JP4965067B2 - 表面凸凹構造によって向上した電荷移動度を有する有機薄膜トランジスタ - Google Patents
表面凸凹構造によって向上した電荷移動度を有する有機薄膜トランジスタ Download PDFInfo
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Description
本発明は、表面凸凹構造によって向上した電荷移動度を有する有機薄膜トランジスタに関し、より詳しくは、基板、ゲート電極、有機絶縁層、有機半導体活性層及びソース／ドレイン電極を含む有機薄膜トランジスタにおいて、前記有機絶縁層と有機半導体活性層との界面に表面凸凹構造が形成されたことを特徴とする有機薄膜トランジスタに関する。
最近、機能性電子素子や光素子などの広範囲な分野において、新しい電気電子材料として、繊維またはフィルム状への成形が容易で、柔軟で、伝導性と安価の生産比を理由として高分子材料に対する研究が活発に行われている。このような伝導性高分子を用いた素子の中でも、有機物を活性層として用いる有機薄膜トランジスタ（ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「有機ＴＦＴ」という）に関する研究は、１９８０年以後から始まり、近年には全世界で多くの研究が行われている。現在、有機ＴＦＴは、能動型ディスプレイの駆動素子、スマートカード（ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ）及びインベントリータグ（ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ ｔａｇ）用プラスチックチップへの活用が予想されている。このような有機ＴＦＴの性能は、電荷移動度、点滅比、スレッショルド電圧、サブスレッショルド電圧（Ｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）などで評価しており、ペンタセンなどを有機活性層として用いる場合、有機ＴＦＴの性能はα−ＳｉＴＦＴに接近する程度に多くの進展を見せている。
有機ＴＦＴで使用している有機絶縁膜としては、ポリイミド、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、フォトアクリル（Ｐｈｏｔｏａｃｒｙｌ）などの有機物質が用いられているが、無機絶縁膜を代替する程度の素子特性は示していない実情である。最近、有機ＴＦＴが液晶表示素子だけでなく有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）を用いたフレキシブルディスプレイ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）駆動素子まで応用されることにより、１０ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ以上の電荷移動度が要求されており、製作方法においてもプラスチック基板にオールプリンディング（ａｌｌ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはオールスピンオン（ａｌｌ ｓｐｉｎ ｏｎ）方式を用いる湿式方式が研究されている。このために、有機絶縁膜は、工程が簡単であるうえ、有機活性層の形成に有利な条件を提供することにより、無機絶縁膜に代えて素子へ適用する際に有機絶縁膜のグレーンサイズ（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）を増加させて素子の移動度を増加させることが可能な有機絶縁体の研究が活発に行われている。現在１〜５ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ程度の電荷移動度が報告されているが、一般に、これらの有機絶縁膜の場合、誘電率が３〜４程度であり、−３０〜５０Ｖ程度の高い駆動電圧と−１５〜２０Ｖ程度の高いスレッショルド電圧が要求される。これと関連して有機絶縁体の誘電率を高めてこのような問題を解決しようとする試みがあるが、具体的に、有機絶縁体の誘電定数を高めるための方法として、強誘電体セラミック（ｆｅｒｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ）粒子を絶縁ポリマーに分散させるか（特許文献１参照）、高誘電定数を有する有機金属を絶縁ポリマーと混合して使用する。ところが、このような場合、セラミック粒子が有機活性層の形成に影響を及ぼして電荷移動度が低くなるか、或いは漏れ電流が大きくなって付加的な有機絶縁体を使用するなどの問題をもっている。従って、電気絶縁性に優れ且つ有機半導体の配列を増加させる有機絶縁体の開発が必須的である。
米国特許第６，５８６，７９１号明細書
本発明は、従来の技術のかかる問題点を解決するためのもので、その目的は、有機絶縁層と有機半導体活性層間の界面に表面凸凹構造を形成し、有機ＴＦＴの電気的特性、特に電荷移動度を向上させた有機薄膜トランジスタを提供することにある。
本発明の他の目的は、表面凸凹構造を有する有機絶縁層の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一特徴は、基板、ゲート電極、有機絶縁層、有機半導体活性層及びソース／ドレイン電極を含む有機薄膜トランジスタにおいて、前記有機絶縁層と有機半導体活性層間の界面間に表面凸凹構造が形成されたことを特徴とする有機薄膜トランジスタを提供する。
本発明の他の特徴は、有機絶縁高分子をフィルム状に形成した後、少なくとも一つ以上の特定の波長を有する光源から、一定の周期を有する干渉パターンで光を入射させて、補強干渉に露光された領域と相殺干渉に露光された部分間に幾何学的高さの差を設けることにより、表面凸凹構造を形成することを特徴とする有機絶縁層の製造方法を提供する。
本発明の有機薄膜トランジスタの場合、使用される有機絶縁膜素子に関係なく、有機薄膜トランジスタの電気的特性を向上させることが可能な容易且つ効率的な方法を提供することができる。
以下、本発明をより詳細に説明する。
図１は一般的な有機ＴＦＴ構造を示す断面図、図２は本発明に係る有機ＴＦＴ構造を示す断面図である。図１及び図２において、有機ＴＦＴは、ゲート絶縁層１０１、有機半導体活性層１０２、基板１０３、ゲート電極１０４、ソース／ドレイン電極１０５を含む。図２に示されるように、本発明の有機ＴＦＴは、有機絶縁層と有機半導体活性層との間に表面凸凹構造が形成されることを特徴とする。ところが、図２は一つの好適な具現例に過ぎず、本発明の目的を阻害しない範囲内で様々な構造の有機ＴＦＴに本発明の適用が可能である。
前記有機絶縁層の表面凸凹構造は、一般に知られている機械的摩擦（ｒｕｂｂｉｎｇ）を用いて格子を形成する方法、静電気力による分極（Ｐｏｌｉｎｇ）を用いて格子を形成する方法、干渉光を用いて格子を形成する方法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｌｉｅｆ Ｇｒａｔｉｎｇ、以下「ＳＲＧ」という）、フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）によって格子を形成する方法、鋳型との接触によって格子を形成する方法（Ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ ｏｒ Ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）などを使用することができる。
以下、ＳＲＧを用いた表面凸凹構造の形成方法を具体的に説明する。ところが、本発明の技術的範囲がこれらに制限されるのではない。
図３はＳＲＧによって表面凸凹構造を形成する方法の一例を示す図であって、基板上に有機絶縁層を形成した後、有機絶縁体として用いた高分子物質の物理的或いは化学的反応を誘発することが可能な波長の光を含むレーザを干渉計によって露光させることにより、凸凹構造が形成される。より具体的には、レーザ１からのビームは、ビームスプリッタ２を介して２本のビームに分けられ、それぞれのビームは、ミラー３で反射され、対物レンズとピンホールを含む空間フィルム６を通過しながらその大きさが拡張される。拡張されたビームの最終の大きさと強さは初期レーザの強さと対物レンズの選択によって調節できる。拡張された２本のビームは照準レンズ７によって平行なビームに作られる。２本の平行なビームの交差面には試料ガラス基板８が配置される。前記ガラス基板８は、ガラス基板に垂直な軸を中心として３６０°回転可能な回転ステージ９に接合されている。高分子薄膜の接着性と後続エッチング工程時の容易性のために、ガラス基板の表面には予めＳｉＯ２薄膜がコートされていることが好ましい。ガラス基板に入射する２本のビームの入射角度（θ）はブラッグの法則（Ｂｒａｇｇ’ｓ ｌａｗ）によって０〜９０°に調節可能である。また、このような２本の平行ビームの強さは、１／２波長板（ｈａｌｆ−ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）または１／４波長板（ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）４を用いて調節することができ、ビームの偏光は、偏光器５を用いて変化させることができる。それぞれ平行な２本のビームが形成する補強／相殺干渉は三角関数形（ｓｉｎｅ ｐｒｏｆｉｌｅ）の光の強さ分布を示す。
一定の同一波長（λ）を有する２本の入射ビームが成す干渉の周期（Λ）はブラッグの法則に基づいて次の関係式を有し、本発明において、Λは最終ディスプレイの発光波長より小さい値を有するように選択される：
２Λ ｓｉｎθ＝λ
露光によってΛの間隔周期を有する１次元の格子パターンが有機絶縁層の表面に形成される。
２Λ ｓｉｎθ＝λ
露光によってΛの間隔周期を有する１次元の格子パターンが有機絶縁層の表面に形成される。
このような露光工程後、有機絶縁層の表面凸凹構造を安定化させるために、一定の波長を有する光に露出させるか、或いは一定の温度で一定時間加熱、冷却することができる。
本発明において形成された表面凸凹構造の有機絶縁層は、隣り合って形成されたソース／ドレイン電極が一定の方向を示すとき、有機ＴＦＴの電気的性能の向上効果を極大化することができる。具体的には、表面凸凹構造の長軸方向が電荷のソース電極とドレイン電極間の最短移動方向であるチャネル長方向と互いに平行に形成される場合に好ましい。
本発明の有機絶縁層に用いられる物質としては、ポリオレフィン、ポリビニール、ポリ（メタ）アクリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリイミドまたはこれらの誘導体からなる群より選択された高分子を例として挙げることができる。ここで、ポリ(メタ)アクリルとは、ポリアクリル及びポリメタクリルの高分子を意味する。ＳＲＧ方法を用いて有機絶縁層を形成する場合には、主鎖または側鎖に、下記化学式１で表わされる光異性化反応（ｐｈｏｔｏｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、光架橋化反応（ｐｈｏｔｏｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ）または光重合反応（ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を生じさせる作用基が含まれた少なくとも一つの高分子を用いることが好ましい。
前記作用基の中でも、光異性化反応または２＋２光環生成反応（ｐｈｏｔｏ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ）を起こす作用基の例としては、スチルベン、ブタジエン、ジベンゾイルエテン、ロドプシン、アゾベンゼンなどの作用基が有用であり、特にアゾベンゼン単位（ａｚｏｂｅｎｚｅｎ ｍｏｉｅｔｙ）が含まれた高分子の場合、特定波長の光原が一定の周期を有する干渉パターンで入射する場合、補強干渉に露光された領域と相殺干渉に露光された部分間に幾何学的高さの差を設ける特性を持っているため、ＳＲＧを用いた表面凸凹構造形成の際により好ましい。
さらに、形成された表面凸凹構造の有機絶縁層の構造安定化のために、光または熱によってラジカル重合反応または光開環重合反応を生じさせる作用基を含むことができる。
本発明において、有機絶縁層は、ディップコーティング（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、プリンティング（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）などの一般的な湿式工程によって形成される。
本発明の有機ＴＦＴにおいて、有機半導体活性層は、通常用いられる物質を使用することができ、具体的には、ペンタセン（ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）、銅フタロシアニン（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、ポリフェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌｅｎｅ）またはこれらの誘導体を使用することができるが、これに限定されない。
ゲート及びソース／ドレイン電極としては、通常用いられる金属または伝導性高分子が使用でき、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、ポリフェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／ＰＳＳ（ポリスチレンスルフォネート；ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｓｕｌｆｏｎａｔｅ）などを使用することができるが、これに限定されない。
基板はガラスまたはプラスチックからなることが好ましい。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。ところが、これらの実施例は説明の目的のためのもので、本発明を制限するものではない。
実施例１：表面凸凹構造の有機絶縁層の形成
ゲート電極が蒸着されたシリコン基板上に、シクロヘキサノンに１０ｗｔ％溶解したポリ（４−ニトロフェニルアゾフェニルオキシペンチルメタクリレート−ｃｏ−ヒドロキシエチルメタクリレート）（Ｐｏｌｙ（４−ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｙｌａｚｏｐｈｅｎｙｌｏｘｙｐｅｎｔｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ−ｃｏ−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））（Ｍｗ＝３５，０００、ＭＷＤ＝２．５）を５００ｎｍの厚さでスピンコートした後、１００℃のホットプレート上で１０分間乾燥させて溶媒を除去した。乾燥基板を、波長４８８ｎｍのアルゴンレーザ光源を備えたレーザ干渉計を用いて露光させた。この際、レーザビームの入射角度を５０°に調節し、間隔周期（Λ）と深さ（ｈ）がそれぞれ５００ｎｍと５０ｎｍである一軸方向（ｍｏｎｏ−ａｘｉａｌ）の格子パターンを得た。図４ａ及び図４ｂは製造された有機絶縁層のＡＦＭイメージを示す。
ゲート電極が蒸着されたシリコン基板上に、シクロヘキサノンに１０ｗｔ％溶解したポリ（４−ニトロフェニルアゾフェニルオキシペンチルメタクリレート−ｃｏ−ヒドロキシエチルメタクリレート）（Ｐｏｌｙ（４−ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｙｌａｚｏｐｈｅｎｙｌｏｘｙｐｅｎｔｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ−ｃｏ−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））（Ｍｗ＝３５，０００、ＭＷＤ＝２．５）を５００ｎｍの厚さでスピンコートした後、１００℃のホットプレート上で１０分間乾燥させて溶媒を除去した。乾燥基板を、波長４８８ｎｍのアルゴンレーザ光源を備えたレーザ干渉計を用いて露光させた。この際、レーザビームの入射角度を５０°に調節し、間隔周期（Λ）と深さ（ｈ）がそれぞれ５００ｎｍと５０ｎｍである一軸方向（ｍｏｎｏ−ａｘｉａｌ）の格子パターンを得た。図４ａ及び図４ｂは製造された有機絶縁層のＡＦＭイメージを示す。
実施例２：表面凸凹構造の有機絶縁層を用いた有機ＴＦＴ素子の製作
実施例１で製造された表面凸凹構造を有する有機絶縁層上に、トルエンに１ｗｔ％溶解したポリ（ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビチオフェン）（Ｐｏｌｙ（ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ−ｃｏ−ｂｉｔｈｏｐｈｅｎｅ））を７０ｎｍの厚さでスピンコートし、１００℃のホットプレート上で３０分間乾燥させて溶媒を除去した。製造された活性層上にチャネル長１００μｍ、チャネル幅２ｎｍのシャドーマスクを用い、ソース／ドレイン電極を蒸着して有機ＴＦＴ素子を製造した。この際、チャネル長方向が、有機絶縁層上に形成された表面凸凹構造の長軸方向（ｍａｊｏｒ ａｘｉｓ）と一致するようにした。
実施例１で製造された表面凸凹構造を有する有機絶縁層上に、トルエンに１ｗｔ％溶解したポリ（ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビチオフェン）（Ｐｏｌｙ（ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ−ｃｏ−ｂｉｔｈｏｐｈｅｎｅ））を７０ｎｍの厚さでスピンコートし、１００℃のホットプレート上で３０分間乾燥させて溶媒を除去した。製造された活性層上にチャネル長１００μｍ、チャネル幅２ｎｍのシャドーマスクを用い、ソース／ドレイン電極を蒸着して有機ＴＦＴ素子を製造した。この際、チャネル長方向が、有機絶縁層上に形成された表面凸凹構造の長軸方向（ｍａｊｏｒ ａｘｉｓ）と一致するようにした。
比較例：表面凸凹構造を有しない有機ＴＦＴ素子の製作
ゲート電極が蒸着されたシリコン基板上に、シクロヘキサノンに１０ｗｔ％溶解したポリ（４−ニトロフェニルアゾフェニルオキシペンチルメタクリレート−ｃｏ−ヒドロキシエチルメタクリレート）（Ｍｗ＝３５，０００、ＭＷＤ＝２．５）を５００ｎｍの厚さでスピンコートし、１００℃のホットプレート上で１０分間乾燥させて溶媒を除去して表面凹凸構造を持たない絶縁層を形成した後、実施例２と同様の方法で有機ＴＦＴ素子を製造した。
ゲート電極が蒸着されたシリコン基板上に、シクロヘキサノンに１０ｗｔ％溶解したポリ（４−ニトロフェニルアゾフェニルオキシペンチルメタクリレート−ｃｏ−ヒドロキシエチルメタクリレート）（Ｍｗ＝３５，０００、ＭＷＤ＝２．５）を５００ｎｍの厚さでスピンコートし、１００℃のホットプレート上で１０分間乾燥させて溶媒を除去して表面凹凸構造を持たない絶縁層を形成した後、実施例２と同様の方法で有機ＴＦＴ素子を製造した。
実施例２及び比較例で製造された有機ＴＦＴ素子を用いて半導体パラメータアナライザ（ＨＰ４１５５Ａ）によって電流の伝達特性曲線を測定し、これから電気的特性を下記の方法で測定した。
・電荷移動度は、下記飽和領域電流式から（ＩＳＤ）１／２とＶＧを変数としたグラフを得、そのグラフの傾きから求める。
・電荷移動度は、下記飽和領域電流式から（ＩＳＤ）１／２とＶＧを変数としたグラフを得、そのグラフの傾きから求める。
ただし、式中、ＩＳＤはソース／ドレイン電流、μまたはμＦＥＴは電荷移動度、Ｃ０は酸化膜静電容量、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、ＶＧはゲート電圧、ＶＴはスレッショルド電圧をそれぞれ示す。
・スレッショルド電圧（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）ＶＴは（ＩＳＤ）１／２とＶＧ間のグラフにおいて線形部分の延長線とＶＧ軸との交点から求める。スレッショルド電圧は絶対値が０に近ければ電力消耗が少ない。
・サブスレッショルド電圧（Ｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）ＶＳはオフ状態の電流でその値が１０倍増加する領域の傾きの逆数を取る方法で求める。サブスレッショルドは有機ＴＦＴがスレッショルド電圧に到達する前の状態をいい、サブスレッショルドの傾き（Ｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｌｏｐｅ）はスレッショルド電圧に到達する前のゲート電圧の変化に対するドレイン電流の変化程度を示す。普通、ドレイン電流が１０倍増加するのに必要なゲート電圧の変化量で表示し、単位はＶ／ｄｅｃである。この値が小さいほど、ゲート電圧のチャネル伝導度制御能力が優れるものと判断する。
・Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ電流比は下記の式で表現される。
ただし、式中、Ｉｏｎは最大電流値、Ｉｏｆｆは遮断漏れ電流（ｏｆｆ−ｓｔａｔｅ ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）、μは電荷移動度、σは薄膜の伝導度、ｑは電荷量、ＮＡは電荷密度、ｔは半導体膜の厚さ、Ｃ０は酸化膜静電容量、ＶＤはドレイン電圧をそれぞれ示す。
前記式より、Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ電流比は、誘電膜の誘電率が大きく厚さが小さいほど、その値が大きくなるので、誘電膜の種類と厚さが電流比の決定に重要な要因となり、遮断漏れ電流（ｏｆｆ−ｓｔａｔｅ ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）も小さくなることが分かる。計算方法はオン状態の最大電流値とオフ状態の最小電流値の比で求める。
・遮断漏れ電流（Ｉｏｆｆ）は、オフ状態の時に流れる電流であって、Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆの電流比においてオフ状態の最小電流によって求める。
実施例２及び比較例で製造された有機ＴＦＴ素子の電気的特性を表１に示した。
実施例３：表面凸凹構造の方向による有機ＴＦＴ素子の電気的特性
実施例１及び実施例２と同様に行うが、表面凸凹構造の長軸方向とソース電極及びドレイン電極間のチャネル長方向がそれぞれ図５ａ及び図５ｂの構造となるように構成された２つの素子を製作した。これらの素子から電流伝達曲線を測定して図６に示し、電荷移動度曲線を測定して図７に示す。一方、比較のため、表面凸凹構造が形成されていない素子の電流伝達曲線及び電荷移動度曲線を測定し、これを共に示す。図５ａ、図５ｂ及び図６から分かるように、表面凸凹構造の長軸方向とソース電極及びドレイン電極間のチャネル長方向が互いに平行な素子の場合（ＩＩ）が、互いに直交する素子の場合（Ｉ）より向上した電荷移動度を示すことが分かった。また、互いに直交する素子の場合（Ｉ）は、表面凸凹構造を有しない場合に比べて同様または却って卓越した特性を示すことにより、本発明の表面凸凹構造が最終的な有機ＴＦＴ素子の特性向上に効果的であり、表面凸凹構造の方向が素子の特性に大きい影響を及ぼすことが分かった。
実施例１及び実施例２と同様に行うが、表面凸凹構造の長軸方向とソース電極及びドレイン電極間のチャネル長方向がそれぞれ図５ａ及び図５ｂの構造となるように構成された２つの素子を製作した。これらの素子から電流伝達曲線を測定して図６に示し、電荷移動度曲線を測定して図７に示す。一方、比較のため、表面凸凹構造が形成されていない素子の電流伝達曲線及び電荷移動度曲線を測定し、これを共に示す。図５ａ、図５ｂ及び図６から分かるように、表面凸凹構造の長軸方向とソース電極及びドレイン電極間のチャネル長方向が互いに平行な素子の場合（ＩＩ）が、互いに直交する素子の場合（Ｉ）より向上した電荷移動度を示すことが分かった。また、互いに直交する素子の場合（Ｉ）は、表面凸凹構造を有しない場合に比べて同様または却って卓越した特性を示すことにより、本発明の表面凸凹構造が最終的な有機ＴＦＴ素子の特性向上に効果的であり、表面凸凹構造の方向が素子の特性に大きい影響を及ぼすことが分かった。
１０１ ゲート絶縁層
１０２ 有機半導体活性層
１０３ 基板
１０４ ゲート電極
１０５ ソース／ドレイン電極
１ Ａｒ＋レーザ
２ ビームスプリッタ
３ ミラー
４ １／２波長板または１／４波長板
５ 偏光器
６ 空間フィルタ＋対物レンズ＋ピンホール
７ 照準レンズ
８ 試料
９ 回転ステージ
１０ 入射角。
１０２ 有機半導体活性層
１０３ 基板
１０４ ゲート電極
１０５ ソース／ドレイン電極
１ Ａｒ＋レーザ
２ ビームスプリッタ
３ ミラー
４ １／２波長板または１／４波長板
５ 偏光器
６ 空間フィルタ＋対物レンズ＋ピンホール
７ 照準レンズ
８ 試料
９ 回転ステージ
１０ 入射角。
Claims (6)
- 基板、ゲート電極、有機絶縁層、有機半導体活性層及びソース／ドレイン電極を含む有機薄膜トランジスタにおいて、前記有機絶縁層と有機半導体活性層の界面間に表面凸凹構造が形成されたものであって、
前記有機絶縁層は、主鎖または側鎖に、下記化学式１で表わされる光異性化反応、光架橋化反応または光重合反応を起こす少なくとも１つの作用基を含むポリオレフィン、ポリビニール、ポリ（メタ）アクリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリイミドおよびこれらの誘導体よりなる群から選択された少なくとも１種の高分子を含む薄膜を形成した後、少なくとも一つ以上の特定の波長を有する光源から、一定の周期を有する干渉パターンで光を入射させ、補強干渉に露光された領域と相殺干渉に露光された部分間に幾何学的高さの差を設けることにより、前記表面凸凹構造が形成されてなることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
- 前記表面凸凹構造は、長軸方向がソース電極とドレイン電極間のチャネル長方向と互いに平行となるように形成されてなることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
- 前記有機半導体活性層がペンタセン、銅フタロシアニン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレンおよびこれらの誘導体よりなる群から選択された少なくとも１種の化合物からなることを特徴とする請求項１または２に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 前記ゲート及びソース／ドレイン電極が金、銀、アルミニウム、ニッケル、インジウム錫酸化物、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレンまたはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 前記基板がガラスまたはプラスチックからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 前記高分子が、少なくとも一つ以上の特定の波長を有する光源に反応して光異性化反応を示すアゾベンゼン単位を主鎖または側鎖に含む高分子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
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