JP2011187924A - 有機積層体を含む発光トランジスタ - Google Patents
有機積層体を含む発光トランジスタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011187924A JP2011187924A JP2010248628A JP2010248628A JP2011187924A JP 2011187924 A JP2011187924 A JP 2011187924A JP 2010248628 A JP2010248628 A JP 2010248628A JP 2010248628 A JP2010248628 A JP 2010248628A JP 2011187924 A JP2011187924 A JP 2011187924A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic semiconductor
- transistor
- electrode
- semiconductor material
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明は、少なくとも二種類の有機半導体材料が積層された積層体を含み、積層体に含まれる有機半導体材料の少なくとも一種は平板状結晶である発光トランジスタを提供し、本発明に係るトランジスタは、発光効率が向上する。p型有機半導体材料とn型有機半導体材料を積層して得られる積層体を用いると、発光効率がより向上する。また、積層体に含まれる有機半導体材料として、二種類の平板状結晶の組み合わせを用いると、発光効率の点で好ましい。積層体に含まれる有機半導体材料として、少なくとも一種類の薄膜状アモルファス固体を用いると、好ましい箇所に容易に膜形成できるので好ましい。そのような発光トランジスタを含む発光デバイスも有用である。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1は、キャリアの移動性能が高い特定のチオフェン誘導体を電荷移動層として用いること、及びこの特定のチオフェン誘導体を用いたOFETが多少の発光を生ずることを開示する。
また、非特許文献1は、特定の方法で製造された有機半導体材料の厚さの薄い結晶は、電界効果移動度を向上させることを開示する。しかし、発光効率に関しては、何ら報告されていない。
非特許文献3は、p型有機半導体としてポリ(3−ヘキシルチオフェン)を用い、またn型有機半導体として[6,6]−フェニル−C61−ブチリックメチルエステル(PCBM)を用いて、これらからなるスピンキャスト膜をゲート絶縁膜上に順次積層したトランジスタを例示する。ポリ(3−ヘキシルチオフェン)のキャリア移動度は、約0.0001cm2/V・sであり、PCBMのキャリア移動度は、それよりも1桁小さいことも開示する。しかし、このトランジスタの発光の有無については、何ら開示していない。
即ち、本発明は一の要旨において、新たな発光トランジスタを提供し、それは、少なくとも二種類の有機半導体材料が積層された積層体を含む発光トランジスタであって、積層体に含まれる有機半導体材料の少なくとも一種は、平板状結晶である発光トランジスタである。
また、本発明は他の態様において、積層体に含まれる有機半導体材料の二種類は、平板状結晶である上記トランジスタを提供する。
更にまた、本発明は更なる態様において、積層体に含まれる有機半導体材料の少なくとも一種は、薄膜状アモルファス固体である上記トランジスタを提供する。
本発明は、他の要旨において、上記トランジスタを含む発光デバイスを提供する。
積層体は、p型有機半導体材料とn型有機半導体材料を積層して得られる場合、更に、発光効率が向上される。
積層体に含まれる有機半導体材料の二種類が、平板状結晶である場合、更に、発光効率が向上される。
積層体に含まれる有機半導体材料の少なくとも一種が、薄膜状アモルファス固体である場合、好ましい箇所に容易に膜を形成することができるので、更に好ましい。
本発明の発光デバイスは、上記トランジスタを含むので、発光効率が向上される。
本発明に係る発光トランジスタとして、例えば、図1に記載したような、二種類の層状の有機半導体材料11A及び11Bが積層された積層体を含むトランジスタ10の断面図を模式的に示すことができる。この発光トランジスタ10は、電界効果トランジスタ(FET)の基本的な構造を有する。尚、有機半導体材料は、必要に応じて、三種類以上積層してよいが、二種類であることが、製造し易さ、積層体の層厚が厚くなり過ぎない等から好ましい。
例えば、有機半導体材料の薄膜状アモルファス固体は、有機半導体材料を、蒸着(複数種あるときは、共蒸着)することにより得ることができる。更に、塗布法によって、製膜してもよい。
有機半導体材料が積層されて得られる積層体の厚さは、0.15〜20μmであることが好ましく、0.55〜6μmであることがより好ましく、1.1〜3.2μmであることが特に好ましい。
電極12及び電極13は、所定の間隔16を開けて対向するように配置される。間隔16は、本発明に係るトランジスタが得られる限り特に制限されるものではないが、例えば、1〜500μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましく、20〜50μmであることが特に好ましい。
電極12及び電極13は、同種の金属を用いても良いし、よりキャリア注入が容易なように、キャリア注入に有利な異なる金属をそれぞれ用いても良い。
OFETでは、有機半導体材料内で、キャリアである正孔と電子が再結合して発光する。しかし、有機半導体材料が単一の層でできている場合、有機層内にキャリアを閉じ込める機構が存在しないので、再結合に寄与しないキャリアが多く発生し、効率的な発光を得ることができないと考えられる。
更に、キャリアである正孔と電子の各々を閉じ込めて、各々を効率的に運び、かつ、再結合させることが重要であると考えられる。
更に、積層体が、p型有機半導体材料とn型有機半導体材料を積層して得られた積層体である場合、その接合面に、pn接合を生じ、キャリアである正孔と電子の各々を閉じ込めて、各々を効率的に運び、かつ、再結合させることが可能となり(即ち、半導体材料への正孔と電子の注入および半導体材料内での正孔と電子の結合が効果的となり)、より発光強度が向上すると考えられる。
実施例1の発光トランジスタ
本発明に係る発光トランジスタの一の態様の断面図である図3を参照しながら、実施例1に係るトランジスタ及びその製造方法を説明する。
ゲート絶縁膜14として酸化膜を設けたシリコン基板を準備した。このシリコン基板はゲート電極15として機能する。昇華再結晶法(非特許文献1参照)で成長させたn型有機半導体材料であるAC5−CF3(上述の化6(x))の平板状結晶11n−cを、上述の酸化膜14の上に配置した。この結晶材料AC5−CF3のキャリア移動度は、1.5cm2/V・sであった。尚、AC5−CF3のキャリア移動度の測定は、T. Yamao, Y. Shimizu, H. Kuriki, T. Katagiri, and S. Hotta, Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 01AB01.に記載の方法により行った。
尚、ゲート電極に矩形波の交流電圧を印加する方法は、WO2009/099205A1に開示されている。
実施例2の発光トランジスタ
本発明に係る発光トランジスタの他の態様の断面図である図6を参照しながら、実施例2に係るトランジスタ及びその製造方法を説明する。
実施例2のトランジスタは、p型有機半導体材料11p−cとして、AC’7(化5(v))の平板状結晶を使用したことと、n型有機半導体材料11n−cを酸化シリコン14の上に配置する前に、クロム及び金の順番で酸化シリコン14の上に真空蒸着して、クロムの電極12d及び13dと、金の電極12c及び13cを形成したことを除いて、上述した実施例1のトランジスタと同様の方法を用いて製造した。p型有機半導体材料AC’7のキャリア移動度は、0.098cm2/V・sであった。AC’7のキャリア移動度の測定は、2009 International Conference on Solid State Devices and MaterialsのExtended Abstracts集、2009年発行、第1166-1167頁に記載の方法を用いて行った。尚、電極12a、12b、12c及び12dが一体となって正孔注入電極になり、電極13a、13b、13c、13dが一体となって電子注入電極になる。
比較例1の発光トランジスタ
比較例1のトランジスタの断面図である図9を参照しながら、比較例1のトランジスタ及びその製造方法を説明する。
比較例1のトランジスタは、p型有機半導体材料11p−cとして、AC’7を使用したことと、電極12b及び13bとn型有機半導体材料11n−cを配置しなかったことを除いて、上述した実施例1のトランジスタと同様の方法を用いて製造した。尚、電極12aが正孔注入電極、電極13aが電子注入電極になる。
実施例3の発光トランジスタ
本発明に係る更なる態様の断面図である図12を参照しながら、実施例3に係るトランジスタ及びその製造方法を説明する。
ゲート絶縁膜14として酸化膜を設けたシリコン基板を準備した。このシリコン基板はゲート電極15として機能する。酸化シリコン14の上に、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のトルエン溶液をスピンコートしてPMMA膜18を形成した。PMMA膜18の上に、タングステンワイヤー(幅約50μm)を、図12の紙面と垂直方向に配置した。そのワイヤーの両側から、PMMA膜18の上に、マグネシウムと銀を質量比1:10となるように、マグネシウム銀の電極12b及び13bを真空蒸着して形成した。これに引き続きマグネシウム銀電極の上に、ワイヤーの両側から、銀電極12e及び13eを真空蒸着して形成した。このタングステンワイヤーの幅が、トランジスタの電極間隔(チャンネル長)を形成する。タングステンワイヤーを除去した後、n型有機半導体材料であるAC5−CF3の薄膜11n−a、AC5−CF3とp型有機半導体材料であるAC5が質量比1:1となるようにした混合薄膜11c−a、AC5の薄膜11p−aを、電極12e及び13eの上および電極12e及び13eの間(トランジスタの電極の間)に、順番に真空蒸着した。尚、薄膜11n−a、混合薄膜11c−a及び薄膜11p−aは、真空蒸着によって作製しているので、いずれも結晶ではなく、アモルファス固体であると考えられる。
実施例4の発光トランジスタ
本発明に係る発光トランジスタの更に別の態様の断面図である図15を参照しながら、実施例4に係るトランジスタ及びその製造方法を説明する。
実施例3のトランジスタの製造方法と同様の方法を用いて、酸化シリコン上にPMMA膜18を形成した。PMMA膜18の上に、昇華再結晶法で成長させたp型有機半導体材料のAC5平板状結晶11p−cを配置した。AC5結晶11p−cの上に、タングステンワイヤー(幅約50μm)を、図15の紙面と垂直方向に配置した。そのワイヤーの片側のAC5結晶11p−c上に、PMMA膜18の一部も覆うように、n型有機半導体材料であるAC5−CF3薄膜11n−aを30nmの厚さとなるように真空蒸着した。続けてワイヤーの片側からAC5−CF3薄膜11n−a上に、銀電極13eを真空蒸着して形成した。またワイヤーの反対側のAC5結晶11p−c上に、PMMA膜18の一部も覆うように、金電極12aを真空蒸着して形成した。このタングステンワイヤーの幅が、トランジスタのチャンネル長を形成する。タングステンワイヤーを除去して、チャンネル16が形成された、実施例4に係るトランジスタ10を得ることができた。尚、電極13e及びAC5−CF3薄膜11n−aが一体となって電子注入電極となる。電極12aは正孔注入電極となる。
実施例4のトランジスタからの発光スペクトルを図18に示す。接地電位に対し電極12aに直流電圧80Vを印加し、電極13eに直流電圧−80Vを印加し、ゲート電極15に振幅100V、周波数20kHz、50kHz及び100kHzの矩形波の交流電圧を印加した。波長に対して発光強度をプロットした。縦軸の発光強度は1秒当たりの強度を示しており、周波数が20kHzから100kHzへと増加するに伴い、発光強度が増加している。
実施例5の発光トランジスタ
実施例5に係るトランジスタ及びその製造方法を説明する。
実施例5のトランジスタは、基板にガラス板を用いたこと、ゲート電極15としてクロム及び金の順番でガラス基板の上に真空蒸着して、クロム及び金の電極を形成したが、このゲート電極15の幅は約0.5mmであり、チャンネル16の幅の約10倍の幅となるように、実施例1のゲート電極と比較して狭くしたこと、ゲート絶縁膜14としてPMMAのトルエン溶液をスピンコートしてPMMA膜を形成したこと、p型有機半導体材料11p−cとして、BP1T(化4(n))の平板状結晶(昇華再結晶法を用いて得た)を使用したこと、p型有機半導体材料11p−cがn型有機半導体材料11n−cを上面に加えて側面まで完全に覆い、p型有機半導体材料11p−cは一部、直接ゲート絶縁膜14と接すること、n型有機半導体材料11n−cはp型有機半導体材料11p−cに覆われているので、マグネシウム銀電極12b及び13bを、n型有機半導体材料11n−cの上に形成せず、p型有機半導体材料11p−cの上に、チャンネル16がゲート電極15と対向するように形成したこと、金の電極12aとマグネシウム銀の電極13aを形成しなかったことを除いて、上述した実施例1のトランジスタと同様の方法を用いて製造した。
p型有機半導体材料BP1Tの飽和領域におけるキャリア移動度は、1.2×10−3cm2/V・sであった。BP1Tのキャリア移動度の測定は、T. Katagiri, S. Ota, T. Ohira, T. Yamao, and S. Hotta, J. Heterocyclic Chem., 44 (2007) 853-862.に記載の方法により行った。尚、電極12bが正孔注入電極になり、電極13bが電子注入電極になる。
比較例2の発光トランジスタ
比較例2に係るトランジスタ及びその製造方法を説明する。
比較例2のトランジスタは、ゲート絶縁膜14の上にn型有機半導体材料11n−cを形成しなかったことを除いて、上述した実施例5のトランジスタと同様の方法を用いて製造した。
比較例3の発光トランジスタ
比較例3に係るトランジスタ及びその製造方法を説明する。
比較例3のトランジスタは、p型有機半導体材料11p−cの代わりにn型有機半導体材料11n−cを用いたことを除いて、上述した比較例2のトランジスタと同様の方法を用いて製造した。
11 有機半導体材料
11A 有機半導体材料
11B 有機半導体材料
11p−c p型有機半導体材料の平板状結晶
11n−c n型有機半導体材料の平板状結晶
11p−a p型有機半導体材料の薄膜状アモルファス固体
11n−a n型有機半導体材料の薄膜状アモルファス固体
11c−a p型およびn型の有機半導体材料の薄膜状混合アモルファス固体
12 正孔注入電極
12−1 正孔注入電極
12−2 正孔注入電極
12a 金電極
12b マグネシウム銀電極
12c 金電極
12d クロム電極
12e 銀電極
13 電子注入電極
13−1 電子注入電極
13−2 電子注入電極
13a マグネシウム銀電極
13b マグネシウム銀電極
13c 金電極
13d クロム電極
13e 銀電極
14 ゲート絶縁膜
15 ゲート電極
16 チャンネル(電極間隔)
18 ポリメチルメタクリレート膜
20 比較例の発光トランジスタ
Claims (5)
- 少なくとも二種類の有機半導体材料が積層された積層体を含む発光トランジスタであって、
積層体に含まれる有機半導体材料の少なくとも一種は、平板状結晶である発光トランジスタ。 - 積層体は、p型有機半導体材料とn型有機半導体材料を積層して得られる請求項1記載の発光トランジスタ。
- 積層体に含まれる有機半導体材料の二種類が、平板状結晶である請求項1又は2に記載の発光トランジスタ。
- 積層体に含まれる有機半導体材料の少なくとも一種は、薄膜状アモルファス固体である請求項1又は2に記載の発光トランジスタ。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の発光トランジスタを含む発光デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010248628A JP5786230B2 (ja) | 2009-11-05 | 2010-11-05 | 有機積層体を含む発光トランジスタ |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009254093 | 2009-11-05 | ||
JP2009254093 | 2009-11-05 | ||
JP2010028602 | 2010-02-12 | ||
JP2010028602 | 2010-02-12 | ||
JP2010248628A JP5786230B2 (ja) | 2009-11-05 | 2010-11-05 | 有機積層体を含む発光トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011187924A true JP2011187924A (ja) | 2011-09-22 |
JP5786230B2 JP5786230B2 (ja) | 2015-09-30 |
Family
ID=44793790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010248628A Expired - Fee Related JP5786230B2 (ja) | 2009-11-05 | 2010-11-05 | 有機積層体を含む発光トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5786230B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108493229A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示基板及其制备方法、显示装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005209455A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Kyoto Univ | 有機半導体装置、ならびにそれを用いた表示装置および撮像装置 |
WO2006025274A1 (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Kyoto University | 有機半導体発光装置およびそれを用いた表示装置 |
JP2009078963A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-04-16 | Fujifilm Corp | 有機半導体化合物の単結晶薄膜の作製方法 |
JP2009182302A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Seiko Epson Corp | 有機発光トランジスタ |
-
2010
- 2010-11-05 JP JP2010248628A patent/JP5786230B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005209455A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Kyoto Univ | 有機半導体装置、ならびにそれを用いた表示装置および撮像装置 |
WO2006025274A1 (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Kyoto University | 有機半導体発光装置およびそれを用いた表示装置 |
JP2009078963A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-04-16 | Fujifilm Corp | 有機半導体化合物の単結晶薄膜の作製方法 |
JP2009182302A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Seiko Epson Corp | 有機発光トランジスタ |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN6015024784; Satria Zulkarnaen Bisri, Taishi Takenobu, Yohei Yomogida, Hidekazu Shimotani, Takeshi Yamao, Shu Hot: 'High Mobility and Luminescent Efficiency in OrganicSingle-Crystal Light-Emitting Transistors' Advanced Functional Materials Volume 19, Issue 11, 20090609, pages 17ÿ * |
JPN6015024786; 竹延 大志: '有機単結晶トランジスタ' 電子情報通信学会技術研究報告 109(16), 20090416, pp.1-5, 一般社団法人電子情報通信学会 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108493229A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示基板及其制备方法、显示装置 |
US10930726B2 (en) | 2018-05-31 | 2021-02-23 | Hefei Xinsheng Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Display substrate and preparation method thereof, display panel, and display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5786230B2 (ja) | 2015-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Takenobu et al. | High current density in light-emitting transistors of organic single crystals | |
Bisri et al. | High mobility and luminescent efficiency in organic single‐crystal light‐emitting transistors | |
Takahashi et al. | Ambipolar light‐emitting transistors of a tetracene single crystal | |
US8901547B2 (en) | Stacked structure organic light-emitting transistors | |
Cicoira et al. | Organic light emitting field effect transistors: advances and perspectives | |
Nakanotani et al. | Blue-light-emitting ambipolar field-effect transistors using an organic single crystal of 1, 4-bis (4-methylstyryl) benzene | |
Muccini et al. | Organic light-emitting transistors: towards the next generation display technology | |
Aleshin et al. | Solution-processed field-effect transistors based on polyfluorene–cesium lead halide nanocrystals composite films with small hysteresis of output and transfer characteristics | |
Chaudhry et al. | Nano-alignment in semiconducting polymer films: A path to achieve high current density and brightness in organic light emitting transistors | |
JP6025874B2 (ja) | 分散した発光を有する有機発光電界効果アンバイポーラトランジスタ | |
JP6742983B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンストランジスタ | |
Naber et al. | A gate dielectric that enables high ambipolar mobilities in polymer light-emitting field-effect transistors | |
Seo et al. | Organic light-emitting field-effect transistors based upon pentacene and perylene | |
Shi et al. | Hole-injection layer-free perovskite light-emitting diodes | |
KR20140088208A (ko) | 유기 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 | |
He et al. | High-performance, solution-processed quantum dot light-emitting field-effect transistors with a scandium-incorporated indium oxide semiconductor | |
Tanaka et al. | Effects of molecular packing on the field-effect mobility and external quantum efficiency of ambipolar polymer light-emitting transistors incorporating a donor–acceptor polymer | |
Tandy et al. | Unlocking the full potential of light emitting field-effect transistors by engineering charge injection layers | |
WO2013122198A1 (ja) | 第2ゲート電極を有する有機発光トランジスタ | |
Nam et al. | Efficient and stable solution-processed organic light-emitting transistors using a high-k dielectric | |
JP5786230B2 (ja) | 有機積層体を含む発光トランジスタ | |
Kajii et al. | Top-gate type, ambipolar, phosphorescent light-emitting transistors utilizing liquid-crystalline semiconducting polymers by the thermal diffusion method | |
Kim et al. | Effects of doping and electrode contacts on performance of organic light-emitting transistors based on pentacene and tris (8-hydroxyquinoline) aluminum | |
JP6423950B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンストランジスタ | |
Soldano et al. | Engineering organic/inorganic alumina-based films as dielectrics for red organic light emitting transistors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131101 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140520 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140521 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140718 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150106 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150623 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150708 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5786230 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |