JP2014049722A - 有機半導体トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、印刷法によって膜のほぼ全領域が単一の単結晶からなる有機半導体膜をチャネル層に用いた有機半導体トランジスタの移動度を向上させると同時に、移動度のばらつきを低減することを課題とする。
【解決手段】チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位がチャネル方向と略平行であることを特徴とする有機半導体トランジスタである。例えば、有機半導体膜がＣｎ−ＢＴＢＴ（ｎはゼロあるいは自然数）の場合、チャネル方向がＣｎ−ＢＴＢＴの結晶のａ軸に略平行である有機半導体トランジスタである。
【選択図】 図１

Description

本発明は単結晶性の有機半導体膜を有する有機半導体トランジスタに関する。

有機半導体を用いる有機エレクトロニクスは、フラットパネルディスプレイや電子ペーパーを製造するための主要な次世代技術として注目されている。既に製品化された有機電界発光ダイオードに加えて、アクティブ・マトリックス用スイッチング素子を構成する有機半導体の薄膜電界効果トランジスタなどが開発されている。

有機エレクトロニクスの利点は、印刷技術によって電子デバイスを作製できることである。製品サイズの大面積化に伴い、従来の無機半導体デバイスは大規模な真空装置や高温加熱装置などに高い費用を要する。一方、有機半導体デバイスは、真空を要さない溶液プロセスを用いるために、省エネルギーかつ低コストで大面積のディスプレイ、センサ−や電子ペーパーを製造できる。

これら有機半導体デバイスの課題は移動度が小さいことである。トランジスタのチャネル層に用いられる有機半導体層には、分子配列に規則性のないアモルファス性薄膜や大きさ数μｍの微結晶からなる多結晶性膜が利用されてきた。そのため結晶粒界がキャリア輸送を阻害するために高い移動度が得られなかった。近年、溶液法で作製される有機半導体デバイスにおいて、有機半導体層を単結晶化する技術が開発されている。

例えば、高い結晶性を示す２，７−ジオクチル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン（以下、「Ｃ８−ＢＴＢＴ」という。）において、基板上に液滴を支持するためのシリコンウェハー等の端部を接触させ、基板全体を傾斜させることによりＣ８−ＢＴＢＴ単結晶を徐々に成長させる方法が提案されている（非特許文献１）。しかしこの方法では、単結晶有機半導体膜を工業的に量産可能なレベルで制御性よく製造することは難しい。

一方、低分子系の有機半導体薄膜を印刷技術によって形成する手法のひとつに、インクジェット印刷法がある。インク溶液は有機半導体を有機溶媒等に高濃度に溶解させたものを用いる。インクジェット印刷法では、有機半導体インクをインクヘッドから基板上に滴下し、これに続く有機溶媒の蒸発によって有機半導体層を析出させて作製する。

しかしながら、着滴後、溶媒の蒸発速度が速い液滴の外縁部においてランダムに種結晶が発生するため、多結晶性の有機半導体膜となる。この問題を解決するためにダブルショット・インクジェット印刷法が開発された。ダブルショット・インクジェット印刷法は、有機半導体をほとんど溶かさない有機溶媒からなる非溶解性インクを滴下した後、有機半導体インクを滴下する方法である。これによって有機溶媒の蒸発前に有機半導体の析出が進行し、均質性の高い有機半導体薄膜を得ることができる（特許文献１）。

近年、ダブルショット・インクジェット印刷法により、有機半導体膜のほぼ全領域を単結晶化する手法が開発された。そこでは、まず疎水化処理した基板表面の一部を親水化した後、親水化した基板表面の一部をさらに親油性処理することにより、インクが貯留する領域を形成する。貯留領域は、種結晶が発生する小さな液溜部位と種結晶から単結晶を成長させる大きな液溜部位とそれらをつなぐくびれ部位からなる。くびれ部位は液溜り間の対流を抑制し、結晶成長方向を決定する働きがある。これによって１００μｍ以上×１００μｍ以上の広い面積にわたって単結晶性有機半導体膜の作製が可能になる。また矩形の大きな液溜領域内での有機半導体膜結晶の成長方向と結晶方位を明らかにした（特許文献２）。

図１８に公知構造の有機半導体トランジスタの上面図を示す。この構造は、ＳｉＯ_２／Ｓｉ基板１４０、絶縁体１４１、ドレイン電極１４２、ソース電極１４３、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶１４４、ゲート電極１４５、ａ軸方向１４６、ｂ軸方向１４７、チャネル方向１４８からなる。製造方法は、ＳｉＯ_２膜が形成されたＳｉ基板上１４０に、上記の手法を用いて、複数の矩形形状のＣ８−ＢＴＢＴ結晶１４４を形成した後、その上にソース電極１４３、ドレイン電極１４２、絶縁体１４１、ゲート電極１４５を形成して、トップゲ−ト型の有機半導体トランジスタを形成したものである。その結果、平均１０ｃｍ^２／Ｖｓの高い移動度が得られた。しかし同時に３〜３０ｃｍ^２／Ｖｓの移動度のばらつきが見られた。移動度のばらつきはトランジスタを集積した場合に装置の特性や信頼性を大幅に低下させてしまう。これは有機半導体膜の単結晶化によって新たに生じた課題である（非特許文献２）。

これまで印刷法に用いられる有機半導体に関しては、十分大きな単結晶が得られなかったので、有機半導体結晶の移動度の異方性はよく分かっていなかった。近年、キャリアのホッピングモデルに基づいた第一原理密度汎関数法による量子計算によって、有機半導体結晶は移動度に異方性を持つことが示唆されている（非特許文献３）。但し計算された材料はペンタセンなどに限られており、印刷法に用いられる有機半導体に関して、移動度の異方性はまだよく分かっていない。ペンタセン分子は、ベンゼン環が５個直列した形状をしており、ファンデルワ−ルス力でお互いに弱く結合し、通常、分子は分子の長手方向が基板に垂直に揃って配列して結晶を形成する。分子の長手方向が結晶のｃ軸方向になる。２つの結晶軸であるａ軸とｂ軸は、ｃ軸に垂直であり、基板と平行な水平面を形成する。電気伝導を担う分子間の正孔の移動は主にａ軸とｂ軸で張られるａｂ面内で生じる。ａ軸からｂ軸に回転する角度をθとすると、ペンタセンの場合はθ＝５５°で正孔の移動度が最も大きくなることが量子計算で示唆された。

これまで開発された有機トランジスタのチャネル層を構成する有機半導体材料は熱に弱いものが多いが、ジナフト［２，３−ｂ：２’，３’−ｆ］ チエノ ［３，２−ｂ］チオフェン（以下「ＤＮＴＴ」と呼ぶ）は移動度が高くかつ信頼性が高い有機半導体として注目されている。ジアルキル・ジナフト・チエノチオフェンＣ１０−ＤＮＴＴ（２，９−ｄｉｄｅｃｙｌｄｉｎａｐｈｔｈｏ［２，３−ｂ：２０，３０−ｆ］ｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）はＤＮＴＴ分子の両側に１０個の炭素原子を有するアルキル基が付加した構造を有し、ジクロロベンゼンなどの有機溶媒を用いて塗布で薄膜を形成できる材料である。近年Ｃ１０−ＤＮＴＴを用いた高分子フィルム上に作製された有機トランジスタにおいて１５０℃の高耐熱性と２Ｖの低い駆動電圧が実証された。この有機トランジスタは生体と整合性の良い高分子フィルムの上に容易に製造できるため、装着感のないウェアラブル健康センサや柔らかいペースメーカーなど体内埋め込み型デバイスへの応用が期待されている。

特開２０１０−０４３９２６号公報 特開２０１２−０４９２９１号公報

Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．２，１１１５０１頁，２００９年 Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．４７５，３６４頁，２０１１年 Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，１１３巻， ８８１３頁−８８１９頁，２００９年 Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ３巻（７２３）， １７２１頁，２０１２年

以上のような状況に鑑み、本発明は、印刷法によって膜のほぼ全領域が単一の単結晶からなる単結晶性有機半導体膜をチャネル層に用いた有機半導体トランジスタの移動度を向上させると同時に、移動度のばらつきを低減することを課題とする。

チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に対応して、チャネル方向を設定する、有機半導体トランジスタである。また、チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に対応して、チャネル方向を設定する、有機半導体トランジスタの製造方法である。

本発明により、従来のアモルファスＳｉをチャネル層に用いたトランジスタを超える、最高のデバイス特性を示す有機半導体トランジスタを印刷法によって得ることができる。またロール・トウ・ロールでの印刷による大量生産により、安価な印刷エレクトロニクス製品が得られる。

本発明の第１の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第１の実施例の横断面構造を示す図である。 本発明の第１の実施例の縦断面構造を示す図である。 Ｃ８−ＢＴＢＴの分子構造を示す図である。 Ｃ８−ＢＴＢＴの結晶構造を示す図である。 インク液滴を閉じ込めるための親油領域の形成方法を示す図である。 本発明の第２の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第３の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第４の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第５の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第６の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第７の実施例の上面構造を示す図である。 ＤＮＴＴの分子構造を示す図である。 ＤＮＴＴの結晶構造を示す図である。 Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の最大移動度方向とａ軸と成長方向の関係を示す図である。 本発明の第８の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第９の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第１０の実施例の上面構造を示す図である。 本発明の第１０の実施例の断面構造を示す図である。 公知の有機半導体トランジスタの上面構造を示す図である。 Ｃｎ−ＢＴＢＴ結晶の移動度のａｂ面内の角度依存性を示す図である。 Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶とペンタセン結晶の移動度のａｂ面内の角度依存性を示す図である。 Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶の移動度の角度依存性、および、素子数の角度依存性を示す図である。 Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の移動度の角度依存性、および、素子数の角度依存性を示す図である。 Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶を用いた有機半導体トランジスタの素子数の移動度依存性を示す図である。 Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶を用いた有機半導体トランジスタの素子数の移動度依存性を示す図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施の形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

本実施の形態の有機半導体トランジスタは、チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる方向がチャネル方向とほぼ平行である有機半導体トランジスタであり、有機半導体膜の結晶方位を制御する領域を有する、あるいは、有機半導体膜がダブルショットのインクジェット法で形成される、あるいは、有機半導体膜の方位を制御する領域に形成された有機半導体膜に接してソース電極とドレイン電極が対向して設置される、あるいは、有機半導体膜がＣｎ−ＢＴＢＴ（ｎはゼロあるいは自然数）でありかつチャネル方向がＣｎ−ＢＴＢＴの結晶のａ軸にほぼ平行である、あるいは、有機半導体結晶がＣｎ−ＤＮＴＴ（ｎはゼロあるいは自然数）でありかつチャネル方向がＣｎ−ＤＮＴＴの結晶のａ軸からｂ軸に回転する角度θでほぼ３５°の方向である、あるいは、有機半導体結晶がペンタセンを含みかつチャネル方向がペンタセンの結晶のａ軸からｂ軸に回転する角度θでほぼ５５°の方向である、あるいは、有機半導体膜が単結晶である、特徴を有する有機半導体トランジスタである。
（第１の実施例）
図１に、本発明の第１の実施例である有機半導体トランジスタの上面構造を示す。本発明の第１の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜３、ソース電極４、ドレイン電極５、チャネル方向６、絶縁体膜７、ゲート電極８、結晶成長方向９、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。電極材料には金を用いた。チャネル長３０μｍ、チャネル幅は約１５０μｍである。絶縁体膜７にはパリレン樹脂を用いた。チャネル方向６はソース電極４からドレイン電極５に向かう方向であり、トランジスタ動作時にキャリアが走行する方向である。Ｃ８−ＢＴＢＴはｐ型半導体であり、走行するキャリアは正孔である。Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜３は滴下領域１２、くびれ領域１３、結晶領域１４に形成されている。滴下領域１２は幅１２０μｍ、長さ１２０μｍである。くびれ領域１３の幅は３０μｍ、長さが３０μｍである。結晶領域１４は幅１２０μｍ、長さ７００μｍである。図１に示されるように、結晶領域１４は有機半導体膜の結晶方位を制御する領域であり、結晶領域１４のＣ８−ＢＴＢＴ膜結晶のａ軸方向１０は結晶成長方向９とほぼ４５度の角度を成す。

図２に、本発明の第１の実施例の横断面構造を示す。これは断面線１５で切った断面図である。図３に、本発明の第１の実施例の縦断面構造を示す。これは断面線０で切った断面図である。第１の実施例は、結晶性有機半導体膜としてＣ８−ＢＴＢＴを用いた特徴と結晶領域１４のＣ８−ＢＴＢＴ膜結晶のａ軸方向１０がチャネル方向６と平行である特徴と有機半導体結晶がダブルショットのインクジェット法で形成された特徴を有する。

図４ＡにＣ８−ＢＴＢＴの分子構造２２を、図４ＢにＣ８−ＢＴＢＴの結晶構造２１をそれぞれ示す。硫黄原子（Ｓ）を含む５印環とベンゼン環が結合した分子が２つ結合してＢＴＢＴ分子を形成する。Ｃ８−ＢＴＢＴの分子構造２２は、ＢＴＢＴ分子にＣ８Ｈ１７のアルキル側鎖が両側に結合した構造をしている。Ｃ８−ＢＴＢＴの結晶構造２１では側鎖はＣ軸方向を向いて、１つの分子の周りに６個の分子が平行に配列している。但し、図４Ｂでは、Ｃ８−ＢＴＢＴ分子２０の側鎖は省くなどで簡略化して表示している。

図４Ｂに示すように、ＢＴＢＴ分子が平行に向き合う方向をＰ方向、それ以外の２つの方向はＴ１方向とＴ２方向である。移動度は、ｃ軸方向では小さく、ａｂ面内で大きい。Ｃ８−ＢＴＢＴ分子間のキャリアはこれらの３つの方向でホッピングするが、電子軌道の重なりの違いにより、ホッピングする確率が方向によって異なるためにキャリアの移動度に異方性を生じる。Ｃ８−ＢＴＢＴの場合は、Ｐ方向のポッピング確率が高いため、Ｐ方向の移動度が高いことが今回の量子計算で分かった。Ｃ８−ＢＴＢＴの結晶構造２１のａ軸はＰ方向に平行なので、Ｃ８−ＢＴＢＴの結晶構造２１の移動度は、ａｂ面内では、ａ軸方向で最大となる。計算から、それに垂直なｂ軸方向で最小になることが分かった。

第１の実施例の有機半導体トランジスタは、図１のようにトランジスタのチャネル方向が、Ｃ８−ＢＴＢＴの結晶構造２１のａ軸方向とほぼ平行になるように、ソ−ス電極４とドレイン電極５が形成されている。チャネル方向６がＣ８−ＢＴＢＴの結晶構造２１のａ軸方向と一致するときに移動度が一番高くなり、ばらつきも小さくなる。「ほぼ平行」と表現したのは、チャネル方向６とａ軸方向に±１０°程度の製造誤差が生じても、本実施例ではチャネル方向６をａ軸方向に合わせた効果を発揮するためである。

次に、第１の実施例の製造方法を説明する。まず、ｐ−Ｓｉ基板１上に化学気相堆積法でＳｉＯ_２膜２を形成する。次にＳｉＯ_２膜２上に半導体インク液滴を閉じ込めるための親油領域を形成する。図５にインク液滴を閉じ込めるための親油領域の形成方法を示す。親油領域は次の４工程により形成する。
１：ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）によりＳｉＯ_２膜２の表面を疎水化する。
２：マスク１６でインク液滴の閉じ込め領域以外を被覆する。
３：紫外線（ＵＶ）／オゾン照射１８により選択的に親水化する。
４：フェネチル・トリクロロシラン（ＰＴＳ）処理１９により選択的に親油化する。

次に、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜３をダブルショット・インクジェット印刷により形成した。印刷に用いるインクとしては、Ｃ８−ＢＴＢＴ１０ｍｇ（２１．５μｍｏｌ：分子量４６４．７７）をオルト・ジクロロベンゼン（以下にＤＣＢと呼ぶ）０．８ｍｌに溶解させた濃度２７ｍｍｏｌ／ｌの半導体インク、及びＣ８−ＢＴＢＴをほとんど溶解しないジメチル・ホルムアミド（以下にＤＭＦと呼ぶ）からなる非溶解性インクを用いる。ＤＣＢとＤＭＦは市販されている。また、得られたインクの粘度はいずれも２〜３ｍＰａ・ｓと低く、インクジェット印刷に用いるのに適している。

Ｃ１０−ＤＮＴＴに関しても同じインク溶剤と非溶解性インクを適用できる。Ｃ１０−ＤＮＴＴの場合、溶液の温度を高めて溶解度を上げることができる。溶媒はジクロロベンゼン以外のものを用いてもよい。Ｃ１０−ＤＮＴＴの前駆体を塗布・結晶化し、後で加熱してＣ１０−ＤＮＴＴ結晶を得る方法を用いることもできる。

インクジェット式印刷装置は、デジタル制御により前記の２種類のインクを１００ピコリットル程度の微細液滴にして適切な位置に非接触で吐出できる。まず非溶解性インクを滴下領域１２の中央に吐出して着弾させ、親油領域内に行き渡らせた。その直後に、吐出ヘッドを移動し、半導体インクを滴下領域１２の中央の同じ位置に吐出し、溶液の状態で混合した。半導体インクは非溶解性インク上を薄く広がってくびれ領域１３を通過した後、結晶領域１４に徐々に拡散しながら半導体インク中の半導体を単結晶で成長させる。非溶解性インクは蒸発し、１〜２分程度で有機半導体結晶膜が選択された領域に形成された。

くびれ領域１３を設けることで単結晶有機半導体膜を［１−１０］の結晶成長方向９に成長できる。滴下領域１２は相対的に体積に対する表面積が大きいので、滴下領域１２で溶媒の蒸発につれて最初に種結晶が発生する。くびれ領域１３で多結晶のうち成長方向が一致したものが選別される。くびれ領域１３を起点として結晶領域１４に単結晶が［１−１０］の結晶成長方向９に成長する様子が偏光顕微鏡で観察できる。原子間力顕微鏡像で結晶領域１４の表面を観察すると、単一結晶に特有のステップ／テラス構造が観察できた。Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性半導体膜３のＣ８−ＢＴＢＴ分子は基板に垂直に配列しており、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶のａ軸とｂ軸を含むａｂ面は基板に平行である。結晶成長方向である矩形領域の長辺方向はａ軸と−４５度の角度を成している。

なお、本発明は上記の第１の実施例に限定されるものではない。例えば、有機半導体結晶を形成する矩形領域の形状や大きさを変更することもできる。塗布面積に応じてインクの量は調整する。素子の基材に関しても、ｐ−Ｓｉ基板だけでなく、高分子材料からなるフィルム基材を用いることができる。ソース電極端とドレイン電極端の間隔であるチャネル長やチャネル幅も本実施例に限定されるものではない。絶縁体にはパリレン樹脂を用いたが、ポリビニルアルコ−ル樹脂なども適用可能である。

ここでは有機半導体としては、Ｃ８−ＢＴＢＴに関する結果について例示したが、Ｃ１０−ＢＴＢＴやＣ１２−ＢＴＢＴなど側鎖長のことなるＣｎ−ＢＴＢＴに関しても同様の移動度の異方性が得られることを確かめている。そのためＣｎ−ＢＴＢＴ（ｎはゼロまたは自然数）を用いた上記の実施例と同じ構造でも優れたトランジスタ特性が得られる。移動度の異方性は側鎖の影響を受け難いので、アルキル基以外の置換基を有するＢＴＢＴ結晶に関しても本実施例は適用可能である。

また、有機半導体結晶を形成する方法としてダブルショット・インクジェット法を用いる方法を例示したが、結晶方向が特定できれば、他の方法で有機半導体結晶を形成してもよい。例えば蒸着で有機半導体膜を形成する方法や、基板傾斜やバーコーティングにより有機溶媒を徐々に蒸発させて単結晶有機半導体膜を成長させる方法でも実施可能である。
（第２の実施例）
図６に、本発明の第２の実施例である有機半導体トランジスタの上面構造を示す。本発明の第２の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜３０、ソース電極３６、ドレイン電極３７、チャネル方向６、絶縁体膜７、ゲート電極３８、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。

Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜３０は滴下領域３１、くびれ領域３２、結晶領域３３、結晶領域３４、結晶領域３５に形成されている。図６に示されるように、結晶領域３３を成長した結晶は結晶領域３４で成長方向を４５度変化させ、結晶領域３５を伝播して成長する。結晶領域３５ではその長手方向がその領域のＣ８−ＢＴＢＴ結晶のａ軸方向と一致する。ソース電極３６とドレイン電極３７は、結晶領域３５に直角な方向に設けられており、単純な矩形構造をしている。チャネル方向６はＣ８−ＢＴＢＴ結晶のａ軸方向と平行である。本実施例により、結晶領域の向きが変化する特徴により、電極構造を作製しやすくし、チャネル幅が明確なトランジスタを得ることができる。
（第３の実施例）
図７に、本発明の第３の実施例である有機半導体トランジスタの上面構造を示す。本発明の第３の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜４０、ソース電極３６、ドレイン電極３７、絶縁体膜７、ゲート電極３８、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜４０は滴下領域４１、くびれ領域４２、結晶領域４３、結晶領域４４、結晶領域４５、結晶領域４６、結晶領域４７に形成されている。前記第２の実施例との違いは、結晶領域４６、結晶領域４７が新たに付加されていることである。これにより、チャネルが設けられた結晶領域４５でのａ軸の方向がより正確に定まる効果があるために、移動度のばらつきがより小さくなる効果がある。
（第４の実施例）
図８に、本発明の第４の実施例である有機半導体トランジスタの上面構造を示す。本発明の第４の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜５０、ソース電極４、ドレイン電極５、絶縁体膜７、ゲート電極８、結晶性長方向９、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜５０は滴下領域５１、くびれ領域５２、結晶領域５３に形成されている。

前記第１の実施例との違いは、くびれ領域５２が３つのくびれを有していることである。第１の実施例では中央のくびれ領域１３を通過するために結晶領域１４において、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶の中心部の膜厚が厚くなる傾向があった。第４の実施例ではくびれ領域５２を通過したＣ８−ＢＴＢＴ結晶の成長方向に直角な方向の結晶の膜厚分布が均一になる効果を有する。これにより、移動度のばらつきがより小さくなった。またくびれ領域５２によって結晶領域５３の幅を広くすることができる。これによってチャネル幅を大きく設計できるため、トランジスタに電流を多く流すことができる利点がある。
（第５の実施例）
図９に、本発明の第５の実施例である有機半導体トランジスタの上面構造を示す。本発明の第５の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜６０、ソース電極４、ドレイン電極５、絶縁体膜７、ゲート電極８、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜６０は滴下領域６１、第１くびれ領域６２、第１結晶領域６３、第２くびれ領域６４、第２結晶領域６５に形成されている。

前記第１の実施例との違いは、２つのくびれ領域を有することである。第１くびれ領域６２は結晶方向［１−１０］を結晶領域６３の長手方向に選別する働きをし、第２くびれ領域６４は３つのくびれ領域を有することで、第２結晶領域６５において、成長方向に直角な方向の結晶の膜厚分布を均一にする効果を有する。第４の実施例との違いは、結晶成長方向がより結晶領域５３の長手方向に合わせられ、移動度のばらつきをさらに小さくできることである。
（第６の実施例）
図１０に、本発明の第６の実施例である有機半導体トランジスタの上面図を示す。本発明の第６の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜６０、ソース電極３６、ドレイン電極３７、チャネル方向６、絶縁体膜７、ゲート電極３８、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜７０は滴下領域７１、第１くびれ領域７２、結晶領域７３、結晶領域７４、結晶領域７５に形成されている。

第６の実施例は、第２の実施例の折れ曲がり形状のＣ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜と、第４の実施例の３つのくびれ領域を有するくびれ領域７２を同時に有する。これによって単純なソース電極３６とドレイン電極３７形状で、広いチャネル幅で均一な結晶膜厚が得られる。
（第７の実施例）
図１１に、本発明の第７の実施例である有機半導体トランジスタの上面図を示す。本発明の第６の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜８０、ソース電極８４、ドレイン電極８５、絶縁体膜８６、ゲート電極８７、結晶成長方向８８、チャネル方向８９、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜８０は、滴下領域８１、くびれ領域８２、結晶領域８３に形成される。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶のａ軸方向１０は結晶成長方向８８である結晶領域８３の長手方向から反時計回りで４５°の角度を成す。

図１１に示すようにチャネル方向８９はＣ１０−ＤＮＴＴ結晶のａ軸方向１０から反時計回りで３５°の角度を成す。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶用のインクはＣ８−ＢＴＢＴの場合と同様に作製できる。またインクを塗布する親油性領域の形成方法も同じである。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶は信頼性が高く１５０℃程度の高い温度に対して耐性を示す利点がある。

図１２ＡにＣ１０−ＤＮＴＴの分子構造９１、図１２ＢにＣ１０−ＤＮＴＴの結晶構造９０を示す。ＤＮＴＴ分子は、イオウ原子を含む５印環にベンゼン環が２つ縮合結合した分子が２つ結合した構造をしている。Ｃ１０−ＤＮＴＴ分子はＤＮＴＴ分子の両側にＣ１０Ｈ２１のアルキル側鎖が付加した構造をしている。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶はｐ型半導体である。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶やＤＮＴＴ結晶では分子の長手方向はＣ軸方向を向いている。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶はＤＮＴＴ結晶９０と同様に、１つの分子の周りに６個のＤＮＴＴ分子が平行に配列している。

図１２に示すように、Ｃ１０−ＤＮＴＴ分子９２が平行に向き合う方向をＰ方向、それ以外の２つの方向はＴ１方向とＴ２方向である。キャリアはＤＮＴＴ分子間をこれらの３つの方向でホッピングするが、電子軌道の重なりの違いにより、ホッピングする確率が方向によって異なるためにキャリアの移動度に異方性を生じる。

図１３に、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の最大移動度方向とａ軸と成長方向の関係を示す。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の場合は、Ｐ方向とＴ１方向のポッピング確率が高いため、Ｐ方向から３５°反時計回りに回転した方向の移動度が高いことが今回の量子計算で分かった。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶のａ軸はＰ方向に平行なので、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の移動度は、ａｂ面内では、ａ軸方向から反時計回りに３５°回転した方向で最大移動度方向９３になる。それに垂直なｂ軸方向で最小になることが計算で分かった。本実施例の有機半導体トランジスタは、図１１のようにトランジスタのチャネル方向が、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の最大移動度方向９３とほぼ平行であるため、移動度が一番高く、ばらつきも小さい。ここで「ほぼ平行」と表現したのは、チャネル方向と最大移動度方向９３の間の角度が０度から±１０°程度ずれても本実施例では効果を発揮するためである。
（第８の実施例）
図１４に、本発明の第８の実施例である有機半導体トランジスタの上面構造を示す。本発明の第８の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜１００、ソース電極１０６、ドレイン電極１０７、絶縁体膜７、ゲート電極１０８、チャネル方向１０９、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜１００は、滴下領域１０１、くびれ領域１０２、第１結晶領域１０３、第２結晶領域１０４、第３結晶領域１０５に形成される。図１４に示すように、チャネル方向１０９はＣ１０−ＤＮＴＴ結晶のａ軸方向１０から反時計回りで３５°の角度を成す。
（第９の実施例）
図１５に、本発明の第９の実施例である有機半導体トランジスタの上面構造を示す。本発明の第９の実施例は、約４００μｍ厚のｐ−Ｓｉ基板１、１２０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜２、ペンタセン結晶性有機半導体膜１１０、ソース電極１１４、ドレイン電極１１５、絶縁体膜７、ゲート電極１１６、結晶成長方向１１７、チャネル方向１１８、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるトップゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。ペンタセン結晶性有機半導体膜１１０は、滴下領域１１１、くびれ領域１１２、結晶領域１１３、に形成される。

図１５に示すようにチャネル方向１１８はペンタセン結晶のａ軸方向１０から反時計回りで５５°の角度を成す。このときトランジスタの移動度が最大になる。角度が大きいのでチャネル幅を広くとれる利点がある。

ペンタセンのインクもこれまでと同様の方法によって作製できる。例えばペンタセンを高濃度に溶解させる溶媒としてクロロベンゼン（ＣＢ）を使用し、またペンタセンをほとんど溶解しない溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いることができる。信頼性を高めるためにペンタセンに置換基をつけたＴＩＰＳペンタセン（６，１３−ビストリイソプロピルシリルチニルペンタセン）を用いることもできる。
（第１０の実施例）
図１６に、本発明の第１０の実施例の上面構造を示す。本発明の第１０の実施例は、厚さ５０μｍのフィルム基材１２０、ゲート電極１２１、厚さ５ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３ゲート絶縁膜１２２、厚さ２ｎｍのゲート絶縁膜（ＳＡＭ）１２３、ソース電極１２４、ドレイン電極１２５、有機封止膜１２６、結晶成長方向１２７、チャネル方向１２８、厚さ約３０ｎｍのＣ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜１３０、ａ軸方向１０、ｂ軸方向１１からなるボトムゲ−ト型の有機半導体トランジスタである。有機封止膜１２６は厚さ３００ｎｍのパリレンと厚さ２００ｎｍの金と１２．５μｍ厚のパリレンとをラミネートした膜である。これはＣ１０−ＤＮＴＴの昇華を抑制する働きがある。電極は金を用いた。

図１７に、本発明の第１０の実施例の断面構造を示す。断面は図１６の断面線１２９で切ったものである。ナノスケ−ルで平坦化したフィルム基材１２０上にゲート電極１２１を形成した後にフィルムを損傷しないようにプラズマ条件を最適化し、厚さ５ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３ゲート絶縁膜１２２を形成する。さらに、高密度の配向ＳＡＭ膜１２３を厚さ２ｎｍ形成し、親油性領域を形成した後に、ダブルインクジェット法でＣ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜１３０を形成した。ＳＡＭ膜とは自己組織化単分子膜（＝Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）であり、高分子フィルム上に高密度で向きを揃えて配置することによって、高温でもピンホールを発生しない。チャネル方向１２８に注意しながら、ソース電極１２４、ドレイン電極１２５を蒸着で形成し、最後に有機封止膜１２６で半導体部を封止した。平均移動度が約３０ｃｍ^２／Ｖｓの有機半導体トランジスタが得られた。Ａｌ_２Ｏ_３ゲート絶縁膜１２２が薄いため、駆動電圧が２Ｖと小さかった。この素子は１５０℃の高耐熱性を有し、有機トランジスタをフィルム上に作製できた。
（発明の効果）
図１９に、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶の移動度のａｂ面内の角度依存性を示す。これは非特許文献３と同じ計算手法により、Ｃ８−ＢＴＢＴの結晶構造デ−タから第一原理密度汎関数法でホッピングモデルに基づいて移動度の異方性を高精度に計算した結果である。グラフの水平軸が結晶のａ軸方向に相当する。グラフ上の点と原点を結ぶ線分がａ軸となす角度をθとすると、θ方向の線分の大きさがθ方向の移動度の大きさに相当する。Ｃ８−ＢＴＢＴの場合、移動度の異方性が大きく、移動度はａ軸方向で最大、それとほぼ垂直なｂ軸方向で最小となることを見出した。実際の有機半導体結晶の移動度は、バンド伝導効果によって、ホッピングモデルに基づいて求めた計算値よりも大きくなるが、実際の有機半導体結晶の移動度の異方性はホッピングモデル計算で求めたものと定性的に一致する。

本発明のＣ８−ＢＴＢＴ有機半導体トランジスタの場合、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶のａ軸はＣ８−ＢＴＢＴ結晶が成長した矩形領域の長手方向に対して反時計回りに４５度の角度にある。また矩形領域の長手方向に対してチャネル方向が反時計回りに４５度の角度になるようにソース電極とドレイン電極が形成されている。結局、チャネル層である有機半導体結晶の移動度が最大になる方向が、ソース電極からドレイン電極に至るチャネル方向と平行である特徴を有するために、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶としては移動度が最も大きいトラジスタが得られる。

図２０に、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶とペンタセン結晶の移動度のａｂ面内の角度依存性を示す。これは非特許文献３と同じ計算手法により、Ｃ１０−ＤＮＴＴとペンタセンの結晶構造デ−タから第一原理密度汎関数法で移動度の異方性を計算した結果である。グラフの水平軸が結晶のａ軸方向に相当する。Ｃ１０−ＤＮＴＴの場合にも顕著な移動度の異方性があり、移動度はａ軸からｂ軸に向かって反時計回りに３５度回転した方向で最大となる。またそれに直角な方向で移動度は最小になる。本実施の形態のＣ１０−ＤＮＴＴを用いた有機半導体トランジスタの場合、チャネル方向がａ軸からｂ軸に向かって反時計回りに３５度回転した方向になっているので、最も大きな移動度が得られる。

図２１に、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶の移動度の角度依存性と公知例と本発明の素子数の角度依存性を示す。横軸にａ軸と反時計回りになす角度を取った。移動度は、０度と１８０度で最大、９０度と２７０度で最小になる。公知例ではチャネル方向がａ軸に対して４５度であるため、移動度が小さい。実際の公知例の素子では、素子によって結晶の向きが４５度を中心にガウス分布でばらつく。ガウス分布の半値全幅は例えば３０度程度である。その結果、素子間で移動度のばらつきが生じる。特にＣ８−ＢＴＢＴ結晶の場合、４５度方向における移動度の変化が大きいために、公知例の素子特性に大きなばらつきが生じる。一方、本発明では、素子によって結晶の向きが１８０度方向を中心に両側に１５度程度ばらついたとしても、１８０度方向における移動度の変化が小さいために、素子特性に大きなばらつきが生じないことが計算で示された。

図２２に、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の移動度の角度依存性と公知例と本発明の素子数の角度依存性を示す。横軸にａ軸と反時計回りになす角度を取った。移動度は、３５度と２１５度で最大、１２５度と３０５度で最小になる。公知例ではチャネル方向がａ軸に対して−４５度（３１５度）をなすため、移動度が最小値に近い。実際の公知例の素子では、素子によって結晶の向きが−４５度を中心に両側にガウス分布でばらつく。ガウス分布の半値全幅は３０度程度である。その結果、素子間で移動度のばらつきが生じる。特にＣ１０−ＤＮＴＴ結晶の場合、−４５度における移動度の変化が大きいために、公知例の素子特性に大きなばらつきが生じる。一方、本発明では、素子によって結晶の向きが３５度方向を中心に両側に１５度程度ばらついたとしても、３５度方向における移動度の変化が小さいために、素子特性に大きなばらつきが生じないことが計算で示された。

図２３に、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶を用いた公知構造（図１８）と本発明の第１の実施例の構造の有機半導体トランジスタの素子数の移動度依存性を示す。それぞれ実際に約５００個の素子を作製して評価した。Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶を用いた公知構造では、平均移動度が９．３ｃｍ^２／Ｖｓで、移動度のばらつきは２〜１６ｃｍ^２／Ｖｓと大きかった。一方、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶を用いた本実施例の構造では、平均移動度が１７．５ｃｍ^２／Ｖｓで、移動度のばらつきは１６〜１８ｃｍ^２／Ｖｓと極めて小さかった。これは計算によって予想された結果と定性的に一致していた。本実施例に用いたダブルショット・インクジェットによる製造法では、成長方向である矩形領域の長手方向に対し、有機半導体膜の結晶の［１−１０］方向が矩形領域の長手方向を中心に両側に１５度程度ガウス分布でばらつくことが確かめられた。以上のように、Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶を用いた本実施例の構造により、移動度が公知例の２倍でばらつきが極めて小さい有機半導体トランジスタが得られる。

図２４に、Ｃ１０−ＤＮＴＴを用いた公知構造（図１８）と本発明の第７の実施例の構造の有機半導体トランジスタの素子数の移動度依存性を示す。それぞれ実際に約５００個の素子を作製して評価した。Ｃ１０−ＤＮＴＴを用いた公知構造では、平均移動度が８．６ｃｍ^２／Ｖｓで、移動度のばらつきは８〜１５ｃｍ^２／Ｖｓと大きかった。一方、Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶を用いた本実施例の構造では、平均移動度が２８．２ｃｍ^２／Ｖｓで、移動度のばらつきは２６〜２９ｃｍ^２／Ｖｓと極めて小さかった。これは計算によって予想された結果と定性的に一致していた。Ｃ１０−ＤＮＴＴにおいても有機半導体膜の結晶の［１−１０］方向が矩形領域の長手方向を中心に両側に１５度程度ガウス分布でばらつくことが確かめられた。以上のように、Ｃ１０−ＤＮＴＴを用いた本実施例の構造により、移動度が公知例の３倍で、ばらつきが極めて小さい有機半導体トランジスタが得られる。

また、本発明の第２から第６の実施例の構造の有機半導体トランジスタ、および、本発明の第８から第１０の実施例の構造の有機半導体トランジスタにおいても、公知の技術に対して移動度が大きくばらつきの小さい特性が得られる。

本発明により、従来のアモルファスＳｉをチャネル層に用いたトランジスタを超える、最高のデバイス特性を示す有機半導体トランジスタを印刷法によって得ることができる。またロール・トウ・ロールでの印刷による大量生産により、安価な印刷エレクトロニクス製品が得られる。

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

付記
（付記１）
チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に対応して、チャネル方向を設定する、有機半導体トランジスタ。
（付記２）
前記チャネル方向が、前記有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に略平行である、付記１記載の有機半導体トランジスタ。
（付記３）
前記有機半導体膜の結晶方位を制御する領域を有する、付記１乃至２の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記４）
前記有機半導体膜がダブルショットのインクジェット法で形成された、付記１乃至３の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記５）
前記有機半導体膜の前記結晶方位を制御する領域に形成された前記有機半導体膜に接してソース電極とドレイン電極が対向して設置された、付記１乃至４の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記６）
前記有機半導体膜がＣｎ−ＢＴＢＴ（ｎはゼロあるいは自然数）であり、かつ前記チャネル方向が前記Ｃｎ−ＢＴＢＴの結晶のａ軸に略平行である、付記１乃至５の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記７）
前記有機半導体膜がＣｎ−ＤＮＴＴ（ｎはゼロあるいは自然数）であり、かつ前記チャネル方向が前記Ｃｎ−ＤＮＴＴの結晶のａ軸からｂ軸に回転する角度θで略３５°の方向である、付記１乃至５の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記８）
前記有機半導体膜がペンタセンを含み、かつ前記チャネル方向が前記ペンタセンの結晶のａ軸からｂ軸に回転する角度θで略５５°の方向である、付記１乃至５の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記９）
前記有機半導体膜の前記結晶方位を制御する領域が、少なくとも２つ以上の矩形領域の中心線がゼロでない角度で組み合わせてなる形状を有する、付記１乃至８の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記１０）
前記有機半導体膜の前記結晶方位を制御する領域が、２つ以上のくびれ領域を並列に有する、付記１乃至９の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記１１）
前記有機半導体膜の前記結晶方位を制御する領域が、２つ以上のくびれ領域と矩形領域を直列に有する、付記１乃至１０の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記１２）
前記有機半導体膜が単結晶である、付記１乃至１１の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
（付記１３）
チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に対応して、チャネル方向を設定する、有機半導体トランジスタの製造方法。
（付記１４）
前記チャネル方向が、前記有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に略平行である、付記１４記載の有機半導体トランジスタの製造方法。

０、１５、１２９ 断面線
１ ｐ−Ｓｉ基板
２ ＳｉＯ_２膜
３、３０、４０、５０、６０、７０ Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶性有機半導体膜
４、３６、８４、１０６、１１４、１２４、１４３ ソース電極
５、３７、８５、１０７、１１５、１２５、１４２ ドレイン電極
６、８９、１０９、１１８、１２８ チャネル方向
７、８６ 絶縁体膜
８、３８、８７、１０８、１１６、１２１、１４５ ゲート電極
９、８８、１１７、１２７ 結晶成長方向
１０、１４６ ａ軸方向
１１、１４７ ｂ軸方向
１２、３１、４１、５１、６１、７１、８１、１０１、１１１、１３１ 滴下領域
１３、３２、４２、５２、７２、８２、１０２、１１２、１３２ くびれ領域
１４、３５、４３、４４、４５、４６、４７、５３、７３、７４、７５、８３、１１３、１３３ 結晶領域
２０ Ｃ８−ＢＴＢＴ分子
２１ Ｃ８−ＢＴＢＴの結晶構造
２２ Ｃ８−ＢＴＢＴの分子構造
２５ 硫黄原子（Ｓ）
６２ 第１くびれ領域
６４ 第２くびれ領域
６３、１０３ 第１結晶領域
６５、１０４ 第２結晶領域
１０５ 第３結晶領域
８０、１００ Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜
９２ Ｃ１０−ＤＮＴＴ分子
９０ Ｃ１０−ＤＮＴＴの結晶構造
９１ Ｃ１０−ＤＮＴＴの分子構造
９３ Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶の最大移動度方向
９５ 硫黄原子（Ｓ）
１１０ ペンタセン結晶性有機半導体膜
１２０ フィルム基材
１２２ Ａｌ_２Ｏ_３ゲート絶縁膜
１２３ ゲート絶縁膜（ＳＡＭ）
１２６ 有機封止膜
１３０ Ｃ１０−ＤＮＴＴ結晶性有機半導体膜
１４０ ＳｉＯ_２／Ｓｉ基板
１４１ 絶縁体
１４４ Ｃ８−ＢＴＢＴ結晶

Claims (10)

1. チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に対応して、チャネル方向を設定する、有機半導体トランジスタ。
2. 前記チャネル方向が、前記有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に略平行である、請求項１記載の有機半導体トランジスタ。
3. 前記有機半導体膜の結晶方位を制御する領域を有する、請求項１乃至２の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
4. 前記有機半導体膜がダブルショットのインクジェット法で形成された、請求項１乃至３の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
5. 前記有機半導体膜がＣｎ−ＢＴＢＴ（ｎはゼロあるいは自然数）であり、かつ前記チャネル方向が前記Ｃｎ−ＢＴＢＴの結晶のａ軸に略平行である、請求項１乃至４の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
6. 前記有機半導体膜がＣｎ−ＤＮＴＴ（ｎはゼロあるいは自然数）であり、かつ前記チャネル方向が前記Ｃｎ−ＤＮＴＴの結晶のａ軸からｂ軸に回転する角度θで略３５°の方向である、請求項１乃至４の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
7. 前記有機半導体膜がペンタセンを含み、かつ前記チャネル方向が前記ペンタセンの結晶のａ軸からｂ軸に回転する角度θで略５５°の方向である、請求項１乃至４の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
8. 前記有機半導体膜が単結晶である、請求項１乃至７の何れか１項記載の有機半導体トランジスタ。
9. チャネル層である有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に対応して、チャネル方向を設定する、有機半導体トランジスタの製造方法。
10. 前記チャネル方向が、前記有機半導体膜の移動度が最大になる結晶方位に略平行である、請求項９記載の有機半導体トランジスタの製造方法。

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