JP2020053706A - 有機電界効果トランジスタ - Google Patents
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Abstract
Description
有機半導体膜は、有機半導体材料の単分子膜を1層、2層、3層または4層にて積層してなる結晶膜であり、有機半導体材料は、分子量1000以下であり、2つのアルキル基を有するカルコゲン含有ポリアセン化合物であって、チオフェンとチオフェンとの間に少なくとも1個以上のベンゼン環があるカルコゲン含有ポリアセン化合物を主成分とするものであることを特徴とする。
本発明の第1実施形態にかかる有機電界効果トランジスタS1について、図1を参照して述べる。この有機電界効果トランジスタS1は、たとえばEL(エレクトロルミネッセンス)素子の駆動回路に備えられるトランジスタなどに適用されるものである。
次に、上記のように構成された有機電界効果トランジスタS1のトランジスタ素子100に備えられた有機半導体膜30の詳細構造について説明する。
材料1のような本実施形態の有機半導体材料を用いて印刷を行えば、印刷温度、溶液濃度調整、印刷速度等の調整により、平面状の結晶核から結晶成長し、層数が1、2、3または4層に制御された有機半導体膜30を得ることができる。
本実施形態の効果について、図3に示される検証例を参照して、具体的に述べる。この例では、有機半導体膜30を構成する有機半導体材料として、上記した材料1を主成分とし、これに上記添加物として材料1と同一骨格で且つアルキル鎖の炭素数が2である化合物を5wt%含有させたものを用いて、上記したように1−クロロナフタレンに0.03wt%〜0.13wt%程度溶解させた溶液を作製した。
本発明の第2実施形態にかかる有機電界効果トランジスタS2について、図4を参照して、上記第1実施形態との相違点を中心に述べることとする。上記第1実施形態の有機電界効果トランジスタS1は、ボトムゲート−トップコンタクトタイプのものであったが、有機電界効果トランジスタS2としては、本実施形態のようなトップゲートタイプのものであってもよい。
なお、ボトムゲートタイプのトランジスタ素子100としては、上記図1以外にも、基板10がガラスやプラスチック等の絶縁基板よりなる基板10の一面11上に、Cr等よりなるゲート電極を形成したものでもよい。この場合、スパッタやフォトリソグラフィー等により形成したゲート電極の上に、上記図1と同様、ゲート絶縁膜20、有機半導体膜30、ソース電極40およびドレイン電極50を順次形成した構成とすればよい。
11 基板の一面
20 ゲート絶縁膜
30 有機半導体膜
40 ソース電極
50 ドレイン電極
60 ゲート電極
100 トランジスタ素子
Claims (6)
- 一面(11)側にゲート電極(60)を備える基板(10)の当該一面上に、ゲート絶縁膜(20)、ソース電極(40)、ドレイン電極(50)および有機半導体膜(30)よりなるトランジスタ素子(100)を設けてなる有機電界効果トランジスタであって、
前記有機半導体膜は、有機半導体材料の単分子膜を1層、2層、3層または4層にて積層してなる結晶膜であり、
前記有機半導体材料は、分子量1000以下であり、2つのアルキル基を有するカルコゲン含有ポリアセン化合物であって、チオフェンとチオフェンとの間に少なくとも1個以上のベンゼン環があるカルコゲン含有ポリアセン化合物を主成分とするものであることを特徴とする有機電界効果トランジスタ。 - 前記有機半導体材料は、前記カルコゲン含有ポリアセン化合物のそれぞれのアルキル鎖の炭素数が、ポリアセンの環の数よりも少ないことを特徴とする請求項1に記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記有機半導体材料は、前記主成分としてのカルコゲン含有ポリアセン化合物に加えて、0.1重量%以上5重量%以下の添加物としてのカルコゲン含有ポリアセン化合物を含有するものであり、
前記添加物としてのカルコゲン含有ポリアセン化合物は、前記主成分としてのカルコゲン含有ポリアセン化合物に対して同一の骨格を有し、アルキル鎖の炭素数が少ないものであることを特徴とする請求項1または2に記載の有機電界効果トランジスタ。 - 積層膜としての前記有機半導体膜の膜厚分布は、1mm2当たり0.3nm以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記トランジスタ素子は、前記基板の一面上に複数個設けられており、当該複数個の前記トランジスタ素子のそれぞれの移動度のばらつきが10%以内であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の有機電界効果トランジスタ。
- 前記主成分としてのカルコゲン含有ポリアセン化合物は、3,12−ジヘキシルジナフト[2,3−d:2‘,3’−d‘]ナフト[1,2−b:6,7−b’]ジチオフェンであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の有機電界効果トランジスタ。
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