JP2012144456A - Organic thin film, method for manufacturing organic thin film, field-effect transistor, organic light-emitting element, solar cell, array for display device, and display device - Google Patents

Organic thin film, method for manufacturing organic thin film, field-effect transistor, organic light-emitting element, solar cell, array for display device, and display device Download PDF

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哲二 伊藤
Shigeru Aomori
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin film controlled in the orientation of an organic molecule and having enough functions, a manufacturing method thereof, and an organic electron device using the organic thin film, and a display device.SOLUTION: The organic thin film 6 is formed by chemically bonding a first organic molecule 61 on a base 60 to stand, sprinkling it, introducing a second organic molecule 62, and arranging the second organic molecule 62 with respect to the first organic molecule 61. This organic thin film with the first organic molecule 61 and the second organic molecule 62 being organic semiconductor molecules is provided as an organic semiconductor layer to provide a field-effect transistor.

Description

本発明は、有機薄膜及びその製造方法、並びに該有機薄膜を用いた電界効果トランジスタ、有機発光素子、太陽電池、表示装置用アレイ及び表示装置に関する。   The present invention relates to an organic thin film and a manufacturing method thereof, and a field effect transistor, an organic light emitting element, a solar cell, a display device array, and a display device using the organic thin film.

ユビキタス情報社会を迎え、情報端末としてフレキシブル、軽量、かつ安価なデバイスが求められている。さらに、このような情報端末としてのアプリケーションを想定した場合、大量生産のみならず、様々なユーザーの要求に対して迅速に対処できるプロセスが必要となる。こうしたデバイスやプロセスは、従来からあるシリコン系デバイス技術の延長ではその要望に十分に対応できない。そこで近年、このような要望に応え得る技術として、有機材料を半導体等に用いた電子デバイス技術の研究が盛んに行われている。その中でも、有機半導体材料を用いた有機トランジスタ(OFET)、有機発光ダイオード(OLED)、有機太陽電池などの有機電子デバイスが注目され、その一部ではすでに実用化が始まっている。   With the ubiquitous information society, flexible, lightweight and inexpensive devices are required as information terminals. Furthermore, when such an application as an information terminal is assumed, a process capable of quickly responding to not only mass production but also various user requests is required. Such devices and processes cannot sufficiently meet the demand by extending the conventional silicon-based device technology. In recent years, research on electronic device technology using organic materials for semiconductors has been actively conducted as a technology that can meet such demands. Among them, organic electronic devices such as organic transistors (OFETs), organic light emitting diodes (OLEDs), and organic solar cells using organic semiconductor materials have attracted attention, and some of them have already been put into practical use.

このような有機電子デバイスがその機能を発現するためには、基本構造として有機薄膜を備えることが必要となる。例えば、一般的な有機薄膜トランジスタは、ゲート電極上に絶縁体層が設けられ、さらに絶縁体層上に、有機半導体薄膜からなる層が設けられた構造を有する。ここでは、有機薄膜トランジスタを例に挙げたが、有機薄膜は半導体であるか否かによらず、各種デバイスに幅広く応用されており、産業上極めて重要なものである。   In order for such an organic electronic device to exhibit its function, it is necessary to provide an organic thin film as a basic structure. For example, a general organic thin film transistor has a structure in which an insulator layer is provided on a gate electrode, and a layer made of an organic semiconductor thin film is provided on the insulator layer. Here, an organic thin film transistor is taken as an example, but the organic thin film is widely applied to various devices regardless of whether it is a semiconductor, and is extremely important in industry.

有機電子デバイスでは、構成する分子の配向性が、デバイスの機能発現に際して極めて重要な要素となる。有機単結晶は、配向の欠損が殆ど無く、有機電子デバイスとしては理想的であるが、所望のサイズの単結晶を作成しデバイス上に配置することは極めて困難であり、例えば、単結晶トランジスタはごく一部の有機半導体材料のみでしか実現出来ていない。一方、有機薄膜は、真空蒸着法などのドライプロセスや、スピンコート法、印刷法などのウエットプロセスで作製されるが、その作製条件によっては、有機分子が多様な形態で凝集するため、所望の有機薄膜が得られるように、分子の配向性を制御することは容易ではない。 これは、薄膜形成に用いるような有機分子では、分子間力が主にファンデルワールス力であり、比較的弱い力であるため、有機分子が基材との相互作用に強く影響されることが一因である。   In organic electronic devices, the orientation of the constituent molecules is an extremely important factor in the device function expression. An organic single crystal has almost no defects in orientation and is ideal as an organic electronic device, but it is extremely difficult to create a single crystal of a desired size and place it on the device. Only a small portion of organic semiconductor materials can be realized. On the other hand, an organic thin film is produced by a dry process such as a vacuum deposition method, or a wet process such as a spin coating method or a printing method. However, depending on the production conditions, organic molecules aggregate in various forms. It is not easy to control the molecular orientation so that an organic thin film can be obtained. This is because organic molecules such as those used for thin film formation are mainly van der Waals forces and relatively weak forces, so organic molecules are strongly influenced by the interaction with the substrate. It is a cause.

有機分子を配列させる方法としては、自己組織化単分子膜(以下、SAM膜と略記する)の技術を利用したものが例示できる。SAM膜とは、有機分子が自己整合的に秩序性を持って集積された単分子膜のことであり、SAM膜と、SAM膜に隣接する膜(基材)とは、化学結合により連結される。例えば、長鎖アルキル基からなるSAM膜は、トランジスタのゲート絶縁膜における濡れ性の改善や、電極における接触抵抗低減のための表面修飾剤として一般に用いられている。また、有機半導体分子を含むSAM膜は、通常の溶液プロセスで容易に広い面積で作製でき、基材と有機半導体分子とが強固な化学結合によって連結可能なことから、フレキシブルデバイスへの応用が期待される。例えば、これまでに、シランカップリング部位を有するオリゴチオフェンを用いて基材上にSAM膜を形成し、このSAM膜を備えたトランジスタデバイスは、0.04cm/(Vs)の移動度を示すことが開示されている(非特許文献1参照)。 As a method for arranging organic molecules, a method using a technique of a self-assembled monomolecular film (hereinafter abbreviated as SAM film) can be exemplified. The SAM film is a monomolecular film in which organic molecules are integrated in a self-aligned and orderly manner. The SAM film and the film (base material) adjacent to the SAM film are connected by a chemical bond. The For example, a SAM film made of a long-chain alkyl group is generally used as a surface modifier for improving wettability in a gate insulating film of a transistor and reducing contact resistance in an electrode. In addition, a SAM film containing organic semiconductor molecules can be easily produced in a wide area by a normal solution process, and the substrate and the organic semiconductor molecules can be connected by a strong chemical bond, so that application to flexible devices is expected. Is done. For example, so far, a SAM film has been formed on a substrate using oligothiophene having a silane coupling site, and a transistor device including the SAM film exhibits a mobility of 0.04 cm 2 / (Vs). (See Non-Patent Document 1).

Nature,第455巻,956(2008)Nature, 455, 956 (2008)

しかし、同様のπ電子共役系を有する有機分子であって、配向の欠損が無いオリゴチオフェン単結晶を用いたトランジスタ(「Appl.Phys.Lett.,第73巻,(1998)」参照)では、0.5cm/(Vs)の移動度を示しており、非特許文献1に記載されたトランジスタデバイスは、これに比べて一桁小さな移動度しか示さない。その主たる原因としては、トランジスタの活性層となるSAM膜において、有機半導体分子がその特性を十分に発揮できる最適な分子配列の周期性と、有機半導体分子が実際に基材と連結された状態での分子配列の周期性とが整合していないこと(ミスマッチング)が考えられる。有機半導体分子は、通常カップリング剤を介して基材と連結されるが、その場合、カップリング部位によって分子配列の周期性が決定される。このミスマッチングについて、図1を参照しながらより具体的に説明する。 However, in a transistor using an oligothiophene single crystal that is an organic molecule having a similar π-electron conjugated system and has no orientation defect (see “Appl. Phys. Lett., Vol. 73, (1998)”), A mobility of 0.5 cm 2 / (Vs) is shown, and the transistor device described in Non-Patent Document 1 shows a mobility that is an order of magnitude smaller than this. The main cause is that in the SAM film, which is the active layer of the transistor, the organic molecule molecules have an optimal periodicity of molecular arrangement that can fully exhibit their characteristics, and the organic semiconductor molecules are actually connected to the substrate. It is conceivable that the periodicity of the molecular arrangement is inconsistent (mismatching). An organic semiconductor molecule is usually connected to a substrate via a coupling agent. In this case, the periodicity of the molecular arrangement is determined by the coupling site. This mismatching will be described more specifically with reference to FIG.

図1において、有機分子63は、シランカップリング部位63aを介して基材60と連結され、単分子膜である有機薄膜6’を形成している。なお、ここでは判り易くするために、有機分子63を長方形で示している。そして、シランカップリング部位63aにおける、隣り合うケイ素原子(Si)間の距離Lによって、隣り合う有機分子63間の距離が決定され、分子配列の周期はLbとなる。そして、実質的にL及びLbはほぼ等しくなり、その値は約4.3Å(オングストローム)であることが知られている(「An Introduction to Ulutrahin Organic Film,257,Academic press 1991」参照)。
これに対して、有機分子63がπ電子共役系を有する場合、隣り合う有機分子63の間で分子間相互作用が最大になると考えられる分子間の距離は、理論上、π電子共役分子のファンデルワールス半径の和である約3.4Åであり、例えば、有機分子63が上記のオリゴチオフェンである場合など、ファンデルワールス半径が大きい硫黄原子が含まれることを考慮しても約3.6Åに過ぎない。このように、従来の有機薄膜6’では、有機分子63の分子配列の周期Lb(約4.3Å)は、前記分子間相互作用が最大になる分子間の距離(約3.4〜3.6Å)よりも大きいために、隣り合う有機分子63間での分子間相互作用が不十分となり、有機薄膜6’が所望の機能を発現できないと考えられる。なお、ここでは、有機分子がπ電子共役系を有する場合について説明したが、π−π相互作用以外の分子間相互作用を発現する有機分子についても、同様の問題点がある。
In FIG. 1, an organic molecule 63 is connected to a substrate 60 via a silane coupling site 63a to form an organic thin film 6 ′ that is a monomolecular film. Here, for easy understanding, the organic molecules 63 are indicated by rectangles. Then, the silane coupling site 63a, the distance L a between adjacent silicon atoms (Si), the distance between the organic adjacent molecules 63 is determined and the period of the molecular arrangement becomes L b. Then, substantially L a and L b are approximately equal, the value is known to be about 4.3 Å (angstroms) (see "An Introduction to Ulutrahin Organic Film, 257 , Academic press 1991 ") .
On the other hand, when the organic molecule 63 has a π-electron conjugated system, the distance between molecules considered to have the maximum intermolecular interaction between the adjacent organic molecules 63 is theoretically a fan of the π-electron conjugated molecule. It is about 3.4 which is the sum of the Delwarus radii. For example, when the organic molecule 63 is the above-mentioned oligothiophene, it is about 3.6Å considering that a sulfur atom having a large van der Waals radius is included. Only. Thus, in the conventional organic thin film 6 ′, the period L b (about 4.3 cm) of the molecular arrangement of the organic molecules 63 is the distance between molecules (about 3.4-3) that maximizes the intermolecular interaction. .6Å), the intermolecular interaction between the adjacent organic molecules 63 becomes insufficient, and it is considered that the organic thin film 6 ′ cannot exhibit a desired function. In addition, although the case where an organic molecule has a π-electron conjugated system has been described here, an organic molecule that exhibits an intermolecular interaction other than the π-π interaction has a similar problem.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、有機分子の配向性が制御されて十分な機能を有する有機薄膜及びその製造方法、並びに該有機薄膜を用いた有機電子デバイス及び表示装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an organic thin film having a sufficient function with controlled orientation of organic molecules, a method for producing the same, and an organic electronic device and a display device using the organic thin film The task is to do.

本発明は、基材上に設けられた有機薄膜の製造方法であって、前記基材上に第一の有機分子を化学結合させて立設し、点在させる工程と、前記基材上に第二の有機分子を導入し、前記第一の有機分子に対して前記第二の有機分子を配列させて、薄膜を形成する工程と、を有することを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記第一の有機分子に対して前記第二の有機分子を分子間相互作用により配列させることを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記第一及び第二の有機分子が、π電子共役系を有することを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記第一の有機分子が溶解された溶液を前記基材と接触させて、前記第一の有機分子を前記基材上に化学結合させることを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記第一の有機分子が溶解された溶液の濃度により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度を調節することを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記第一の有機分子が溶解された溶液と前記基材との接触時間により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度を調節することを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記第二の有機分子が溶解された溶液を塗布することで、前記第二の有機分子を前記基材上に導入することを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記第二の有機分子を蒸着させることで、前記基材上に導入することを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜の製造方法において、前記基材が親水性基を有し、前記第一の有機分子が、下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物であることを特徴とする有機薄膜の製造方法を提供する。
The present invention is a method for producing an organic thin film provided on a base material, wherein the first organic molecule is chemically bonded on the base material, and the organic thin film is erected and scattered. Providing a method for producing an organic thin film, comprising: introducing a second organic molecule; and arranging the second organic molecule with respect to the first organic molecule to form a thin film. To do.
The present invention also provides a method for producing an organic thin film, characterized in that in the method for producing an organic thin film, the second organic molecule is arranged by intermolecular interaction with respect to the first organic molecule. .
The present invention also provides a method for producing an organic thin film, wherein the first and second organic molecules have a π electron conjugated system.
In the method for producing an organic thin film according to the present invention, the solution in which the first organic molecule is dissolved is brought into contact with the substrate to chemically bond the first organic molecule onto the substrate. The manufacturing method of the organic thin film characterized by this is provided.
According to the present invention, in the method for producing an organic thin film, the density of the first organic molecule chemically bonded on the substrate is adjusted by the concentration of the solution in which the first organic molecule is dissolved. The manufacturing method of the organic thin film characterized by this is provided.
Further, the present invention provides the method for producing an organic thin film, wherein the first organic molecule chemically bonded on the base material according to a contact time between the base material and the solution in which the first organic molecule is dissolved. The method of manufacturing an organic thin film is characterized by adjusting the density of the organic thin film.
Further, the present invention is characterized in that in the method for producing an organic thin film, the second organic molecule is introduced onto the substrate by applying a solution in which the second organic molecule is dissolved. A method for producing an organic thin film is provided.
Moreover, this invention provides the manufacturing method of the organic thin film characterized by introduce | transducing on the said base material by vapor-depositing said 2nd organic molecule in the manufacturing method of this organic thin film.
In the method for producing an organic thin film according to the present invention, the base material has a hydrophilic group, and the first organic molecule is an organosilicon compound represented by the following general formula (I). Provided is a method for producing an organic thin film.

Figure 2012144456
(式中、Rはπ電子共役系を有する有機基であり;X、X及びXはそれぞれ独立して、これらが結合しているケイ素原子(Si)と前記親水性基との反応で離脱する基である。)
Figure 2012144456
(Wherein R is an organic group having a π-electron conjugated system; X 1 , X 2 and X 3 are each independently a reaction between a silicon atom (Si) to which they are bonded and the hydrophilic group. It is a group to leave with.)

また、本発明は、基材上に設けられた有機薄膜であって、前記基材上に、第一の有機分子が化学結合により立設及び点在され、第二の有機分子が、前記第一の有機分子に対して配列されてなることを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、前記第一の有機分子に対して前記第二の有機分子が分子間相互作用により配列されてなることを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、前記第一及び第二の有機分子が、π電子共役系を有することを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、前記第一の有機分子が含まれる溶液と前記基材との接触により、前記第一の有機分子が前記基材上に化学結合されたことを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、前記第一の有機分子が含まれる溶液の濃度により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度が調節されたことを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、前記第一の有機分子が含まれる溶液と前記基材との接触時間により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度が調節されたことを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、前記第二の有機分子が含まれる溶液の塗布により、前記第二の有機分子が前記基材上に導入され、配列されたことを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、前記第二の有機分子が蒸着により、前記基材上に導入され、配列されたことを特徴とする有機薄膜を提供する。
また、本発明は、かかる有機薄膜において、 前記基材が親水性基を有し、前記第一の有機分子が、下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物であることを特徴とする有機薄膜を提供する。
The present invention is also an organic thin film provided on a substrate, wherein the first organic molecules are erected and scattered by chemical bonds on the substrate, and the second organic molecules are the first organic molecules. Provided is an organic thin film characterized by being arranged with respect to one organic molecule.
The present invention also provides an organic thin film characterized in that in the organic thin film, the second organic molecule is arranged by intermolecular interaction with respect to the first organic molecule.
The present invention also provides an organic thin film characterized in that in the organic thin film, the first and second organic molecules have a π-electron conjugated system.
Further, the present invention is characterized in that, in such an organic thin film, the first organic molecule is chemically bonded onto the substrate by contact between the solution containing the first organic molecule and the substrate. An organic thin film is provided.
Further, the present invention is characterized in that in the organic thin film, the density of the first organic molecule chemically bonded on the substrate is adjusted by the concentration of the solution containing the first organic molecule. An organic thin film is provided.
According to the present invention, in the organic thin film, the density of the first organic molecule chemically bonded on the substrate is adjusted by the contact time between the solution containing the first organic molecule and the substrate. An organic thin film is provided.
Further, the present invention provides an organic thin film characterized in that in the organic thin film, the second organic molecule is introduced and arranged on the substrate by application of a solution containing the second organic molecule. I will provide a.
The present invention also provides an organic thin film characterized in that in the organic thin film, the second organic molecule is introduced and arranged on the substrate by vapor deposition.
In the organic thin film according to the present invention, the base material has a hydrophilic group, and the first organic molecule is an organosilicon compound represented by the following general formula (I). Provide organic thin film.

Figure 2012144456
(式中、Rはπ電子共役系を有する有機基であり;X、X及びXはそれぞれ独立して、これらが結合しているケイ素原子(Si)と前記親水性基との反応で離脱する基である。)
Figure 2012144456
(Wherein R is an organic group having a π-electron conjugated system; X 1 , X 2 and X 3 are each independently a reaction between a silicon atom (Si) to which they are bonded and the hydrophilic group. It is a group to leave with.)

また、本発明は、有機半導体層を備えた電界効果トランジスタであって、かかる有機薄膜において、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である有機薄膜を、前記有機半導体層として備えたことを特徴とする電界効果トランジスタを提供する。
また、本発明は、かかる電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を備え、前記有機半導体層が、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように設けられており、前記ソース電極及びドレイン電極が、前記有機半導体層上に接するように設けられていることを特徴とする電界効果トランジスタを提供する。
また、本発明は、かかる電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を備え、前記有機半導体層が、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように設けられており、前記ソース電極及びドレイン電極が、前記ゲート絶縁膜上に設けられていることを特徴とする電界効果トランジスタを提供する。
Moreover, this invention is a field effect transistor provided with the organic-semiconductor layer, Comprising: In this organic thin film, the said organic thin film in which said 1st and 2nd organic molecule is an organic-semiconductor molecule was provided as said organic-semiconductor layer. A field effect transistor is provided.
In addition, the present invention provides a field effect transistor including a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer, and the organic semiconductor layer faces the gate electrode through the gate insulating film. A field effect transistor is provided, wherein the source electrode and the drain electrode are provided in contact with the organic semiconductor layer.
In addition, the present invention provides a field effect transistor including a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer, and the organic semiconductor layer faces the gate electrode through the gate insulating film. A field effect transistor is provided in which the source electrode and the drain electrode are provided on the gate insulating film.

また、本発明は、基材上に一対の電極を備え、前記一対の電極間に、少なくともキャリア輸送層及び発光層を備えた有機発光素子であって、かかる有機薄膜において、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である有機薄膜を、前記キャリア輸送層として備えたことを特徴とする有機発光素子を提供する。
また、本発明は、基材上に一対の電極を備え、前記一対の電極間に、p型半導体層及びn型半導体層を備えた太陽電池であって、かかる有機薄膜において、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である有機薄膜を、前記p型半導体層及び/又はn型半導体層として備えたことを特徴とする太陽電池を提供する。
また、本発明は、かかる電界効果トランジスタをスイッチング素子として備えたことを特徴とする表示装置用アレイを提供する。
また、本発明は、画像信号を発生して出力する画像信号出力部と、前記画像信号に基づいて電流又は電圧を発生する駆動部と、発生した前記電流又は電圧により発光する発光部と、を備えた表示装置であって、前記発光部が、かかる有機発光素子であることを特徴とする表示装置を提供する。
The present invention also provides an organic light emitting device comprising a pair of electrodes on a base material, and having at least a carrier transport layer and a light emitting layer between the pair of electrodes. Provided is an organic light emitting device comprising an organic thin film in which two organic molecules are organic semiconductor molecules as the carrier transport layer.
The present invention also provides a solar cell comprising a pair of electrodes on a base material, and a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer between the pair of electrodes. Provided is a solar cell comprising an organic thin film whose second organic molecule is an organic semiconductor molecule as the p-type semiconductor layer and / or the n-type semiconductor layer.
In addition, the present invention provides an array for a display device comprising such a field effect transistor as a switching element.
The present invention also includes an image signal output unit that generates and outputs an image signal, a drive unit that generates current or voltage based on the image signal, and a light emitting unit that emits light based on the generated current or voltage. Provided is a display device, wherein the light emitting unit is such an organic light emitting element.

本発明によれば、有機分子の配向性が制御されて十分な機能を有する有機薄膜及びその製造方法、並びに該有機薄膜を用いた有機電子デバイス及び表示装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic thin film which has the sufficient function by which the orientation of an organic molecule is controlled, its manufacturing method, the organic electronic device and display apparatus using this organic thin film can be provided.

有機薄膜における分子配列の周期性のミスマッチングを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the mismatching of the periodicity of the molecular arrangement | sequence in an organic thin film. 本発明に係る有機薄膜の製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the organic thin film which concerns on this invention. 第一の有機分子が基材とシロキサン結合を形成して結合している様子を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates a mode that the 1st organic molecule forms the siloxane bond and has couple | bonded with the base material. 第一の有機分子が含まれる液体を用いて、第一の有機分子を基材上に点在させる場合について、液体中における第一の有機分子の濃度と仕事関数との関係を例示するグラフである。A graph illustrating the relationship between the concentration of the first organic molecule in the liquid and the work function in the case where the first organic molecule is scattered on the substrate using the liquid containing the first organic molecule. is there. 第一の実施形態に係る電界効果トランジスタの要部を例示する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates the principal part of the field effect transistor concerning a first embodiment. 第二の実施形態に係る電界効果トランジスタの要部を例示する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates the principal part of the field effect transistor which concerns on 2nd embodiment. 第三の実施形態に係る電界効果トランジスタの要部を例示する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates the principal part of the field effect transistor which concerns on 3rd embodiment. 第四の実施形態に係る電界効果トランジスタの要部を例示する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates the principal part of the field effect transistor which concerns on 4th embodiment. 図5に示す電界効果トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the field effect transistor shown in FIG. 図6に示す電界効果トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the field effect transistor shown in FIG. 本発明に係る太陽電池の要部を例示する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates the principal part of the solar cell concerning this invention. 図11に示す太陽電池の製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solar cell shown in FIG. 本発明に係る有機発光素子の要部を例示する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates the principal part of the organic light emitting element which concerns on this invention. 図13に示す有機発光素子の製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the organic light emitting element shown in FIG. 本発明に係る表示装置用アレイの要部を例示する概略図であり、(a)は平面図、(b)は拡大平面図、(c)は(b)のC−C線における断面図、(d)は(b)のD−D線における断面図である。It is the schematic which illustrates the principal part of the array for display apparatuses which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is an enlarged plan view, (c) is sectional drawing in CC line of (b), (D) is sectional drawing in the DD line of (b). 本発明に係る表示装置用アレイにおける有機半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the organic-semiconductor device in the array for display apparatuses which concerns on this invention. 本発明に係る表示装置の要部を例示する概略図であり、(a)は平面図、(b)は1画素の等価回路図、(c)は1画素の平面図である。1A and 1B are schematic views illustrating the main part of a display device according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is an equivalent circuit diagram of one pixel, and FIG.

<有機薄膜及びその製造方法>
本発明に係る有機薄膜の製造方法は、基材上に設けられた有機薄膜の製造方法であって、前記基材上に第一の有機分子を化学結合させて立設し、点在させる工程(以下、「点在化工程」と略記する)と、前記基材上に第二の有機分子を導入し、前記第一の有機分子に対して前記第二の有機分子を配列させて、薄膜を形成する工程(以下、「成膜工程」と略記する)と、を有することを特徴とする。かかる製造方法について、以下、図2を参照しながら詳しく説明する。
<Organic thin film and manufacturing method thereof>
The method for producing an organic thin film according to the present invention is a method for producing an organic thin film provided on a base material, wherein the first organic molecules are chemically bonded to the base material, and are disposed and scattered. (Hereinafter abbreviated as “spotting step”), a second organic molecule is introduced onto the base material, and the second organic molecule is arranged with respect to the first organic molecule to form a thin film. And a step of forming (hereinafter abbreviated as “film formation step”). This manufacturing method will be described in detail below with reference to FIG.

[点在化工程]
図2は、本発明に係る有機薄膜の製造方法を説明するための模式図である。
点在化工程では、図2(a)及び(b)に示すように、基材60上に、第一の有機分子61を化学結合させて立設し、点在させる。本工程では、第一の有機分子61が基材60上に点在するだけなので、第一の有機分子61は薄膜を形成しない。なお、図2では判り易くするために、第一の有機分子61を長方形で、第一の有機分子61と基材60との結合部位を三角形で、それぞれ示している。
[Distributed process]
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for producing an organic thin film according to the present invention.
In the interspersing step, as shown in FIGS. 2A and 2B, the first organic molecules 61 are stood on the base material 60 by being chemically bonded, and are interspersed. In this step, since the first organic molecules 61 are only scattered on the substrate 60, the first organic molecules 61 do not form a thin film. In FIG. 2, for easy understanding, the first organic molecule 61 is indicated by a rectangle, and the binding site between the first organic molecule 61 and the substrate 60 is indicated by a triangle.

基材60は、有機薄膜の用途に応じて任意に選択できる。例えば、有機半導体薄膜を製造する場合には、薄膜の材質、デバイスの構成及び性能等を考慮して、基材60を適宜選択すればよく、具体的な材質としては、シリコン単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム(Ge)等の元素半導体;ガリウムヒ素(GaAs)、インジウムガリウムヒ素(InGaAs)、セレン化亜鉛(ZnSe)等の化合物半導体;石英ガラス等のガラス;ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリテトラフルオロエチレン等の絶縁性高分子化合物が例示できる。
また、第一の有機分子61が結合できるものであれば、基材60として薄膜を用いてもよい。すなわち、第一の有機分子61を結合させて、二層構造の薄膜とすることもできる。
The base material 60 can be arbitrarily selected according to the use of the organic thin film. For example, when an organic semiconductor thin film is manufactured, the base material 60 may be appropriately selected in consideration of the material of the thin film, the configuration and performance of the device, and the specific materials include silicon single crystal, polycrystalline Elemental semiconductors such as silicon, amorphous silicon and germanium (Ge); compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs), indium gallium arsenide (InGaAs) and zinc selenide (ZnSe); glass such as quartz glass; polyimide, polyethylene terephthalate (PET) ), Polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), insulating polymer compounds such as polytetrafluoroethylene.
A thin film may be used as the base material 60 as long as the first organic molecules 61 can be bonded. That is, the first organic molecule 61 can be bonded to form a thin film having a two-layer structure.

また、基材60は、その表面に酸化シリコン(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)等の金属酸化膜が形成されていてもよい。
そして、好ましい基材60としては、水酸基(−OH)、カルボキシル基(−C(=O)−OH)、アミノ基(−NH)、ヒドロキシルアミノ基(−NHOH)、イミノ基(=NH)、チオール基(−SH)等の活性水素を有する親水性基が表面に露出された、親水化処理されたものが例示できる。
親水化処理は、例えば、過酸化水素及び濃硫酸を含む溶液中に未処理の基材を浸漬することで行うことができる。また、前記金属酸化膜が表面に形成された基材を、UVオゾン処理、酸化プラズマ処理等することでも行うことができる。
Further, the base material 60 may have a metal oxide film such as silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO) formed on the surface thereof. .
And, preferred substrates 60, a hydroxyl group (-OH), a carboxyl group (-C (= O) -OH) , an amino group (-NH 2), hydroxyl amino group (-NHOH), an imino group (= NH) And a hydrophilic group having an active hydrogen such as a thiol group (—SH) exposed on the surface and subjected to a hydrophilic treatment.
The hydrophilic treatment can be performed, for example, by immersing an untreated substrate in a solution containing hydrogen peroxide and concentrated sulfuric acid. Further, the substrate on which the metal oxide film is formed can be performed by UV ozone treatment, oxidation plasma treatment, or the like.

基材60は、単層構造及び複数層構造のいずれでもよく、複数層構造である場合には、層数も特に限定されず、すべてが同じ材質でもよいし、すべてが異なる材質でもよく、一部が異なる材質でもよい。   The base material 60 may be either a single layer structure or a multi-layer structure, and in the case of a multi-layer structure, the number of layers is not particularly limited, and all may be the same material, or all may be different materials. Different parts may be used.

基材60は、フィルム状又はプレート状であることが好ましく、厚さは目的に応じて適宜選択すればよいが、0.1〜3mmであることが好ましい。   The substrate 60 is preferably in the form of a film or a plate, and the thickness may be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 0.1 to 3 mm.

第一の有機分子61は、後述する第二の有機分子62を配列させ、且つ基材60の表面と化学結合するものであれば特に限定されず、第二の有機分子62との間で分子間相互作用を発現するものが好ましい。ここで、分子間相互作用としては、π−π相互作用、ファンデルワールス力による相互作用、水素結合による相互作用、クーロン力による相互作用(電荷−電荷相互作用)、電荷移動相互作用等が例示できる。そして、第一の有機分子61としては、半導体分子も好ましい。
また、第一の有機分子61は、基材60との結合部位が、分子の末端又はその近傍にあるものが好ましく、基材60との結合部位が一つであるものが好ましい。
The first organic molecule 61 is not particularly limited as long as the second organic molecule 62 described later is arranged and chemically bonded to the surface of the substrate 60. Those that exhibit an intermolecular interaction are preferred. Here, examples of the intermolecular interaction include π-π interaction, interaction by van der Waals force, interaction by hydrogen bond, interaction by Coulomb force (charge-charge interaction), charge transfer interaction, etc. it can. As the first organic molecule 61, a semiconductor molecule is also preferable.
In addition, the first organic molecule 61 preferably has a binding site with the substrate 60 at or near the end of the molecule, and preferably has a single binding site with the substrate 60.

第一の有機分子61としては、有機ケイ素化合物が好ましく、基材60とシロキサン結合(−Si−O−)を形成して結合するものがより好ましい。図3は、第一の有機分子61が基材60とシロキサン結合(−Si−O−)を形成して結合している様子を例示する模式図である。ここでは、基材60として、表面に酸化シリコン(SiO)の膜が形成されたものを示しており、一部で水酸基(−OH)が露出され、親水化されている。そして、第一の有機分子61は、その構造中のケイ素原子が基材60上の水酸基と反応してシロキサン結合を形成し、シランカップリング部位61aを形成している。これは、基材60として、表面が親水化処理されたものを用いれば、いずれも同様である。なお、シランカップリング部位61aの一つのケイ素原子は第一の有機分子61に由来し、シランカップリング部位61aの三つの酸素原子は基材60に由来する。
一方、シランカップリング部位61aの三つの酸素原子は、基材60上で三脚状に、基材60のケイ素原子と結合していると考えられる。これにより、第一の有機分子61が基材60の表面に対して略垂直な方向に分子鎖を伸ばして結合する効果が促進されると考えられる。
なお、第一の有機分子は、基材に結合することで、この結合に関与した部位の構造が一部変化するが、本明細書においては便宜上、基材に結合後も第一の有機分子と称する。
The first organic molecule 61 is preferably an organosilicon compound, and more preferably one that forms a siloxane bond (—Si—O—) and bonds with the substrate 60. FIG. 3 is a schematic view illustrating a state in which the first organic molecule 61 is bonded to the base material 60 by forming a siloxane bond (—Si—O—). Here, the substrate 60 is shown with a silicon oxide (SiO 2 ) film formed on the surface, and the hydroxyl group (—OH) is partially exposed and rendered hydrophilic. And the 1st organic molecule 61 reacts with the hydroxyl group on the base material 60 in the silicon atom in the structure, forms a siloxane bond, and forms the silane coupling site | part 61a. This is the same if the surface of the substrate 60 is subjected to a hydrophilic treatment. One silicon atom in the silane coupling site 61 a is derived from the first organic molecule 61, and three oxygen atoms in the silane coupling site 61 a are derived from the base material 60.
On the other hand, it is considered that the three oxygen atoms in the silane coupling portion 61 a are bonded to the silicon atoms of the base material 60 in a tripod shape on the base material 60. Thereby, it is considered that the effect of the first organic molecules 61 extending and bonding the molecular chains in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate 60 is promoted.
In addition, although the structure of the site | part which participated in this coupling | bonding changes a part of 1st organic molecule by couple | bonding with a base material, in this specification, for the sake of convenience, after binding to a base material, the 1st organic molecule Called.

第一の有機分子61は、下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物(以下、有機ケイ素化合物(I)と略記する)であることが好ましい。   The first organic molecule 61 is preferably an organosilicon compound represented by the following general formula (I) (hereinafter abbreviated as organosilicon compound (I)).

Figure 2012144456
(式中、Rはπ電子共役系を有する有機基であり;X、X及びXはそれぞれ独立して、これらが結合しているケイ素原子(Si)と前記親水性基との反応で離脱する基である。)
Figure 2012144456
(Wherein R is an organic group having a π-electron conjugated system; X 1 , X 2 and X 3 are each independently a reaction between a silicon atom (Si) to which they are bonded and the hydrophilic group. It is a group to leave with.)

式中、Rはπ電子共役系を有する有機基であり、後述する第二の有機分子との間で、分子間相互作用(π−π相互作用)によりπ−πスタッキング構造を形成し得る基である。前記有機基は、π電子共役系を有していれば特に限定されず、各種芳香族基を有する基が例示できる。   In the formula, R is an organic group having a π-electron conjugated system, and a group capable of forming a π-π stacking structure with a second organic molecule described later by an intermolecular interaction (π-π interaction). It is. The organic group is not particularly limited as long as it has a π electron conjugated system, and examples thereof include groups having various aromatic groups.

前記芳香族基は、単環状及び多環状のいずれでもよく、芳香族炭化水素基及び芳香族複素環式基のいずれでもよい。
前記芳香族炭化水素基としては、ベンゼン(C)、ナフタレン(C10)、アントラセン(C1410)、テトラセン(C1812)、ピレン(C1610)、ペンタセン(C2214)、コロネン(C2412)等の単環状又は多環状の芳香族炭化水素から、一つ以上の水素原子を除いた基が例示できる。除かれる水素原子の数は、Rにおける前記芳香族炭化水素基の位置や数等に応じて決定されるものであり、特に限定されない。
前記芳香族複素環式基は、芳香族環を構成する原子としてヘテロ原子を有するものであれば特に限定されず、前記ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子等が例示できる。芳香族複素環式基としてより具体的には、単環状又は多環状の芳香族複素環化合物から、一つ以上の水素原子を除いた基が例示でき、好ましい前記芳香族複素環化合物としては、チオフェン、フタロシアニン金属錯体が例示できる。ここで、錯体を構成する金属としては、遷移金属が例示できる。除かれる水素原子の数は、Rにおける前記芳香族複素環式基の位置や数等に応じて決定されるものであり、特に限定されない。
The aromatic group may be monocyclic or polycyclic, and may be either an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group.
Examples of the aromatic hydrocarbon group include benzene (C 6 H 6 ), naphthalene (C 10 H 8 ), anthracene (C 14 H 10 ), tetracene (C 18 H 12 ), pyrene (C 16 H 10 ), pentacene. Examples thereof include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbons such as (C 22 H 14 ) and coronene (C 24 H 12 ). The number of hydrogen atoms removed is determined according to the position or number of the aromatic hydrocarbon group in R, and is not particularly limited.
The aromatic heterocyclic group is not particularly limited as long as it has a hetero atom as an atom constituting the aromatic ring, and examples of the hetero atom include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a selenium atom. it can. More specifically, examples of the aromatic heterocyclic group include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocyclic or polycyclic aromatic heterocyclic compound. Preferred examples of the aromatic heterocyclic compound include Examples include thiophene and phthalocyanine metal complexes. Here, a transition metal can be illustrated as a metal which comprises a complex. The number of hydrogen atoms removed is determined according to the position or number of the aromatic heterocyclic group in R and is not particularly limited.

前記有機基は、芳香族基のみからなるものでもよいし、脂肪族基、原子、イオン等の芳香族基以外の基を有していてもよい。前記原子、イオンで好ましいものとしては、金属原子、金属イオンが例示できる。
前記有機基が有する芳香族基の数は特に限定されないが、例えば、芳香族基が単環状である場合には、複数であることが好ましく、3以上であることがより好ましく、実用性も考慮すると3〜6であることが好ましい。
前記有機基が有する芳香族基の数が複数である場合には、これら芳香族基は、互いに直接結合していてもよいし、連結基を介して間接的に結合していてもよく、直接結合したものと間接的に結合したものとが混在していてもよい。このような、単環状の芳香族基を複数有する構造で好ましいものとしては、複数のチオフェンが互いに直接結合したオリゴチオフェン又はポリチオフェン、複数のベンゼンが互いに直接結合したオリゴフェニレン又はポリフェニレン、複数のベンゼンがビニレン基(−C=C−)を介して互いに結合したオリゴビニレンフェニレン又はポリビニレンフェニレン等から、一つ以上の水素原子を除いた構造が例示できる。
The organic group may be composed only of an aromatic group, or may have a group other than an aromatic group such as an aliphatic group, an atom, or an ion. Examples of preferable atoms and ions include metal atoms and metal ions.
The number of aromatic groups that the organic group has is not particularly limited. For example, when the aromatic group is monocyclic, it is preferably a plurality, more preferably 3 or more, and practicality is also considered. Then, it is preferable that it is 3-6.
When the organic group has a plurality of aromatic groups, these aromatic groups may be directly bonded to each other or indirectly bonded via a linking group, directly What was combined and what was indirectly combined may be mixed. Preferred structures having a plurality of monocyclic aromatic groups include oligothiophene or polythiophene in which a plurality of thiophenes are directly bonded to each other, oligophenylene or polyphenylene in which a plurality of benzenes are directly bonded to each other, and a plurality of benzenes. Examples thereof include a structure in which one or more hydrogen atoms are removed from oligovinylene phenylene or polyvinylene phenylene bonded to each other via a vinylene group (—C═C—).

式中、X、X及びXはそれぞれ独立して、これらが結合しているケイ素原子(Si)と親水性基との反応で離脱する基である。すなわち、有機ケイ素化合物(I)中のケイ素原子と、基材が有する親水性基とが反応した時に、前記ケイ素原子との結合が切断される離脱基であり、加水分解性基であることが好ましい。
好ましいX〜Xとしては、ハロゲン原子、アルコキシ基が例示できる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示できる。
前記アルコキシ基は、低級アルコキシ基が好ましく、炭素数1〜5のアルコキシ基が例示でき、炭素数が1〜3であることがより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基が例示できる。
In the formula, X 1 , X 2 and X 3 are each independently a group which is released by a reaction between a silicon atom (Si) to which these are bonded and a hydrophilic group. That is, when the silicon atom in the organosilicon compound (I) reacts with the hydrophilic group of the substrate, it is a leaving group that breaks the bond with the silicon atom, and is a hydrolyzable group. preferable.
Preferred examples of X 1 to X 3 include a halogen atom and an alkoxy group.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
The alkoxy group is preferably a lower alkoxy group, can be exemplified by an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably has 1 to 3 carbon atoms, and can be exemplified by a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group.

好ましい有機ケイ素化合物(I)としては、下記一般式で表されるものが例示できる。   Preferred examples of the organosilicon compound (I) include those represented by the following general formula.

Figure 2012144456
(式中、X、X及びXはそれぞれ独立して、これらが結合しているケイ素原子(Si)と前記親水性基との反応で離脱する基であり;Mは遷移金属原子である。)
Figure 2012144456
(In the formula, X 1 , X 2 and X 3 are each independently a group which is released by the reaction of a silicon atom (Si) to which they are bonded and the hydrophilic group; M is a transition metal atom; is there.)

式中、X、X及びXは、一般式(I)におけるX、X及びXと同じである。
式中、Mは遷移金属原子であり、銅原子が好ましい。
Wherein, X 1, X 2 and X 3 are the same as X 1, X 2 and X 3 in the general formula (I).
In the formula, M is a transition metal atom, and a copper atom is preferable.

上記で例示した有機ケイ素化合物(I)は、通常p型半導体としての性質を示すが、これら化合物の芳香族環を構成している一つ以上の水素原子をフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基(−CF)、シアノ基(−C≡N)等の電子求引性基で置換することにより、n型有機半導体として用いることもできる。 The organosilicon compound (I) exemplified above usually exhibits properties as a p-type semiconductor, but one or more hydrogen atoms constituting the aromatic ring of these compounds are substituted with fluorine atom, chlorine atom, trifluoromethyl. It can also be used as an n-type organic semiconductor by substituting with an electron withdrawing group such as a group (—CF 3 ) or a cyano group (—C≡N).

第一の有機分子61は、一種でもよいし二種以上でもよく、二種以上である場合、その組み合わせ及び比率は特に限定されないが、有機薄膜の配向性をより向上させるためには、一種であることが好ましい。   The first organic molecule 61 may be one kind or two or more kinds. When there are two or more kinds, the combination and the ratio thereof are not particularly limited, but in order to improve the orientation of the organic thin film, it is one kind. Preferably there is.

第一の有機分子61は、基材60と接触させることで、基材60上に化学結合させることができるが、好ましくは第一の有機分子61が含まれる液体、より好ましくは第一の有機分子61が溶解された溶液を基材60と接触させるとよい。
基材60と結合した第一の有機分子61は、基材60上で分子鎖を上方向に伸ばすようにして立ち上がった状態で存在する。そして、基材60の表面が親水化処理されている場合に、よりこの状態をとり易いと考えられる。最も好ましいのは、第一の有機分子61が基材60の表面に対して略垂直方向に伸びた状態である。
The first organic molecule 61 can be chemically bonded onto the substrate 60 by contacting with the substrate 60, but preferably a liquid containing the first organic molecule 61, more preferably the first organic molecule. A solution in which the molecules 61 are dissolved may be brought into contact with the substrate 60.
The first organic molecules 61 bonded to the base material 60 exist on the base material 60 in a state of standing up so as to extend the molecular chain upward. And when the surface of the base material 60 is hydrophilized, it is thought that this state is more easily taken. Most preferably, the first organic molecules 61 extend in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate 60.

第一の有機分子61が、例えば、前記有機ケイ素化合物(I)等のように加水分解性基を有する場合、第一の有機分子61は水の存在下で加水分解され、自己縮合反応を起こすことがある。そこで、このような第一の有機分子61を含む液体を用いる場合、溶媒成分として無水のものを用いるか、または、第一の有機分子61の濃度を低くすることが好ましく、これらの条件を共に満たすことがより好ましい。   When the first organic molecule 61 has a hydrolyzable group such as the organosilicon compound (I), the first organic molecule 61 is hydrolyzed in the presence of water to cause a self-condensation reaction. Sometimes. Therefore, when such a liquid containing the first organic molecule 61 is used, it is preferable to use an anhydrous solvent component or to reduce the concentration of the first organic molecule 61. It is more preferable to satisfy.

第一の有機分子61は、基材60上で互いに接近し過ぎないように所定の距離をおいて基材60と接触させることで、点在させることができる。
第一の有機分子61が含まれる液体を用いて、第一の有機分子61を基材60上に点在させる場合、基材60上における第一の有機分子61の密度(点在の程度)は、例えば、前記液体中における第一の有機分子61の濃度、又は前記液体と基材60との接触時間により、容易に調節できる。具体的には、前記濃度を低くすることで密度を小さくでき、前記接触時間を短くすることで密度を小さくできる。
The first organic molecules 61 can be interspersed by bringing them into contact with the base material 60 at a predetermined distance so as not to approach each other too much on the base material 60.
When the first organic molecules 61 are scattered on the base material 60 using the liquid containing the first organic molecules 61, the density of the first organic molecules 61 on the base material 60 (the degree of the scattering). Can be easily adjusted by, for example, the concentration of the first organic molecule 61 in the liquid or the contact time between the liquid and the substrate 60. Specifically, the density can be reduced by reducing the concentration, and the density can be reduced by shortening the contact time.

通常、基材上における分子の密度(分子密度)は、直接測定することが困難である。そこで、分子密度と相関があることが知られている、基材表面の仕事関数の変化を評価することで、分子密度を間接的に評価する手法が適用される。
例えば、基材上の分子がダイポールモーメントμを有すると考えた場合、基材上の分子密度dと、ダイポールモーメントμによる基材表面の仕事関数の変化量ΔWFとは、下記式(1)で表される関係を有する。
ΔWF=μd/2ε ・・・・(1)
(式中、dは基材上の分子密度であり;μは分子が有するダイポールモーメントであり;ΔWFはダイポールモーメントμによる基材表面の仕事関数の変化量であり;εは真空中での誘電率である。)
一方、基材表面を構成する材料自身が有する仕事関数をWFとすると、分子が結合された基材表面の仕事関数WFは下記式(2)で表される。
WF=WF+ΔWF ・・・・(2)
(式中、WFは分子が結合された基材表面の仕事関数であり;WFは基材表面を構成する材料自身が有する仕事関数であり;ΔWFはダイポールモーメントμによる基材表面の仕事関数の変化量である。)
式(2)において、WFは定数であり、ΔWFは基材上の分子密度dと比例関係にあるので、仕事関数WFの変化を評価することによって、基材上の分子密度dの変化を評価できる。
Usually, it is difficult to directly measure the density of molecules on the substrate (molecular density). Therefore, a method of indirectly evaluating the molecular density by evaluating the change in the work function of the substrate surface, which is known to have a correlation with the molecular density, is applied.
For example, when the molecule on the substrate is considered to have a dipole moment μ, the molecular density d on the substrate and the work function change ΔWF on the substrate surface due to the dipole moment μ are expressed by the following equation (1). Have the relationship expressed.
ΔWF = μd / 2ε 0 (1)
(Where d is the molecular density on the substrate; μ is the dipole moment the molecule has; ΔWF is the amount of change in the work function of the substrate surface due to the dipole moment μ; ε 0 is in vacuum Dielectric constant.)
On the other hand, when the work function of the material itself constituting the substrate surface is WF 0 , the work function WF of the substrate surface to which molecules are bonded is represented by the following formula (2).
WF = WF 0 + ΔWF (2)
(Where WF is the work function of the substrate surface to which the molecules are bonded; WF 0 is the work function of the material itself constituting the substrate surface; ΔWF is the work function of the substrate surface due to the dipole moment μ) The amount of change
In Equation (2), WF 0 is a constant, and ΔWF is proportional to the molecular density d on the substrate. Therefore, by evaluating the change in the work function WF, the change in the molecular density d on the substrate is calculated. Can be evaluated.

ここで、上記のように、第一の有機分子が含まれる液体を用いて、第一の有機分子を基材上に点在させる場合、第一の有機分子が基材上に結合する反応は、基材と第一の有機分子との反応速度式によって表すことができ、前記液体中における第一の有機分子の濃度と処理時間(反応時間、接触時間)によって変化する。そこで、前記式(2)のΔWFに反応速度式を組み込むと、下記式(3)が得られる。
WF=WF+WFsat{1−exp(−k×t×Z)} ・・・・(3)
(式中、WFsatは高濃度領域又は長時間処理での飽和仕事関数であり;tは処理時間であり;kは反応速度定数であり;Zは第一の有機分子の濃度であり;WF及びWFは前記と同じである。)
WFは前記と同じであるが、濃度がゼロの時の仕事関数と言い換えることができる。
また、kは反応速度定数であり、第一の有機分子と基材の種類(材料)によって決定される値である。Zは液体中における第一の有機分子の濃度である。
Here, as described above, when the first organic molecule is scattered on the substrate using the liquid containing the first organic molecule, the reaction of the first organic molecule binding on the substrate is The reaction rate equation between the substrate and the first organic molecule can be expressed by the concentration of the first organic molecule in the liquid and the treatment time (reaction time, contact time). Therefore, when the reaction rate equation is incorporated into ΔWF of the equation (2), the following equation (3) is obtained.
WF = WF 0 + WF sat {1-exp (−k × t × Z 1 )} (3)
( Where WF sat is the saturated work function in the high concentration region or long time treatment; t is the treatment time; k is the reaction rate constant; Z 1 is the concentration of the first organic molecule; WF and WF 0 are the same as above.)
WF 0 is the same as described above, but can be rephrased as a work function when the concentration is zero.
K is a reaction rate constant, which is a value determined by the first organic molecule and the type (material) of the substrate. Z 1 is the concentration of the first organic molecule in the liquid.

したがって、ある特定の材料においては、第一の有機分子の濃度と処理時間を変化させることによって、基材に結合する第一の有機分子の数が変化するので、これが仕事関数の変化として評価できる。図4は、処理時間を一定(1分)とした場合の、第一の有機分子の濃度と仕事関数との関係を例示するグラフである。単位「μM」は「μmol/L」を示す。なお、図4のグラフは一例に過ぎず、第一の有機分子の濃度と仕事関数との関係は、これに限定されるものではない。このグラフは、第一の有機分子の濃度を調節することで、仕事関数を調節できることを示しており、したがって、この仕事関数と相関がある基材表面の分子密度も調節できることになる。基材上における第一の有機分子の密度を小さくしたい場合には、図4のグラフから、仕事関数の変化が小さくなる濃度域を選択すればよいことになる。このグラフからは、例えば、第一の有機分子の好ましい濃度として、1×10−4〜1×10−2μmol/Lの範囲が選択できる。なお、ここでは、処理時間を一定とした場合について説明したが、反対に、第一の有機分子の濃度を一定とした場合には、処理時間を調節することで、同様に基材表面の分子密度も調節できる。例えば、図4のグラフを作成した時の反応条件において、第一の有機分子の濃度を一定(1×10−4μmol/L)として、処理時間と仕事関数との関係を求めることができ、この時のグラフからは、1〜100分が好ましい処理時間として選択できる。 Thus, in certain materials, changing the concentration and processing time of the first organic molecule changes the number of first organic molecules that bind to the substrate, which can be evaluated as a change in work function. . FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the concentration of the first organic molecule and the work function when the processing time is constant (1 minute). The unit “μM” indicates “μmol / L”. Note that the graph of FIG. 4 is merely an example, and the relationship between the concentration of the first organic molecule and the work function is not limited to this. This graph shows that the work function can be adjusted by adjusting the concentration of the first organic molecule, and thus the molecular density of the substrate surface correlated with the work function can also be adjusted. In order to reduce the density of the first organic molecules on the substrate, a concentration region in which the change in work function is small should be selected from the graph of FIG. From this graph, for example, a range of 1 × 10 −4 to 1 × 10 −2 μmol / L can be selected as a preferred concentration of the first organic molecule. Here, the case where the treatment time is constant has been described, but conversely, when the concentration of the first organic molecule is constant, by adjusting the treatment time, the molecules on the surface of the substrate are similarly treated. The density can also be adjusted. For example, in the reaction conditions when the graph of FIG. 4 is created, the concentration of the first organic molecule is constant (1 × 10 −4 μmol / L), and the relationship between the processing time and the work function can be obtained, From the graph at this time, 1 to 100 minutes can be selected as a preferable processing time.

[成膜工程]
次いで、成膜工程では、図2(c)に示すように、第一の有機分子61が点在している基材60上に、第二の有機分子62を導入し、第一の有機分子61に対して第二の有機分子62を配列させて、薄膜6を形成する。本工程で、第二の有機分子62が第一の有機分子61と共に配列することで、初めて薄膜が形成される。
[Film formation process]
Next, in the film forming step, as shown in FIG. 2C, the second organic molecules 62 are introduced onto the base material 60 on which the first organic molecules 61 are scattered, and the first organic molecules are introduced. The second organic molecules 62 are arranged with respect to 61 to form the thin film 6. In this step, the second organic molecules 62 are arranged together with the first organic molecules 61, so that a thin film is formed for the first time.

第二の有機分子62は、基材60上に化学結合する必要は無く、第一の有機分子61に対して配列するものであれば特に限定されず、第一の有機分子61との間で及び/又は第二の有機分子62同士で分子間相互作用を発現するものが好ましい。ここで、「分子間相互作用」とは、第一の有機分子61の場合と同様である。そして、第二の有機分子62としては、半導体分子も好ましい。第二の有機分子62として、具体的には、第一の有機分子61において基材60と結合する基が、基材60と結合しないその他の基で置換されたものが例示でき、前記その他の基が水素原子であるものが好ましい。
そして、特に好ましい第二の有機分子62は、下記一般式(II)で表される有機ケイ素化合物(以下、有機ケイ素化合物(II)と略記する)である。
R−H ・・・・(II)
(式中、Rはπ電子共役系を有する有機基である。)
The second organic molecule 62 does not need to be chemically bonded to the substrate 60 and is not particularly limited as long as it is arranged with respect to the first organic molecule 61. And / or what expresses the intermolecular interaction between the second organic molecules 62 is preferable. Here, “intermolecular interaction” is the same as in the case of the first organic molecule 61. As the second organic molecule 62, a semiconductor molecule is also preferable. Specific examples of the second organic molecule 62 include a group in which the group that binds to the substrate 60 in the first organic molecule 61 is substituted with another group that does not bind to the substrate 60. Those in which the group is a hydrogen atom are preferred.
A particularly preferred second organic molecule 62 is an organosilicon compound represented by the following general formula (II) (hereinafter abbreviated as organosilicon compound (II)).
RH (II)
(In the formula, R is an organic group having a π electron conjugated system.)

式中、Rは、前記一般式(I)におけるRと同じである。すなわち、有機ケイ素化合物(II)は、有機ケイ素化合物(I)において、一般式「−SiX」で表される基が水素原子(−H)で置換されたものである。
したがって、第二の有機分子62としては、第一の有機分子61と同様に、p型半導体としての性質を示す化合物を用いることができるが、該化合物の芳香族環を構成している一つ以上の水素原子をフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基(−CF)、シアノ基(−C≡N)等の電子求引性基で置換することにより、n型有機半導体として用いてもよい。
In the formula, R is the same as R in the general formula (I). That is, the organosilicon compound (II) is obtained by replacing the group represented by the general formula “—SiX 1 X 2 X 3 ” with a hydrogen atom (—H) in the organosilicon compound (I).
Therefore, as the second organic molecule 62, a compound exhibiting properties as a p-type semiconductor can be used as in the case of the first organic molecule 61, but one compound constituting the aromatic ring of the compound is used. The above hydrogen atom may be used as an n-type organic semiconductor by substituting an electron withdrawing group such as a fluorine atom, a chlorine atom, a trifluoromethyl group (—CF 3 ) or a cyano group (—C≡N). Good.

第二の有機分子62は、一種でもよいし二種以上でもよく、二種以上である場合、その組み合わせ及び比率は特に限定されないが、有機薄膜の配向性をより向上させるためには、一種であることが好ましい。   The second organic molecule 62 may be one kind or two or more kinds. When there are two or more kinds, the combination and ratio thereof are not particularly limited, but in order to further improve the orientation of the organic thin film, one kind is used. Preferably there is.

第二の有機分子62は、例えば、第一の有機分子61との間でπ−π相互作用等の分子間相互作用により、スタッキング構造を形成すると共に、第二の有機分子62同士の間でも同様にスタッキング構造を形成した場合に、基材60上で配向性がより良好に制御されて、薄膜を形成する。このような観点から、第二の有機分子62としては、スタッキング構造がより強固となる点から、π電子共役系を有する骨格など、分子間相互作用を発現する部位が、組み合わせる第一の有機分子61と同じであるものが好ましい。
また、上記のように薄膜を形成するためには、例えば、薄膜を形成できる限り、第二の有機分子62を基材60に導入し続け、第二の有機分子62を密に配列させればよく、過剰量の第二の有機分子62を導入するのが最も簡便な方法である。
For example, the second organic molecule 62 forms a stacking structure with the first organic molecule 61 by an intermolecular interaction such as a π-π interaction, and also between the second organic molecules 62. Similarly, when a stacking structure is formed, the orientation is better controlled on the base material 60 to form a thin film. From this point of view, the second organic molecule 62 is a first organic molecule that is combined with a site that exhibits intermolecular interaction, such as a skeleton having a π-electron conjugated system, because the stacking structure is further strengthened. The same as 61 is preferable.
In order to form the thin film as described above, for example, as long as the thin film can be formed, the second organic molecules 62 are continuously introduced into the base material 60 and the second organic molecules 62 are densely arranged. It is often the simplest method to introduce an excess amount of the second organic molecule 62.

第二の有機分子62の導入方法は特に限定されないが、好ましくは第二の有機分子62が含まれる液体、より好ましくは第二の有機分子62が溶解された溶液を基材60と接触させる方法が例示できる。そして、第二の有機分子62の導入時には、第一の有機分子61を基材60上に化学結合させる場合とは異なり、精密な条件の調節は不要であり、より低コストの方法が適用できる。第二の有機分子62が含まれる液体を用いる場合、好ましい第二の有機分子62の導入方法としては、浸漬法、塗布法、インクジェット法等の各種印刷法が例示でき、キャスト法、スピンコート法等の塗布法がより好ましい。
また、好ましい第二の有機分子62の導入方法としては、第二の有機分子62が含まれる液体を用いない方法として、蒸着法も例示できる。
The method for introducing the second organic molecule 62 is not particularly limited, but preferably a method in which a liquid containing the second organic molecule 62, more preferably a solution in which the second organic molecule 62 is dissolved, is brought into contact with the substrate 60. Can be illustrated. When the second organic molecule 62 is introduced, unlike the case where the first organic molecule 61 is chemically bonded to the substrate 60, precise adjustment of conditions is unnecessary, and a lower cost method can be applied. . When a liquid containing the second organic molecule 62 is used, examples of a preferable method for introducing the second organic molecule 62 include various printing methods such as an immersion method, a coating method, and an ink jet method, and a casting method and a spin coating method. Etc. are more preferable.
Moreover, as a preferable method for introducing the second organic molecule 62, a vapor deposition method can be exemplified as a method not using the liquid containing the second organic molecule 62.

導入された第二の有機分子62は、点在している第一の有機分子61に対して、好ましくは分子間相互作用により配列し、基材60上で分子鎖を上方向に伸ばすようにして立ち上がった状態で存在する。そして、基材60の表面が親水化処理されている場合に、よりこの状態をとり易いと考えられる。最も好ましいのは、第二の有機分子62が基材60の表面に対して略垂直方向に伸びた状態である。また、第二の有機分子62は、基材60上の第一の有機分子61を含む層(第一層)を形成するだけでなく、さらに第一層の上部に積層して複数層を形成していてもよい。   The introduced second organic molecule 62 is preferably arranged by intermolecular interaction with respect to the scattered first organic molecule 61 so that the molecular chain extends upward on the substrate 60. Exist in a standing state. And when the surface of the base material 60 is hydrophilized, it is thought that this state is more easily taken. Most preferably, the second organic molecules 62 extend in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate 60. Further, the second organic molecule 62 not only forms a layer (first layer) containing the first organic molecule 61 on the base material 60, but is further laminated on the first layer to form a plurality of layers. You may do it.

成膜工程後、形成された有機薄膜は、必要に応じて適宜周知の方法に従って、洗浄等を行ってもよい。   After the film forming step, the formed organic thin film may be washed or the like according to a known method as appropriate.

上記製造方法により、基材60上に第一の有機分子61が化学結合により立設及び点在され、第二の有機分子62が、第一の有機分子61に対して配列されてなる有機薄膜6が得られる。有機薄膜6の厚さは、第一の有機分子61及び第二の有機分子62の大きさ(分子長)により決定され、特に限定されるものではない。
有機薄膜6は、従来のSAM膜とは異なり、第一の有機分子61及び第二の有機分子62について、最適な分子配列の周期性と、実際の分子配列の周期性との不整合(ミスマッチング)が生じないので、配向の乱れや欠陥が抑制され、十分な機能を有する緻密な膜となる。第一及び第二の有機分子は、π電子共役系を有する場合、例えば、π電子共役系ではなくアルキル基等を有する有機分子よりも、分子の厚さと幅との比が大きく、動径半径が大きくなると考えられる。その結果、通常であれば、配列構造の自由度が高まり、配向の乱れや欠陥が多い薄膜になると考えられる。しかし、本発明に係る有機薄膜では、上記理由により、このような問題点が生じない。
また、第一の有機分子61及び第二の有機分子62の大きさによらず、配向性が制御された有機薄膜6が得られるので、種々の有機分子を用いることができ、汎用性が高い。
An organic thin film in which the first organic molecules 61 are erected and scattered by chemical bonds on the base material 60 and the second organic molecules 62 are arranged with respect to the first organic molecules 61 by the above manufacturing method. 6 is obtained. The thickness of the organic thin film 6 is determined by the size (molecular length) of the first organic molecule 61 and the second organic molecule 62 and is not particularly limited.
Unlike the conventional SAM film, the organic thin film 6 has a mismatch between the optimal periodicity of the molecular arrangement and the periodicity of the actual molecular arrangement for the first organic molecule 61 and the second organic molecule 62. Since no matching) occurs, disorder of alignment and defects are suppressed, and a dense film having a sufficient function is obtained. When the first and second organic molecules have a π-electron conjugated system, for example, the ratio between the thickness and width of the molecule is larger than that of an organic molecule having an alkyl group or the like instead of the π-electron conjugated system, and the radial radius Is expected to increase. As a result, it is considered that, as a result, the degree of freedom of the arrangement structure is usually increased, and the thin film has many orientation disturbances and defects. However, such a problem does not occur in the organic thin film according to the present invention for the above reasons.
Moreover, since the organic thin film 6 with controlled orientation is obtained regardless of the size of the first organic molecule 61 and the second organic molecule 62, various organic molecules can be used, and the versatility is high. .

<電界効果トランジスタ>
本発明に係る電界効果トランジスタは、有機半導体層を備えた電界効果トランジスタであって、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である前記有機薄膜を、前記有機半導体層として備えたことを特徴とする。そして、かかる有機半導体層を備えたこと以外は、従来の電界効果トランジスタと同様の構成とすることができる。本発明に係る電界効果トランジスタは、前記有機薄膜を備えたことで、高速動作が可能となる。
前記有機薄膜は、例えば、先に例示した第一及び第二の有機分子を用いた場合、主にp型半導体層として利用されるが、上記のようにフッ素原子等の電子吸引性が強い置換基が導入された有機分子を用いた場合や、電極の材料の選択によっては、n型半導体層として機能させることも可能である。
以下、図面を参照しながら説明する。
<Field effect transistor>
The field effect transistor according to the present invention is a field effect transistor provided with an organic semiconductor layer, wherein the organic thin film in which the first and second organic molecules are organic semiconductor molecules is provided as the organic semiconductor layer. It is characterized by. And it can be set as the structure similar to the conventional field effect transistor except having provided this organic-semiconductor layer. The field effect transistor according to the present invention can be operated at high speed by including the organic thin film.
For example, when the first and second organic molecules exemplified above are used as the organic thin film, the organic thin film is mainly used as a p-type semiconductor layer. When an organic molecule into which a group has been introduced is used, or depending on the selection of the electrode material, it can function as an n-type semiconductor layer.
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

図5は、第一の実施形態に係る電界効果トランジスタの要部を例示する概略断面図である。
ここに示す電界効果トランジスタ1Aは、基板11上に、ゲート電極12、ゲート絶縁膜13、有機半導体層16、ソース電極14及びドレイン電極15が積層され、概略構成されている。より具体的には、基板11上の一部にゲート電極12が設けられ、さらにゲート電極12を覆うように、基板11上にゲート絶縁膜13が設けられ、ゲート絶縁膜13上に有機半導体層16が設けられている。そして、有機半導体層16上には、これに接するようにソース電極14及びドレイン電極15が離間して設けられている。有機半導体層16は、ゲート絶縁膜13を介してゲート電極12と対向するように設けられている。電界効果トランジスタ1Aは、ボトムゲート・トップコンタクト型構造のトランジスタ構造を有する。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the main part of the field effect transistor according to the first embodiment.
The field effect transistor 1 </ b> A shown here is schematically configured by laminating a gate electrode 12, a gate insulating film 13, an organic semiconductor layer 16, a source electrode 14 and a drain electrode 15 on a substrate 11. More specifically, a gate electrode 12 is provided on a part of the substrate 11, a gate insulating film 13 is provided on the substrate 11 so as to cover the gate electrode 12, and an organic semiconductor layer is formed on the gate insulating film 13. 16 is provided. A source electrode 14 and a drain electrode 15 are provided on the organic semiconductor layer 16 so as to be in contact with each other. The organic semiconductor layer 16 is provided so as to face the gate electrode 12 with the gate insulating film 13 interposed therebetween. The field effect transistor 1A has a bottom gate / top contact type transistor structure.

基板11の材質は、デバイスの構成及び性能等に応じて適宜選択できる。例えば、ガラス、石英、シリコン単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコン;ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリテトラフルオロエチレン等の絶縁性の高分子化合物等が例示できる。
基板11は一種の材質からなる単層構造でもよいし、二種以上の材質が積層された複数層構造でもよい。
The material of the substrate 11 can be appropriately selected according to the configuration and performance of the device. For example, glass, quartz, silicon single crystal, polycrystalline silicon, amorphous silicon; high insulation such as polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polytetrafluoroethylene Examples thereof include molecular compounds.
The substrate 11 may have a single layer structure made of one kind of material, or may have a multiple layer structure in which two or more kinds of materials are laminated.

ゲート電極12の材質は特に限定されず、当該分野で通常使用されるものでよい。具体的には、金、白金、銀、銅、アルミニウム、タンタル、ドープシリコン等の低抵抗の金属;3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン(以下、PEDOTと略記する)/ポリスチレンサルフォネイト(以下、PSSと略記する)等の有機導電体等が例示できる。   The material of the gate electrode 12 is not particularly limited, and may be one normally used in the field. Specifically, a low-resistance metal such as gold, platinum, silver, copper, aluminum, tantalum, and doped silicon; 3,4-polyethylenedioxythiophene (hereinafter abbreviated as PEDOT) / polystyrene sulfate (hereinafter, Examples thereof include organic conductors such as PSS).

ソース電極14、ドレイン電極15の材質としては、p型有機半導体に対しては、有機半導体分子の最高占有分子軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)レベル、n型有機半導体に対しては、有機半導体分子の最低非占有分子軌道(LUMO:Lowest Unocuppied Molecular Orbital)レベルに仕事関数を有するものが例示できる。
HOMOレベルに近い材質としては、金、白金、銀、又はこれらの一種以上を含む合金等の比較的仕事関数が高い金属;インジウム・スズ酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)等の透明酸化物導電体;PEDOT/PSS等の有機導電体が例示できる。
LUMOレベルに近い材質としては、アルミニウム、チタン、アルカリ金属、又はこれらの一種以上を含む合金等の比較的仕事関数が低い金属等が例示できる。前記アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が例示できる。
The material of the source electrode 14 and the drain electrode 15 is the highest occupied molecular orbital (HOMO) level of the organic semiconductor molecule for the p-type organic semiconductor, and the organic semiconductor for the n-type organic semiconductor. Examples include those having a work function at the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of the molecule.
Materials close to the HOMO level include metals with relatively high work functions such as gold, platinum, silver, or alloys containing one or more of these; transparent oxides such as indium tin oxide (ITO) and zinc oxide (ZnO) Physical conductors: Organic conductors such as PEDOT / PSS can be exemplified.
Examples of the material close to the LUMO level include metals having a relatively low work function such as aluminum, titanium, alkali metals, or alloys containing one or more of these. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium.

ソース電極14及びドレイン電極15は、その表面に有機分子等からなる表面修飾層が設けられていてもよい。表面修飾層は、例えば、ソース電極14及びドレイン電極15の表面に表面修飾剤を作用させることで形成できる。   The surface of the source electrode 14 and the drain electrode 15 may be provided with a surface modification layer made of organic molecules or the like. The surface modification layer can be formed, for example, by allowing a surface modifier to act on the surfaces of the source electrode 14 and the drain electrode 15.

ゲート電極12、ソース電極14、ドレイン電極15の膜厚は、特に限定されず、通常のトランジスタにおける膜厚であればよく、目的に応じて適宜調節することが好ましい。例えば、材質が金属である場合には、30〜200nmであることが好ましい。
これら電極は、材質に応じて、例えば、蒸着、スパッタ、塗布等で成膜できる。
The thicknesses of the gate electrode 12, the source electrode 14, and the drain electrode 15 are not particularly limited as long as they are normal transistor thicknesses, and are preferably adjusted as appropriate according to the purpose. For example, when the material is a metal, it is preferably 30 to 200 nm.
These electrodes can be formed, for example, by vapor deposition, sputtering, coating, or the like depending on the material.

ゲート絶縁膜13の材質は、誘電率が高く、薄膜形成時にピンホール等の欠陥が生じにくいものが好ましい。誘電率が高いことで、電界効果トランジスタの閾値をより低減できる。また、薄膜形成時にピンホール等の欠陥を少なくすることで、ゲート絶縁膜13の機能低下が抑制され、特性がより良好な電界効果トランジスタが得られる。
また、ゲート絶縁膜13は、第一の有機分子が良好に化学結合できるように、例えば、シランカップリング剤を構成するアルコキシシラン、ハロゲノシラン等の基(例えば、有機ケイ素化合物(I)において、一般式「−SiX」で表される基)との反応性に優れる水酸基等の反応性基を、少なくとも表面に有することが好ましい。
このような材質の膜としては、シリコン酸化膜、五酸化タンタル膜、酸化アルミニウム膜等の無機絶縁膜;ポリビニルフェノール膜等の有機絶縁膜等が例示できる。
ゲート絶縁膜13の膜厚は、単位面積あたりの静電容量が大きくなるように設定することが好ましく、また、膜厚を薄くすることで、電界効果トランジスタの閾値電圧をより低減できる。そして、ゲート絶縁膜13の膜厚は、材質の比誘電率、絶縁性等に応じて適宜調節することが好ましく、例えば、50〜300nmであることが好ましい。このようにすることで、単位面積あたりの静電容量を大きくでき、かつ電界効果トランジスタの閾値電圧を低減できる。
ゲート絶縁膜13は、材質に応じて、例えば、蒸着、スパッタ、塗布等で成膜できる。
The material of the gate insulating film 13 is preferably a material having a high dielectric constant and hardly causing defects such as pinholes when forming a thin film. Since the dielectric constant is high, the threshold value of the field effect transistor can be further reduced. In addition, by reducing defects such as pinholes when forming a thin film, a function effect of the gate insulating film 13 is suppressed and a field effect transistor with better characteristics can be obtained.
In addition, the gate insulating film 13 is formed of, for example, a group such as alkoxysilane or halogenosilane constituting the silane coupling agent (for example, in the organosilicon compound (I), so that the first organic molecule can be chemically bonded. It is preferable that at least the surface has a reactive group such as a hydroxyl group having excellent reactivity with the group represented by the general formula “—SiX 1 X 2 X 3 ”.
Examples of such a film include inorganic insulating films such as silicon oxide films, tantalum pentoxide films, and aluminum oxide films; organic insulating films such as polyvinylphenol films.
The film thickness of the gate insulating film 13 is preferably set so that the capacitance per unit area is increased, and the threshold voltage of the field effect transistor can be further reduced by reducing the film thickness. The thickness of the gate insulating film 13 is preferably adjusted as appropriate according to the relative dielectric constant, insulating properties, etc. of the material, and is preferably 50 to 300 nm, for example. By doing so, the capacitance per unit area can be increased, and the threshold voltage of the field effect transistor can be reduced.
The gate insulating film 13 can be formed by, for example, vapor deposition, sputtering, coating, or the like depending on the material.

有機半導体層16は、上記の本発明に係る有機薄膜である。
有機半導体層16の膜厚は、1〜100nmであることが好ましい。
有機半導体層16は、上記のように、薄膜を構成する第一及び第二の有機分子の配向性が制御され、十分な機能を有する。
The organic semiconductor layer 16 is the organic thin film according to the present invention.
The film thickness of the organic semiconductor layer 16 is preferably 1 to 100 nm.
As described above, the organic semiconductor layer 16 has a sufficient function because the orientation of the first and second organic molecules constituting the thin film is controlled.

図6は、第二の実施形態に係る電界効果トランジスタの要部を例示する概略断面図である。なお、図6において、図5に示すものと同様の構成要素には、図5の場合と同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。これは、以降の図においても同様である。
ここに示す電界効果トランジスタ1Bは、基板11上に、ゲート電極12、ゲート絶縁膜13、ソース電極14、ドレイン電極15及び有機半導体層16が積層され、概略構成されている。より具体的には、基板11上の一部にゲート電極12が設けられ、さらにゲート電極12を覆うように、基板11上にゲート絶縁膜13が設けられている。そして、ゲート絶縁膜13上には、ソース電極14及びドレイン電極15が離間して設けられ、さらにソース電極14及びドレイン電極15間のゲート絶縁膜13上に、有機半導体層16が設けられている。有機半導体層16は、ゲート絶縁膜13を介してゲート電極12と対向するように設けられている。電界効果トランジスタ1Bは、ボトムゲート・ボトムコンタクト型のトランジスタ構造を有する。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the main part of the field effect transistor according to the second embodiment. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5, and detailed description thereof is omitted. The same applies to the following drawings.
The field effect transistor 1 </ b> B shown here has a gate electrode 12, a gate insulating film 13, a source electrode 14, a drain electrode 15, and an organic semiconductor layer 16 stacked on a substrate 11 and is schematically configured. More specifically, the gate electrode 12 is provided on a part of the substrate 11, and the gate insulating film 13 is provided on the substrate 11 so as to cover the gate electrode 12. A source electrode 14 and a drain electrode 15 are provided apart from each other on the gate insulating film 13, and an organic semiconductor layer 16 is provided on the gate insulating film 13 between the source electrode 14 and the drain electrode 15. . The organic semiconductor layer 16 is provided so as to face the gate electrode 12 with the gate insulating film 13 interposed therebetween. The field effect transistor 1B has a bottom-gate / bottom-contact transistor structure.

ゲート絶縁膜13は、電界効果トランジスタ1Aと同様に、水酸基等の反応性基を、少なくとも表面に有することが好ましい。さらに、ソース電極14及びドレイン電極15上には有機半導体層16が設けられるので、これら電極の表面には、表面修飾層として親水性の膜が設けられていることが好ましい。
また、ソース電極14及びドレイン電極15は、密着層(図示略)を介してゲート絶縁膜13上に形成してもよい。密着層の材質としては、クロム等が例示できる。
As with the field effect transistor 1A, the gate insulating film 13 preferably has at least a reactive group such as a hydroxyl group on the surface. Furthermore, since the organic semiconductor layer 16 is provided on the source electrode 14 and the drain electrode 15, it is preferable that a hydrophilic film as a surface modification layer is provided on the surface of these electrodes.
Further, the source electrode 14 and the drain electrode 15 may be formed on the gate insulating film 13 through an adhesion layer (not shown). Examples of the material for the adhesion layer include chromium.

本発明に係る電界効果トランジスタは、図5〜6に示すものに限定されず、これらの構成の一部が変更されたものでもよい。例えば、以下に示すものが挙げられる。
(I)図7に例示するように、基板11上に有機半導体層16が設けられ、有機半導体層16上に、ソース電極14及びドレイン電極15が離間して設けられ、ソース電極14及びドレイン電極15間の有機半導体層16上に、ゲート絶縁膜13及びゲート電極12がこの順で設けられた電界効果トランジスタ1C(第三の実施形態)。
(II)図8に例示するように、基板11上にソース電極14及びドレイン電極15が離間して設けられ、ソース電極14及びドレイン電極15上を覆うように、基板11上に有機半導体層16が設けられ、有機半導体層16上にゲート絶縁膜13が設けられ、ゲート絶縁膜13上の一部にゲート電極12が設けられた電界効果トランジスタ1D(第四の実施形態)。
The field effect transistor according to the present invention is not limited to those shown in FIGS. 5 to 6, and some of these configurations may be changed. For example, the following are mentioned.
(I) As illustrated in FIG. 7, the organic semiconductor layer 16 is provided on the substrate 11, and the source electrode 14 and the drain electrode 15 are provided on the organic semiconductor layer 16 so as to be separated from each other, and the source electrode 14 and the drain electrode are provided. A field effect transistor 1C in which a gate insulating film 13 and a gate electrode 12 are provided in this order on an organic semiconductor layer 16 between 15 (third embodiment).
(II) As illustrated in FIG. 8, the source electrode 14 and the drain electrode 15 are provided separately on the substrate 11, and the organic semiconductor layer 16 is formed on the substrate 11 so as to cover the source electrode 14 and the drain electrode 15. A field effect transistor 1D (fourth embodiment) in which a gate insulating film 13 is provided on the organic semiconductor layer 16, and a gate electrode 12 is provided on a part of the gate insulating film 13.

電界効果トランジスタ1C及び1Dにおいては、基板11上に有機半導体層16が設けられるので、基板11の材質は上記の基材60(図1〜3)と同様であることが好ましい。
さらに、電界効果トランジスタ1Dにおいては、ソース電極14及びドレイン電極15上に有機半導体層16が設けられるので、これら電極の表面に、表面修飾層として親水性の膜が設けられていることが好ましい。
なお、電界効果トランジスタ1C及び1Dのように、ゲート絶縁膜13上にゲート絶縁膜13に接して有機半導体層16が設けられていない場合には、ゲート絶縁膜13の表面は、必ずしも水酸基等の反応性基を有する必要は無く、この場合、ゲート絶縁膜13の材質としては、上記のもの以外に、さらに、シリコン窒化膜等の無機絶縁膜;ポリイミド膜、パリレン膜等の有機絶縁膜等が例示できる。
In the field effect transistors 1C and 1D, since the organic semiconductor layer 16 is provided on the substrate 11, the material of the substrate 11 is preferably the same as that of the base material 60 (FIGS. 1 to 3).
Furthermore, in the field effect transistor 1D, since the organic semiconductor layer 16 is provided on the source electrode 14 and the drain electrode 15, it is preferable that a hydrophilic film is provided as a surface modification layer on the surface of these electrodes.
In the case where the organic semiconductor layer 16 is not provided on the gate insulating film 13 in contact with the gate insulating film 13 like the field effect transistors 1C and 1D, the surface of the gate insulating film 13 is not necessarily a hydroxyl group or the like. It is not necessary to have a reactive group. In this case, the material of the gate insulating film 13 includes, in addition to the above, an inorganic insulating film such as a silicon nitride film; an organic insulating film such as a polyimide film and a parylene film. It can be illustrated.

本発明に係る電界効果トランジスタは、例えば、以下の方法で製造できる。
まず、図5に示す電界効果トランジスタ1Aの製造方法について説明する。図9は、電界効果トランジスタ1Aの製造方法を説明するための概略断面図である。
基板11上に、ゲート電極12を構成する材質からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、前記膜を所望のパターンに形成して、図9(a)に示すように、基板11上の所定箇所にゲート電極12を形成する。膜の形成方法としては、スパッタリング法が例示できる。
The field effect transistor according to the present invention can be manufactured, for example, by the following method.
First, a method for manufacturing the field effect transistor 1A shown in FIG. 5 will be described. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the field effect transistor 1A.
A film made of a material constituting the gate electrode 12 is formed on the substrate 11, and the film is formed into a desired pattern by photolithography and etching. As shown in FIG. 9A, the film on the substrate 11 is formed. A gate electrode 12 is formed at a predetermined location. An example of the film formation method is a sputtering method.

次いで、図9(b)に示すように、ゲート電極12を覆うように基板11上にゲート絶縁膜13を形成する。ゲート絶縁膜13の形成方法としては、スパッタリング法が例示できる。   Next, as shown in FIG. 9B, a gate insulating film 13 is formed on the substrate 11 so as to cover the gate electrode 12. An example of a method for forming the gate insulating film 13 is a sputtering method.

次いで、図9(c)に示すように、ゲート絶縁膜13上に有機半導体層16を形成する。有機半導体層16の形成方法は、上記の有機薄膜の製造方法で説明した通りである。   Next, as shown in FIG. 9C, the organic semiconductor layer 16 is formed on the gate insulating film 13. The method for forming the organic semiconductor layer 16 is as described in the method for manufacturing the organic thin film.

次いで、有機半導体層16上に、所定の開口部を有する金属マスク(図示せず)を介して真空蒸着法等により、図9(d)に示すように、ソース電極14及びドレイン電極15を形成する。
上記工程を行うことで、図5に示す電界効果トランジスタ1Aが得られる。
Next, as shown in FIG. 9D, the source electrode 14 and the drain electrode 15 are formed on the organic semiconductor layer 16 by a vacuum deposition method or the like through a metal mask (not shown) having a predetermined opening. To do.
By performing the above steps, a field effect transistor 1A shown in FIG. 5 is obtained.

次に、図6に示す電界効果トランジスタ1Bの製造方法について説明する。図10は、電界効果トランジスタ1Aの製造方法を説明するための概略断面図である。
図9(a)〜(b)を参照して説明した方法と同様の方法で、図10(a)〜(b)に示すように、基板11上にゲート電極12、ゲート絶縁膜13を形成する。
Next, a method for manufacturing the field effect transistor 1B shown in FIG. 6 will be described. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the field effect transistor 1A.
As shown in FIGS. 10A and 10B, the gate electrode 12 and the gate insulating film 13 are formed on the substrate 11 by the same method as described with reference to FIGS. To do.

次いで、ゲート絶縁膜13上に、スピンコート法等により、レジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィー法で露光及び現像を行うことにより、図10(c)に示すように、所定のパターンのフォトレジスト膜90を形成する。フォトレジスト膜90は、ソース電極14及びドレイン電極15を形成するためのものであり、これらの形状に対応して開口部を有する。   Next, after a resist film is formed on the gate insulating film 13 by a spin coating method or the like, exposure and development are performed by a photolithography method, so that a photoresist having a predetermined pattern is obtained as shown in FIG. A film 90 is formed. The photoresist film 90 is for forming the source electrode 14 and the drain electrode 15 and has openings corresponding to these shapes.

次いで、フォトレジスト膜90を覆うように、ゲート絶縁膜13上にソース電極14及びドレイン電極15の材質からなる金属膜を形成し、フォトレジスト膜90を除去することにより、図10(d)に示すように、ゲート絶縁膜13上の所定の箇所にソース電極14及びドレイン電極15を形成する。この時、前記金属膜を形成する前に、フォトレジスト膜90を覆うように、ゲート絶縁膜13上に密着層(図示略)を形成しておき、この密着層上に前記金属膜を形成してもよい。密着層の材質としては、クロム等の金属が例示できる。前記金属膜、密着層の形成方法としては、真空蒸着法が例示できる。フォトレジスト膜90の除去により、この上に形成された前記金属膜、さらに密着層を形成した場合には、この密着層も、フォトレジスト膜90とともに除去される。フォトレジスト膜90の除去方法としては、基板11をアセトン等の有機溶媒中に浸漬するリフトオフ法が例示できる。   Next, a metal film made of the material of the source electrode 14 and the drain electrode 15 is formed on the gate insulating film 13 so as to cover the photoresist film 90, and the photoresist film 90 is removed, so that FIG. As shown, a source electrode 14 and a drain electrode 15 are formed at predetermined locations on the gate insulating film 13. At this time, before forming the metal film, an adhesion layer (not shown) is formed on the gate insulating film 13 so as to cover the photoresist film 90, and the metal film is formed on the adhesion layer. May be. Examples of the material for the adhesion layer include metals such as chromium. An example of a method for forming the metal film and the adhesion layer is a vacuum deposition method. When the metal film formed on the photoresist film 90 and further an adhesion layer are formed by removing the photoresist film 90, the adhesion layer is also removed together with the photoresist film 90. An example of a method for removing the photoresist film 90 is a lift-off method in which the substrate 11 is immersed in an organic solvent such as acetone.

次いで、図10(e)に示すように、ソース電極14及びドレイン電極15間のゲート絶縁膜13上に有機半導体層16を形成する。有機半導体層16の形成方法は、上記の有機薄膜の製造方法で説明した通りである。
上記工程を行うことで、図6に示す電界効果トランジスタ1Bが得られる。
ソース電極14及びドレイン電極15の表面に表面修飾層を設ける場合には、図10(d)に示すようにソース電極14及びドレイン電極15を形成した後に、これらの表面に表面修飾剤を作用させて、表面修飾層を形成してから、図10(e)に示すように、有機半導体層16を形成すればよい。
Next, as shown in FIG. 10E, the organic semiconductor layer 16 is formed on the gate insulating film 13 between the source electrode 14 and the drain electrode 15. The method for forming the organic semiconductor layer 16 is as described in the method for manufacturing the organic thin film.
By performing the above steps, a field effect transistor 1B shown in FIG. 6 is obtained.
When providing a surface modification layer on the surface of the source electrode 14 and the drain electrode 15, after forming the source electrode 14 and the drain electrode 15 as shown in FIG.10 (d), a surface modifier is made to act on these surfaces. Then, after forming the surface modification layer, the organic semiconductor layer 16 may be formed as shown in FIG.

<太陽電池>
本発明に係る太陽電池は、基材上に一対の電極を備え、前記一対の電極間に、p型半導体層及びn型半導体層を備えた太陽電池であって、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である前記有機薄膜を、前記p型半導体層及び/又はn型半導体層として備えたことを特徴とする。そして、かかるp型半導体層及び/又はn型半導体層を備えたこと以外は、従来の太陽電池と同様の構成とすることができる。本発明に係る太陽電池は、前記有機薄膜を備えたことで、光電変換効率が向上する。
前記有機薄膜は、例えば、先に例示した第一及び第二の有機分子を用いた場合、主にp型半導体層として利用されるが、上記のようにフッ素原子等の電子吸引性が強い置換基が導入された有機分子を用いた場合や、電極の材料の選択によっては、n型半導体層として機能させることも可能である。
以下、図面を参照しながら説明する。
<Solar cell>
The solar cell according to the present invention is a solar cell comprising a pair of electrodes on a base material, a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer between the pair of electrodes, wherein the first and second types The organic thin film in which an organic molecule is an organic semiconductor molecule is provided as the p-type semiconductor layer and / or the n-type semiconductor layer. And it can be set as the structure similar to the conventional solar cell except having provided this p-type semiconductor layer and / or n-type semiconductor layer. Since the solar cell according to the present invention includes the organic thin film, the photoelectric conversion efficiency is improved.
For example, when the first and second organic molecules exemplified above are used as the organic thin film, the organic thin film is mainly used as a p-type semiconductor layer. When an organic molecule into which a group has been introduced is used, or depending on the selection of the electrode material, it can function as an n-type semiconductor layer.
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

図11は、本発明に係る太陽電池の要部を例示する概略断面図である。
ここに示す太陽電池2Aは、ガラス基板21上に、アノード電極22、p型半導体層24、n型半導体層25及びカソード電極23がこの順に積層され、概略構成されている。すなわち、ガラス基板21上に、アノード電極22及びカソード電極23からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された、pn接合したp型半導体層24及びn型半導体層25と、が設けられたものである。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the main part of the solar cell according to the present invention.
In the solar cell 2A shown here, an anode electrode 22, a p-type semiconductor layer 24, an n-type semiconductor layer 25, and a cathode electrode 23 are laminated in this order on a glass substrate 21, and is schematically configured. That is, a pair of electrodes including an anode electrode 22 and a cathode electrode 23 and a pn junction p-type semiconductor layer 24 and an n-type semiconductor layer 25 sandwiched between the pair of electrodes are provided on the glass substrate 21. It is what was done.

p型半導体層24は、公知の材質で形成してもよく、上記の本発明に係る有機薄膜としてもよい。n型半導体層25を前記有機薄膜とする場合には、p型半導体層24は、親水性基等の第一の有機分子が結合できる部位を有していればよい。
p型半導体層24の膜厚は、5〜500nmであることが好ましい。
The p-type semiconductor layer 24 may be formed of a known material or an organic thin film according to the present invention. When the n-type semiconductor layer 25 is the organic thin film, the p-type semiconductor layer 24 only needs to have a site to which a first organic molecule such as a hydrophilic group can be bonded.
The film thickness of the p-type semiconductor layer 24 is preferably 5 to 500 nm.

n型半導体層25は、上記の本発明に係る有機薄膜としてもよい。n型半導体層25を公知の材質で形成する場合、好ましい材質としては、フラーレン;[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル(PCBM)等のフラーレン誘導体;フタルイミド環を構成している一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されたフッ素化フタロシアニン等が例示できる。前記フッ素化フタロシアニンは、フタルイミド環を構成しているすべての水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。
n型半導体層25の膜厚は、5〜500nmであることが好ましい。
The n-type semiconductor layer 25 may be the organic thin film according to the present invention. When the n-type semiconductor layer 25 is formed of a known material, preferred materials include fullerene; fullerene derivatives such as [6,6] -phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM); one or more constituting a phthalimide ring Examples of the fluorinated phthalocyanine in which the hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. In the fluorinated phthalocyanine, all hydrogen atoms constituting the phthalimide ring may be substituted with fluorine atoms.
The film thickness of the n-type semiconductor layer 25 is preferably 5 to 500 nm.

p型半導体層24及びn型半導体層25のいずれか一方は、公知のものであってもよい。そして、前記有機薄膜であるp型半導体層24及び/又はn型半導体層25は、薄膜を構成する第一及び第二の有機分子の配向性が制御され、十分な機能を有する。   Any one of the p-type semiconductor layer 24 and the n-type semiconductor layer 25 may be a known one. The p-type semiconductor layer 24 and / or the n-type semiconductor layer 25, which are the organic thin films, have a sufficient function because the orientation of the first and second organic molecules constituting the thin film is controlled.

p型半導体層24を前記有機薄膜とする場合には、アノード電極22は、第一の有機分子が良好に化学結合できるように、例えば、シランカップリング剤を構成するアルコキシシラン、ハロゲノシラン等の基(例えば、有機ケイ素化合物(I)において、一般式「−SiX」で表される基)との反応性に優れる水酸基等の反応性基を、少なくとも表面に有することが好ましい。このような材質としては、透明電極であるITO等が例示できる。
アノード電極22の膜厚は、10〜500nmであることが好ましい。
In the case where the p-type semiconductor layer 24 is the organic thin film, the anode electrode 22 is formed of, for example, an alkoxysilane, a halogenosilane, or the like constituting a silane coupling agent so that the first organic molecule can be chemically bonded. It is preferable that at least the surface has a reactive group such as a hydroxyl group having excellent reactivity with a group (for example, a group represented by the general formula “—SiX 1 X 2 X 3 ” in the organosilicon compound (I)). . Examples of such a material include ITO which is a transparent electrode.
The film thickness of the anode electrode 22 is preferably 10 to 500 nm.

カソード電極23の材質としては、銀、アルミニウム等が例示できる。
カソード電極23の膜厚は、10〜500nmであることが好ましい。
Examples of the material of the cathode electrode 23 include silver and aluminum.
The film thickness of the cathode electrode 23 is preferably 10 to 500 nm.

本発明に係る太陽電池は、例えば、以下の方法で製造できる。
図12は、太陽電池2Aの製造方法を説明するための概略断面図である。
まず、図12(a)に示すように、ガラス基板21上にアノード電極22を形成する。アノード電極22の形成方法としては、スパッタリング法が例示できる。
The solar cell according to the present invention can be manufactured, for example, by the following method.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing solar cell 2A.
First, as shown in FIG. 12A, an anode electrode 22 is formed on a glass substrate 21. Examples of the method for forming the anode electrode 22 include a sputtering method.

次いで、図12(b)に示すように、アノード電極22上にp型半導体層24を形成する。p型半導体層24の形成方法としては、p型半導体層24が前記有機薄膜である場合には、上記の有機薄膜の製造方法が例示でき、前記有機薄膜でない場合には、真空蒸着法が例示できる。   Next, as shown in FIG. 12B, a p-type semiconductor layer 24 is formed on the anode electrode 22. As a method for forming the p-type semiconductor layer 24, when the p-type semiconductor layer 24 is the organic thin film, the method for producing the organic thin film can be exemplified. When the p-type semiconductor layer 24 is not the organic thin film, a vacuum deposition method is exemplified. it can.

次いで、図12(c)に示すように、p型半導体層24上にn型半導体層25を形成する。n型半導体層25の形成方法としては、n型半導体層25が前記有機薄膜である場合には、上記の有機薄膜の製造方法が例示でき、前記有機薄膜でない場合には、真空蒸着法が例示できる。   Next, as shown in FIG. 12C, an n-type semiconductor layer 25 is formed on the p-type semiconductor layer 24. As a method for forming the n-type semiconductor layer 25, when the n-type semiconductor layer 25 is the organic thin film, the method for producing the organic thin film can be exemplified, and when it is not the organic thin film, a vacuum deposition method is exemplified. it can.

次いで、図12(d)に示すように、n型半導体層25上にカソード電極23を形成する。カソード電極23の形成方法としては、真空蒸着法が例示できる。
上記工程を行うことで、図11に示す太陽電池2Aが得られる。
Next, as shown in FIG. 12D, the cathode electrode 23 is formed on the n-type semiconductor layer 25. An example of a method for forming the cathode electrode 23 is a vacuum vapor deposition method.
By performing the above steps, a solar cell 2A shown in FIG. 11 is obtained.

<有機発光素子>
本発明に係る有機発光素子は、基材上に一対の電極を備え、前記一対の電極間に、少なくともキャリア輸送層及び発光層を備えた有機発光素子であって、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である前記有機薄膜を、前記キャリア輸送層として備えたことを特徴とする。そして、かかるキャリア輸送層を備えたこと以外は、従来の有機発光素子と同様の構成とすることができる。本発明に係る有機発光素子は、前記有機薄膜を備えたことで、キャリア輸送特性が向上し、良好な発光特性が得られる。
前記有機薄膜は、例えば、先に例示した第一及び第二の有機分子を用いた場合、主にp型半導体層として利用されるが、上記のようにフッ素原子等の電子吸引性が強い置換基が導入された有機分子を用いた場合や、電極の材料の選択によっては、n型半導体層(電子輸送層)として機能させることも可能である。
以下、図面を参照しながら説明する。
<Organic light emitting device>
The organic light-emitting device according to the present invention is an organic light-emitting device comprising a pair of electrodes on a substrate, and having at least a carrier transport layer and a light-emitting layer between the pair of electrodes. The organic thin film whose organic molecule is an organic semiconductor molecule is provided as the carrier transport layer. And it can be set as the structure similar to the conventional organic light emitting element except having provided this carrier transport layer. Since the organic light emitting device according to the present invention includes the organic thin film, carrier transport characteristics are improved, and good light emission characteristics are obtained.
For example, when the first and second organic molecules exemplified above are used as the organic thin film, the organic thin film is mainly used as a p-type semiconductor layer. When an organic molecule into which a group is introduced is used or depending on the selection of the electrode material, it can function as an n-type semiconductor layer (electron transport layer).
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

図13は、本発明に係る有機発光素子の要部を例示する概略断面図である。
ここに示す有機発光素子3Aは、ガラス基板31上に、アノード電極32、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略記する)部34及びカソード電極33がこの順に積層され、概略構成されている。すなわち、ガラス基板31上に、アノード電極32及びカソード電極33からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された有機EL部34と、が設けられたものである。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating the main part of the organic light-emitting device according to the present invention.
The organic light emitting element 3A shown here is schematically configured by laminating an anode electrode 32, an organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as organic EL) portion 34, and a cathode electrode 33 in this order on a glass substrate 31. That is, a pair of electrodes including an anode electrode 32 and a cathode electrode 33 and an organic EL portion 34 sandwiched between the pair of electrodes are provided on a glass substrate 31.

アノード電極32及びカソード電極33は、それぞれ、上記の太陽電池におけるアノード電極及びカソード電極と同様のものである。   The anode electrode 32 and the cathode electrode 33 are the same as the anode electrode and the cathode electrode in the solar cell, respectively.

有機EL部34は、アノード電極32側からカソード電極33側へかけて、キャリア(正孔)注入層34a、キャリア輸送層34b、発光層34c、電子輸送層34d及び電子注入層34eがこの順に積層され、概略構成されている。
キャリア注入層34a、キャリア輸送層34b、発光層34c、電子輸送層34d、電子注入層34eは、それぞれ単層構造及び多層構造のいずれであってもよい。
In the organic EL section 34, a carrier (hole) injection layer 34a, a carrier transport layer 34b, a light emitting layer 34c, an electron transport layer 34d, and an electron injection layer 34e are laminated in this order from the anode electrode 32 side to the cathode electrode 33 side. And is roughly structured.
The carrier injection layer 34a, the carrier transport layer 34b, the light emitting layer 34c, the electron transport layer 34d, and the electron injection layer 34e may each have a single layer structure or a multilayer structure.

キャリア輸送層34bは、上記の本発明に係る有機薄膜である。
キャリア輸送層34bの膜厚は、5〜500nmであることが好ましい。
キャリア輸送層34bは、上記のように、薄膜を構成する第一及び第二の有機分子の配向性が制御され、十分な機能を有する。
The carrier transport layer 34b is the organic thin film according to the present invention.
The thickness of the carrier transport layer 34b is preferably 5 to 500 nm.
As described above, the carrier transport layer 34b has a sufficient function in which the orientation of the first and second organic molecules constituting the thin film is controlled.

キャリア注入層34aにおいて、キャリア注入材料は、有機EL用又は有機光導電体用として公知のものでよい。好ましいキャリア注入材料としては、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)等の酸化物や無機p型半導体材料;ポリアニリン(PANI)、ポリアニリン−樟脳スルホン酸(PANI−CSA)、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンサルフォネイト(PEDOT/PSS)、ポリ(トリフェニルアミン)誘導体(Poly−TPD)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(p−ナフタレンビニレン)(PNV)等の高分子材料等が例示できる。
また、キャリア注入層34aに適用する材料としては、陽極からのキャリアの注入・輸送をより効率よく行う観点から、キャリア輸送層34bに適用するキャリア注入輸送材料よりも、最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料が好ましい。
キャリア注入層34aの膜厚は、1〜500nmであることが好ましい。
In the carrier injection layer 34a, the carrier injection material may be a known material for organic EL or organic photoconductor. Preferred carrier injection materials include oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), and inorganic p-type semiconductor materials; polyaniline (PANI), polyaniline-camphor sulfonic acid (PANI-CSA), 3 , 4-polyethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS), poly (triphenylamine) derivative (Poly-TPD), polyvinylcarbazole (PVCz), poly (p-phenylene vinylene) (PPV), poly ( Examples thereof include polymer materials such as p-naphthalene vinylene) (PNV).
As a material applied to the carrier injection layer 34a, the highest occupied molecular orbital (HOMO) is used as compared with the carrier injection / transport material applied to the carrier transport layer 34b from the viewpoint of more efficiently injecting and transporting carriers from the anode. A material having a low energy level is preferred.
The thickness of the carrier injection layer 34a is preferably 1 to 500 nm.

発光層34cの材質は、有機EL用の公知のものでよく、例えば、低分子発光材料及び高分子発光材料等に分類できる。
前記低分子発光材料の好ましいものとしては、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)−ビフェニル(DPVBi)等の芳香族ジメチリデン化合物;5−メチル−2−[2−[4−(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル]ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物;3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5−t−ブチルフェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体;1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物;フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料等が例示できる。
前記高分子発光材料の好ましいものとしては、ポリ(2−デシルオキシ−1,4−フェニレン)(DO−PPP)等のポリフェニレンビニレン誘導体;ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)(PDAF)等のポリスピロ誘導体等が例示できる。
発光層34cの膜厚は、5〜500nmであることが好ましい。
The material of the light emitting layer 34c may be a known material for organic EL, and can be classified into, for example, a low molecular light emitting material and a polymer light emitting material.
Preferred examples of the low-molecular light-emitting material include aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi); 5-methyl-2- [2- [4- Oxadiazole compounds such as (5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] vinyl] benzoxazole; 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5-t-butylphenyl-1,2,4 -Triazole derivatives such as triazole (TAZ); styrylbenzene compounds such as 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene; fluorescent organic materials such as fluorenone derivatives.
Preferred examples of the polymer light emitting material include polyphenylene vinylene derivatives such as poly (2-decyloxy-1,4-phenylene) (DO-PPP); polyspiro derivatives such as poly (9,9-dioctylfluorene) (PDAF). Etc. can be exemplified.
The thickness of the light emitting layer 34c is preferably 5 to 500 nm.

電子輸送層34d及び電子注入層34eにおいて、電子注入輸送材料は、有機EL用又は有機光導電体用として公知のものでよい。好ましい電子注入輸送材料としては、n型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料;ポリ(オキサジアゾール)(Poly−OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等の高分子材料が例示できる。特に、電子注入材料としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF)等のフッ化物;酸化リチウム(LiO)等の酸化物等が例示できる。
また、電子注入層34eに適用する材料としては、陰極からの電子の注入・輸送をより効率よく行う観点から、電子輸送層34dに適用する電子注入輸送材料よりも、最低非占有分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料が好ましい。そして、電子輸送層34dに適用する材料としては、電子注入層34eに適用する電子注入輸送材料よりも、電子の移動度が高い材料が好ましい。
電子輸送層34dの膜厚は、5〜500nmであることが好ましい。また、電子注入層34eの膜厚は、0.1〜100nmであることが好ましい。
In the electron transport layer 34d and the electron injection layer 34e, the electron injection / transport material may be a known material for organic EL or organic photoconductor. Preferred electron injecting and transporting materials include inorganic materials that are n-type semiconductors, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, thiopyrazine dioxide derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, diphenoquinone derivatives, fluorenone derivatives, benzodifuran derivatives, and the like. Molecular materials; polymer materials such as poly (oxadiazole) (Poly-OXZ) and polystyrene derivatives (PSS) can be exemplified. In particular, examples of the electron injection material include fluorides such as lithium fluoride (LiF) and barium fluoride (BaF 2 ); oxides such as lithium oxide (Li 2 O) and the like.
Further, as a material applied to the electron injection layer 34e, from the viewpoint of more efficiently injecting and transporting electrons from the cathode, the minimum unoccupied molecular orbital (LUMO) than the electron injection / transport material applied to the electron transport layer 34d is used. A material having a high energy level is preferred. The material applied to the electron transport layer 34d is preferably a material having higher electron mobility than the electron injection transport material applied to the electron injection layer 34e.
The film thickness of the electron transport layer 34d is preferably 5 to 500 nm. The film thickness of the electron injection layer 34e is preferably 0.1 to 100 nm.

本発明に係る有機発光素子は、図13に示すものに限定されず、その構成の一部が変更されたものでもよい。例えば、有機EL部34の構成を以下のようにしたものが挙げられる。
(i)アノード電極32側からカソード電極33側へかけて、キャリア輸送層、発光層及び電子輸送層がこの順に積層された有機EL部。
(ii)アノード電極32側からカソード電極33側へかけて、キャリア注入層、キャリア輸送層、発光層及び電子輸送層がこの順に積層された有機EL部。
(iii)アノード電極32側からカソード電極33側へかけて、キャリア注入層、キャリア輸送層、発光層、キャリア防止層及び電子輸送層がこの順に積層された有機EL部。
(iv)アノード電極32側からカソード電極33側へかけて、キャリア注入層、キャリア輸送層、発光層、キャリア防止層、電子輸送層及び電子注入層がこの順に積層された有機EL部。
(v)アノード電極32側からカソード電極33側へかけて、キャリア注入層、キャリア輸送層、電子防止層、発光層、キャリア防止層、電子輸送層及び電子注入層がこの順に積層された有機EL部。
The organic light emitting device according to the present invention is not limited to the one shown in FIG. 13, and a part of its configuration may be changed. For example, the structure of the organic EL unit 34 as follows can be given.
(I) An organic EL part in which a carrier transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are laminated in this order from the anode electrode 32 side to the cathode electrode 33 side.
(Ii) An organic EL part in which a carrier injection layer, a carrier transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are laminated in this order from the anode electrode 32 side to the cathode electrode 33 side.
(Iii) An organic EL part in which a carrier injection layer, a carrier transport layer, a light emitting layer, a carrier prevention layer, and an electron transport layer are laminated in this order from the anode electrode 32 side to the cathode electrode 33 side.
(Iv) An organic EL part in which a carrier injection layer, a carrier transport layer, a light emitting layer, a carrier prevention layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are laminated in this order from the anode electrode 32 side to the cathode electrode 33 side.
(V) An organic EL in which a carrier injection layer, a carrier transport layer, an electron prevention layer, a light emitting layer, a carrier prevention layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are laminated in this order from the anode electrode 32 side to the cathode electrode 33 side. Department.

前記キャリア防止層及び電子防止層は、有機EL用として公知のものでよく、それぞれ単層構造及び多層構造のいずれであってもよい。   The carrier prevention layer and the electron prevention layer may be known for organic EL, and may have either a single layer structure or a multilayer structure, respectively.

本発明に係る有機発光素子は、例えば、以下の方法で製造できる。
図14は、有機発光素子3Aの製造方法を説明するための概略断面図である。
まず、図14(a)に示すように、ガラス基板31上にアノード電極32を形成する。アノード電極32の形成方法としては、スパッタリング法が例示できる。
The organic light emitting device according to the present invention can be manufactured, for example, by the following method.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the organic light emitting device 3A.
First, as shown in FIG. 14A, the anode electrode 32 is formed on the glass substrate 31. An example of a method for forming the anode electrode 32 is a sputtering method.

次いで、図14(b)に示すように、アノード電極32上にキャリア注入層34aを形成する。キャリア注入層34aの形成方法としては、スピンコート法が例示できる。   Next, as shown in FIG. 14B, a carrier injection layer 34 a is formed on the anode electrode 32. As a method for forming the carrier injection layer 34a, a spin coating method can be exemplified.

次いで、図14(c)に示すように、キャリア注入層34a上にキャリア輸送層34bを形成する。キャリア輸送層34bの形成方法は、上記の有機薄膜の製造方法で説明した通りである。   Next, as shown in FIG. 14C, a carrier transport layer 34b is formed on the carrier injection layer 34a. The method for forming the carrier transport layer 34b is as described in the method for manufacturing the organic thin film.

次いで、図14(d)に示すように、キャリア輸送層34b上に発光層34cを形成する。発光層34cの形成方法としては、真空蒸着法が例示できる。   Next, as shown in FIG. 14D, the light emitting layer 34c is formed on the carrier transport layer 34b. An example of a method for forming the light emitting layer 34c is a vacuum deposition method.

次いで、図14(e)に示すように、発光層34c上に電子輸送層34dを形成する。電子輸送層34dの形成方法としては、真空蒸着法が例示できる。   Next, as shown in FIG. 14E, an electron transport layer 34d is formed on the light emitting layer 34c. An example of a method for forming the electron transport layer 34d is a vacuum deposition method.

次いで、図14(f)に示すように、電子輸送層34d上に電子注入層34eを形成する。電子注入層34eの形成方法としては、真空蒸着法が例示できる。   Next, as shown in FIG. 14F, an electron injection layer 34e is formed on the electron transport layer 34d. As a method for forming the electron injection layer 34e, a vacuum deposition method can be exemplified.

次いで、図14(g)に示すように、電子注入層34e上にカソード電極33を形成する。カソード電極33の形成方法としては、真空蒸着法が例示できる。
上記工程を行うことで、図13に示す有機発光素子3Aが得られる。
Next, as shown in FIG. 14G, the cathode electrode 33 is formed on the electron injection layer 34e. As a method for forming the cathode electrode 33, a vacuum deposition method can be exemplified.
By performing the above steps, an organic light emitting device 3A shown in FIG. 13 is obtained.

<表示装置用アレイ>
本発明に係る表示装置用アレイは、前記電界効果トランジスタをスイッチング素子として備えたことを特徴とする。そして、かかる電界効果トランジスタを備えたこと以外は、従来の表示装置用アレイと同様の構成とすることができる。本発明に係る表示装置用アレイは、前記電界効果トランジスタを備えたことで、高速動作が可能となる。
以下、図面を参照しながら説明する。
<Arrays for display devices>
The array for a display device according to the present invention includes the field effect transistor as a switching element. And it can be set as the structure similar to the array for conventional display apparatuses except having provided this field effect transistor. The display device array according to the present invention includes the field effect transistor, thereby enabling high-speed operation.
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

図15は、本発明に係る表示装置用アレイの要部を例示する概略図であり、(a)は平面図、(b)は拡大平面図、(c)は(b)のC−C線における断面図、(d)は(b)のD−D線における断面図である。
ここに示す表示装置用アレイ4Aは、図6に示す電界効果トランジスタ1Bを備えた有機半導体装置42をマトリクス状に配置することで、画像表示装置の駆動用アレイとして用いたものである。
表示装置用アレイ4Aは、透明な基板11上に設けられたゲート配線40、ソース配線41、画素電極43、及びこれらに電気的に接続された電界効果トランジスタ1Bを備えた有機半導体装置42から概略構成されている。ゲート配線40は、図6におけるゲート電極12を構成するとともに、それへの接続配線ともなっている。
そして、ゲート配線40上にゲート絶縁膜13を介してソース電極14及びドレイン電極15が離間して設けられ、さらにソース電極14及びドレイン電極15間のゲート絶縁膜13上に、有機半導体層16が設けられている。また、ドレイン電極15は、画素電極43と接続され、駆動用アレイとして構成されている。
FIG. 15 is a schematic view illustrating the main part of the array for a display device according to the present invention, where (a) is a plan view, (b) is an enlarged plan view, and (c) is a CC line of (b). (D) is sectional drawing in the DD line of (b).
The display device array 4A shown here is used as a drive array of an image display device by arranging the organic semiconductor devices 42 including the field effect transistors 1B shown in FIG. 6 in a matrix.
The display device array 4A is schematically composed of an organic semiconductor device 42 including a gate wiring 40, a source wiring 41, a pixel electrode 43, and a field effect transistor 1B electrically connected to the gate wiring 40 and the source wiring 41 provided on the transparent substrate 11. It is configured. The gate wiring 40 constitutes the gate electrode 12 in FIG. 6 and is also a connection wiring to it.
A source electrode 14 and a drain electrode 15 are provided on the gate wiring 40 with a gate insulating film 13 therebetween, and an organic semiconductor layer 16 is formed on the gate insulating film 13 between the source electrode 14 and the drain electrode 15. Is provided. Further, the drain electrode 15 is connected to the pixel electrode 43 and configured as a driving array.

有機半導体装置42は、例えば、ソース配線41及び画素電極43を形成する工程を有すること以外は、電界効果トランジスタ1Bの場合と同様の方法で製造できる。具体的には、以下の通りである。図16は、有機半導体装置42の製造方法を説明するための概略断面図である。
まず、図10(a)〜(c)を参照して説明した方法と同様の方法で、図16(a)〜(c)に示すように、基板11上にゲート配線40(ゲート電極12)、ゲート絶縁膜13を順次形成し、次に所定のパターンのフォトレジスト膜90を形成する。ゲート絶縁膜13は、ゲート配線40の表面を覆い、基板11上の全面を覆うように形成し、次いで所定のパターンにエッチングする。
次いで、図10(d)を参照して説明した方法と同様の方法で、図16(d)に示すように、ソース電極14及びドレイン電極15を形成する。さらに、ソース電極14に接触するようにソース配線41を、ドレイン電極15に接触するように画素電極43を、それぞれゲート絶縁膜13上に形成する。ソース配線41及び画素電極43は、例えば、銀(Ag)等の金属を材質とし、各種印刷法により形成できる。
次いで、図10(e)を参照して説明した方法と同様の方法で、図16(e)に示すように、ソース電極14及びドレイン電極15間のゲート絶縁膜13上に有機半導体層16を形成する。有機半導体層16の形成方法は、上記の有機薄膜の製造方法で説明した通りである。
上記工程を行うことで、有機半導体装置42が得られる。
そして、得られた有機半導体装置42は、マトリクス状に配置することで、表示装置用アレイ4Aが得られる。
The organic semiconductor device 42 can be manufactured by the same method as that for the field-effect transistor 1B except that, for example, the source wiring 41 and the pixel electrode 43 are formed. Specifically, it is as follows. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the organic semiconductor device 42.
First, in the same manner as described with reference to FIGS. 10A to 10C, the gate wiring 40 (gate electrode 12) is formed on the substrate 11 as shown in FIGS. Then, the gate insulating film 13 is sequentially formed, and then a photoresist film 90 having a predetermined pattern is formed. The gate insulating film 13 is formed so as to cover the surface of the gate wiring 40 and cover the entire surface of the substrate 11, and then etched into a predetermined pattern.
Next, as shown in FIG. 16D, the source electrode 14 and the drain electrode 15 are formed by a method similar to the method described with reference to FIG. Further, the source wiring 41 is formed on the gate insulating film 13 so as to be in contact with the source electrode 14, and the pixel electrode 43 is formed so as to be in contact with the drain electrode 15. The source wiring 41 and the pixel electrode 43 are made of a metal such as silver (Ag), for example, and can be formed by various printing methods.
Next, the organic semiconductor layer 16 is formed on the gate insulating film 13 between the source electrode 14 and the drain electrode 15 by a method similar to the method described with reference to FIG. Form. The method for forming the organic semiconductor layer 16 is as described in the method for manufacturing the organic thin film.
By performing the above steps, the organic semiconductor device 42 is obtained.
Then, the obtained organic semiconductor devices 42 are arranged in a matrix, whereby the display device array 4A is obtained.

ここでは、電界効果トランジスタとして電界効果トランジスタ1Bを用いた例を示しているが、その他の電界効果トランジスタも用いることができ、その構成に応じて、有機半導体装置の構成を調節すればよい。
本発明に係る表示装置用アレイは、例えば、液晶表示装置や有機EL表示装置等の画像表示装置の駆動用として好適である。
Here, an example is shown in which the field effect transistor 1B is used as the field effect transistor, but other field effect transistors can also be used, and the configuration of the organic semiconductor device may be adjusted according to the configuration.
The array for a display device according to the present invention is suitable for driving an image display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device.

<表示装置>
本発明に係る表示装置は、画像信号を発生して出力する画像信号出力部と、前記画像信号に基づいて電流又は電圧を発生する駆動部と、発生した前記電流又は電圧により発光する発光部と、を備えた表示装置であって、前記発光部が、前記有機発光素子であることを特徴とする。そして、かかる有機発光素子を備えたこと以外は、従来の表示装置と同様の構成とすることができる。
本発明に係る表示装置は、前記有機発光素子を備えたことで、良好な発光特性が得られる。
以下、図面を参照しながら説明する。
<Display device>
The display device according to the present invention includes an image signal output unit that generates and outputs an image signal, a drive unit that generates a current or a voltage based on the image signal, and a light emitting unit that emits light based on the generated current or voltage. , Wherein the light emitting unit is the organic light emitting element. And it can be set as the structure similar to the conventional display apparatus except having provided this organic light emitting element.
The display device according to the present invention includes the organic light-emitting element, so that good light emission characteristics can be obtained.
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

図17は、本発明に係る表示装置の要部を例示する概略図であり、(a)は平面図、(b)は1画素の等価回路図、(c)は1画素の平面図である。
ここに示す表示装置5Aは、本発明に係る有機発光素子3を有機EL表示装置の素子として用いた有機EL表示装置である。
表示装置5Aにおいては、複数の走査線(ゲート配線)50と、複数の信号線(ソース配線)51とが縦横に配されたマトリクスが形成されており、それぞれの交差部に1つの画素が設けられた画素アレイが形成されている。画素アレイの周囲領域には、走査線50に接続された走査線駆動回路(ゲートドライバ)55と、信号線51に接続された信号線駆動回路(ソースドライバ)56が、それぞれ配置されている。そして、前記走査線駆動回路55及び信号線駆動回路56には、画像表示を行うためのタイミング信号やRGB輝度信号等の画像信号を供給するためのコントローラ57が接続され、さらに走査線50及び信号線51に与える信号電圧を供給するための電源回路59が接続されている。コントローラ57には、表示装置5Aに対して外部より水平・垂直同期信号や画像信号を与えるための外部処理装置58が接続されている。
表示装置5Aを構成する画素アレイの1画素は、図17(b)に示すように、走査線50及び信号線51に接続されたスイッチング用トランジスタ52、画素を駆動するための駆動用トランジスタ53、並びに保持容量54を備え、駆動用トランジスタ53に有機発光素子3(有機EL素子)からなる画素部が接続されている。有機発光素子3は、駆動電流又は電圧により発光する。
スイッチング用トランジスタ52及び駆動用トランジスタ53は、例えば、一般的な多結晶シリコンを半導体として用いたトランジスタ等で構成できる。以上により表示装置5Aが構成されている。
有機発光素子3としては、図13に示す有機発光素子3Aをはじめとして、本発明に係る素子であれば、いずれも用いることができる。
17A and 17B are schematic views illustrating the main part of the display device according to the present invention, in which FIG. 17A is a plan view, FIG. 17B is an equivalent circuit diagram of one pixel, and FIG. 17C is a plan view of one pixel. .
The display device 5 </ b> A shown here is an organic EL display device using the organic light emitting element 3 according to the present invention as an element of the organic EL display device.
In the display device 5A, a matrix is formed in which a plurality of scanning lines (gate lines) 50 and a plurality of signal lines (source lines) 51 are arranged vertically and horizontally, and one pixel is provided at each intersection. A pixel array is formed. In the peripheral region of the pixel array, a scanning line driving circuit (gate driver) 55 connected to the scanning line 50 and a signal line driving circuit (source driver) 56 connected to the signal line 51 are arranged. The scanning line driving circuit 55 and the signal line driving circuit 56 are connected to a controller 57 for supplying an image signal such as a timing signal for displaying an image or an RGB luminance signal. A power supply circuit 59 for supplying a signal voltage to be applied to the line 51 is connected. The controller 57 is connected to an external processing device 58 for supplying a horizontal / vertical synchronizing signal and an image signal from the outside to the display device 5A.
As shown in FIG. 17B, one pixel of the pixel array constituting the display device 5A includes a switching transistor 52 connected to the scanning line 50 and the signal line 51, a driving transistor 53 for driving the pixel, In addition, a storage capacitor 54 is provided, and a pixel portion including the organic light emitting element 3 (organic EL element) is connected to the driving transistor 53. The organic light emitting element 3 emits light by a driving current or voltage.
The switching transistor 52 and the driving transistor 53 can be configured by, for example, a transistor using general polycrystalline silicon as a semiconductor. The display device 5A is configured as described above.
As the organic light emitting element 3, any organic light emitting element 3A shown in FIG. 13 can be used as long as it is an element according to the present invention.

以下、具体的実施例により、本発明についてより詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<有機半導体薄膜の製造>
[実施例1]
厚さ300nmの酸化シリコン膜(SiO)を表面に有するSi基板(厚さ:1mm)において、UVオゾン処理によって、前記酸化膜表面を親水化処理した。次いで、不活性ガス雰囲気下において、前記式(3)の関係に基づいて決定された濃度のクォーターチオフェントリクロロシラン(前記一般式(I)−102で表される有機ケイ素化合物において、X、X及びXが塩素原子であるもの)の無水トルエン溶液(濃度:1×10−3μmol/L)に、親水化処理した前記Si基板を1分間浸漬し、ゆっくりと引き上げ、溶媒洗浄を行い、Si基板上にクォーターチオフェンを結合させた。
次いで、クォーターチオフェンが結合した前記Si基板に、スピンコート法(回転数1500rpm)でクォーターチオフェン(第二の有機分子)のクロロホルム飽和溶液を塗布し、有機半導体薄膜を形成した。得られた有機半導体薄膜の膜厚は約2nmであった。
この薄膜を原子間力顕微鏡(AFM)により観察したところ、有機分子の配向性が制御され、グレインのない均一な薄膜であることが確認できた。
<Manufacture of organic semiconductor thin film>
[Example 1]
In the Si substrate (thickness: 1 mm) having a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 300 nm on the surface, the surface of the oxide film was hydrophilized by UV ozone treatment. Next, in an inert gas atmosphere, the concentration of quarterthiophenetrichlorosilane having a concentration determined based on the relationship of the above formula (3) (in the organosilicon compound represented by the above general formula (I) -102, X 1 , X The Si substrate hydrophilized is immersed in an anhydrous toluene solution (concentration: 1 × 10 −3 μmol / L) of 2 and X 3 is a chlorine atom, and slowly lifted up and washed with a solvent. Then, quarterthiophene was bonded onto the Si substrate.
Next, a chloroform saturated solution of quarterthiophene (second organic molecule) was applied to the Si substrate to which quarterthiophene was bonded by spin coating (rotation speed: 1500 rpm) to form an organic semiconductor thin film. The film thickness of the obtained organic semiconductor thin film was about 2 nm.
When this thin film was observed with an atomic force microscope (AFM), it was confirmed that the orientation of organic molecules was controlled and the film was uniform without grains.

<電界効果トランジスタの製造>
[実施例2]
図9を参照して説明した製造方法により、図5に示す電界効果トランジスタ1Aを製造した。より具体的には、以下の通りである。
基板11としては、ガラス基板(コーニング社製、Eagle2000、厚さ:0.5mm)を用いた。
ゲート電極12の材質は、アルミニウム(Al)に対して10%のシリコン(Si)を添加したAlSi合金とした。そして、このAlSi合金からなる金属ターゲットを用いたスパッタリング法により、基板11上に、AlSi合金からなる膜厚40nmの金属膜を形成した。この金属膜のパターンニングは、フォトリソグラフィー及びエッチングで行った。
ゲート絶縁膜13の材質は、酸化シリコン(SiO)とし、スパッタリング法により、膜厚300nmの酸化シリコン膜を形成した。
有機半導体層16は、実施例1と同様の材質及び方法で形成した。有機半導体層16の膜厚は2nmであった。
ソース電極14及びドレイン電極15の材質は金(Au)とし、金属マスクを介して真空蒸着法により、膜厚40nmのAu膜を形成した。この時、ソース電極14及びドレイン電極15間の間隔(チャネル長)は50μmであり、対向する電極の長さ(チャネル幅)は1000μmであった。
得られた電界効果トランジスタ1Aについて、電界効果移動度を測定したところ、8×10−2cm/Vsであった。実施例1と同様の方法で作製した有機半導体薄膜を有機半導体層としたことにより、高い特性の電界効果トランジスタが得られた。
<Manufacture of field effect transistors>
[Example 2]
The field effect transistor 1A shown in FIG. 5 was manufactured by the manufacturing method described with reference to FIG. More specifically, it is as follows.
As the substrate 11, a glass substrate (Corning, Eagle 2000, thickness: 0.5 mm) was used.
The material of the gate electrode 12 was an AlSi alloy in which 10% silicon (Si) was added to aluminum (Al). Then, a 40 nm thick metal film made of an AlSi alloy was formed on the substrate 11 by sputtering using a metal target made of this AlSi alloy. The patterning of the metal film was performed by photolithography and etching.
The material of the gate insulating film 13 was silicon oxide (SiO 2 ), and a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed by a sputtering method.
The organic semiconductor layer 16 was formed by the same material and method as in Example 1. The film thickness of the organic semiconductor layer 16 was 2 nm.
The source electrode 14 and the drain electrode 15 were made of gold (Au), and an Au film having a film thickness of 40 nm was formed by a vacuum deposition method through a metal mask. At this time, the distance (channel length) between the source electrode 14 and the drain electrode 15 was 50 μm, and the length of the opposing electrode (channel width) was 1000 μm.
The field effect mobility of the obtained field effect transistor 1A was measured and found to be 8 × 10 −2 cm 2 / Vs. By using the organic semiconductor thin film produced by the same method as in Example 1 as the organic semiconductor layer, a field effect transistor with high characteristics was obtained.

[実施例3]
図10を参照して説明した製造方法により、図6に示す電界効果トランジスタ1Bを製造した。より具体的には、以下の通りである。
基板11としては、ガラス基板(コーニング社製、Eagle2000、厚さ:0.5mm)を用いた。
ゲート電極12の材質は、アルミニウム(Al)に対して10%のシリコン(Si)を添加したAlSi合金とした。そして、このAlSi合金からなる金属ターゲットを用いたスパッタリング法により、基板11上に、AlSi合金からなる膜厚40nmの金属膜を形成した。この金属膜のパターンニングは、フォトリソグラフィー及びエッチングで行った。
ゲート絶縁膜13の材質は、酸化シリコン(SiO)とし、スパッタリング法により、膜厚300nmの酸化シリコン膜を形成した。
フォトレジスト膜90は、膜厚を4μmとし、リフトオフプロセス用のネガ型フォトレジスト(日本ゼオン社製、ZPN1150)を用いて、スピンコート法により成膜した後、フォトリソグラフィー法で形成した。
真空蒸着法によって、膜厚2nmのクロム(Cr)からなる密着層、及び膜厚40nmの金(Au)からなる金属膜を順次成膜し、アセトン等の有機溶媒中に基板11を浸漬するリフトオフ法により、フォトレジスト膜90及びその上に形成された不要なAu膜/Cr膜を除去して、ソース電極14及びドレイン電極15を形成した。この時、ソース電極14及びドレイン電極15間の間隔(チャネル長)は20μmであり、対向する電極の長さ(チャネル幅)は1000μmであった。
有機半導体層16は、第一の有機分子としてクォーターチオフェントリクロロシランに代えて2−トリクロロシリルペンタセンを、第二の有機分子としてクォーターチオフェンに代えてペンタセンをそれぞれ使用し、ペンタセンをスピンコート法に代えて蒸着法で導入したこと以外は、実施例1と同様の方法で形成した。有機半導体層16の膜厚は3nmであった。
得られた電界効果トランジスタ1Bについて、実施例2と同様の方法で電界効果移動度を測定したところ、6×10−2cm/Vsであった。実施例1と同様の方法で作製した有機半導体薄膜を有機半導体層としたことにより、高い特性の電界効果トランジスタが得られた。
[Example 3]
The field effect transistor 1B shown in FIG. 6 was manufactured by the manufacturing method described with reference to FIG. More specifically, it is as follows.
As the substrate 11, a glass substrate (Corning, Eagle 2000, thickness: 0.5 mm) was used.
The material of the gate electrode 12 was an AlSi alloy in which 10% silicon (Si) was added to aluminum (Al). Then, a 40 nm thick metal film made of an AlSi alloy was formed on the substrate 11 by sputtering using a metal target made of this AlSi alloy. The patterning of the metal film was performed by photolithography and etching.
The material of the gate insulating film 13 was silicon oxide (SiO 2 ), and a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed by a sputtering method.
The photoresist film 90 was formed by spin coating using a negative photoresist (ZPN 1150, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) for lift-off process, and then by photolithography.
A lift-off method in which an adhesion layer made of chromium (Cr) with a thickness of 2 nm and a metal film made of gold (Au) with a thickness of 40 nm are sequentially formed by vacuum deposition, and the substrate 11 is immersed in an organic solvent such as acetone. The photoresist film 90 and the unnecessary Au film / Cr film formed thereon were removed by the method to form the source electrode 14 and the drain electrode 15. At this time, the distance (channel length) between the source electrode 14 and the drain electrode 15 was 20 μm, and the length of the opposing electrode (channel width) was 1000 μm.
The organic semiconductor layer 16 uses 2-trichlorosilylpentacene instead of quarterthiophene trichlorosilane as the first organic molecule, pentacene instead of quarterthiophene as the second organic molecule, and replaces pentacene with the spin coating method. It was formed by the same method as in Example 1 except that it was introduced by vapor deposition. The film thickness of the organic semiconductor layer 16 was 3 nm.
With respect to the obtained field effect transistor 1B, the field effect mobility was measured in the same manner as in Example 2. As a result, it was 6 × 10 −2 cm 2 / Vs. By using the organic semiconductor thin film produced by the same method as in Example 1 as the organic semiconductor layer, a field effect transistor with high characteristics was obtained.

<太陽電池の製造>
[実施例4]
図12を参照して説明した製造方法により、図11に示す太陽電池2Aを製造した。より具体的には、以下の通りである。
ガラス基板21としては、「コーニング社製、Eagle2000、厚さ:0.5mm」を用いた。
アノード電極22としては、膜厚150nmのITO膜を、スパッタリング法によりガラス基板21上に形成した。
p型半導体層24は、第一の有機分子としてクォーターチオフェントリクロロシランに代えてキンクエチオフェントリクロロシラン(前記一般式(I)−103で表される有機ケイ素化合物において、X、X及びXが塩素原子であるもの)を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で形成した。p型半導体層24の膜厚は10nmであった。
n型半導体層25としては、膜厚20nmのパーフルオロフタロシアニンからなる膜を、真空蒸着法により形成した。
カソード電極23としては、膜厚100nmのAl膜を、真空蒸着法により形成した。
得られた太陽電池2Aについて、AM1.5の擬似太陽光を照射し、正極−負極間の電圧−電流特性を評価し、変換効率を算出したところ、0.1%であり、光電変換することを確認できた。
<Manufacture of solar cells>
[Example 4]
The solar cell 2A shown in FIG. 11 was manufactured by the manufacturing method described with reference to FIG. More specifically, it is as follows.
As the glass substrate 21, “Corning Corp., Eagle 2000, thickness: 0.5 mm” was used.
As the anode electrode 22, an ITO film having a thickness of 150 nm was formed on the glass substrate 21 by a sputtering method.
The p-type semiconductor layer 24 is a quinquethiophene trichlorosilane (in the organosilicon compound represented by the general formula (I) -103, X 1 , X 2 and X This was formed in the same manner as in Example 1 except that 3 was a chlorine atom. The film thickness of the p-type semiconductor layer 24 was 10 nm.
As the n-type semiconductor layer 25, a film made of perfluorophthalocyanine having a thickness of 20 nm was formed by a vacuum deposition method.
As the cathode electrode 23, an Al film having a thickness of 100 nm was formed by a vacuum deposition method.
The obtained solar cell 2A was irradiated with artificial sunlight of AM1.5, the voltage-current characteristics between the positive electrode and the negative electrode were evaluated, and the conversion efficiency was calculated. Was confirmed.

<有機発光素子の製造>
[実施例5]
図14を参照して説明した製造方法により、図13に示す有機発光素子3Aを製造した。より具体的には、以下の通りである。
ガラス基板31としては、「コーニング社製、Eagle2000、厚さ:0.5mm」を用いた。
アノード電極32としては、膜厚150nmのITO膜を、スパッタリング法によりガラス基板31上に形成した。
キャリア注入層34aは、PEDOT/PSS(Bytron−P、バイエル社製)をスピンコート法(回転数1500rpm)でアノード電極32上に載せることで形成し、膜厚を約50nmとした。
キャリア輸送層34bは、第一の有機分子としてクォーターチオフェントリクロロシランに代えてターチオフェントリクロロシラン(前記一般式(I)−101で表される有機ケイ素化合物において、X、X及びXが塩素原子であるもの)を、第二の有機分子としてクォーターチオフェンに代えてターチオフェンをそれぞれ使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で形成した。キャリア輸送層34bの膜厚は2nmであった。
発光層34cは、キャリア輸送層34b上に、4,4’−N,N’−ジカルバソル−ビフェニル(CBP)及びトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(PPY))を、それぞれ異なる蒸着源から共蒸着させる真空蒸着法によって形成した。形成した発光層34c中のIr(PPY)の濃度は、6.5質量%であった。また、膜厚は30nmであった。
電子輸送層34dは、発光層34c上にトリス(8−ヒドロキシキノリンアルミニウム)(A1q)を真空蒸着させることで形成し、膜厚を40nmとした。
電子注入層34eは、電子輸送層34d上に酸化リチウム(LiO)を真空蒸着させることで形成し、膜厚を0.5nmとした。
カソード電極33は、電子注入層34e上にアルミニウム(Al)を真空蒸着させることで形成し、膜厚を150nmとした。
得られた有機発光素子3Aについて、陽極−陰極間に電圧を印加し、発光スペクトルを評価したところ、Ir(PPY)からの発光が観測された。
<Manufacture of organic light emitting devices>
[Example 5]
The organic light emitting device 3A shown in FIG. 13 was manufactured by the manufacturing method described with reference to FIG. More specifically, it is as follows.
As the glass substrate 31, “Corning Corp., Eagle 2000, thickness: 0.5 mm” was used.
As the anode electrode 32, an ITO film having a thickness of 150 nm was formed on the glass substrate 31 by a sputtering method.
The carrier injection layer 34a was formed by placing PEDOT / PSS (Bytron-P, manufactured by Bayer) on the anode electrode 32 by spin coating (rotation speed: 1500 rpm), and the film thickness was about 50 nm.
The carrier transport layer 34b has terthiophenetrichlorosilane as the first organic molecule instead of quarterthiophenetrichlorosilane (in the organosilicon compound represented by the general formula (I) -101, X 1 , X 2, and X 3 are (Which is a chlorine atom) was formed in the same manner as in Example 1 except that terthiophene was used instead of quarterthiophene as the second organic molecule. The film thickness of the carrier transport layer 34b was 2 nm.
The light emitting layer 34c is composed of 4,4′-N, N′-dicarbazol-biphenyl (CBP) and tris (2-phenylpyridine) iridium (Ir (PPY) 3 ) on the carrier transport layer 34b. It was formed by a vacuum vapor deposition method in which co-evaporation was performed. The concentration of Ir (PPY) 3 in the formed light emitting layer 34c was 6.5% by mass. The film thickness was 30 nm.
The electron transport layer 34d was formed by vacuum-depositing tris (8-hydroxyquinoline aluminum) (A1q 3 ) on the light emitting layer 34c, and the film thickness was 40 nm.
The electron injection layer 34e was formed by vacuum-depositing lithium oxide (Li 2 O) on the electron transport layer 34d, and the film thickness was 0.5 nm.
The cathode electrode 33 was formed by vacuum-depositing aluminum (Al) on the electron injection layer 34e, and the film thickness was 150 nm.
With respect to the obtained organic light emitting device 3A, a voltage was applied between the anode and the cathode, and the emission spectrum was evaluated. As a result, light emission from Ir (PPY) 3 was observed.

<表示装置用アレイの製造>
[実施例6]
図16を参照して説明した製造方法により、図15に示す表示装置用アレイ4Aを製造した。より具体的には、以下の通りである。
基板11としては、ガラス基板(コーニング社製、Eagle2000、厚さ:0.5mm)を用いた。
ゲート配線40の材質は、アルミニウム(Al)に対して10%のシリコン(Si)を添加したAlSi合金とした。そして、このAlSi合金からなる金属ターゲットを用いたスパッタリング法により、基板11上に、AlSi合金からなる膜厚40nmの金属膜を形成した。この金属膜のパターンニングは、フォトリソグラフィー及びエッチングで行った。
ゲート絶縁膜13の材質は、酸化シリコン(SiO)とし、スパッタリング法により、膜厚300nmの酸化シリコン膜を形成した。
フォトレジスト膜90は、膜厚を4μmとし、リフトオフプロセス用のネガ型フォトレジスト(日本ゼオン社製、ZPN1150)を用いて、スピンコート法により成膜した後、フォトリソグラフィー法で形成した。
真空蒸着法によって、膜厚2nmのクロム(Cr)からなる密着層、及び膜厚40nmの金(Au)からなる金属膜を順次成膜し、アセトン等の有機溶媒中に基板11を浸漬するリフトオフ法により、フォトレジスト膜90及びその上に形成された不要なAu膜/Cr膜を除去して、ソース電極14及びドレイン電極15を形成した。この時、ソース電極14及びドレイン電極15間の間隔(チャネル長)は20μmであり、対向する電極の長さ(チャネル幅)は1000μmであった。
ソース配線41及び画素電極43は、Agインクを反転印刷し、180℃で焼成することにより、厚さ50nmで所望のパターンに形成した。
有機半導体層16は、第一の有機分子としてクォーターチオフェントリクロロシランに代えて2−トリクロロシリルペンタセン(前記一般式(I)−303で表される有機ケイ素化合物において、X、X及びXが塩素原子であるもの)を、第二の有機分子としてクォーターチオフェンに代えてペンタセンをそれぞれ使用し、ペンタセンをスピンコート法に代えて蒸着法で導入したこと以外は、実施例1と同様の方法で形成した。有機半導体層16の膜厚は3nmであった。
そして、得られた有機半導体装置42をマトリクス状に配置して、表示装置用アレイ4Aとした。
<Manufacture of arrays for display devices>
[Example 6]
The display device array 4A shown in FIG. 15 was manufactured by the manufacturing method described with reference to FIG. More specifically, it is as follows.
As the substrate 11, a glass substrate (Corning, Eagle 2000, thickness: 0.5 mm) was used.
The material of the gate wiring 40 was an AlSi alloy in which 10% silicon (Si) was added to aluminum (Al). Then, a 40 nm thick metal film made of an AlSi alloy was formed on the substrate 11 by sputtering using a metal target made of this AlSi alloy. The patterning of the metal film was performed by photolithography and etching.
The material of the gate insulating film 13 was silicon oxide (SiO 2 ), and a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed by a sputtering method.
The photoresist film 90 was formed by spin coating using a negative photoresist (ZPN 1150, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) for lift-off process, and then by photolithography.
A lift-off method in which an adhesion layer made of chromium (Cr) with a thickness of 2 nm and a metal film made of gold (Au) with a thickness of 40 nm are sequentially formed by vacuum deposition, and the substrate 11 is immersed in an organic solvent such as acetone. The photoresist film 90 and the unnecessary Au film / Cr film formed thereon were removed by the method to form the source electrode 14 and the drain electrode 15. At this time, the distance (channel length) between the source electrode 14 and the drain electrode 15 was 20 μm, and the length of the opposing electrode (channel width) was 1000 μm.
The source wiring 41 and the pixel electrode 43 were formed in a desired pattern with a thickness of 50 nm by performing reverse printing of Ag ink and baking at 180 ° C.
The organic semiconductor layer 16 is replaced with quarter-triophentrichlorosilane as a first organic molecule, 2-trichlorosilylpentacene (in the organosilicon compound represented by the general formula (I) -303, X 1 , X 2 and X 3 Except that pentacene is used instead of quarterthiophene as the second organic molecule, and pentacene is introduced by vapor deposition instead of spin coating. Formed with. The film thickness of the organic semiconductor layer 16 was 3 nm.
Then, the obtained organic semiconductor devices 42 were arranged in a matrix to form a display device array 4A.

<表示装置の製造>
[実施例7]
図13に示す有機発光素子3Aを有機EL表示装置の素子として用い、図17に示す表示装置5Aを製造した。有機発光素子3Aは、実施例5と同様の方法で製造した
<Manufacture of display devices>
[Example 7]
Using the organic light emitting element 3A shown in FIG. 13 as an element of an organic EL display device, a display device 5A shown in FIG. 17 was manufactured. The organic light emitting device 3A was manufactured by the same method as in Example 5.

本発明は、電界効果トランジスタ、太陽電池、有機発光素子等の半導体デバイスに利用可能である。   The present invention is applicable to semiconductor devices such as field effect transistors, solar cells, and organic light emitting elements.

1A,1B・・・電界効果トランジスタ、11・・・基板、12・・・ゲート電極、13・・・ゲート絶縁膜、14・・・ソース電極、15・・・ドレイン電極、16・・・有機半導体層、2A・・・太陽電池、21・・・ガラス基板、22・・・アノード電極、23・・・カソード電極、24・・・p型半導体層、25・・・n型半導体層、3,3A・・・有機発光素子、31・・・ガラス基板、32・・・アノード電極、33・・・カソード電極、34b・・・キャリア輸送層、34c・・・発光層、4A・・・表示装置用アレイ、40・・・ゲート配線、5A・・・表示装置、55・・・走査線駆動回路(ゲートドライバ)、56・・・信号線駆動回路(ソースドライバ)、57・・・コントローラ、6・・・有機薄膜、60・・・基材、61・・・第一の有機分子、62・・・第二の有機分子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... Field effect transistor, 11 ... Substrate, 12 ... Gate electrode, 13 ... Gate insulating film, 14 ... Source electrode, 15 ... Drain electrode, 16 ... Organic Semiconductor layer, 2A ... solar cell, 21 ... glass substrate, 22 ... anode electrode, 23 ... cathode electrode, 24 ... p-type semiconductor layer, 25 ... n-type semiconductor layer, 3 , 3A ... organic light emitting device, 31 ... glass substrate, 32 ... anode electrode, 33 ... cathode electrode, 34b ... carrier transport layer, 34c ... light emitting layer, 4A ... display Array for device, 40 ... gate wiring, 5A ... display device, 55 ... scanning line driving circuit (gate driver), 56 ... signal line driving circuit (source driver), 57 ... controller, 6 ... Organic thin film, 60 ... Base , 61 ... first of organic molecules, 62 ... second organic molecules

Claims (25)

基材上に設けられた有機薄膜の製造方法であって、
前記基材上に第一の有機分子を化学結合させて立設し、点在させる工程と、
前記基材上に第二の有機分子を導入し、前記第一の有機分子に対して前記第二の有機分子を配列させて、薄膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする有機薄膜の製造方法。
A method for producing an organic thin film provided on a substrate,
A step of establishing a chemical bond of the first organic molecules on the base material,
Introducing a second organic molecule on the substrate, arranging the second organic molecule with respect to the first organic molecule, and forming a thin film;
A method for producing an organic thin film characterized by comprising:
前記第一の有機分子に対して前記第二の有機分子を分子間相互作用により配列させることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜の製造方法。   2. The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the second organic molecule is arranged by intermolecular interaction with respect to the first organic molecule. 前記第一及び第二の有機分子が、π電子共役系を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機薄膜の製造方法。   The method for producing an organic thin film according to claim 1, wherein the first and second organic molecules have a π-electron conjugated system. 前記第一の有機分子が溶解された溶液を前記基材と接触させて、前記第一の有機分子を前記基材上に化学結合させ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有機薄膜の製造方法。   The solution in which the first organic molecule is dissolved is brought into contact with the base material to chemically bond the first organic molecule onto the base material. The manufacturing method of the organic thin film of description. 前記第一の有機分子が溶解された溶液の濃度により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度を調節することを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜の製造方法。   The organic thin film manufacturing method according to claim 4, wherein the density of the first organic molecule chemically bonded on the substrate is adjusted according to the concentration of the solution in which the first organic molecule is dissolved. Method. 前記第一の有機分子が溶解された溶液と前記基材との接触時間により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度を調節することを特徴とする請求項4又は5に記載の有機薄膜の製造方法。   The density of the first organic molecule chemically bonded on the substrate is adjusted according to a contact time between the solution in which the first organic molecule is dissolved and the substrate. 5. The method for producing an organic thin film according to 5. 前記第二の有機分子が溶解された溶液を塗布することで、前記第二の有機分子を前記基材上に導入す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有機薄膜の製造方法。   The organic according to any one of claims 1 to 6, wherein the second organic molecule is introduced onto the substrate by applying a solution in which the second organic molecule is dissolved. Thin film manufacturing method. 前記第二の有機分子を蒸着させることで、前記基材上に導入す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有機薄膜の製造方法。   The method for producing an organic thin film according to any one of claims 1 to 6, wherein the second organic molecule is introduced onto the base material by vapor deposition. 前記基材が親水性基を有し、前記第一の有機分子が、下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機薄膜の製造方法。
Figure 2012144456
(式中、Rはπ電子共役系を有する有機基であり;X、X及びXはそれぞれ独立して、これらが結合しているケイ素原子(Si)と前記親水性基との反応で離脱する基である。)
9. The substrate according to claim 1, wherein the substrate has a hydrophilic group, and the first organic molecule is an organosilicon compound represented by the following general formula (I). The manufacturing method of the organic thin film of description.
Figure 2012144456
(Wherein R is an organic group having a π-electron conjugated system; X 1 , X 2 and X 3 are each independently a reaction between a silicon atom (Si) to which they are bonded and the hydrophilic group. It is a group to leave with.)
基材上に設けられた有機薄膜であって、
前記基材上に、第一の有機分子が化学結合により立設及び点在され、
第二の有機分子が、前記第一の有機分子に対して配列されてなることを特徴とする有機薄膜。
An organic thin film provided on a substrate,
On the substrate, the first organic molecules are erected and scattered by chemical bonds,
An organic thin film characterized in that second organic molecules are arranged with respect to the first organic molecules.
前記第一の有機分子に対して前記第二の有機分子が分子間相互作用により配列されてなることを特徴とする請求項10に記載の有機薄膜。   The organic thin film according to claim 10, wherein the second organic molecule is arranged by intermolecular interaction with respect to the first organic molecule. 前記第一及び第二の有機分子が、π電子共役系を有することを特徴とする請求項10又は11に記載の有機薄膜。   The organic thin film according to claim 10 or 11, wherein the first and second organic molecules have a π electron conjugated system. 前記第一の有機分子が含まれる溶液と前記基材との接触により、前記第一の有機分子が前記基材上に化学結合されたことを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項に記載の有機薄膜。   The said 1st organic molecule was chemically bonded on the said base material by the contact of the solution containing said 1st organic molecule, and the said base material, The any one of Claims 10-12 characterized by the above-mentioned. Organic thin film as described in 2. 前記第一の有機分子が含まれる溶液の濃度により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度が調節されたことを特徴とする請求項13に記載の有機薄膜。   14. The organic thin film according to claim 13, wherein the density of the first organic molecules chemically bonded on the substrate is adjusted by the concentration of the solution containing the first organic molecules. 前記第一の有機分子が含まれる溶液と前記基材との接触時間により、前記基材上に化学結合された前記第一の有機分子の密度が調節されたことを特徴とする請求項13又は14に記載の有機薄膜。   The density of the first organic molecule chemically bonded on the base material is adjusted by the contact time between the solution containing the first organic molecule and the base material. 14. The organic thin film as described in 14. 前記第二の有機分子が含まれる溶液の塗布により、前記第二の有機分子が前記基材上に導入され、配列されたことを特徴とする請求項10〜15のいずれか一項に記載の有機薄膜。   The said 2nd organic molecule was introduce | transduced and arranged on the said base material by application | coating of the solution containing said 2nd organic molecule | numerator, It is any one of Claims 10-15 characterized by the above-mentioned. Organic thin film. 前記第二の有機分子が蒸着により、前記基材上に導入され、配列されたことを特徴とする請求項10〜15のいずれか一項に記載の有機薄膜。   The organic thin film according to any one of claims 10 to 15, wherein the second organic molecules are introduced and arranged on the base material by vapor deposition. 前記基材が親水性基を有し、前記第一の有機分子が、下記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項10〜17のいずれか一項に記載の有機薄膜。
Figure 2012144456
(式中、Rはπ電子共役系を有する有機基であり;X、X及びXはそれぞれ独立して、これらが結合しているケイ素原子(Si)と前記親水性基との反応で離脱する基である。)
The base material has a hydrophilic group, and the first organic molecule is an organosilicon compound represented by the following general formula (I). The organic thin film as described.
Figure 2012144456
(Wherein R is an organic group having a π-electron conjugated system; X 1 , X 2 and X 3 are each independently a reaction between a silicon atom (Si) to which they are bonded and the hydrophilic group. It is a group to leave with.)
有機半導体層を備えた電界効果トランジスタであって、
請求項10〜18のいずれか一項に記載の有機薄膜において、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である有機薄膜を、前記有機半導体層として備えたことを特徴とする電界効果トランジスタ。
A field effect transistor comprising an organic semiconductor layer,
The organic thin film according to any one of claims 10 to 18, wherein the organic semiconductor layer includes an organic thin film in which the first and second organic molecules are organic semiconductor molecules. Transistor.
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を備え、
前記有機半導体層が、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように設けられており、
前記ソース電極及びドレイン電極が、前記有機半導体層上に接するように設けられていることを特徴とする請求項19に記載の電界効果トランジスタ。
A gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode and an organic semiconductor layer;
The organic semiconductor layer is provided so as to face the gate electrode through the gate insulating film,
The field effect transistor according to claim 19, wherein the source electrode and the drain electrode are provided in contact with the organic semiconductor layer.
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を備え、
前記有機半導体層が、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように設けられており、
前記ソース電極及びドレイン電極が、前記ゲート絶縁膜上に設けられていることを特徴とする請求項19に記載の電界効果トランジスタ。
A gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode and an organic semiconductor layer;
The organic semiconductor layer is provided so as to face the gate electrode through the gate insulating film,
The field effect transistor according to claim 19, wherein the source electrode and the drain electrode are provided on the gate insulating film.
基材上に一対の電極を備え、前記一対の電極間に、少なくともキャリア輸送層及び発光層を備えた有機発光素子であって、
請求項10〜18のいずれか一項に記載の有機薄膜において、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である有機薄膜を、前記キャリア輸送層として備えたことを特徴とする有機発光素子。
An organic light emitting device comprising a pair of electrodes on a substrate, and comprising at least a carrier transport layer and a light emitting layer between the pair of electrodes,
The organic thin film according to any one of claims 10 to 18, wherein the organic thin film in which the first and second organic molecules are organic semiconductor molecules is provided as the carrier transport layer. element.
基材上に一対の電極を備え、前記一対の電極間に、p型半導体層及びn型半導体層を備えた太陽電池であって、
請求項10〜18のいずれか一項に記載の有機薄膜において、前記第一及び第二の有機分子が有機半導体分子である有機薄膜を、前記p型半導体層及び/又はn型半導体層として備えたことを特徴とする太陽電池。
A solar cell comprising a pair of electrodes on a substrate, and comprising a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer between the pair of electrodes,
19. The organic thin film according to claim 10, wherein the first and second organic molecules are organic semiconductor molecules as the p-type semiconductor layer and / or the n-type semiconductor layer. A solar cell characterized by that.
請求項19〜21のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタをスイッチング素子として備えたことを特徴とする表示装置用アレイ。   An array for a display device comprising the field effect transistor according to any one of claims 19 to 21 as a switching element. 画像信号を発生して出力する画像信号出力部と、前記画像信号に基づいて電流又は電圧を発生する駆動部と、発生した前記電流又は電圧により発光する発光部と、を備えた表示装置であって、
前記発光部が、請求項22に記載の有機発光素子であることを特徴とする表示装置。
An image signal output unit that generates and outputs an image signal, a drive unit that generates current or voltage based on the image signal, and a light emitting unit that emits light by the generated current or voltage. And
The display device, wherein the light emitting unit is the organic light emitting element according to claim 22.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015115508A (en) * 2013-12-12 2015-06-22 王子ホールディングス株式会社 Organic thin-film solar cell, substrate for organic thin-film solar cell, method of manufacturing organic thin-film solar cell, and method of manufacturing substrate for organic thin-film solar cell
JP2016134474A (en) * 2015-01-19 2016-07-25 富士フイルム株式会社 Organic thin film transistor and manufacturing method for the same

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