JP6578645B2 - 有機半導体層形成用溶液、有機半導体層、および有機薄膜トランジスタ - Google Patents
有機半導体層形成用溶液、有機半導体層、および有機薄膜トランジスタ Download PDFInfo
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Description
で示されるヘテロアセン誘導体、ポリアクリル酸エステル、および有機溶媒を含む有機半導体層形成用溶液、それを用いて形成した連続的な相分離構造を有する有機半導体層、並びに有機薄膜トランジスタに関するものである。
(a)上層に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体からなる層が形成され、連続的にポリアクリル酸エステルからなる層に変化し、下層にポリアクリル酸エステルからなる層が形成される層の構成。
(b)上層にポリアクリル酸エステルからなる層が形成され、連続的に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体からなる層に変化し、下層に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体からなる層が形成される層の構成。
(c)上層に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体層からなる層が形成され、連続的にポリアクリル酸エステルからなる層に変化し、中間層にポリアクリル酸エステルからなる層を有し、再度、連続的に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体層からなる層が形成され、下層に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体からなる層が形成される層の構成。
(d)上層にポリアクリル酸エステルからなる層が形成され、連続的に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体からなる層に変化し、中間層に一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体からなる層を有し、再度、連続的にポリアクリル酸エステルからなる層に変化していき、下層にポリアクリル酸エステルからなる層が形成される層の構成。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
空気下、10mlサンプル管に、2−メチルアニソール(沸点172℃)3.0g、2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェン30mg、およびポリメタクリル酸メチル(シグマ−アルドリッチ、Mw350,000)31mgを加え、50℃に加熱して溶解させることで、有機半導体層形成用溶液の調製を行った。
(有機半導体層の作製)
空気下、直径2インチのヒ素でn型にハイドープしたシリコン基板(セミテック製、抵抗値;0.001〜0.004Ω、表面に200nmのシリコン酸化膜付き)上に、上述の方法で調製した有機半導体層形成用溶液0.5mlを滴下してスピンコート(300rpm×3秒、2000rpm×100秒)を行い、膜厚50nmの有機半導体層を作製した。
(有機薄膜トランジスタの作製)
上述の方法で作製した有機半導体層に、チャネル長20μm、チャネル幅1000μmのシャドウマスクを置き、金を真空蒸着することで電極を形成し、ボトムゲートトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製した(ゲート電極はシリコン、ゲート絶縁層は酸化シリコン、ソース電極は金、ドレイン電極は金)。
(半導体・電気物性の測定)
作製した有機薄膜トランジスタの電気物性をドレイン電圧(Vd=−50V)で、ゲート電圧(Vg)を+10〜−60Vまで1V刻みで走査し、伝達特性の評価を行った。キャリア移動度は0.68cm2/V・s(p型)、電流オン・オフ比は1.0×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製を行った。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により、有機半導体層の作製を行った。該有機半導体層が2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリメタクリル酸メチルの連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(有機薄膜トランジスタの作製)
実施例1と同様の方法により、有機薄膜トランジスタの作製を行った。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で、得られた有機薄膜トランジスタの電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性からキャリア移動度は0.54cm2/V・s(p型)、電流オン・オフ比は5.5×106であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ブチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製を行った。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により、有機半導体層の作製を行った。該有機半導体層が2,7−ジ(n−ブチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリメタクリル酸メチルの連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(有機薄膜トランジスタの作製)
実施例1と同様の方法により、有機薄膜トランジスタの作製を行った。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で、得られた有機薄膜トランジスタの電気物性評価を行ったところ、その伝達特性からキャリア移動度は0.36cm2/V・s(p型)、電流オン・オフ比は4.3×106であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
ポリメタクリル酸メチルの代わりにポリイソブチレン(シグマ−アルドリッチ、Mw500,000)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製したが、該有機半導体層は2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリイソブチレンの不連続的な相分離構造を有していた。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価を行ったところ、その伝達特性からキャリア移動度は0.017cm2/V・s(p型)、電流オン・オフ比は1.8×105であり、ポリメタクリル酸メチルを含む有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いた場合ほどには、半導体・電気特性が優れたものではなかった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は比較例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製を行った。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製したが、該有機半導体層は2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリイソブチレンの不連続的な相分離構造を有していた。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性からキャリア移動度は0.010cm2/V・s(p型)、電流オン・オフ比は1.5×105であり、ポリメタクリル酸メチルを含む有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いた場合ほどには、半導体・電気特性が優れたものではなかった。
(有機半導体層の作製)
(有機半導体層の作製)
ポリメタクリル酸メチルを使用しない以外は実施例2と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製をおこない、有機半導体層を作製した。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性からキャリア移動度は0.35cm2/V・s(p型)、電流オン・オフ比は5.4×106であり、ポリメタクリル酸メチルを含む場合ほどではなかった。
(B):ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(C):トップゲート−トップコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(D):トップゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
1:有機半導体層
2:基板
3:ゲート電極
4:ゲート絶縁層
5:ソース電極
6:ドレイン電極
Claims (4)
- 下記一般式(1)
で示されるヘテロアセン誘導体、ポリアクリル酸エステル、およびアニソール、2−メチルアニソール、3−メチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,4−ジメチルアニソール、または2,6−ジメチルアニソールからなる群の少なくとも1種の有機溶媒を含み、かつ、一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体とポリアクリル酸エステルとの合計100質量部に対して、一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体の含有割合が、5〜95質量部の範囲である有機半導体層形成用溶液。 - T1〜T4が硫黄原子であることを特徴とする請求項1に記載の有機半導体層形成用溶液。
- 請求項1又は請求項2に記載の有機半導体層形成用溶液により形成されることを特徴とする有機半導体層。
- 請求項3に記載の有機半導体層を用いて得られる有機薄膜トランジスタ。
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