JP2013115162A - Field effect transistor - Google Patents

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Gen Xiang Zhao
根相 趙
Onori Kanamori
大典 金森
Maiko Ikeda
真衣子 池田
Junji Sanada
淳二 真多
Jun Tsukamoto
遵 塚本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field effect transistor having a semiconductor layer including a CNT, which achieves high mobility and a high on-off ratio, and which reduces a turn-on voltage and a hysteresis.SOLUTION: A field effect transistor comprises a semiconductor layer containing a carbon nanotube to which conjugated polymer adheres at least to a part of a surface, a gate insulation layer containing polymer and inorganic oxide fine particles, a gate electrode, a source electrode and a drain electrode.

Description

本発明は電界効果型トランジスタに関する。より詳しくは、カーボンナノチューブを半導体層に含有する電界効果型トランジスタに関する。   The present invention relates to a field effect transistor. More specifically, the present invention relates to a field effect transistor containing a carbon nanotube in a semiconductor layer.

近年、成形性に優れた有機半導体を半導体層として用いた電界効果型トランジスタ(以下、FETという)が提案されている。有機半導体をインクとして利用することで、インクジェット印刷法やスクリーン印刷法等により、基板上に直接回路パターンを形成することが可能になることから、従来の高真空プロセスを必要とした無機半導体を用いたFETにかわり、有機半導体を用いたFETが盛んに検討されている。   In recent years, field effect transistors (hereinafter referred to as FETs) using an organic semiconductor having excellent moldability as a semiconductor layer have been proposed. By using an organic semiconductor as an ink, it becomes possible to form a circuit pattern directly on a substrate by an ink-jet printing method or a screen printing method. Therefore, an inorganic semiconductor that requires a conventional high-vacuum process is used. Instead of the conventional FET, FETs using organic semiconductors have been actively studied.

FETの性能を示す重要な指標として、移動度とオンオフ比が挙げられる。移動度の向上は、すなわち、オン電流を増加させることを意味する。一方、オンオフ比の向上は、オン電流を増加させるとともにオフ電流を減少させることを意味する。これらはどちらもFETのスイッチング特性を向上させ、例えば液晶表示装置においては高階調を実現させることにつながる。例えば液晶表示装置の場合、移動度0.1cm/V・sec以上、オンオフ比10以上が求められる。 As an important index indicating the performance of the FET, mobility and on / off ratio can be cited. The improvement in mobility means that the on-current is increased. On the other hand, improving the on / off ratio means increasing the on-current and decreasing the off-current. Both of these improve the switching characteristics of the FET, leading to achieving high gradation in a liquid crystal display device, for example. For example, in the case of a liquid crystal display device, the mobility 0.1cm 2 / V · sec or higher, the on-off ratio 10 5 or more is required.

移動度を向上させるための技術として、ポリチオフェン類などの共役系重合体とカーボンナノチューブ(以下、CNTという)を有する重合体コンポジットを用いる方法(例えば、特許文献1参照)が開示されている。しかしながら、CNTを含む重合体コンポジットから形成される半導体層を用いた場合、移動度は向上するものの、ターンオン電圧、ヒステリシスが高くなるという課題があった。これらは、駆動電圧が高い、駆動安定性が低い、といった問題の原因となるため、ターンオン電圧、ヒステリシスの低減は必須である。ここで課題となるヒステリシスは、半導体層や絶縁層に含まれる不純物によるチャージトラップに起因するものと推定されている。   As a technique for improving mobility, a method using a polymer composite having a conjugated polymer such as polythiophenes and a carbon nanotube (hereinafter referred to as CNT) is disclosed (for example, see Patent Document 1). However, when a semiconductor layer formed from a polymer composite containing CNT is used, the mobility is improved, but there is a problem that the turn-on voltage and the hysteresis are increased. These cause problems such as high drive voltage and low drive stability, and therefore it is essential to reduce the turn-on voltage and hysteresis. The hysteresis that is a problem here is estimated to be caused by charge traps caused by impurities contained in the semiconductor layer and the insulating layer.

ターンオン電圧やヒステリシスを低減する技術として、有機半導体層に対してゲート絶縁層と反対側にも絶縁層(オーバーコート層)を設ける方法が開示されている(特許文献2参照)。しかしながら、この方法においてもターンオン電圧とヒステリシスの低減は必ずしも十分ではない。一方で、有機半導体FETのターンオン電圧を低減する方法として、ゲート絶縁層に高誘電率無機化合物粒子を分散させる方法がいくつか開示されているが、ヒステリシスへの影響については触れられていない(特許文献3〜4、非特許文献1参照)。例えば、特許文献4については、半導体層の一例にCNTを挙げているものの、やはりヒステリシスへの影響については触れられていない。また、非特許文献1には、CNTを半導体層としたFETのゲート絶縁層にチタン酸バリウムとポリメチルメタクリレートの混合材料を用いているが、これはゲート絶縁層の厚みを厚くすることが目的であり、ヒステリシスの低減効果については言及されていない。   As a technique for reducing the turn-on voltage and hysteresis, a method of providing an insulating layer (overcoat layer) on the side opposite to the gate insulating layer with respect to the organic semiconductor layer is disclosed (see Patent Document 2). However, even in this method, reduction of the turn-on voltage and hysteresis is not always sufficient. On the other hand, as a method for reducing the turn-on voltage of the organic semiconductor FET, several methods for dispersing high dielectric constant inorganic compound particles in the gate insulating layer have been disclosed, but the effect on the hysteresis is not mentioned (patent) References 3 to 4 and Non-Patent Document 1). For example, Patent Document 4 mentions CNT as an example of a semiconductor layer, but does not mention the influence on hysteresis. Non-Patent Document 1 uses a mixed material of barium titanate and polymethylmethacrylate for the gate insulating layer of an FET using CNT as a semiconductor layer. This is intended to increase the thickness of the gate insulating layer. No mention is made of the effect of reducing hysteresis.

特開2006−265534号公報JP 2006-265534 A 特開2009−283924号公報JP 2009-283924 A 特許第3515507号公報Japanese Patent No. 3515507 特開2008−130910号公報JP 2008-130910 A

Journal of Applied Physics 108,102811(2010)Journal of Applied Physics 108, 102811 (2010)

本発明の目的は、CNTを含有する半導体層を有する電界効果型トランジスタにおいて、高移動度・高オンオフ比を維持し且つ、低ターンオン電圧・低ヒステリシスを達成することである。   An object of the present invention is to maintain a high mobility and a high on / off ratio and achieve a low turn-on voltage and a low hysteresis in a field effect transistor having a semiconductor layer containing CNTs.

本発明の電界効果型トランジスタは、表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したカーボンナノチューブを含有する半導体層、ポリマーならびに3〜14族のいずれかに属する元素および酸素からなる無機酸化物微粒子を含有するゲート絶縁層、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する。   The field effect transistor according to the present invention includes a semiconductor layer containing a carbon nanotube having a conjugated polymer attached to at least a part of its surface, a polymer, an inorganic oxide fine particle comprising oxygen and an element belonging to any of groups 3 to 14 A gate insulating layer, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode.

本発明により、高移動度、高オンオフ比、低ターンオン電圧、低ヒステリシスを高い水準で達成した電界効果型トランジスタを提供することができる。   The present invention can provide a field effect transistor that achieves high mobility, high on / off ratio, low turn-on voltage, and low hysteresis at high levels.

本発明の一態様であるFETを示した模式断面図Schematic sectional view showing an FET which is one embodiment of the present invention 本発明の別の態様であるFETを示した模式断面図Schematic sectional view showing an FET which is another embodiment of the present invention

本発明の電界効果型トランジスタについて説明する。   The field effect transistor of the present invention will be described.

本発明の電界効果型トランジスタは、表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したカーボンナノチューブ(以下、CNT複合体という)を含有する半導体層と、ポリマーおよび無機酸化物微粒子を含有するゲート絶縁層を有することを特徴とする。半導体層がCNT複合体を含有することにより、高移動度、高オンオフ比を有するFETを得ることができる一方で、ターンオン電圧、ヒステリシスが高いという、CNTを含有する半導体層を有するFETに特有の課題があった。本発明によれば、ポリマーと無機酸化物微粒子を含有するゲート絶縁層を用いることにより、CNT複合体を含有する半導体層を備えるFETに特有の課題を大幅に改善することができる。   The field effect transistor according to the present invention includes a semiconductor layer containing a carbon nanotube (hereinafter referred to as a CNT composite) having a conjugated polymer attached to at least a part of its surface, and a gate insulation containing a polymer and inorganic oxide fine particles. It has a layer. While the semiconductor layer contains a CNT composite, an FET having a high mobility and a high on / off ratio can be obtained, while the turn-on voltage and hysteresis are high, which is characteristic of an FET having a semiconductor layer containing CNT. There was a problem. According to the present invention, by using a gate insulating layer containing a polymer and inorganic oxide fine particles, the problems peculiar to an FET including a semiconductor layer containing a CNT composite can be greatly improved.

図1〜図2は、本発明のFETの例を示す模式断面図である。図1に示すFETは、ゲート絶縁層3で覆われたゲート電極2を有する基板1上に、ソース電極5およびドレイン電極6が形成され、その上に半導体層4が形成されている。図2に示すFETは、ゲート絶縁層3で覆われたゲート電極2を有する基板1上に半導体層4が形成され、その上にソース電極5およびドレイン電極6が形成されている。   1 to 2 are schematic cross-sectional views showing examples of the FET of the present invention. In the FET shown in FIG. 1, a source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed on a substrate 1 having a gate electrode 2 covered with a gate insulating layer 3, and a semiconductor layer 4 is formed thereon. In the FET shown in FIG. 2, a semiconductor layer 4 is formed on a substrate 1 having a gate electrode 2 covered with a gate insulating layer 3, and a source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed thereon.

基板1に用いられる材料としては特に制限はないが、例えば、シリコンウエハー、ガラス、アルミナ焼結体等の無機材料、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン等の有機材料が挙げられる。   Although there is no restriction | limiting in particular as a material used for the board | substrate 1, For example, inorganic materials, such as a silicon wafer, glass, an alumina sintered compact, a polyimide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyparaxylene And organic materials such as

ゲート電極2、ソース電極5およびドレイン電極6に用いる材料としては特に制限はないが、例えば、酸化スズ、酸化インジウム、酸化スズインジウム(ITO)などの導電性金属酸化物、あるいは白金、金、銀、銅、鉄、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、パラジウム、モリブデン、アモルファスシリコンやポリシリコンなどの金属やこれらの合金、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体など、ヨウ素などのドーピングなどで導電率を向上させた導電性ポリマー、カーボンナノチューブやグラフェンなどの導電性炭素材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。   The material used for the gate electrode 2, the source electrode 5 and the drain electrode 6 is not particularly limited. For example, conductive metal oxides such as tin oxide, indium oxide and indium tin oxide (ITO), or platinum, gold and silver , Copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, magnesium, palladium, molybdenum, metals such as amorphous silicon and polysilicon, and alloys thereof, copper iodide, copper sulfide Inorganic conductive materials such as polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid complexes, conductive polymers whose conductivity has been improved by doping with iodine, etc., conductive carbon such as carbon nanotubes and graphene Material etc. But it is lower, but the invention is not limited thereto. These electrode materials may be used alone, or a plurality of materials may be laminated or mixed.

上記ゲート電極2、ソース電極5およびドレイン電極6の形成方法としては、抵抗加熱蒸着、電子線ビーム、スパッタリング、メッキ、CVD、イオンプレーティングコーティング、インクジェットおよび印刷などが挙げられるが、導通を取ることができれば特に制限されない。また電極パターンの形成方法としては、上記方法で作製した電極薄膜を公知のフォトリソグラフィー法などで所望の形状にパターン形成してもよいし、あるいは電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターン形成してもよい。   Examples of the method for forming the gate electrode 2, the source electrode 5, and the drain electrode 6 include resistance heating vapor deposition, electron beam, sputtering, plating, CVD, ion plating coating, ink jet, and printing. If it is possible, there is no particular limitation. As an electrode pattern forming method, the electrode thin film prepared by the above method may be formed into a desired shape by a known photolithography method, or a mask having a desired shape may be formed at the time of electrode material vapor deposition or sputtering. A pattern may be formed through the pattern.

ゲート絶縁層3にはポリマーおよび無機酸化物微粒子が含まれる。ゲート絶縁層3の膜厚は、薄すぎるとリーク電流の原因になり、厚すぎると得られる電界効果が不十分となるため、好ましくは50nm〜3μm、より好ましくは100nm〜1μmである。ゲート絶縁層3は単層でも複数層でもよい。ゲート絶縁層3の膜厚は、触針式段差計により測定できる。具体的には基板上の一部からゲート絶縁層を削りとるなどして、基板表面とゲート絶縁層表面の段差を触針式段差計にて測定する。また、1つの層を複数の絶縁性材料から形成してもよいし、複数の絶縁性材料を積層して形成しても構わない。ゲート絶縁層は、ポリマーと無機酸化物微粒子を含有する溶液または分散液を塗布し、それを乾燥することにより得ることができる。塗布法として、具体的には、スピンコート法、ブレードコート法、スリットダイコート法、スクリーン印刷法、バーコーター法、鋳型法、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法、ドロップキャスト法などを好ましく用いることができ、塗膜厚み制御や配向制御など、得ようとする塗膜特性に応じて塗布方法を選択できる。形成した塗膜に対して、大気下、減圧下または不活性ガス雰囲気下(窒素やアルゴン雰囲気下)でアニーリング処理を行ってもよい。アニーリング温度としては、100〜300℃の範囲が好ましく、プラスチック基板上へのゲート絶縁膜の形成という観点から、100〜200℃であることがさらに好ましい。   The gate insulating layer 3 contains a polymer and inorganic oxide fine particles. The film thickness of the gate insulating layer 3 is preferably 50 nm to 3 μm, and more preferably 100 nm to 1 μm, because if it is too thin, it causes a leakage current, and if it is too thick, the electric field effect obtained becomes insufficient. The gate insulating layer 3 may be a single layer or a plurality of layers. The film thickness of the gate insulating layer 3 can be measured with a stylus type step gauge. Specifically, the level difference between the surface of the substrate and the surface of the gate insulating layer is measured with a stylus-type step gauge by removing the gate insulating layer from a part of the substrate. In addition, one layer may be formed from a plurality of insulating materials, or a plurality of insulating materials may be stacked. The gate insulating layer can be obtained by applying a solution or dispersion containing a polymer and inorganic oxide fine particles and drying it. Specifically, as a coating method, a spin coating method, a blade coating method, a slit die coating method, a screen printing method, a bar coater method, a mold method, a printing transfer method, a dip pulling method, an ink jet method, a drop cast method, or the like is preferably used. The coating method can be selected according to the characteristics of the coating film to be obtained, such as coating film thickness control and orientation control. The formed coating film may be annealed in the air, under reduced pressure, or in an inert gas atmosphere (in a nitrogen or argon atmosphere). The annealing temperature is preferably in the range of 100 to 300 ° C., more preferably 100 to 200 ° C. from the viewpoint of forming a gate insulating film on the plastic substrate.

ゲート絶縁層3に用いられるポリマーは、溶媒に可溶性のものが好ましく、その骨格は直鎖状、環状、分岐状の何れも用いられる。また側鎖には架橋性やの官能基や、極性を有する官能基や、ポリマーの種々の特性を制御する官能基が導入されていることが好ましい。これらの特性を制御したポリマーを用いることによって、FET素子の作製工程においては例えば、塗布性、表面の平坦性、耐溶剤性、透明性、他インクの良好な濡れ性などが得られ、さらにはFET素子形成後の耐久性や安定性などに優れた、良好なFET素子を得ることができる。   The polymer used for the gate insulating layer 3 is preferably soluble in a solvent, and the skeleton may be linear, cyclic, or branched. Moreover, it is preferable that a functional group having crosslinkability, a functional group having polarity, or a functional group for controlling various properties of the polymer is introduced into the side chain. By using a polymer in which these characteristics are controlled, in the FET element manufacturing process, for example, coating properties, surface flatness, solvent resistance, transparency, good wettability of other inks, and the like can be obtained. A good FET element having excellent durability and stability after the formation of the FET element can be obtained.

本発明に用いられるポリマーはFETが正常に機能する程度の絶縁性を示すものであれば特に制限はなく、例えば、ポロシロキサン、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリシロキサン、ポリビニルフェノール等を用いることができる。また、これらのポリマーに他のポリマーを共重合したもの、混合したものを用いることもできる。これらの何れも好ましく用いることができるが、ポリシロキサン、ポリビニルフェノールがより好ましく用いられる。   The polymer used in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits an insulating property to the extent that the FET functions normally. For example, polysiloxane, polyvinylphenol, polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyvinylidene fluoride Polysiloxane, polyvinylphenol and the like can be used. Moreover, what copolymerized other polymers with these polymers, and what mixed can also be used. Any of these can be preferably used, but polysiloxane and polyvinylphenol are more preferably used.

ゲート絶縁層3に含まれる無機酸化物微粒子としては、3〜14族のいずれかに属する元素および酸素からなる無機酸化物微粒子が用いられる。これにより高性能の電界効果型トランジスタを得ることができる。中でも、式(1)で表される無機酸化物の微粒子を用いることが好ましい。無機酸化物微粒子は1種類を単独で用いても、複数の種類を混合して用いてもよい。   As the inorganic oxide fine particles contained in the gate insulating layer 3, inorganic oxide fine particles composed of an element belonging to any of Groups 3 to 14 and oxygen are used. Thereby, a high-performance field effect transistor can be obtained. Among these, it is preferable to use fine particles of an inorganic oxide represented by the formula (1). One kind of inorganic oxide fine particles may be used alone, or a plurality of kinds may be mixed and used.

MxOy (1)
(式中Mは3〜14族のいずれかに属する無機元素を表し、Oは酸素原子を表す。また、xおよびyはそれぞれ1〜4の整数を表す。)
Mの好ましい例としては、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズが挙げられる。これら好ましい例に限らず、無機酸化物微粒子を有するゲート絶縁層では同様の効果が期待できる。
MxOy (1)
(In the formula, M represents an inorganic element belonging to any of Groups 3 to 14, O represents an oxygen atom, and x and y each represents an integer of 1 to 4.)
Preferable examples of M include titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, and tin. In addition to these preferable examples, the same effect can be expected in a gate insulating layer having inorganic oxide fine particles.

特に好ましい例として、具体的には酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ケイ素(SiO)、酸化チタン(TiO)、酸化スズ(SnO)、酸化ハフニウム(HfO)、などが挙げられる。市販されている無機酸化物微粒子の例を以下に挙げる。酸化ジルコニウム粒子としては、数平均粒子径9nmの“ナノユース(登録商標)”OZ−S30K−AC、数平均粒子径10nmの“ナノユース”OZ−S30K、数平均粒子径30nmの“ナノユース”OZ−S30M(以上商品名、日産化学工業(株)製)、酸化ジルコニウム粒子((株)高純度化学研究所製)等が挙げられる。酸化ケイ素粒子としては、数平均粒子径12nmのIPA−ST、MIBK−ST、PMA−ST、数平均粒子径45nmのIPA−ST−L、数平均粒子径100nmのIPA−ST−ZL、数平均粒子径15nmのPGM−ST(以上商品名、日産化学工業(株)製)、数平均粒子径12nmの“オスカル(登録商標)”101、数平均粒子径60nmの“オスカル”105、数平均粒子径120nmの“オスカル”106、数平均粒子径5〜80nmの“カタロイド(登録商標)”−S(以上商品名、触媒化成工業(株)製)、数平均粒子径16nmの“クォートロン(登録商標)”PL−2L−PGME、数平均粒子径17nmの“クォートロン”PL−2L−BL、“クォートロン”PL−2L−DAA、数平均粒子径18〜20nmの“クォートロン”PL−2L、GP−2L(以上商品名、扶桑化学工業(株)製)、数平均粒子径100nmのシリカ(SiO2)SG−SO100(商品名、共立マテリアル(株)製)、数平均粒子径5〜50nmの“レオロシール(登録商標)”(商品名、(株)トクヤマ製)等が挙げられる。酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子としては“オプトレイク(登録商標)”TR−502、“オプトレイク”TR−503、“オプトレイク”TR−504、“オプトレイク”TR−513、“オプトレイク”TR−520、“オプトレイク”TR−527、“オプトレイク”TR−528、“オプトレイク”TR−529等が挙げられる。酸化チタン粒子としては“オプトレイク”TR−505((以上、商品名、触媒化成工業(株)製)等が挙げられる。また、酸化スズ−酸化ジルコニウム複合粒子(触媒化成工業(株)製)、酸化スズ粒子((株)高純度化学研究所製)などが挙げられる。これらの中でも特に好ましくは酸化ジルコニウム、酸化ケイ素(SiO)、酸化チタン(TiO)が挙げられる。 As particularly preferred examples, specifically, zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), hafnium oxide (HfO) 2 ), and the like. Examples of commercially available inorganic oxide fine particles are listed below. Zirconium oxide particles include “Nanouse (registered trademark)” OZ-S30K-AC having a number average particle diameter of 9 nm, “Nanouse” OZ-S30K having a number average particle diameter of 10 nm, and “Nanouse” OZ-S30M having a number average particle diameter of 30 nm. (Product name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), zirconium oxide particles (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.), and the like. Examples of silicon oxide particles include IPA-ST, MIBK-ST, PMA-ST having a number average particle diameter of 12 nm, IPA-ST-L having a number average particle diameter of 45 nm, IPA-ST-ZL having a number average particle diameter of 100 nm, and number average. PGM-ST with a particle size of 15 nm (trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), “Oscar (registered trademark)” 101 with a number average particle size of 12 nm, “Oscar” 105 with a number average particle size of 60 nm, number average particles “Oscal” 106 with a diameter of 120 nm, “Cataloid (registered trademark)”-S with a number average particle diameter of 5 to 80 nm (trade name, manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.), “Quatron (registered trademark) with a number average particle diameter of 16 nm ) “PL-2L-PGME”, “Quartron” PL-2L-BL with a number average particle diameter of 17 nm, “Quartron” PL-2L-DAA, number average particle diameter of 18-20 m "Quarton" PL-2L, GP-2L (trade name, manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.), silica (SiO2) SG-SO100 (trade name, manufactured by Kyoritsu Material Co., Ltd.) having a number average particle size of 100 nm And “Lelosil® (registered trademark)” (trade name, manufactured by Tokuyama Corporation) having a number average particle diameter of 5 to 50 nm. As the silicon oxide-titanium oxide composite particles, “OPTRAIK (registered trademark)” TR-502, “OPTRAIK” TR-503, “OPTRAIK” TR-504, “OPTRAIK” TR-513, “OPTRAIK” TR -520, "Optlake" TR-527, "Optlake" TR-528, "Optolaike" TR-529 and the like. Examples of the titanium oxide particles include “Optlake” TR-505 (trade name, manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.) etc. Also, tin oxide-zirconium oxide composite particles (manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.) And tin oxide particles (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) Among them, particularly preferred are zirconium oxide, silicon oxide (SiO 2 ), and titanium oxide (TiO 2 ).

無機酸化物微粒子の粒径に特に制限はないが、ゲート絶縁層の表面を平滑に保つため、数平均粒子径が100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましい。なお、下限としては特に制限はないが5nm以上であることが好ましい。無機酸化物微粒子の数平均粒子径は、動的光散乱法によって測定することができる。また、無機酸化物微粒子の形状に特に制限はないが、ゲート絶縁層の表面を平滑に保つためには、低アスペクト比の形状が好ましく、球状であることがより好ましい。ゲート絶縁層3における無機酸化物微粒子の含有量に特に制限はないが、ポリマー100重量部に対して1〜10000重量部であるのが好ましい。ゲート絶縁層の製膜の容易さを考慮すると、10〜1000重量部であるのがより好ましい。さらに100〜300重量部であると、ターンオン電圧とヒステリシスを低減する十分な効果が得られるためより好ましい。   The particle size of the inorganic oxide fine particles is not particularly limited, but in order to keep the surface of the gate insulating layer smooth, the number average particle size is preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 5 nm or more. The number average particle diameter of the inorganic oxide fine particles can be measured by a dynamic light scattering method. Further, the shape of the inorganic oxide fine particles is not particularly limited, but in order to keep the surface of the gate insulating layer smooth, a shape with a low aspect ratio is preferable, and a spherical shape is more preferable. Although there is no restriction | limiting in particular in content of the inorganic oxide fine particle in the gate insulating layer 3, It is preferable that it is 1-10000 weight part with respect to 100 weight part of polymers. Considering the ease of forming the gate insulating layer, it is more preferably 10 to 1000 parts by weight. Furthermore, it is more preferable that it is 100 to 300 parts by weight because a sufficient effect of reducing the turn-on voltage and hysteresis can be obtained.

ゲート絶縁層を得るために用いられる、ポリマーと無機酸化物微粒子を含有する組成物には溶媒が含まれる。溶媒としては、特に限定はされないが、エチレングリゴールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノt−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等のエステル類、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン等の環状エステル類が挙げられる。中でも1気圧における沸点が110〜200℃の有機溶剤を含有することが好ましい。沸点が110℃以上であれば、ゲート絶縁層塗布時、溶媒の揮発が抑制されて、塗布性が良好となりまた、200℃以下であれば、膜中に残存する溶媒が少なく、耐薬品性や絶縁性に優れたゲート絶縁膜が得られる。さらに好ましくは沸点が130℃〜190℃である。   The composition containing the polymer and the inorganic oxide fine particles used for obtaining the gate insulating layer contains a solvent. The solvent is not particularly limited, but ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol mono t-butyl ether, ethylene glycol dimethyl ether. , Ethers such as ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 3- Methyl-3-methoxybutyl acetate , Esters such as methyl lactate, ethyl lactate and butyl lactate, ketones such as acetylacetone, methylpropylketone, methylbutylketone, methylisobutylketone, cyclopentanone and 2-heptanone, butyl alcohol, isobutyl alcohol and pentanol 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, alcohols such as diacetone alcohol, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, γ-butyrolactone, and cyclic esters such as β-butyrolactone. Among them, it is preferable to contain an organic solvent having a boiling point of 110 to 200 ° C. at 1 atmosphere. If the boiling point is 110 ° C. or higher, the volatilization of the solvent is suppressed during coating of the gate insulating layer, and the coating property is improved. If the boiling point is 200 ° C. or lower, the solvent remaining in the film is small, and the chemical resistance and A gate insulating film having excellent insulating properties can be obtained. More preferably, the boiling point is 130 ° C to 190 ° C.

これらの溶媒は、1種類を単独で用いることも2種以上を混合して用いることもできる。溶媒を2種以上用いる場合、大気圧下沸点が110℃を下回る低沸点溶媒あるいは、大気圧下沸点が200℃を越える高沸点溶媒を1種以上含有することも可能である。   These solvents can be used alone or in combination of two or more. When two or more solvents are used, it is possible to contain one or more low-boiling solvents having a boiling point of less than 110 ° C under atmospheric pressure or high-boiling solvents having a boiling point of more than 200 ° C under atmospheric pressure.

また、ポリマーと無機酸化物微粒子を含有する組成物には、さらに基板への濡れ性を改善するための界面活性剤やポリマーの硬化を促進する硬化剤・架橋剤が含有されていてもよい。   The composition containing the polymer and the inorganic oxide fine particles may further contain a surfactant for improving the wettability to the substrate and a curing agent / crosslinking agent for promoting the curing of the polymer.

半導体層4には、CNT複合体、またはCNT複合体と有機半導体の混合体が用いられる。   For the semiconductor layer 4, a CNT composite or a mixture of a CNT composite and an organic semiconductor is used.

CNT複合体に用いられるCNTの長さは少なくともソース電極とドレイン電極間の距離(チャネル長)よりも短いことが好ましい。これよりも長い場合、電極間を短絡させる原因となる。このため、長さが少なくともソース電極とドレイン電極間の距離(チャネル長)よりも短いCNTを用いるか、またはCNTをチャネル長よりも短くする工程を経ることが好ましい。一般に市販されているCNTは長さに分布があり、チャネル長よりも長いCNTが含まれることがある。長いCNTを含む場合は、チャネル長よりも短くする工程を加えることで、電極間の短絡を確実に防ぐことができる。CNTの平均長さは電極間距離によるが、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下で使用される。また、CNTの直径は特に限定されないが、1nm以上100nm以下、より好ましくは50nm以下である。CNTの長さは、透過型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いて評価できる。CNTの直径は、上記電子顕微鏡のほか、共鳴ラマン散乱によっても評価できる。   The length of the CNT used for the CNT composite is preferably at least shorter than the distance (channel length) between the source electrode and the drain electrode. When longer than this, it will cause a short circuit between electrodes. For this reason, it is preferable to use a CNT whose length is at least shorter than the distance (channel length) between the source electrode and the drain electrode, or to perform a step of making the CNT shorter than the channel length. In general, commercially available CNTs are distributed in length, and CNTs longer than the channel length may be included. When a long CNT is included, a short circuit between the electrodes can be reliably prevented by adding a step of making the length shorter than the channel length. The average length of CNTs depends on the distance between the electrodes, but is preferably 5 μm or less, more preferably 1 μm or less. The diameter of the CNT is not particularly limited, but is 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. The length of CNT can be evaluated using a transmission electron microscope or an atomic force microscope. The diameter of the CNT can be evaluated by resonance Raman scattering in addition to the electron microscope.

CNT複合体とは、CNTの表面の少なくとも一部に共役系重合体を付着したものである。共役系重合体が付着することによってCNTが溶媒中に均一に分散し、その結果、基板上でもより均一に分散することができ、高オンオフ比のFETが得られる。また、溶媒中に均一に分散することで、インクジェット法などの塗布法でも安定して使用することができる。CNTの表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着した状態とは、CNTの表面の一部、あるいは全部を共役系重合体が被覆した状態を意味する。共役系重合体がCNTを被覆できるのは、それぞれの共役系構造に由来するπ電子雲が重なることによって相互作用が生じるためと推測される。CNTが共役系重合体で被覆されているか否かは、X線光電子分光(XPS)などの元素分析によって、付着物の存在とCNTに対する付着物の重量比を同定することができる。   The CNT composite is obtained by attaching a conjugated polymer to at least a part of the surface of CNT. By attaching the conjugated polymer, CNTs are uniformly dispersed in the solvent. As a result, the CNTs can be more uniformly dispersed on the substrate, and an FET having a high on / off ratio can be obtained. Further, by uniformly dispersing in a solvent, it can be stably used even by a coating method such as an ink jet method. The state where the conjugated polymer is attached to at least a part of the surface of the CNT means a state where a part or all of the surface of the CNT is covered with the conjugated polymer. The reason why the conjugated polymer can coat CNT is presumed to be that interaction occurs due to the overlap of π electron clouds derived from the respective conjugated structures. Whether or not CNT is coated with a conjugated polymer can be identified by the elemental analysis such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the weight ratio of the deposit to the CNT.

CNTに共役系重合体を付着させる方法は(I)溶融した共役系重合体中にCNTを添加して混合する方法、(II)共役系重合体を溶媒中に溶解させ、この中にCNTを添加して混合する方法、(III)CNTをあらかじめ超音波等で予備分散させておき、そこへ共役系重合体を添加し混合する方法、(IV)溶媒中に共役系重合体とCNTをいれ、この混合系へ超音波を照射して混合する方法などが挙げられる。本発明では、いずれの方法を用いてもよく、いずれかの方法を組み合わせてもよい。   The conjugated polymer is attached to the CNT by (I) a method in which the CNT is added and mixed in the molten conjugated polymer, and (II) the conjugated polymer is dissolved in a solvent, and the CNT is dissolved therein. A method of adding and mixing, (III) a method in which CNTs are predispersed in advance with ultrasonic waves, etc., and a conjugated polymer is added and mixed therewith, and (IV) a conjugated polymer and CNT are placed in a solvent. And a method of mixing the mixed system by irradiating ultrasonic waves. In the present invention, any method may be used, and any method may be combined.

上記のCNTを被覆する共役重合体は、ポリチオフェン系重合体、ポリピロール系重合体、ポリアニリン系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリ−p−フェニレン系重合体、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体などが挙げられるが、特に限定されない。上記重合体は単一のモノマーユニットが並んだもののほか、異なるモノマーユニットをブロック共重合したもの、ランダム共重合したものも用いられる。また、グラフト重合したものも用いることができる。上記重合体の中でも本発明においては、CNTへの付着が容易であり、CNT複合体を形成しやすいポリチオフェン系重合体、ポリフルオレン系重合体が好ましく使用される。以下にCNTを被覆する共役重合体の具体的な例を挙げる。ポリチオフェン系重合体としては、ポリ−チオフェン構造の骨格を持つ重合体に側鎖を有するものが好ましい。具体例としては、ポリ−3−メチルチオフェン、ポリ−3−ブチルチオフェン、ポリ−3−ヘキシルチオフェン、ポリ−3−オクチルチオフェン、ポリ−3−ドデシルチオフェンなどのポリ−3−アルキルチオフェン(アルキル基の炭素数は好ましくは1〜12);ポリ−3−メトキシチオフェン、ポリ−3−エトキシチオフェン、ポリ−3−ドデシルオキシチオフェンなどのポリ−3−アルコキシチオフェン(アルコキシ基の炭素数は好ましくは1〜12);ポリ−3−メトキシ−4−メチルチオフェン、ポリ−3−ドデシルオキシ−4−メチルチオフェンなどのポリ−3−アルコキシ−4−アルキルチオフェン(アルコキシ基およびアルキル基の炭素数は好ましくは1〜12);ポリ−3−チオヘキシルチオフェンやポリ−3−チオドデシルチオフェンなどのポリ−3−チオアルキルチオフェン(アルキル基の炭素数は好ましくは1〜12)が挙げられ、1種もしくは2種以上を用いることができる。中でも、ポリ−3−アルキルチオフェンまたはポリ−3−アルコキシチオフェンが好ましい。前者としては特にポリ−3−ヘキシルチオフェンが好ましい。ポリフルオレン系重合体としては、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)、ポリ{(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−[4,7−ビス(3−デシロキシチエン−2−イル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾール]−5’、5’−ジイル}、ポリ{(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−(ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,8−ジイル)}、ポリ{(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−co−ビチオフェン}}、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−alt−(2,5−ジメチル−1,4−フェニレン)]などが挙げられる。ポリチオフェン系重合体のおよびポリフルオレン系重合体の好ましい分子量は、数平均分子量で800〜100000である。また、上記重合体は必ずしも高分子量である必要はなく、直鎖状共役系からなるオリゴマーであってもよい。   The conjugated polymer covering the CNT is a polythiophene polymer, a polypyrrole polymer, a polyaniline polymer, a polyacetylene polymer, a poly-p-phenylene polymer, a poly-p-phenylene vinylene polymer, Examples thereof include polyfluorene polymers, but are not particularly limited. As the polymer, in addition to those in which single monomer units are arranged, those obtained by block copolymerization or random copolymerization of different monomer units may be used. Further, graft-polymerized products can also be used. Among the above polymers, in the present invention, polythiophene polymers and polyfluorene polymers that are easily attached to CNTs and easily form CNT complexes are preferably used. The specific example of the conjugated polymer which coat | covers CNT below is given. As the polythiophene polymer, one having a side chain in a polymer having a poly-thiophene skeleton is preferable. Specific examples include poly-3-alkylthiophene (alkyl group) such as poly-3-methylthiophene, poly-3-butylthiophene, poly-3-hexylthiophene, poly-3-octylthiophene, poly-3-dodecylthiophene, and the like. Is preferably 1-12); poly-3-alkoxythiophene such as poly-3-methoxythiophene, poly-3-ethoxythiophene, poly-3-dodecyloxythiophene (the carbon number of the alkoxy group is preferably 1) -12); poly-3-alkoxy-4-alkylthiophene such as poly-3-methoxy-4-methylthiophene, poly-3-dodecyloxy-4-methylthiophene (the number of carbons of the alkoxy group and the alkyl group is preferably 1-12); poly-3-thiohexylthiophene and poly-3-thiodode Poly-3-thio-alkylthiophene such as Le thiophene (number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 12) are exemplified, can be used singly or in combination. Among these, poly-3-alkylthiophene or poly-3-alkoxythiophene is preferable. As the former, poly-3-hexylthiophene is particularly preferable. Examples of the polyfluorene polymer include poly (9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) and poly {(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt- [4. 7-bis (3-decyloxythien-2-yl) -2,1,3-benzothiadiazole] -5 ′, 5′-diyl}, poly {(9,9-dioctylfluorenyl-2,7- Diyl) -alt- (benzo [2,1,3] thiadiazole-4,8-diyl)}, poly {(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-bithiophene}}, poly [(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl) -alt- (2,5-dimethyl-1,4-phenylene)] and the like. The preferred molecular weight of the polythiophene polymer and the polyfluorene polymer is 800 to 100,000 in terms of number average molecular weight. Further, the polymer need not necessarily have a high molecular weight, and may be an oligomer composed of a linear conjugated system.

CNT複合体と混合して用いられる有機半導体には、半導体性を示す材料であれば分子量にかかわらず用いることができ、キャリア移動度の高い材料が好ましく用いることができる。また、有機溶媒に可溶のものがより好ましく、溶液をガラス基板やプラスチック基板に塗布することで簡便に半導体層を形成することができる。有機半導体の種類は特に限定されないが、ポリ−3−ヘキシルチオフェン、ポリベンゾチオフェンなどのポリチオフェン類、ポリ(2,5−ビス(2−チエニル)−3,6−ジペンタデシルチエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(4,8−ジヘキシル−2,6−ビス(3−ヘキシルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン)、ポリ(4−オクチル−2−(3−オクチルチオフェン−2−イル)チアゾール)、ポリ(5,5’−ビス(4−オクチルチアゾール−2−イル)−2,2’−ビチオフェン)などのチオフェンユニットを主鎖中に含む化合物、ポリピロール類、ポリ(p−フェニレンビニレン)などのポリ(p−フェニレンビニレン)類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリジアセチレン類、ポリカルバゾール類、ポリフラン、ポリベンゾフランなどのポリフラン類、ピリジン、キノリン、フェナントロリン、オキサゾール、オキサジアゾールなどの含窒素芳香環を構成単位とするポリヘテロアリール類、アントラセン、ピレン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ルブレンなどの縮合多環芳香族化合物、フラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ピリジン、キノリン、フェナントロリン、オキサゾール、オキサジアゾールなどの含ヘテロ原子芳香族化合物、4,4’−ビス(N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニルに代表される芳香族アミン誘導体、ビス(N−アリルカルバゾール)またはビス(N−アルキルカルバゾール)などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、銅ポルフィリンなどの金属ポルフィリン類、ジスチリルベンゼン誘導体、アミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミドなどの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、メロシアニン、フェノキサジン、ローダミンなどの有機色素などが例として挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。中でも、チオフェン骨格を有する有機半導体が好ましい。   As the organic semiconductor used in combination with the CNT composite, any material exhibiting semiconductivity can be used regardless of the molecular weight, and a material having high carrier mobility can be preferably used. Further, those soluble in an organic solvent are more preferable, and the semiconductor layer can be easily formed by applying the solution to a glass substrate or a plastic substrate. Although the kind of organic semiconductor is not particularly limited, polythiophenes such as poly-3-hexylthiophene and polybenzothiophene, poly (2,5-bis (2-thienyl) -3,6-dipentadecylthieno [3,2 -B] thiophene), poly (4,8-dihexyl-2,6-bis (3-hexylthiophen-2-yl) benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene), poly (4 Mainly thiophene units such as -octyl-2- (3-octylthiophen-2-yl) thiazole), poly (5,5'-bis (4-octylthiazol-2-yl) -2,2'-bithiophene) Compounds contained in the chain, polypyrroles, poly (p-phenylene vinylenes) such as poly (p-phenylene vinylene), polyanilines, polyacetylenes, polydiacetylenes , Polycarbazoles, polyfurans such as polyfuran and polybenzofuran, polyheteroaryls having a nitrogen-containing aromatic ring such as pyridine, quinoline, phenanthroline, oxazole and oxadiazole, anthracene, pyrene, naphthacene, pentacene, hexacene , Condensed polycyclic aromatic compounds such as rubrene, heteroatom-containing aromatic compounds such as furan, thiophene, benzothiophene, dibenzofuran, pyridine, quinoline, phenanthroline, oxazole, oxadiazole, 4,4′-bis (N- ( Aromatic methyl derivatives represented by 3-methylphenyl) -N-phenylamino) biphenyl, biscarbazole derivatives such as bis (N-allylcarbazole) or bis (N-alkylcarbazole), pyrazoline derivatives, Tilben compounds, hydrazone compounds, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine, metal porphyrins such as copper porphyrin, distyrylbenzene derivatives, aminostyryl derivatives, aromatic acetylene derivatives, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic Examples thereof include condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as acid diimide and perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide, and organic dyes such as merocyanine, phenoxazine and rhodamine. Two or more of these may be contained. Among these, an organic semiconductor having a thiophene skeleton is preferable.

CNT複合体は、溶媒に分散したCNT複合体分散液として使用できる。有機溶媒の具体例としては、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロメタン等の含ハロゲン炭化水素類、デカヒドロナフタレン、デカン等の脂肪族炭化水素類、エチレングリゴールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノt−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、安息香酸エチル、安息香酸メチル等のエステル類、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類、トルエン、キシレン、テトラヒドロナフタレン、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン等の環状エステル類、N−メチルピロリジノンなどが挙げられるが、これに限定されない。   The CNT composite can be used as a CNT composite dispersion dispersed in a solvent. Specific examples of the organic solvent include halogen-containing hydrocarbons such as chlorobenzene, o-dichlorobenzene, chloroform and dichloromethane, aliphatic hydrocarbons such as decahydronaphthalene and decane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether , Ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol mono t-butyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, ethylene Glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate Esters, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, ethyl benzoate, methyl benzoate, etc., acetylacetone , Ketones such as methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, 2-heptanone, butyl alcohol, isobutyl alcohol, pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-2-butanol Alcohols such as 3-methyl-3-methoxybutanol and diacetone alcohol, aromatic carbonization such as toluene, xylene, tetrahydronaphthalene, 1,2,3-trimethylbenzene and 1,2,3,5-tetramethylbenzene water S, .gamma.-butyrolactone, cyclic esters such as β- butyrolactone, although such N- methylpyrrolidinone include, but are not limited thereto.

またCNT複合体分散液には、さらにゲート絶縁層への濡れ性を改善するための界面活性剤が含有されていてもよい。   The CNT composite dispersion may further contain a surfactant for improving wettability to the gate insulating layer.

半導体層4は、CNT複合体分散液を塗布し、それを乾燥することにより得ることができる。塗布法の具体例としては、スピンコート法、ブレードコート法、スリットダイコート法、スクリーン印刷法、バーコーター法、鋳型法、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法などを好ましく用いることができ、塗膜厚み制御や配向制御など、得ようとする塗膜特性に応じて塗布方法を選択できる。形成した塗膜に対して、大気下、減圧下または不活性ガス雰囲気下(窒素やアルゴン雰囲気下)でアニーリング処理を行ってもよい。アニーリング温度としては、100〜300℃の範囲が好ましく、プラスチック基板上への半導体層の形成という観点からは、100〜200℃であることがさらに好ましい。   The semiconductor layer 4 can be obtained by applying a CNT composite dispersion and drying it. As specific examples of the coating method, a spin coating method, a blade coating method, a slit die coating method, a screen printing method, a bar coater method, a mold method, a printing transfer method, a dip-up method, an inkjet method, and the like can be preferably used. The coating method can be selected according to the characteristics of the coating film to be obtained, such as film thickness control and orientation control. The formed coating film may be annealed in the air, under reduced pressure, or in an inert gas atmosphere (in a nitrogen or argon atmosphere). As an annealing temperature, the range of 100-300 degreeC is preferable, and it is more preferable that it is 100-200 degreeC from a viewpoint of formation of the semiconductor layer on a plastic substrate.

形成されたFETは、ソース電極とドレイン電極との間に流れる電流をゲート電圧を変化させることによって制御することができる。FETの移動度は、下記の(a)式を用いて算出することができる。   In the formed FET, the current flowing between the source electrode and the drain electrode can be controlled by changing the gate voltage. The mobility of the FET can be calculated using the following equation (a).

μ=(δId/δVg)L・D/(W・ε・ε・Vsd) (a)
ただしIdはソース・ドレイン間の電流、Vsdはソース・ドレイン間の電圧、Vgはゲート電圧、Dは絶縁層の厚み、Lはチャネル長、Wはチャネル幅、εはゲート絶縁層の比誘電率、εは真空の誘電率(8.85×10−12F/m)である。
μ = (δId / δVg) L · D / (W · ε r · ε · Vsd) (a)
However Id is the current between the source and drain, Vsd is the voltage between the source and the drain, Vg is the thickness of the gate voltage, D is the insulating layer, L is the channel length, W is the channel width, epsilon r is the relative dielectric gate insulating layer The rate, ε, is the dielectric constant of vacuum (8.85 × 10 −12 F / m).

また、あるマイナスのゲート電圧におけるId(オン電流)の値と、あるプラスのゲート電圧におけるId(オフ電流)の値の比からオンオフ比を求めることができる。   Further, the on / off ratio can be obtained from the ratio of the value of Id (on current) at a certain negative gate voltage to the value of Id (off current) at a certain positive gate voltage.

ヒステリシスは、Vgを正から負へと印加した際のId=10−8Aにおけるゲート電圧Vgと、Vgを負から正へと印加した際のId=10−8Aにおけるゲート電圧Vgとの差の絶対値|Vg−Vg|から求めることができる。 Hysteresis, gate voltages Vg 1 at Id = 10 -8 A in applying the the Vg from positive to negative, the gate voltage Vg 2 at Id = 10 -8 A in applying from negative Vg to a positive The absolute value | Vg 1 −Vg 2 |

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these Examples.

実施例1
(1)CNT複合体分散液の作製
共役系重合体であるポリ−3−ヘキシルチオフェン(アルドリッチ社製、レジオレギュラー、数平均分子量(Mn):13000、以下P3HTという)0.10gをクロロホルム5mlの入ったフラスコの中に加え、超音波洗浄機(井内盛栄堂(株)製US−2、出力120W)中で超音波撹拌することによりP3HTのクロロホルム溶液を得た。次いでこの溶液をスポイトにとり、メタノール20mlと0.1規定塩酸10mlの混合溶液の中に0.5mlずつ滴下して、再沈殿を行った。固体になったP3HTを0.1μm孔径のメンブレンフィルター(PTFE社製:4フッ化エチレン)によって濾別捕集し、メタノールでよくすすいだ後、真空乾燥により溶媒を除去した。さらにもう一度溶解と再沈殿を行い、90mgの再沈殿P3HTを得た。
Example 1
(1) Preparation of CNT Complex Dispersion 0.10 g of poly-3-hexylthiophene (Aldrich, regioregular, number average molecular weight (Mn): 13000, hereinafter referred to as P3HT), which is a conjugated polymer, was added to 5 ml of chloroform. In addition to the flask which entered, the chloroform solution of P3HT was obtained by ultrasonically stirring in an ultrasonic cleaning machine (US-2 manufactured by Inoue Seieido Co., Ltd., output 120 W). Subsequently, this solution was taken in a dropper, and 0.5 ml was dropped into a mixed solution of 20 ml of methanol and 10 ml of 0.1N hydrochloric acid to perform reprecipitation. The solid P3HT was collected by filtration with a 0.1 μm pore size membrane filter (PTFE: tetrafluoroethylene), rinsed well with methanol, and then the solvent was removed by vacuum drying. Further, dissolution and reprecipitation were performed again to obtain 90 mg of reprecipitation P3HT.

単層CNT(CNI社製の単層カーボンナノチューブ、純度95%)1.0mgと、上記P3HT1.0mgを10mlのクロロホルム中に加え、氷冷しながら超音波ホモジナイザー(東京理化器械(株)製VCX−500)を用いて出力250Wで30分間超音波撹拌した。超音波照射を30分間行った時点で一度照射を停止し、上記P3HTを1.0mg追加し、さらに1分間超音波照射することによって、CNT複合体分散液A(溶媒に対するCNT濃度0.1g/l)を得た。   Add 1.0 mg of single-walled CNT (single-walled carbon nanotubes manufactured by CNI, purity 95%) and 1.0 mg of the above P3HT into 10 ml of chloroform, and ultrasonically homogenizer (VCX manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) -500) for 30 minutes with an output of 250 W. When the ultrasonic irradiation was performed for 30 minutes, the irradiation was stopped once, 1.0 mg of the above P3HT was added, and further ultrasonic irradiation was performed for 1 minute, whereby the CNT composite dispersion A (CNT concentration 0.1 g / l) was obtained.

CNT複合体分散液A中で、P3HTがCNTに付着しているかどうかを調べるため、分散液A5mlをメンブレンフィルターを用いてろ過を行い、フィルター上にCNTを捕集した。捕集したCNTを、溶媒が乾かないうちに素早くシリコンウエハー上に転写し、乾燥したCNTを得た。このCNTを、X線光電子分光法(XPS)を用いて元素分析したところP3HTに含まれる硫黄元素が検出された。従って、CNT複合体分散液A中のCNTにはP3HTが付着していることが確認できた。   In order to examine whether or not P3HT was adhered to the CNT in the CNT complex dispersion A, 5 ml of the dispersion A was filtered using a membrane filter, and CNT was collected on the filter. The collected CNTs were quickly transferred onto a silicon wafer before the solvent was dried to obtain dried CNTs. When this CNT was subjected to elemental analysis using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), sulfur element contained in P3HT was detected. Therefore, it was confirmed that P3HT was adhered to the CNT in the CNT composite dispersion A.

上記CNT複合体分散液Aにo−ジクロロベンゼン(沸点180℃、以下o−DCBという)5mlを加えた後、ロータリーエバポレーターを用いて、低沸点溶媒であるクロロホルムを留去し、溶媒をo−DCBで置換し、CNT複合体分散液Bを得た。次に分散液Bをメンブレンフィルター(孔径3μm、直径25mm、ミリポア社製オムニポアメンブレン)を用いてろ過を行い、長さ10μm以上のCNTを除去した。得られたろ液にo−DCBを加えて希釈し、CNT複合体分散液C(溶媒に対するCNT濃度0.06g/l)とした。   After adding 5 ml of o-dichlorobenzene (boiling point 180 ° C., hereinafter referred to as o-DCB) to the CNT complex dispersion A, chloroform as a low boiling point solvent was distilled off using a rotary evaporator. Substitution with DCB gave CNT composite dispersion B. Next, the dispersion B was filtered using a membrane filter (pore size: 3 μm, diameter: 25 mm, Omnipore membrane manufactured by Millipore) to remove CNTs having a length of 10 μm or more. The obtained filtrate was diluted by adding o-DCB to obtain a CNT composite dispersion C (CNT concentration 0.06 g / l with respect to the solvent).

(2)絶縁層用ポリシロキサン溶液の合成
メチルトリメトキシシラン61.29g(0.45モル)、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン12.31g(0.05モル)、およびフェニルトリメトキシシラン99.15g(0.5モル)をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAという)203.36gに溶解し、これに、水54.90g、リン酸0.864gを撹拌しながら加えた。得られた溶液をバス温105℃で2時間加熱し、内温を90℃まで上げて、主として副生するメタノールからなる成分を留出した。次いでバス温130℃で2.0時間加熱し、内温を118℃まで上げて、主として水とPGMEAからなる成分を留出した後、室温まで冷却し、固形分濃度44.7重量%のポリシロキサン溶液Aを得た。
(2) Synthesis of polysiloxane solution for insulating layer 61.29 g (0.45 mol) of methyltrimethoxysilane, 12.31 g (0.05 mol) of β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and 99.15 g (0.5 mol) of phenyltrimethoxysilane was dissolved in 203.36 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as PGMEA), and 54.90 g of water and 0.864 g of phosphoric acid were added thereto with stirring. It was. The obtained solution was heated at a bath temperature of 105 ° C. for 2 hours, the internal temperature was raised to 90 ° C., and a component mainly composed of methanol as a by-product was distilled out. Subsequently, the bath temperature is heated at 130 ° C. for 2.0 hours, the internal temperature is raised to 118 ° C., and a component mainly composed of water and PGMEA is distilled off, and then cooled to room temperature, and a solid content concentration of 44.7 wt% is obtained. A siloxane solution A was obtained.

(3)ゲート絶縁材溶液の作製
得られたポリシロキサン溶液Aを11.2gはかり取り、酸化ジルコニウム微粒子分散液(“ナノユース”OZ−S30K−AC(日産化学(株)製):酸化ジルコニウム微粒子濃度30.7重量%)48.9gおよびPGMEA39.9gを混合して室温で2時間攪拌して溶解し、ゲート絶縁材溶液B(ポリマー固形分濃度5重量%、酸化ジルコニウム微粒子固形分濃度15重量%)を得た。
(3) Preparation of Gate Insulating Material Solution 11.2 g of the obtained polysiloxane solution A was weighed, and zirconium oxide fine particle dispersion (“Nanouse” OZ-S30K-AC (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.)): zirconium oxide fine particle concentration 30.7 wt.%) 48.9 g and PGMEA 39.9 g were mixed and dissolved by stirring at room temperature for 2 hours. Gate insulating material solution B (polymer solid content concentration 5 wt%, zirconium oxide fine particle solid content concentration 15 wt%) )

(4)FETの作製
図1のFETを作製した。ガラス製の基板1(厚み0.7mm)上に、抵抗加熱法により、メタルマスクを介して、クロムを厚み5nm、続いて金を厚み50nmで真空蒸着し、ゲート電極2を形成した。次に上記(2)で作製したゲート絶縁材溶液Bを上記ゲート電極が形成されたガラス基板上にスピンコート塗布(2000rpm×30秒)し、得られたコーティング膜を窒素気流下200℃、1時間加熱処理することによって、膜厚が600nmのゲート絶縁膜を得て、ゲート絶縁層3を形成した。このゲート絶縁層が形成された基板上に、金を厚み50nmになるように真空蒸着した。次に、ポジ型レジスト溶液を滴下し、スピナーを用いて塗布した後、90℃のホットプレートで乾燥し、レジスト膜を形成した。得られたレジスト膜に対して、露光機を用いて、フォトマスクを通して紫外線照射を行った。続いて、基板をアルカリ水溶液に浸漬し、紫外線照射部を除去し、電極形状にパターン加工されたレジスト膜を得た。得られた基板を金エッチング液(アルドリッチ社製、Gold etchant,standard)中に浸漬し、レジスト膜が除去された部分の金を溶解・除去した。得られた基板をアセトン中に浸漬し、レジストを除去した後、純水で洗浄し、100℃のホットプレートで30分間乾燥した。このようにして、電極の幅(チャネル幅)0.2mm、電極の間隔(チャネル長)20μm、厚み50nmの金ソース・ドレイン電極を得た。
(4) Fabrication of FET The FET of FIG. 1 was fabricated. A gate electrode 2 was formed on a glass substrate 1 (thickness 0.7 mm) by vacuum evaporation of chromium with a thickness of 5 nm and then gold with a thickness of 50 nm through a metal mask by a resistance heating method. Next, the gate insulating material solution B prepared in the above (2) is spin-coated (2000 rpm × 30 seconds) on the glass substrate on which the gate electrode is formed, and the obtained coating film is applied at 200 ° C. under a nitrogen stream at 1 ° C. By performing heat treatment for a time, a gate insulating film having a thickness of 600 nm was obtained, and the gate insulating layer 3 was formed. On the substrate on which the gate insulating layer was formed, gold was vacuum-deposited so as to have a thickness of 50 nm. Next, a positive resist solution was dropped and applied using a spinner, and then dried on a hot plate at 90 ° C. to form a resist film. The obtained resist film was irradiated with ultraviolet rays through a photomask using an exposure machine. Subsequently, the substrate was immersed in an alkaline aqueous solution, the ultraviolet irradiation part was removed, and a resist film patterned into an electrode shape was obtained. The obtained substrate was immersed in a gold etching solution (manufactured by Aldrich, Gold etchant, standard), and the gold in the portion where the resist film was removed was dissolved and removed. The obtained substrate was immersed in acetone, the resist was removed, washed with pure water, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 30 minutes. Thus, a gold source / drain electrode having an electrode width (channel width) of 0.2 mm, an electrode interval (channel length) of 20 μm, and a thickness of 50 nm was obtained.

次に、電極が形成された基板上に、上述の(1)で調製したCNT複合体分散液Cをインクジェット法を用いて塗布し、ホットプレート上で窒素気流下、150℃、30分間の熱処理を行い、CNT複合体分散膜をチャネル層とするFETを作製した。この際、インクジェット装置に、簡易吐出実験セットPIJL−1(クラスターテクノロジー(株)製)を用いた。   Next, the CNT composite dispersion C prepared in (1) above is applied onto the substrate on which the electrodes are formed using an inkjet method, and is heat-treated at 150 ° C. for 30 minutes in a nitrogen stream on a hot plate. Thus, an FET having the CNT composite dispersion film as a channel layer was produced. At this time, a simple discharge experiment set PIJL-1 (manufactured by Cluster Technology Co., Ltd.) was used for the ink jet apparatus.

(5)FETの評価
上記FETのゲート電圧(Vg)を変えたときのソース・ドレイン間電流(Id)−ソース・ドレイン間電圧(Vsd)特性を測定した。測定には半導体特性評価システム4200−SCS型(ケースレーインスツルメンツ(株)製)を用い、大気中で測定した。Vg=+30〜−30Vに変化させたときのVsd=−5VにおけるIdの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、0.56cm/V・secであった。また、このときのIdの最大値と最小値の比からオンオフ比を求めたところ1×10であった。Vgを+30から−30Vへ掃引したときのI−Vカーブにおいて、電流Iの値が急激に起ち上がるVgの値をターンオン電圧として読みとったところ+3Vであった。さらに、Id=10−8Aにおける行きと帰りのゲート電圧差の絶対値|Vg−Vg|からヒステリシスを求めたところ、0Vであった。結果は表1に示した。
(5) Evaluation of FET The characteristics of the source-drain current (Id) -source-drain voltage (Vsd) when the gate voltage (Vg) of the FET was changed were measured. The measurement was performed in the air using a semiconductor characteristic evaluation system 4200-SCS type (manufactured by Keithley Instruments Co., Ltd.). When the mobility in the linear region was determined from the change in the value of Id at Vsd = −5 V when Vg = + 30 to −30 V, it was 0.56 cm 2 / V · sec. Further, when the on / off ratio was determined from the ratio between the maximum value and the minimum value of Id at this time, it was 1 × 10 5 . In the IV curve when Vg was swept from +30 to -30V, the value of Vg at which the value of current I suddenly rose was read as the turn-on voltage and found to be + 3V. Furthermore, when the hysteresis was determined from the absolute value | Vg 1 −Vg 2 | of the gate voltage difference between the return and return at Id = 10 −8 A, it was 0V. The results are shown in Table 1.

実施例2
酸化ジルコニウム微粒子溶液の代わりに酸化ケイ素微粒子溶液(PMA−ST(日産化学(株)製):酸化ケイ素微粒子濃度30.7重量%)を用いた以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。
Example 2
An FET was prepared in the same manner as in Example 1 except that a silicon oxide fine particle solution (PMA-ST (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.): silicon oxide fine particle concentration 30.7 wt%) was used instead of the zirconium oxide fine particle solution. The characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

実施例3
ポリビニルフェノール(アルドリッチ社製:重量平均分子量:11000)25gをPGMEA75gに溶解しポリビニルフェノール溶液Cを作製した。ポリシロキサン溶液Aの代わりにポリビニルフェノール溶液C(固形分濃度25.0重量%)を用い、ゲート絶縁材溶液Bの調製比率をポリビニルフェノール溶液C20.0g、酸化ジルコニウム微粒子分散液48.9g、PGMEA31.1gに変更し、それぞれの固形分濃度をポリビニルフェノール5重量%、酸化ジルコニウム微粒子15重量%とした以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。
Example 3
A polyvinylphenol solution C was prepared by dissolving 25 g of polyvinylphenol (manufactured by Aldrich: weight average molecular weight: 11000) in 75 g of PGMEA. Instead of the polysiloxane solution A, a polyvinylphenol solution C (solid content concentration 25.0% by weight) is used, and the preparation ratio of the gate insulating material solution B is 20.0 g of the polyvinylphenol solution C, 48.9 g of the zirconium oxide fine particle dispersion, and PGMEA31. A FET was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solid content concentration was changed to 5% by weight of polyvinylphenol and 15% by weight of zirconium oxide fine particles, and the characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

実施例4
P3HTの代わりにポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−alt−ベンゾチアジアゾール)(アルドリッチ社製、Mn:10000〜20000(以下、F8BTという))を用いた以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。なお、F8BTは精製なしで使用した。
Example 4
An FET was prepared in the same manner as in Example 1 except that poly (9,9-dioctylfluorene-alt-benzothiadiazole) (manufactured by Aldrich, Mn: 10,000 to 20000 (hereinafter referred to as F8BT)) was used instead of P3HT. The characteristics were measured. The results are shown in Table 1. F8BT was used without purification.

実施例5
ゲート絶縁材溶液Bの調製比率をポリシロキサン溶液A22.4g、酸化ジルコニウム微粒子分散液32.6g、PGMEA45.0gに変更し、それぞれの固形分濃度をポリシロキサン10重量%、酸化ジルコニウム微粒子10重量%とした以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。
Example 5
The preparation ratio of the gate insulating material solution B was changed to 22.4 g of polysiloxane solution A, 32.6 g of zirconium oxide fine particle dispersion, and 45.0 g of PGMEA, and the respective solid content concentrations were 10% by weight of polysiloxane and 10% by weight of zirconium oxide fine particles. An FET was produced in the same manner as in Example 1 except that the characteristics were measured, and the characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

実施例6
酸化ジルコニウム微粒子溶液の代わりに酸化チタン微粒子溶液(“オプトレイク”TR−505(触媒化成工業(株)製):固形分濃度15.0重量%)を用い、ゲート絶縁材溶液Bの調製比率をポリシロキサン溶液A22.4g、酸化ジルコニウム微粒子分散液66.7g、PGMEA10.9gに変更し、それぞれの固形分濃度をポリシロキサン10重量%、酸化チタン微粒子10重量%とした以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。
Example 6
Instead of zirconium oxide fine particle solution, titanium oxide fine particle solution ("Optlake" TR-505 (manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.): solid content concentration 15.0% by weight) is used. The same as Example 1 except that the polysiloxane solution A was 22.4 g, the zirconium oxide fine particle dispersion was 66.7 g, and the PGMEA was 10.9 g, and the respective solid content concentrations were changed to 10 wt% polysiloxane and 10 wt% titanium oxide fine particles. Thus, an FET was fabricated and the characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

比較例1
ゲート絶縁材溶液Bの調製比率をポリシロキサン溶液A44.8g、PGMEA55.2gに変更し、ポリシロキサンの固形分濃度を20重量%とした以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。
Comparative Example 1
An FET was prepared in the same manner as in Example 1 except that the preparation ratio of the gate insulating material solution B was changed to 44.8 g of polysiloxane solution A and 55.2 g of PGMEA, and the solid content concentration of polysiloxane was 20 wt%. Was measured. The results are shown in Table 1.

比較例2
P3HTの代わりにF8BTを用いた以外は比較例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。また、F8BTは精製なしで使用した。
Comparative Example 2
An FET was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that F8BT was used instead of P3HT, and the characteristics were measured. The results are shown in Table 1. F8BT was used without purification.

比較例3
ポリシロキサン溶液Aの代わりに実施例3で作製したポリビニルフェノール溶液Cを用い、ゲート絶縁材溶液Bの調製比率をポリビニルフェノール溶液C80.0g、PGMEA20.0gに変更し、ポリビニルフェノールの固形分濃度を20重量%とした以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。
Comparative Example 3
Using the polyvinylphenol solution C prepared in Example 3 instead of the polysiloxane solution A, the preparation ratio of the gate insulating material solution B was changed to 80.0 g of polyvinylphenol solution C and 20.0 g of PGMEA, and the solid content concentration of polyvinylphenol was changed to An FET was produced in the same manner as in Example 1 except that the content was 20% by weight, and the characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

比較例4
テトラヒドロフルフリルアルコール(THFA)140g、分散剤“HOA−MPL”(共栄社化学(株)製)20g、無機粒子“T−BTO−030R”(チタン酸バリウム微粒子、戸田工業(株)製、平均粒子径30nm)400gを混合した。次いで、ビーズミル“ウルトラアペックスミルUAM−015”(寿工業(株)製)のベッセル内にジルコニアビーズ((株)ニッカトー製、YTZボール、寸法φ0.05mm)を400g充填し、ローターを回転させながら、上記混合液をベッセル内に送液、循環させて無機粒子の分散を行った。ローターの周速を9.5m/sとして2時間分散し、さらにTHFAを加えて固形分濃度を30.7%に調製し、チタン酸バリウム微粒子分散液Yを得た。
Comparative Example 4
Tetrahydrofurfuryl alcohol (THFA) 140 g, dispersant “HOA-MPL” (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 20 g, inorganic particles “T-BTO-030R” (barium titanate fine particles, Toda Kogyo Co., Ltd., average particle) 400 g (diameter 30 nm) was mixed. Next, 400 g of zirconia beads (manufactured by Nikkato Co., Ltd., YTZ balls, size φ0.05 mm) are filled in the vessel of the bead mill “Ultra Apex Mill UAM-015” (manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd.), and the rotor is rotated. The mixed liquid was sent and circulated in the vessel to disperse the inorganic particles. Dispersion was carried out at a rotor peripheral speed of 9.5 m / s for 2 hours, and THFA was further added to adjust the solid content concentration to 30.7%, whereby a barium titanate fine particle dispersion Y was obtained.

酸化ジルコニウム微粒子溶液の代わりにチタン酸バリウム微粒子分散液Yを用いた以外は実施例1と同様にしてFETを作製し、特性を測定した。結果は表1に示した。   An FET was prepared in the same manner as in Example 1 except that the barium titanate fine particle dispersion Y was used instead of the zirconium oxide fine particle solution, and the characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2013115162
Figure 2013115162

1 基板
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 半導体層
5 ソース電極
6 ドレイン電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Gate electrode 3 Gate insulating layer 4 Semiconductor layer 5 Source electrode 6 Drain electrode

Claims (4)

半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する電界効果型トランジスタであって、前記半導体層は表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したカーボンナノチューブを含有し、前記ゲート絶縁層はポリマーおよび無機酸化物微粒子を含有し、前記無機酸化物微粒子が3〜14族のいずれかに属する元素および酸素からなる無機酸化物微粒子であることを特徴とする電界効果型トランジスタ。 A field effect transistor having a semiconductor layer, a gate insulating layer, a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, wherein the semiconductor layer contains carbon nanotubes having a conjugated polymer attached to at least a part of a surface thereof, and the gate A field effect transistor, wherein the insulating layer contains a polymer and inorganic oxide fine particles, and the inorganic oxide fine particles are inorganic oxide fine particles composed of an element belonging to any of Groups 3 to 14 and oxygen. 前記無機酸化物微粒子が以下の式(1)で示される無機酸化物を1種以上含むことを特徴とする請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。
MxOy (1)
(式中Mは3〜14族に属する元素から選ばれる。Oは酸素原子を表す。また、xおよびyはそれぞれ1〜4の整数を表す。)
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the inorganic oxide fine particles contain one or more inorganic oxides represented by the following formula (1).
MxOy (1)
(In the formula, M is selected from elements belonging to groups 3 to 14. O represents an oxygen atom, and x and y each represents an integer of 1 to 4.)
前記式(1)において、Mがチタン、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群より選ばれる請求項2に記載の電界効果型トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 2, wherein, in the formula (1), M is selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, and tin. 前記無機酸化物微粒子が酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化スズ、酸化ハフニウムのいずれか1種以上を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電界効果型トランジスタ。 The field effect type according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic oxide fine particles contain at least one of zirconium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, tin oxide, and hafnium oxide. Transistor.
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