JP5170627B2 - 有機半導体装置の作製方法及び有機半導体装置 - Google Patents
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(1)有機半導体粉末を用意しフィルムに吸着させる工程、基板上に該フィルムを有機半導体粉末が吸着した面を下側にして重ね合わせる工程及び該フィルム表面より基板を加圧して、有機半導体粉末層を押し固めることにより有機半導体層とする工程を含む有機半導体装置の作製方法。
(2)上記有機半導体粉末はペンタセン又はルブレン粉末であり、上記フィルムに静電吸着させることによりパターニングされていることを特徴とする上記(1)に記載の有機半導体装置の作製方法。
(3)表面にソース及びドレイン電極のパターンが形成された基板を用意する工程、有機半導体粉末を用意しゲート絶縁層となる第1のフィルムに吸着させる工程、該基板上に該第1のフィルムを有機半導体粉末が吸着した面を下側にして重ね合わせる工程及び該第1のフィルム表面より加圧して有機半導体粉末層を押し固めることにより有機半導体層とする工程を含む有機半導体装置の作製方法。
(4)表面にゲート電極のパターンが形成された基板を用意する工程、有機半導体粉末を用意しゲート絶縁層となる第1のフィルムに吸着させる工程、該基板上に該第1のフィルムを有機半導体粉末が吸着した面を上側にして重ね合わせる工程、その上にソース及びドレイン電極のパターンが形成された第2のフィルムを重ね合わせる工程及び該第2のフィルム表面より加圧して有機半導体粉末層を押し固めることにより有機半導体層とする工程を含む有機半導体装置の作製方法。
(5)上記有機半導体粉末はペンタセン又はルブレン粉末であり、上記第1のフィルムに静電吸着させることによりパターニングされていることを特徴とする上記(3)又は(4)に記載の有機半導体装置の作製方法。
(6)上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の作製方法により作製された有機半導体装置。
従来、有機半導体装置の有機半導体層は、真空蒸着法又は溶媒を用いたキャスト法等で形成されているが、本発明に係る有機半導体層は、例えば有機半導体をメノウ乳鉢等によりナノ又はサブミクロンサイズの結晶粒からなる有機半導体粉末とし、プラスチック基板又は絶縁体薄膜上に吸着によって選択的に散布したものを押し固めることで形成される。
図1(e)は、完成した有機半導体トラジスタの断面模式図である。基板10の上に本発明に係る有機半導体層30が形成されている。ソース・ドレイン電極20は有機半導体層30に接して間隔を置いて設けられている。有機半導体層30上には、ゲート絶縁層40を介してゲート電極50が形成されている。
(a)基板表面にソース及びドレイン電極のパターンを形成する。
電極パターンは、プラスチック等の基板上に金属電極を被着して形成する。また電極パターンは、プラスチック等の基板上に金属あるいはTTF−TCNQ等の有機導電体の粉末を散布しこれを押し固めたものでもよい。
(b)ゲート絶縁層となるフィルム40上にペンタセン、ルブレンといった有機半導体の粉末を静電吸着等により吸着させて有機半導体粉末層30’を形成する。
(c)基板表面上にフィルム40を、有機半導体粉末が吸着した面を下側にして重ね合わせる。
(d)フィルム40の表面より加圧して有機半導体粉末層30’を押し固めることにより有機半導体層30とする。
(e)ゲート絶縁層となるフィルム40上にゲート電極50を形成し有機半導体トラジスタが完成する。
ボトムゲート型の有機半導体トラジスタの作製方法を纏めると次のような工程になる。
(a)表面にゲート電極のパターンが形成された基板を用意する工程
(b)有機半導体粉末を用意しゲート絶縁層となる第1のフィルムに吸着させる工程
(c)基板上に該第1のフィルムを有機半導体粉末が吸着した面を上側にして重ね合わせる工程
(d)その上にソース及びドレイン電極のパターンが形成された第2のフィルムを重ね合わせる工程
(e)該第2のフィルム表面より加圧して有機半導体粉末層を押し固めることにより有機半導体層とする工程
次に本発明に係る有機半導体層の電気的特性を評価するため、有機半導体粉末を圧縮することで有機半導体層が形成された有機半導体トランジスタの作製方法を例示する。
はじめにソース・ドレイン電極となる膜厚2.5μmのAu箔を2枚平行に設置し、その上からポリビニルアルコール粉末とともに錠剤形成器で押し固めソース・ドレインが埋め込まれた基板を作製した。錠剤形成器での押し固めは、100〜300kgf/cm2の圧力範囲で行った。
メノウ乳鉢を用いて有機半導体粉末となるルブレンをよく磨り潰し直径10nm〜1μmとした後、帯電させた該PENフィルムに吸着させた。これを上記のソース・ドレイン電極が付着した基板上に乗せ、同様に錠剤形成器にて押し固め有機半導体トランジスタを構築した。錠剤形成器での押し固めは、10〜100kgf/cm2の圧力範囲で行った。
図4は、様々なゲート電圧を印加した際の有機半導体トランジスタの電流−電圧特性である。図3にあるように本デバイスの伝達特性は、ゲート電圧が負の領域において、0Vからドレイン電流の上昇が見られ、低電圧駆動のデバイスであった。また、図3、図4にあるように、ゲート電圧が正である領域においては、非常に緩やかにドレイン電流が減少する振る舞いがみられている。これは、半導体層の厚みによるものと考えられ、更に半導体層を薄く形成する事で、オン/オフ比の上昇と共に観察されなくなるものと考えている。
誘電体層30には、周知の材料である例えばポリエチレンナフタレート、二酸化珪素、窒化珪素、ポリイミド、ポリエチレン、ポリパラキシリレン(パリレン)などが使用される。
20 ソース・ドレイン電極
30’ 有機半導体粉末層
30 有機半導体層
40 ゲート絶縁層となるフィルム
50 ゲート電極
Claims (6)
- 直径10nm〜1μmの有機半導体粉末を用意しフィルムに静電吸着させる工程、基板上に該フィルムを有機半導体粉末が吸着した面を下側にして重ね合わせる工程及び該フィルム表面より基板を10〜100kgf/cm 2 の圧力範囲で加圧して、有機半導体粉末層を押し固めることにより有機半導体層とする工程を含む有機半導体装置の作製方法。
- 上記有機半導体粉末はペンタセン又はルブレン粉末であり、上記フィルムに静電吸着させることによりパターニングされていることを特徴とする請求項1に記載の有機半導体装置の作製方法。
- 表面にソース及びドレイン電極のパターンが形成された基板を用意する工程、直径10nm〜1μmの有機半導体粉末を用意しゲート絶縁層となる第1のフィルムに静電吸着させる工程、該基板上に該第1のフィルムを有機半導体粉末が吸着した面を下側にして重ね合わせる工程及び該第1のフィルム表面より10〜100kgf/cm 2 の圧力範囲で加圧して有機半導体粉末層を押し固めることにより有機半導体層とする工程を含む有機半導体装置の作製方法。
- 表面にゲート電極のパターンが形成された基板を用意する工程、直径10nm〜1μmの有機半導体粉末を用意しゲート絶縁層となる第1のフィルムに静電吸着させる工程、該基板上に該第1のフィルムを有機半導体粉末が吸着した面を上側にして重ね合わせる工程、その上にソース及びドレイン電極のパターンが形成された第2のフィルムを重ね合わせる工程及び該第2のフィルム表面より10〜100kgf/cm 2 の圧力範囲で加圧して有機半導体粉末層を押し固めることにより有機半導体層とする工程を含む有機半導体装置の作製方法。
- 上記有機半導体粉末はペンタセン又はルブレン粉末であり、上記第1のフィルムに静電吸着させることによりパターニングされていることを特徴とする請求項3又は4に記載の有機半導体装置の作製方法。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の作製方法により作製された有機半導体装置。
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