JP5360696B2 - 有機半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、特許文献2では、有機分子の自在な設計可能性を利用し、化学修飾によって有機金属のフェルミ準位を大きく変化させ、これによってトランジスタ動作をP型からN型へと制御することも可能であることが現在までに示されてきている。
以上のような特色から、導電性電荷移動錯体薄膜を用いた有機金属電極は、有機半導体装置に好適な電極と考えられる。
上記のような難点のため、利用可能な材料が限定されることになり、有機半導体の種類に応じたキャリヤ注入効率の最適化や、トランジスタのP型/N型動作制御など、有機金属電極の利点の十分な活用が困難になる。
また本発明によれば、低分子系材料を用いた有機薄膜トランジスタでは、一般的ではないがインクジェットプリンティング法を用いることによって、その利点であるドロップ・オン・デマンド、すなわち、必要な箇所だけに薄膜を形成することで、資源の節約と大幅なコストの低減に資することが可能になる。
有機薄膜トランジスタを形成するための有機半導体層として、ここでは研究が盛んに行われているペンタセンを用い、また上記有機半導体層との電気的接点となる電極を構成する材料として、ビスエチレンジオキシテトラチアフルバレン(以下、BEDO-TTF)とn-ブタデシル-テトラシアノキノジメタン(以下、C14TCNQ)の9:4組成比の高導電性電荷移動錯体材料を用いた実施例について説明する。
得られたインクの粘度は2〜3 mPa sであり、インクジェットプリンティング法に用いるインクとして好適な性質を示した。
なお電荷移動錯体による高い導電性の薄膜をインクジェットプリンティング法によって形成するためには、有機溶媒に1×10−2ミリ モル/リットル以上の高い濃度で電荷移動錯体を溶解させたインクを用いる必要がある。これは、濃度がそれよりも低くなると、一滴(100ピコリットル程度)を打った際に形成される円状のパターン(直径50マイクロメートル程度)の平均的な膜厚は、0.1マイクロメートル程度以下になる。このような場合は、均一な薄膜よりもむしろ、斑状のものとなって、電極として利用することが困難となるからである。
まず、N型にドープされたシリコン基板をゲート電極50として用い、シリコン基板の表面を酸化することによって作製した厚さ500 nmの絶縁性の酸化膜をゲート絶縁膜40として用いた。その上面にペンタセン薄膜を有機半導体層30として、真空蒸着法により形成した。この際、基板温度を一定温度(82℃)に保ち、かつ、0.05 nm/sの速度で蒸着を行うことにより十分に粒界間の導電性がよくなるように注意を払った。
例えば高導電性電荷移動錯体としては、電子供与体としてBEDO-TTF及び電子受容体としてC14TCNQの組み合わせを例示したが、ビスエチレンジオキシテトラチアフルバレンを電子供与体とし、これと電子受容性有機分子、又は無機陰イオンを組み合わせて得るようにしてもよい。
また上記高導電性電荷移動錯体は、テトラシアノキノジメタン、又はそのアルキル置換体を電子受容体とし、これと電子供与性有機分子、又は無機陽イオンを組み合わせて得るようにしてもよい。
さらに高導電性電荷移動錯体は、アルキル基、又はそれと同等の置換基によって置換し、有機溶媒への溶解度を向上させた有機分子としてもよい。
20 基板
30 導体膜(ゲート電極)
40 誘電体層(ゲート絶縁膜)
50 有機半導体薄膜層
60 導電性電荷移動錯体薄膜電極(ソース・ドレイン電極)
70 導電性電荷移動錯体薄膜溶液のインク滴
80 インクジェットプリンティング装置
Claims (1)
- 有機半導体層を形成する工程と、
電子供与性分子としてビスエチレンジオキシテトラチアフルバレンと電子受容性分子としてテトラシアノキノジメタンのアルキル置換体との組み合わせにより得られる高導電性電荷移動錯体材料を、有機溶媒に1×10−2ミリ モル/リットル以上の濃度で溶解させたインクを用いて、インクジェットプリンティング法によって上記有機半導体層上の一部に電極パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする有機半導体装置の製造方法。
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