JP2011523201A - 電子装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ゲート絶縁体(4)およびゲート電極(5)の間に中間層(7)を含む有機電子(OE:organic electronic)装置、特に、トランジスタと、該装置を調製する新規な方法と、該中間層において使用するための誘電体材料とに関する。
【選択図】図7および図8
Description
本発明は、電子装置であって、
有機半導体(OSC:organic semiconductor)層(3)と、
ゲート電極(5)と、
誘電体材料を含み、該OSC層(3)および該ゲート電極(5)の間に位置するゲート絶縁体層(4)と、
任意の構成要素として、該ゲート電極(5)および該ゲート絶縁体層(4)を覆う追加の絶縁体層(6)とを含み、
ただし、該装置は、更に、該ゲート絶縁体層(4)および該ゲート電極(5)の間、または、該ゲート電極(5)および該追加の絶縁体層(6)の間において、少なくとも1つの中間層(7)を含み、
該中間層(7)は、少なくとも1個の極性繰り返し単位と、少なくとも1個の非極性繰り返し単位とを含むコポリマーを含み、好ましくは本質的に成り、非常に好ましくは排他的になり、ただし、「極性単位」は、それのホモポリマーが30mN/m以上の表面エネルギーを有する繰り返し単位を意味し、「非極性単位」は、それのホモポリマーが25mN/m以下の表面エネルギーを有する繰り返し単位を意味することを特徴とする電子装置に関する。
b)OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程と、および
c1)該第1の誘電体層(4)上に、上および下で記載される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程と、
d1)該中間層(7)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程と、
e1)任意工程として、該ゲート電極(5)および該中間層(7)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程と、
または、工程c1)〜e1)に代えて、
c2)該第1の誘電体層(4)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程と、
d2)該ゲート電極(5)および該第1の誘電体層(4)上に、上および下で記載される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程と、
e2)該中間層(7)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程とを含む方法に関する。
−任意の構成要素として、基板(1)、
−ソースおよびドレイン電極(2)、
−OSC層(3)、
−ゲート電極(5)、
−誘電体材料を含み、該OSC層(3)および該ゲート電極(5)の間に位置するゲート絶縁体層(4)、
−任意の構成要素として、該ゲート電極(5)の最上部上の第2の絶縁体層(6)、
−上および下に記載される通りで、該ゲート絶縁体(4)および該ゲート電極(5)の間、または、該ゲート電極および該第2の絶縁体層(6)の間に位置している中間層(7)。
a1)基板(1)上にソースおよびドレイン電極(2)を堆積する工程、
a2)該基板(1)および該ソースおよびドレイン電極(2)上にOSC材料の層(3)を堆積する工程、
b)該OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程、
c1)該第1の誘電体層(4)上に、上および下で記載される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程、
d1)該中間層(7)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程、
e1)任意工程として、該ゲート電極(5)および該中間層(7)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程。
a1)基板(1)上にソースおよびドレイン電極(2)を堆積する工程、
a2)該基板(1)および該ソースおよびドレイン電極(2)上にOSC材料の層(3)を堆積する工程、
b)該OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程、
c2)該第1の誘電体層(4)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程、
d2)該ゲート電極(5)および該第1の誘電体層(4)上に、上および下で記載される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程、
e2)該中間層(7)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程。
a1)基板(1)上にソースおよびドレイン電極(2)を堆積する工程、
a2)該基板(1)および該ソースおよびドレイン電極(2)上にOSC材料の層(3)を堆積する工程、
b)該OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程、
c1)該第1の誘電体層(4)上に、上および下で記載される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程、
c2)該中間層(7)の最上部に硬化性または硬化された材料の層(8)を堆積し、任意工程として、該材料を硬化する工程、
d1)該硬化層(8)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程、
e1)任意工程として、該ゲート電極(5)および該硬化層(8)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程。
a1)基板(1)上にソースおよびドレイン電極(2)を堆積する工程、
a2)該基板(1)および該ソースおよびドレイン電極(2)上にOSC材料の層(3)を堆積する工程、
b)該OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程、
c2)該第1の誘電体層(4)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程、
d2)該ゲート電極(5)および該第1の誘電体層(4)上に、上および下で記載される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程、
d3)該中間層(7)の最上部に硬化性または硬化された材料の層(8)を堆積し、任意工程として、該材料を硬化する工程、
e2)該硬化層(8)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程。
表2に示される通りのポリマーの接触角を測定し、それらの表面エネルギーγsを上記の通り計算する。値は、文献において報告されているデータと合致している。誘電定数に対する値は、文献より取る。
Cytop(商標)809の1μm層およびコポリマーAまたはBの0.1μm中間層を含む本発明によるトップゲートOFET装置を、それぞれ、下記の通り調製し、Cytop層のみを含むが中間層を含まない参照サンプルと比較する。装置性能を下記の通りテストする。
トップゲートOFETを以下の通り調製する。コーニング1737ガラスの基板を3%デコン90中において30分間70℃で超音波処理し、水で2回洗浄し、メタノール中で超音波処理し、次いで、スピンコーター上でスピンオフして乾燥させる。30nm厚の金製ソースおよびドレイン電極を基板上に蒸着し、L=50μmおよびW=1000μmのチャネルを形成する。基板を、表面処理配合物Lisicon(商標)M001(ドイツ国ダルムスタット市メルク社より入手可能)で1分間処理し、イソプロピルアルコールで洗浄し、スピンコーター上でスピンオフして乾燥する。上の処理後、OSC配合物Lisicon(商標)S1283(ドイツ国ダルムスタット市メルク社より入手可能)を基板上にスピンし、次いで、ホットプレート上において100℃で1分間アニールする。Cytop809の誘電体層(FC−43中9%、旭社)を冷却された基板上にスピン(500rpm10秒間および2000rpm20秒間)し、ホットプレート上において2分間100℃で加熱する。コポリマーAまたはBの溶液より中間層を、それぞれ、メチルエチルケトン中20mg/ml溶液より冷却された基板上にスピンする。次いで、30nm金製層を、ゲート電極として中間層上に蒸着する。電気的特性解析のために、サンプルをプローブステーション内に置き、Suess PH100プローブヘッドを介してAgilent 4155C半導体解析装置に接続する。線形および飽和移動度を、以下の式を使用し、それぞれ、VD=−5VおよびVD=−60Vにおいて計算する。
Claims (16)
- 電子装置であって、
有機半導体(OSC:organic semiconductor)層(3)と、
ゲート電極(5)と、
誘電体材料を含み、該OSC層(3)および該ゲート電極(5)の間に位置するゲート絶縁体層(4)と、
任意の構成要素として、該ゲート電極(5)および該ゲート絶縁体層(4)を覆う追加の絶縁体層(6)とを含み、
ただし、該装置は、更に、該ゲート絶縁体層(4)および該ゲート電極(5)の間、または、該ゲート電極(5)および該追加の絶縁体層(6)の間において、少なくとも1つの中間層(7)を含み、
該中間層(7)は、少なくとも1個の極性繰り返し単位と、少なくとも1個の非極性繰り返し単位とを含むコポリマーを含み、ただし、極性単位は、それのホモポリマーが30mN/m以上の表面エネルギーを有する繰り返し単位を意味し、非極性単位は、それのホモポリマーが25mN/m以下の表面エネルギーを有する繰り返し単位を意味することを特徴とする電子装置。 - −任意の構成要素として、基板(1)と、
−ソースおよびドレイン電極(2)と、
−OSC層(3)と、
−ゲート電極(5)と、
−誘電体材料を含み、該OSC層(3)および該ゲート電極(5)の間に位置するゲート絶縁体層(4)と、
−任意の構成要素として、該ゲート電極(5)の最上部上の第2の絶縁体層(6)と、
−請求項1において定義される通りのコポリマーを含み、該ゲート絶縁体(4)および該ゲート電極(5)の間、または、該ゲート電極および該第2の絶縁体層(6)の間に位置している中間層(7)と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子装置。 - 該中間層(7)が、表面エネルギーが25mN/mより大きいコポリマーを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の電子装置。
- 該中間層(7)が、2.0〜40の誘電率を有する材料より成ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子装置。
- 該中間層(7)が、該ゲート絶縁体層(4)の材料よりも高い誘電率を有する材料より成ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子装置。
- 該ゲート絶縁体層(4)が、1.1〜3.0の誘電率を有する材料より成ることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子装置。
- 該中間層(7)の厚みが5〜50nmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子装置。
- 該中間層(7)が、1,1−ジフルオロエチレンおよび/または1−フルオロエチレン繰り返し単位と、2〜8個のC原子を有しペルフッ素化されたアルキレンより選択される1種類以上の繰り返し単位とを含むコポリマーを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子装置。
- 該中間層(7)の該コポリマーが、1個以上の架橋性基を含む単位を1個以上含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子装置。
- 該中間層(7)が、硬化性または硬化された有機材料を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の電子装置。
- 該中間層(7)の最上部上に硬化された材料の安定化層(8)を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子装置。
- トップゲート有機電界効果トランジスタ(OFET:organic field effect transistor)であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の電子装置。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の電子装置を調製する方法であって、
b)OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程と、および
c1)該第1の誘電体層(4)上に、請求項1〜12のいずれか一項で定義される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程と、
d1)該中間層(7)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程と、
e1)任意工程として、該ゲート電極(5)および該中間層(7)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程と、
または、工程c1)〜e1)に代えて、
c2)該第1の誘電体層(4)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程と、
d2)該ゲート電極(5)および該第1の誘電体層(4)上に、請求項1〜8のいずれか一項で定義される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程と、
e2)該中間層(7)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程と
を含む方法。 - a1)基板(1)上にソースおよびドレイン電極(2)を堆積する工程と、
a2)該基板(1)および該ソースおよびドレイン電極(2)上にOSC材料の層(3)を堆積する工程と、
b)該OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程と、
c1)該第1の誘電体層(4)上に、請求項1〜12のいずれか一項で定義される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程と、
c2)該中間層(7)の最上部に硬化性または硬化された材料の層(8)を堆積し、任意工程として、該材料を硬化する工程と、
d1)該中間層(7)または該硬化層(8)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程と、
e1)任意工程として、該ゲート電極(5)および該中間層(7)または該硬化層(8)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程と
を含む請求項13に記載の方法。 - a1)基板(1)上にソースおよびドレイン電極(2)を堆積する工程と、
a2)該基板(1)および該ソースおよびドレイン電極(2)上にOSC材料の層(3)を堆積する工程と、
b)該OSC層(3)上に、誘電体材料の第1の層(4)を堆積する工程と、
c2)該第1の誘電体層(4)の少なくとも一部の上に、ゲート電極(5)を堆積する工程と、
d2)該ゲート電極(5)および該第1の誘電体層(4)上に、請求項1〜12のいずれか一項で定義される通りの少なくとも1つの中間層(7)を堆積する工程と、
d3)該中間層(7)の最上部に硬化性または硬化された材料の層(8)を堆積し、任意工程として、該材料を硬化する工程と、
e2)該中間層(7)または該硬化層(8)上に、誘電体材料の第2の層(6)を堆積する工程と
を含む請求項13に記載の方法。
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