat-treated organic semiconductor element, a light-irradiated organic semiconductor element, and an untreated organic semiconductor element were produced.

作製したそれぞれの有機半導体素子にリード線を接続し、図39(b)に示すとおり、電圧源および電流計を接続した。測定した電流−電圧特性を図40に示す。図40に示したように、処理を行っていない素子および加熱処理を行った素子では、線形の特性が得られた。このことから、電極界面でオーミック接触が得られていることが分かった。これは、クロムの仕事関数は4.5eVであるが、図3に示したように、4ThQ薄膜においては、処理前のHOMOレベルが4.5eV、加熱処理後のLUMOレベルが4.5eVとクロムの仕事関数に一致しているためと考えられる。一方、光照射処理した素子では、整流性が確認され、ダイオードとして機能した。弱い光照射処理条件のため、図39(a)に示すように、陰極側のHOMO・LUMOレベルは変化したが、陽極側のHOMO・LUMOレベルは変化していないことが推測される。つまり、陽極側のHOMO・LUMOレベルと陰極側のHOMO・LUMOレベルとが異なっており、言い換えれば、4ThQ薄膜中にpn接合が形成されていることが推測される。陽極側の電荷タイプと陰極側の電荷タイプが異なっているともいえる。   A lead wire was connected to each of the produced organic semiconductor elements, and a voltage source and an ammeter were connected as shown in FIG. The measured current-voltage characteristics are shown in FIG. As shown in FIG. 40, linear characteristics were obtained in the element that was not processed and the element that was heat-treated. From this, it was found that ohmic contact was obtained at the electrode interface. This is because the work function of chromium is 4.5 eV. However, as shown in FIG. 3, in the 4ThQ thin film, the HOMO level before treatment is 4.5 eV, and the LUMO level after heat treatment is 4.5 eV. This is considered to be consistent with the work function. On the other hand, the device irradiated with light was confirmed to have rectification and functioned as a diode. As shown in FIG. 39A, the HOMO / LUMO level on the cathode side has changed due to weak light irradiation treatment conditions, but it is assumed that the HOMO / LUMO level on the anode side has not changed. In other words, the HOMO / LUMO level on the anode side is different from the HOMO / LUMO level on the cathode side. In other words, it is assumed that a pn junction is formed in the 4ThQ thin film. It can be said that the charge type on the anode side and the charge type on the cathode side are different.

(実施例25)
光照射処理を行う領域およびチャネル幅を変更した有機トランジスタについて、図41および図42を参照して、以下に説明する。本実施例の有機トランジスタは、実施例19の有機トランジスタ1Bに比較して、光照射処理の領域およびチャネル幅だけが異なる。図41(a)は、本実施例の有機トランジスタ6の構成を示す概略断面図であり、図41(b)は、有機トランジスタ6の上面図である。図41(a)は、図41(b)中のX−X’における断面である。
(Example 25)
With reference to FIGS. 41 and 42, an organic transistor in which the region for light irradiation treatment and the channel width are changed will be described below. The organic transistor of this example differs from the organic transistor 1B of Example 19 only in the region of light irradiation treatment and the channel width. FIG. 41A is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the organic transistor 6 of this example, and FIG. 41B is a top view of the organic transistor 6. FIG. 41A is a cross section taken along line XX ′ in FIG.

図41(a)に示すように、熱酸化膜付きSiウェハ48を基板49として利用し、その上に、アルミのゲート電極41および配線を形成した。続いて、1μm厚のポリイミドのゲート絶縁膜42、90nm厚の4ThQ薄膜を形成した。波長1060nmのレーザースキャナーを用いて、光パワー6.7W、スポットサイズ300μm、スキャン間隔150μmおよびスキャン速度0.1mm/秒の条件で、光照射処理をマスクを介して4ThQ薄膜の一部に対して行った。続いて図41(b)に示すように、光照射領域が活性領域に含まれ、かつ、光照射領域と非照射領域との境界がチャネル方向に対してほぼ垂直になるように、クロムのソース電極44およびドレイン電極46ならびに配線(図示せず)を真空蒸着法で形成した。配線部分には膜厚20nm〜80nmの金を真空蒸着した。チャネル幅を0.3mm、チャネル長を45μmとした。したがって、この有機トランジスタ6では、ソース・ドレイン電極間に、電荷タイプの異なる有機化合物層が形成されている。換言すれば、単一有機化合物層中に半導体接合が形成されている。   As shown in FIG. 41A, an Si wafer 48 with a thermal oxide film was used as a substrate 49, and an aluminum gate electrode 41 and wirings were formed thereon. Subsequently, a 1 μm thick polyimide gate insulating film 42 and a 90 nm thick 4ThQ thin film were formed. Using a laser scanner with a wavelength of 1060 nm, light irradiation treatment is performed on a part of the 4ThQ thin film through a mask under the conditions of optical power 6.7 W, spot size 300 μm, scan interval 150 μm, and scan speed 0.1 mm / second. went. Subsequently, as shown in FIG. 41 (b), the source of chromium so that the light irradiation region is included in the active region and the boundary between the light irradiation region and the non-irradiation region is substantially perpendicular to the channel direction. The electrode 44, the drain electrode 46, and wiring (not shown) were formed by a vacuum evaporation method. Gold having a thickness of 20 nm to 80 nm was vacuum deposited on the wiring portion. The channel width was 0.3 mm and the channel length was 45 μm. Therefore, in this organic transistor 6, organic compound layers having different charge types are formed between the source and drain electrodes. In other words, a semiconductor junction is formed in a single organic compound layer.

作製した有機トランジスタ6に、実施例1と同様に電圧源および電流計を接続し、種々のドレイン電圧(V)を印加し、伝達特性を測定した。正のドレイン電圧(V)を印加した場合を図42(a)に示し、負のドレイン電圧(V)を印加した場合を図42(b)に示す。 A voltage source and an ammeter were connected to the produced organic transistor 6 in the same manner as in Example 1, various drain voltages (V d ) were applied, and transfer characteristics were measured. FIG. 42A shows a case where a positive drain voltage (V d ) is applied, and FIG. 42B shows a case where a negative drain voltage (V d ) is applied.

図42(a)および図42(b)に示されるように、ドレイン電圧(V)に応じて、異なる伝達特性および異なる電荷タイプが得られた。正のドレイン電圧の場合はn型寄りの両極性型の特性が得られたのに対し、負のドレイン電圧(V)、特に−10Vのドレイン電圧(V)の場合はp型特性が減少し、ほぼn型の特性が得られた。すなわち、ドレイン電圧(V)の正負に対応して、電荷タイプの制御ができた。 As shown in FIGS. 42 (a) and 42 (b), different transfer characteristics and different charge types were obtained depending on the drain voltage (V d ). In the case of a positive drain voltage, an n-type ambipolar characteristic was obtained, whereas in the case of a negative drain voltage (V d ), particularly a drain voltage (V d ) of −10 V, a p-type characteristic was obtained. As a result, almost n-type characteristics were obtained. That is, the charge type could be controlled in accordance with the positive / negative drain voltage (V d ).

続いて、種々のゲート電圧(V)を印加し、ドレイン電圧(V)を掃引したときのドレイン電流(I)の変化、すなわち出力特性を図42(c)に示す。 Next, FIG. 42C shows changes in drain current (I d ), that is, output characteristics, when various gate voltages (V g ) are applied and the drain voltage (V d ) is swept.

正のドレイン電圧(V)の場合、ドレイン電流(I)はゲート電圧(V)にほとんど依存しないのに対し、負のドレイン電圧(V)の場合には、ドレイン電流(I)はゲート電圧(V)に依存して変化した。すなわち、ゲート電圧(V)に応じて整流性が変化している。このことは、ゲート電圧(V)によって整流性を制御できるダイオードができたことを意味する。また、同層の1種類のソース・ドレイン電極で整流性を示すダイオードが得られており、他の論理ゲートと組み合わせる場合などに有利である。実際、本実施例における有機トランジスタは、実施例22の論理ゲートNANDや実施例23の論理ゲートNORと同じプロセスで作製されており、ダイオードと論理ゲートとを同時一括に作製することができる。 In the case of a positive drain voltage (V d ), the drain current (I d ) hardly depends on the gate voltage (V g ), whereas in the case of a negative drain voltage (V d ), the drain current (I d). ) Varied depending on the gate voltage (V g ). That is, the rectification property changes according to the gate voltage (V g ). This means that a diode whose rectification property can be controlled by the gate voltage (V g ) has been produced. In addition, a diode exhibiting rectifying properties can be obtained with one type of source / drain electrodes in the same layer, which is advantageous when combined with other logic gates. Actually, the organic transistor in this embodiment is manufactured by the same process as the logic gate NAND of the embodiment 22 and the logic gate NOR of the embodiment 23, and the diode and the logic gate can be manufactured simultaneously.

なお、ゲート電圧(V)が0Vの場合に、整流性を示すダイオード特性が得られている。そのため、単純に整流性を示すダイオードを作製したい場合には、ゲート電極およびゲート絶縁膜は不要である。基板上の有機化合物層に上記のように光照射処理を行い、電極を形成すれば、有機ダイオードが得られる。 Note that when the gate voltage (V g ) is 0 V, diode characteristics exhibiting rectification are obtained. Therefore, the gate electrode and the gate insulating film are unnecessary when it is desired to simply manufacture a diode exhibiting rectification. If an organic compound layer on a substrate is subjected to light irradiation treatment as described above to form an electrode, an organic diode can be obtained.

また、光照射領域について、本実施例では、光照射領域と非照射領域との境界がチャネル方向に対してほぼ垂直になるようにしたが、活性領域が光照射領域と非照射領域とに分かれ、ソース・ドレイン電極間に半導体接合が形成されていれば、必ずしも垂直である必要はなく、傾いていてもよい。   In this embodiment, the boundary between the light irradiation region and the non-irradiation region is set to be substantially perpendicular to the channel direction. However, the active region is divided into the light irradiation region and the non-irradiation region. As long as a semiconductor junction is formed between the source and drain electrodes, the junction is not necessarily vertical but may be inclined.

以上のように、4ThQが溶液プロセスによって、半導体素子に利用できるような良質な薄膜を形成できることを示し、大気中でも安定に動作する有機トランジスタを実現した。溶液プロセスで作製できることから、低エネルギーで簡便に薄膜形成可能であり、大面積化にも適している。加熱処理、光照射処理および溶媒処理によって電荷タイプが変化する有機トランジスタを実現した。その上、処理をした有機トランジスタと処理をしていない有機トランジスタとを組み合わせることで、論理ゲートも作製した。有機絶縁膜を使用することで、有機トランジスタの特性曲線におけるヒステリシスを低減させることもできた。基板として曲げられるプラスチック基板を使用することもでき、曲率半径5mmまで曲げても論理ゲートNOTとして動作することを確認した。なお、論理ゲートNOTはインバーターと同義である。   As described above, it was shown that 4ThQ can form a high-quality thin film that can be used for a semiconductor element by a solution process, and an organic transistor that operates stably in the atmosphere was realized. Since it can be produced by a solution process, it can be easily formed into a thin film with low energy and is suitable for increasing the area. An organic transistor whose charge type is changed by heat treatment, light irradiation treatment and solvent treatment was realized. In addition, logic gates were also fabricated by combining treated organic transistors and untreated organic transistors. By using the organic insulating film, the hysteresis in the characteristic curve of the organic transistor could be reduced. A plastic substrate that can be bent can be used as the substrate, and it has been confirmed that it can operate as a logic gate NOT even if it is bent to a curvature radius of 5 mm. Note that the logic gate NOT is synonymous with an inverter.

さらに、加熱処理によってn型に変換された有機トランジスタに対して溶媒処理を行うことにより、再び両極性型に戻すことができた。また、有機化合物層をスピンコートする際に使用する溶媒を変えることによって、電荷タイプを作り分けることができた。また、処理を行っていない両極性型の2つの有機トランジスタを用いて、論理ゲートNOTを作製した。また、膜厚によって両極性型有機トランジスタのホール移動度と電子移動度との比を制御でき、ホール移動度と電子移動度とがほぼ等しい、対称な両極性型有機トランジスタを作製できた。また、ソース・ドレイン電極および材料ならびにチャネル長によってもホール移動度と電子移動度との比を制御できることを示した。また、陽極と、有機化合物層と、陰極とが順次積層された有機半導体素子において、光照射処理の条件を検討することで、有機化合物の表面だけを変換し、整流性を示すダイオードを作製することができた。   Furthermore, by performing a solvent treatment on the organic transistor converted to n-type by heat treatment, it was possible to return to the bipolar type again. In addition, the charge type could be made differently by changing the solvent used when spin-coating the organic compound layer. In addition, a logic gate NOT was fabricated using two bipolar organic transistors that were not processed. In addition, the ratio of the hole mobility and the electron mobility of the ambipolar organic transistor can be controlled by the film thickness, and a symmetrical ambipolar organic transistor in which the hole mobility and the electron mobility are almost equal can be produced. It was also shown that the ratio of hole mobility to electron mobility can be controlled by source / drain electrodes, materials, and channel length. In addition, in an organic semiconductor element in which an anode, an organic compound layer, and a cathode are sequentially stacked, by examining the conditions of light irradiation treatment, only the surface of the organic compound is converted, and a diode exhibiting rectification is manufactured. I was able to.

さらに、有機半導体回路の作製方法として検討されているインクジェット法に本発明を適用すれば、使用する溶媒によって電荷タイプを作り分けられるため、論理ゲートなどのp型、n型および両極性型の有機トランジスタを組み合わせた有機半導体回路を作製することができる。   Furthermore, if the present invention is applied to an ink-jet method that has been studied as a method for producing an organic semiconductor circuit, charge types can be created according to the solvent used, and therefore p-type, n-type, and bipolar organic types such as logic gates are used. An organic semiconductor circuit in which transistors are combined can be manufactured.

また、本発明を適用すれば、加熱処理によって電荷タイプを変換できることから、熱リソグラフィーを利用した微細なpnパターニングを実施できる。   In addition, if the present invention is applied, the charge type can be converted by heat treatment, so that fine pn patterning using thermal lithography can be performed.

また、本発明を適用すれば、加熱処理によって電荷タイプを変換できることから、ナノインプリントなどに利用される微細なパターンを持つモールドを加熱し、有機化合物層の加熱処理に使用することで、微細なpnパターニングを実施できる。   In addition, if the present invention is applied, the charge type can be converted by heat treatment. Therefore, by heating a mold having a fine pattern used for nanoimprint or the like and using it for the heat treatment of the organic compound layer, fine pn Patterning can be performed.

また、本発明を適用すれば、光照射処理によって電荷タイプを変換できることから、近接場光学顕微鏡を利用した微細なpnパターニングを実施できる。   In addition, if the present invention is applied, the charge type can be converted by the light irradiation treatment, so that fine pn patterning using a near-field optical microscope can be performed.

また、本発明に係る半導体素子および半導体装置は、有機化合物層を単一の化合物で形成できるため、溶液プロセスにも関わらず微細化が可能である。   Further, the semiconductor element and the semiconductor device according to the present invention can be miniaturized regardless of the solution process because the organic compound layer can be formed of a single compound.

本発明は、TFTおよびダイオードなど半導体材料を使用するあらゆる分野に利用することができる。   The present invention can be used in all fields where semiconductor materials such as TFTs and diodes are used.

1、1A、1B 有機トランジスタ
1h〜1k 有機トランジスタ
2 論理ゲートNOT
3 論理ゲートNAND
4 論理ゲートNOR
5 有機ダイオード
6 有機トランジスタ
11 ゲート電極
11h〜11k ゲート電極
12 ゲート絶縁膜
13 有機化合物層
13’ 電荷タイプの変換がなされた有機化合物層
14、14A、14B ソース電極
15、15A、15B ドレイン電極
16 ポリイミド絶縁膜
17 SiO絶縁膜
18 Siウェハ
19 基板
21 電源端子
22、22X、22Y 入力端子
23 出力端子
24 基準端子
25h、25i、25k 端子
26 金属電極・配線
27A、27B ソース・ドレイン電極
27h〜27k ソース・ドレイン電極
31 陰極
32 陽極
33 有機化合物層
33’ 電荷タイプの変換がなされた有機化合物層
34 SiO絶縁膜
35 Siウェハ
36 基板
37 電流計
38 電圧源
41 ゲート電極
42 ゲート絶縁膜
43a 有機化合物層
43b 電荷タイプの変換がなされた有機化合物層
44 ソース電極
45 チャネル方向
46 ドレイン電極
47 SiO絶縁膜
48 Siウェハ
49 基板
1, 1A, 1B Organic transistor 1h-1k Organic transistor 2 Logic gate NOT
3 logic gate NAND
4 logic gate NOR
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Organic diode 6 Organic transistor 11 Gate electrode 11h-11k Gate electrode 12 Gate insulating film 13 Organic compound layer 13 'Organic compound layer 14 of charge type conversion 14, 14A, 14B Source electrode 15, 15A, 15B Drain electrode 16 Polyimide Insulating film 17 SiO 2 Insulating film 18 Si wafer 19 Substrate 21 Power terminal 22, 22X, 22Y Input terminal 23 Output terminal 24 Reference terminal 25h, 25i, 25k Terminal 26 Metal electrode / wiring 27A, 27B Source / drain electrode 27h-27k Source drain electrode 31 cathode 32 anode 33 organic compound layer 33 'organic compound layer 34 SiO 2 insulating film 35 Si wafer 36 substrate 37 ammeter 38 voltage source 41 the gate electrode 42 a gate insulating film 43a organizing the charge type of conversion has been made Things layer 43b organic compound charge type of transformation is made layer 44 source electrode 45 in the channel direction 46 the drain electrode 47 SiO 2 insulating film 48 Si wafer 49 substrate

Claims (24)

半導体層が下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である半導体素子の製造方法であって、
上記有機化合物層に対して、加熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも何れかの処理を施すことにより、上記有機化合物層のn型の特性、p型の特性または両極性型の特性を、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性のうちの別の特性に変化させる工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。)
A method for producing a semiconductor element, wherein the semiconductor layer is an organic compound layer formed of a compound represented by the following general formula (1):
By subjecting the organic compound layer to at least one of heat treatment, light irradiation treatment, and solvent treatment, the organic compound layer has n-type characteristics, p-type characteristics, or bipolar characteristics. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of changing to another of n-type characteristics, p-type characteristics, and bipolar characteristics.
(In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)
上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
The production method according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (5).
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
上記加熱処理は、100℃以上240℃以下で行われることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at 100 ° C. or higher and 240 ° C. or lower. 上記光照射処理では、550nm以上1750nm以下の波長の光であって、1J/cm以上500KJ/cm以下のエネルギーの光を照射することを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 1, wherein in the light irradiation treatment, light having a wavelength of 550 nm to 1750 nm and an energy of 1 J / cm 2 to 500 KJ / cm 2 is irradiated. . 上記溶媒処理は、上記有機化合物層をクロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタンまたはテトラクロロメタンの蒸気に曝す処理であることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the solvent treatment is a treatment in which the organic compound layer is exposed to a vapor of chloroform, dichloromethane, tetrachloroethane, or tetrachloromethane. 上記半導体素子は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極および上記有機化合物層を有する有機トランジスタであって、
上記各処理は、上記有機化合物層の、上記ソース電極と上記ドレイン電極との間にある領域に対して施されることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の製造方法。
The semiconductor element is an organic transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode and the organic compound layer on a substrate,
6. The manufacturing method according to claim 1, wherein each of the treatments is performed on a region of the organic compound layer between the source electrode and the drain electrode. .
上記各処理は、上記有機化合物層の、上記ソース電極および上記ドレイン電極が形成される領域であって、上記ソース電極と上記ドレイン電極との間にある領域と連続している領域に対しても施されることを特徴とする請求項6に記載の製造方法。   Each of the above treatments is also performed on a region of the organic compound layer where the source electrode and the drain electrode are formed and continuous with a region between the source electrode and the drain electrode. The manufacturing method according to claim 6, wherein the manufacturing method is performed. 上記有機化合物層を溶液プロセスによって形成することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the organic compound layer is formed by a solution process. 半導体層が下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である複数の半導体素子を備えており、該複数の半導体素子には、該有機化合物層がn型の特性を有する半導体素子、p型の特性を有する半導体素子および両極性型の特性を有する半導体素子のうちの少なくとも2種が含まれている、半導体装置の製造方法であって、
上記有機化合物層の特定の領域に対して、加熱処理、光照射処理および溶媒処理の少なくとも何れかの処理を施すことにより、該特定の領域における上記有機化合物層のn型の特性、p型の特性または両極性型の特性を、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性のうちの別の特性に変化させる工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。)
The semiconductor layer includes a plurality of semiconductor elements that are organic compound layers formed of a compound represented by the following general formula (1), and the organic compound layer has n-type characteristics. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising at least two of a semiconductor element having a p-type characteristic and a semiconductor element having a bipolar characteristic,
By performing at least one of heat treatment, light irradiation treatment and solvent treatment on a specific region of the organic compound layer, the n-type characteristics of the organic compound layer in the specific region, p-type A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of changing a characteristic or a bipolar characteristic to another characteristic among an n-type characteristic, a p-type characteristic, and a bipolar characteristic.
(In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)
上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
The production method according to claim 9, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (5).
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
半導体層が下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である半導体素子であって、
上記有機化合物層は単一の組成であり、
上記有機化合物層中に、n型の特性を有する領域、p型の特性を有する領域、両極性型の特性を有する領域のうちの少なくとも2種の領域が形成されていることを特徴とする半導体素子。
(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。)
The semiconductor element is an organic compound layer formed of a compound represented by the following general formula (1),
The organic compound layer has a single composition,
A semiconductor having at least two of a region having n-type characteristics, a region having p-type characteristics, and a region having bipolar characteristics formed in the organic compound layer element.
(In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)
上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項11に記載の半導体素子。
(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
12. The semiconductor device according to claim 11, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (5).
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
上記少なくとも2種の領域のうちのいずれかは、上記有機化合物層に対して加熱処理、光照射処理および溶媒処理の何れかの処理が施されたことによって形成された領域であることを特徴とする請求項11または12に記載の半導体素子。   Any one of the at least two regions is a region formed by performing any one of heat treatment, light irradiation treatment, and solvent treatment on the organic compound layer. The semiconductor device according to claim 11 or 12. 上記少なくとも2種の領域は、同一の化合物によって形成されていることを特徴とする請求項11から13の何れか1項に記載の半導体素子。   14. The semiconductor device according to claim 11, wherein the at least two regions are formed of the same compound. 対向し合う陰極および陽極と、該陰極および該陽極に挟持された下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層とを備えている有機ダイオードであって、
上記有機化合物層は単一の組成であり、
上記有機化合物層の上記陰極および上記陽極が配設されているそれぞれの領域は、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性の何れかの特性を有しており、かつ互いに異なる特性であることを特徴とする有機ダイオード。
(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。)
An organic diode comprising a cathode and an anode facing each other, and an organic compound layer formed of a compound represented by the following general formula (1) sandwiched between the cathode and the anode,
The organic compound layer has a single composition,
Each region where the cathode and the anode of the organic compound layer are disposed has any one of n-type characteristics, p-type characteristics, and bipolar characteristics, and is different from each other. An organic diode characterized by its characteristics.
(In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)
上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項15に記載の有機ダイオード。
(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
The organic diode according to claim 15, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (5).
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極およびドレイン電極を備えている有機トランジスタであって、
上記半導体層は、下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層であり、
上記有機化合物層は単一の組成であり、
上記有機化合物層のソース電極およびドレイン電極が形成されているそれぞれの領域は、n型の特性、p型の特性および両極性型の特性の何れかの特性を有しており、かつ互いに異なる特性であることを特徴とする有機トランジスタ。
(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。)
An organic transistor comprising a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode on a substrate,
The semiconductor layer is an organic compound layer formed of a compound represented by the following general formula (1),
The organic compound layer has a single composition,
Each region where the source electrode and the drain electrode of the organic compound layer are formed has any one of n-type characteristics, p-type characteristics, and bipolar characteristics, and characteristics different from each other. An organic transistor characterized by being.
(In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)
上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項17に記載の有機トランジスタ。
(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
The organic transistor according to claim 17, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (5).
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
半導体層が下記一般式(1)で表される化合物によって形成されている有機化合物層である複数の半導体素子を備えている半導体装置であって、
上記複数の半導体素子には、上記有機化合物層がn型の特性を有する半導体素子、p型の特性を有する半導体素子および両極性型の特性を有する半導体素子のうちの少なくとも2種が含まれており、
上記少なくとも2種の半導体素子の有機化合物層は、互いに同一組成であることを特徴とする半導体装置。
(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。)
A semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements, wherein the semiconductor layer is an organic compound layer formed of a compound represented by the following general formula (1):
The plurality of semiconductor elements include at least two of a semiconductor element in which the organic compound layer has n-type characteristics, a semiconductor element having p-type characteristics, and a semiconductor element having bipolar characteristics. And
The organic compound layer of the at least two types of semiconductor elements has the same composition as each other.
(In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)
上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項19に記載の半導体装置。
(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
The semiconductor device according to claim 19, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (5).
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
上記少なくとも2種の半導体素子が組み合わされていることによって論理回路を構成していることを特徴とする請求項19または20に記載の半導体装置。   21. The semiconductor device according to claim 19, wherein a logic circuit is configured by combining the at least two types of semiconductor elements. 上記複数の半導体素子のそれぞれの上記有機化合物層は、互いに同じ上記化合物によって形成されていることを特徴とする請求項19から21の何れか1項に記載の半導体装置。   22. The semiconductor device according to claim 19, wherein each of the organic compound layers of the plurality of semiconductor elements is formed of the same compound. 基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極およびドレイン電極を備えている半導体素子であって、
上記半導体層が、下記一般式(1)で表される化合物によって形成されていることを特徴とする半導体素子。
(式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数20以下のアルキル基を表し、該アルキル基はメトキシ基を有していてもよく、mは1または2を表し、Xは、酸素、シアノイミノ基、ジシアノメチレン基または下記化学式(2)、(3)あるいは(4)で表される有機基であり、Zは硫黄、セレンまたはテルルであり、Rは炭素数20以下のアルキル基を表し、*は上記一般式(1)におけるXの二重結合箇所を表している。)
A semiconductor element comprising a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode on a substrate,
The said semiconductor layer is formed with the compound represented by following General formula (1), The semiconductor element characterized by the above-mentioned.
(In Formula (1), each R 1 independently represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, the alkyl group may have a methoxy group, m represents 1 or 2, and X represents oxygen. , A cyanoimino group, a dicyanomethylene group or an organic group represented by the following chemical formula (2), (3) or (4), Z is sulfur, selenium or tellurium, and R 2 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms. * Represents a double bond portion of X in the general formula (1).)
上記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項23に記載の半導体素子。
(式(5)中、Rは、Hまたはn−C13であり、Rは、Hまたはn−C12OCHであり、Xは、式(1)におけるXと同じである。)
24. The semiconductor device according to claim 23, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (5).
(In Formula (5), R 3 is H or nC 6 H 13 , R 4 is H or nC 6 H 12 OCH 3 , and X is the same as X in Formula (1)) .)
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