JPH0671072B2 - ヘテロ接合素子およびその製造方法 - Google Patents
ヘテロ接合素子およびその製造方法Info
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- JPH0671072B2 JPH0671072B2 JP61020194A JP2019486A JPH0671072B2 JP H0671072 B2 JPH0671072 B2 JP H0671072B2 JP 61020194 A JP61020194 A JP 61020194A JP 2019486 A JP2019486 A JP 2019486A JP H0671072 B2 JPH0671072 B2 JP H0671072B2
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
- H10K85/141—Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
- H10K85/143—Polyacetylene; Derivatives thereof
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
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- H10K10/26—Diodes comprising organic-organic junctions
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
- H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体材料としてπ−共役系高分子材料を
用いた新規なヘテロ接合素子に関するものである。
用いた新規なヘテロ接合素子に関するものである。
π−共役系高分子は化学構造の骨格が共役二重結合から
成つており、π電子軌道の重なりによつて形成される価
電子帯と伝導帯およびこれを隔てるバンド幅から成るバ
ンド構造を有しているものと考えられている。バンド幅
は材料によつて異なるが、1.5〜4eVの範囲にあり、この
ためにπ−共役系高分子はそれ自身では絶縁体である。
しかし、化学的方法または電気化学的方法等（以下、ド
ーピングという）によつて価電子帯から電子を抜き去つ
たり（酸化）、または伝導帯に電子を注入（還元）する
ことによつて電荷を運ぶキヤリヤー（担体）が生じると
考えられている。この結果、ドーピングの量を制御する
ことによつて、電導度は絶縁体領域から金属領域の幅広
い範囲にわたつて変えることが可能である。ドーピング
が酸化反応の時に得られる高分子はｐ型、還元反応の場
合にはｎ型になる。これは無機半導体における不純物添
加の場合に似ている。このためにπ−共役系高分子を半
導体材料として用いた半導体素子を作製することができ
る。
成つており、π電子軌道の重なりによつて形成される価
電子帯と伝導帯およびこれを隔てるバンド幅から成るバ
ンド構造を有しているものと考えられている。バンド幅
は材料によつて異なるが、1.5〜4eVの範囲にあり、この
ためにπ−共役系高分子はそれ自身では絶縁体である。
しかし、化学的方法または電気化学的方法等（以下、ド
ーピングという）によつて価電子帯から電子を抜き去つ
たり（酸化）、または伝導帯に電子を注入（還元）する
ことによつて電荷を運ぶキヤリヤー（担体）が生じると
考えられている。この結果、ドーピングの量を制御する
ことによつて、電導度は絶縁体領域から金属領域の幅広
い範囲にわたつて変えることが可能である。ドーピング
が酸化反応の時に得られる高分子はｐ型、還元反応の場
合にはｎ型になる。これは無機半導体における不純物添
加の場合に似ている。このためにπ−共役系高分子を半
導体材料として用いた半導体素子を作製することができ
る。
具体的には、ポリアセチレンを用いたシヨツトキー型接
合素子（J.Appl.Phys.52巻,869頁,1981年，特開昭56−1
47486号等）、ポリピロール系共役系高分子を用いたシ
ヨツトキー型接合素子（特開昭59−63760号等）が知ら
れている。また、無機半導体であるｎ−CdSとｐ型ポリ
アセチレンとを組み合わせたヘテロ接合素子が報告され
ている（J.Appl.Phys.51巻,4252頁,1980年）。π−共役
系高分子同志を組み合わせた接合素子としては、ｐ型お
よびｎ型ポリアセチレンを用いたpnホモ接合素子が知ら
れている。（Appl.Phys.Lett.33巻,18頁,1978年）。こ
の接合素子は乾燥したヘリウム下においても不安定であ
り、数時間を経ずして接合特性が失なわれるのが現状で
ある。
合素子（J.Appl.Phys.52巻,869頁,1981年，特開昭56−1
47486号等）、ポリピロール系共役系高分子を用いたシ
ヨツトキー型接合素子（特開昭59−63760号等）が知ら
れている。また、無機半導体であるｎ−CdSとｐ型ポリ
アセチレンとを組み合わせたヘテロ接合素子が報告され
ている（J.Appl.Phys.51巻,4252頁,1980年）。π−共役
系高分子同志を組み合わせた接合素子としては、ｐ型お
よびｎ型ポリアセチレンを用いたpnホモ接合素子が知ら
れている。（Appl.Phys.Lett.33巻,18頁,1978年）。こ
の接合素子は乾燥したヘリウム下においても不安定であ
り、数時間を経ずして接合特性が失なわれるのが現状で
ある。
上記のような従来のπ−共役系高分子を用いた半導体素
子では、殆んどの接合の場合においてπ−共役系高分子
と金属、またはπ−共役系高分子と無機半導体の組み合
わせであり、また、π−共役系高分子へのドーピング量
の制御によつて、接合特性を制御することには成功して
いない。更に、π−共役系高分子同志の接合であるポリ
アセチレンを用いたpnホモ接合は、この接合特性が極め
て不安定である。
子では、殆んどの接合の場合においてπ−共役系高分子
と金属、またはπ−共役系高分子と無機半導体の組み合
わせであり、また、π−共役系高分子へのドーピング量
の制御によつて、接合特性を制御することには成功して
いない。更に、π−共役系高分子同志の接合であるポリ
アセチレンを用いたpnホモ接合は、この接合特性が極め
て不安定である。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、一つのπ−共役系高分子上に、これとは異なるπ
−共役系高分子を設け、両π−共役系高分子の界面でヘ
テロ接合を形成されることができ、その接合特性をドー
ピング量によつて制御することに初めて成功したと共
に、この接合素子が長期間にわたり安定に動作するヘテ
ロ接合素子およびその製造方法を得ることを目的とす
る。
ので、一つのπ−共役系高分子上に、これとは異なるπ
−共役系高分子を設け、両π−共役系高分子の界面でヘ
テロ接合を形成されることができ、その接合特性をドー
ピング量によつて制御することに初めて成功したと共
に、この接合素子が長期間にわたり安定に動作するヘテ
ロ接合素子およびその製造方法を得ることを目的とす
る。
この発明に係るヘテロ接合素子は、π−共役系高分子に
これとは異なるπ−共役系高分子を被着させることによ
り、両π−共役系高分子の界面にヘテロ接合を形成させ
たものである。
これとは異なるπ−共役系高分子を被着させることによ
り、両π−共役系高分子の界面にヘテロ接合を形成させ
たものである。
この発明においては、異なるπ−共役系高分子の界面に
ヘテロ接合を形成させることができると共に、その接合
特性をドーピング量によつて制御することができ、更に
ヘテロ接合素子は長期間にわたり安定に動作する。
ヘテロ接合を形成させることができると共に、その接合
特性をドーピング量によつて制御することができ、更に
ヘテロ接合素子は長期間にわたり安定に動作する。
第１図および第２図にこの発明のヘテロ接合素子の構成
図の一例を示す。第１図は側面図、第２図は平面図であ
る。図中、（１）は基板であり、（２）は基板上に設け
られた金属層、（３），（４）はπ−共役系高分子層、
（５）は上部電極としての金属層である。基（１）は絶
縁性の材料であればいずれも使用可能であり、具体的に
はガラス、アルミナ焼結体、各種絶縁性プラスチツク等
が使用可能である。金属層（２）および（５）は、それ
ぞれ接しているπ−共役系高分子がｐ型にドーピングさ
れておれば、オーミツク接触をとるために仕事関数の大
きい金属、例えば白金、金、クロム等が使用可能であ
り、π−共役系高分子がｎ型にドーピングされていれば
仕事関数の小さい金属、例えばインジウム、アルミニウ
ム等が使用可能である。金属層を設ける方法としては、
蒸着、スパツタリング、めつき、CVD成長等がある。ま
た、使用目的に応じ（１）の基板と（２）の金属層を一
緒にして、無機半導体や金属板を基板兼金属層として用
いても差しつかえない。
図の一例を示す。第１図は側面図、第２図は平面図であ
る。図中、（１）は基板であり、（２）は基板上に設け
られた金属層、（３），（４）はπ−共役系高分子層、
（５）は上部電極としての金属層である。基（１）は絶
縁性の材料であればいずれも使用可能であり、具体的に
はガラス、アルミナ焼結体、各種絶縁性プラスチツク等
が使用可能である。金属層（２）および（５）は、それ
ぞれ接しているπ−共役系高分子がｐ型にドーピングさ
れておれば、オーミツク接触をとるために仕事関数の大
きい金属、例えば白金、金、クロム等が使用可能であ
り、π−共役系高分子がｎ型にドーピングされていれば
仕事関数の小さい金属、例えばインジウム、アルミニウ
ム等が使用可能である。金属層を設ける方法としては、
蒸着、スパツタリング、めつき、CVD成長等がある。ま
た、使用目的に応じ（１）の基板と（２）の金属層を一
緒にして、無機半導体や金属板を基板兼金属層として用
いても差しつかえない。
この発明で使用するπ−共役系高分子は、π−共役系高
分子ならばいずれも使用可能であり、具体的にはポリア
セチレン、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、
ポリチオフエン、ポリ（３−置換チオフエン）、ポリ
（3,4−二置換チオフエン）、ポリアニリン、ポリアズ
レン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリ（Ｎ−置換
カルバゾール）、ポリフラン、ポリベンゾチオフエン、
ポリベンゾフラン、ポリ（パラフエニレン）、ポリフエ
ニレンスルフイド、ポリインドール等が挙げられるが、
勿論これらに限られるものではない。しかし、成膜性の
観点からはポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（Ｎ−
置換ピロール）が好ましく、又、ポリ（Ｎ−置換ピロー
ル）としては半導体特性の観点からポリ（Ｎ−メチルピ
ロール）が好ましく使われる。π−共役系高分子層
（３）を金属層（２）上に設ける方法としては、触媒を
用いて金属層（２）上に直接重合で合成する方法、電気
化学的重合法による方法、蒸着、スパツタリング、CVD
成長法等の気相から得る方法があり、いずれも使用可能
である。π−共役系高分子（４）を設ける方法としても
同様の方法が使用可能である。ポリピロールおよびポリ
（Ｎ−置換ピロール）を合成する際には、電気化学的重
合法および酸化剤を用いる化学重合法があるが、膜特性
の観点からは電気化学的重合法が好ましく使用される。
又、π−共役系高分子層（３）がドーピングされていな
い時には、この高分子層が撥水性であることを利用し
て、水溶液系でポリピロールまたはポリ（Ｎ−置換ピロ
ール）を電気化学的重合法で合成すると、容易にπ−共
役系高分子層（３）の表面にだけポリピロールまたはポ
リ（Ｎ−置換ピロール）の膜が形成され、良好な接合特
性を示すことになる。
分子ならばいずれも使用可能であり、具体的にはポリア
セチレン、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、
ポリチオフエン、ポリ（３−置換チオフエン）、ポリ
（3,4−二置換チオフエン）、ポリアニリン、ポリアズ
レン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリ（Ｎ−置換
カルバゾール）、ポリフラン、ポリベンゾチオフエン、
ポリベンゾフラン、ポリ（パラフエニレン）、ポリフエ
ニレンスルフイド、ポリインドール等が挙げられるが、
勿論これらに限られるものではない。しかし、成膜性の
観点からはポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（Ｎ−
置換ピロール）が好ましく、又、ポリ（Ｎ−置換ピロー
ル）としては半導体特性の観点からポリ（Ｎ−メチルピ
ロール）が好ましく使われる。π−共役系高分子層
（３）を金属層（２）上に設ける方法としては、触媒を
用いて金属層（２）上に直接重合で合成する方法、電気
化学的重合法による方法、蒸着、スパツタリング、CVD
成長法等の気相から得る方法があり、いずれも使用可能
である。π−共役系高分子（４）を設ける方法としても
同様の方法が使用可能である。ポリピロールおよびポリ
（Ｎ−置換ピロール）を合成する際には、電気化学的重
合法および酸化剤を用いる化学重合法があるが、膜特性
の観点からは電気化学的重合法が好ましく使用される。
又、π−共役系高分子層（３）がドーピングされていな
い時には、この高分子層が撥水性であることを利用し
て、水溶液系でポリピロールまたはポリ（Ｎ−置換ピロ
ール）を電気化学的重合法で合成すると、容易にπ−共
役系高分子層（３）の表面にだけポリピロールまたはポ
リ（Ｎ−置換ピロール）の膜が形成され、良好な接合特
性を示すことになる。
ドーピング剤のドープはπ−共役系高分子（３）および
（４）の少くとも一方に行われる。ドーピング剤は種々
の還元剤又は酸化剤が使用できる。この発明で得られた
ヘテロ接合素子は、電気部品（例えば光エレクトロニク
ス素子）として有用である。
（４）の少くとも一方に行われる。ドーピング剤は種々
の還元剤又は酸化剤が使用できる。この発明で得られた
ヘテロ接合素子は、電気部品（例えば光エレクトロニク
ス素子）として有用である。
以下、実施例によりこの発明の詳細を示すが、勿論、こ
れら実施例によつてこの発明が限定されるものではな
い。
れら実施例によつてこの発明が限定されるものではな
い。
実施例 １ スライドガラス（2.5cm×7.5cm）上に真空蒸着法にてク
ロム層（約2000Å,1.1cm×5.5cm）を設け、更にこのク
ロム層上に金属（約500Å）を同じく真空蒸着法にて被
着させた。チーグラー触媒（Polymer J.4巻,460頁,1973
年;J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.12巻,11頁,1974年）を
調製し、約16時間エージングを行なつた（この触媒は不
活性ガス雰囲気下に保存すれば約１ケ月間使用可能であ
る。）。上記、クロム−金層を有するガラススライドを
ガラス製の反応容器に移し、その後アルゴン雰囲気下で
触媒溶液を注いだ、−78℃に触媒溶液を冷却後、減圧に
して溶存ガスを除く操作を繰り返した後、同温度で反応
容器を傾け、スライドガラスのクロム−金層を被着させ
た側を触媒溶液の薄い層でコートする。その後、精製し
たアセチレンガス（約100トル）を反応容器に導入し、
約15〜25秒間触媒を塗付したスライドガラス表面にアセ
チレンガスを接触させ、ポリアセチレンフイルムをスラ
イドガラス上に合成した。未反応のアセチレンガスは真
空ポンプにて排気した。合成したポリアセチレンをアル
ゴン雰囲気下で精製トルエンにて洗浄し、洗浄トルエン
溶液が無色になる迄この操作を繰り返し行なつた。その
後、残余トルエンを真空ポンプにて除いた。このように
して得られたクロム−金層を被着させたスライドガラス
上のポリアセチレンの大部分はシス体である。これをア
ルゴン雰囲気下で他のガラス容器に移した後、減圧下14
0−150℃で1.5−２時間加熱してポリアセチレンを異性
化させた。このようにして得られたポリアセチレンの大
部分はトランス体である。この後、アルゴン雰囲気下で
ポリアセチレンフイルムを１〜2mm幅削りとり、第２図
に示すように金表面を露出させ（図中金属層（２））
は、これにワニ口クリツプを着けて以後の反応のリード
端子として用いた。
ロム層（約2000Å,1.1cm×5.5cm）を設け、更にこのク
ロム層上に金属（約500Å）を同じく真空蒸着法にて被
着させた。チーグラー触媒（Polymer J.4巻,460頁,1973
年;J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.12巻,11頁,1974年）を
調製し、約16時間エージングを行なつた（この触媒は不
活性ガス雰囲気下に保存すれば約１ケ月間使用可能であ
る。）。上記、クロム−金層を有するガラススライドを
ガラス製の反応容器に移し、その後アルゴン雰囲気下で
触媒溶液を注いだ、−78℃に触媒溶液を冷却後、減圧に
して溶存ガスを除く操作を繰り返した後、同温度で反応
容器を傾け、スライドガラスのクロム−金層を被着させ
た側を触媒溶液の薄い層でコートする。その後、精製し
たアセチレンガス（約100トル）を反応容器に導入し、
約15〜25秒間触媒を塗付したスライドガラス表面にアセ
チレンガスを接触させ、ポリアセチレンフイルムをスラ
イドガラス上に合成した。未反応のアセチレンガスは真
空ポンプにて排気した。合成したポリアセチレンをアル
ゴン雰囲気下で精製トルエンにて洗浄し、洗浄トルエン
溶液が無色になる迄この操作を繰り返し行なつた。その
後、残余トルエンを真空ポンプにて除いた。このように
して得られたクロム−金層を被着させたスライドガラス
上のポリアセチレンの大部分はシス体である。これをア
ルゴン雰囲気下で他のガラス容器に移した後、減圧下14
0−150℃で1.5−２時間加熱してポリアセチレンを異性
化させた。このようにして得られたポリアセチレンの大
部分はトランス体である。この後、アルゴン雰囲気下で
ポリアセチレンフイルムを１〜2mm幅削りとり、第２図
に示すように金表面を露出させ（図中金属層（２））
は、これにワニ口クリツプを着けて以後の反応のリード
端子として用いた。
ポリ（Ｎ−メチルピロール）（以後PNPと略す）は、ア
ルゴンまたは窒素雰囲気下で電気化学的重合法（電解重
合法）によつて合成した。以下具体的に合成法を説明す
る。電解重合の反応溶液としては、100mlの水に1.6gのC
uSO4・4H2Oを溶解させ、更に0.6gのＮ−メチルピロール
を加えたものを用いた。対向電極としては銅板（約0.5c
m×2cm）を使用し、作用電極として上記で得られたクロ
ム−金属−ポリアセチレン膜を用いた。参照電極は使用
しなかつた。対向電極と作用電極間の距離は約3cmであ
つた。作用電極と対向電極をそれぞれ直流電流の正端子
につなぎ、約0.6−0.7Vを両電極間に印加した。約20−2
5分の間に約100mC／cm2の電流を流した。これら全ての
操作はアルゴンまたは窒素雰囲気下で行なつた。このよ
うにして得られたPNP−ポリアセチレン−金−クロム複
合体をあらかじめ酸素ガスを除去した水で洗浄し、その
後乾燥することなく1M NaOHと1M Na2S2O3から成る水溶
液に約30秒浸漬させた。試料を再度水で洗浄後、メタノ
ールに２秒〜３秒浸した後、真空乾燥させた。第１図お
よび第２図において（５）で示される上部電極として金
を約500Å真空蒸着させた。１対の上部電極間距離は3mm
であつた。次に第１図および第２図における（２）およ
び（５）の金電極からそれぞれリードを取り出し、本例
試料の電流−電圧特性の測定試料とした。この試料を試
料１とする。ここで製作した試料の側面図および平面図
がそれぞれ第１図，第２図であり（１）はスライドガラ
ス、（２）は金−クロム層、（３）はポリアセチレン、
（４）はPNP、（５）は金層である。又、（５）の金層
がPNPに接触している面積は0.1cm2であつた。
ルゴンまたは窒素雰囲気下で電気化学的重合法（電解重
合法）によつて合成した。以下具体的に合成法を説明す
る。電解重合の反応溶液としては、100mlの水に1.6gのC
uSO4・4H2Oを溶解させ、更に0.6gのＮ−メチルピロール
を加えたものを用いた。対向電極としては銅板（約0.5c
m×2cm）を使用し、作用電極として上記で得られたクロ
ム−金属−ポリアセチレン膜を用いた。参照電極は使用
しなかつた。対向電極と作用電極間の距離は約3cmであ
つた。作用電極と対向電極をそれぞれ直流電流の正端子
につなぎ、約0.6−0.7Vを両電極間に印加した。約20−2
5分の間に約100mC／cm2の電流を流した。これら全ての
操作はアルゴンまたは窒素雰囲気下で行なつた。このよ
うにして得られたPNP−ポリアセチレン−金−クロム複
合体をあらかじめ酸素ガスを除去した水で洗浄し、その
後乾燥することなく1M NaOHと1M Na2S2O3から成る水溶
液に約30秒浸漬させた。試料を再度水で洗浄後、メタノ
ールに２秒〜３秒浸した後、真空乾燥させた。第１図お
よび第２図において（５）で示される上部電極として金
を約500Å真空蒸着させた。１対の上部電極間距離は3mm
であつた。次に第１図および第２図における（２）およ
び（５）の金電極からそれぞれリードを取り出し、本例
試料の電流−電圧特性の測定試料とした。この試料を試
料１とする。ここで製作した試料の側面図および平面図
がそれぞれ第１図，第２図であり（１）はスライドガラ
ス、（２）は金−クロム層、（３）はポリアセチレン、
（４）はPNP、（５）は金層である。又、（５）の金層
がPNPに接触している面積は0.1cm2であつた。
実施例 ２ 実施例１と同様にPNP−ポリアセチレン−金−クロム複
合体を製作した後、1M NaOHと1M Na2S2O3から成る水溶
液に約25秒間浸漬させた。この後の処理は実施例１と同
様に行ない、電流−電圧特性の測定試料とした。この試
料を試料２とする。
合体を製作した後、1M NaOHと1M Na2S2O3から成る水溶
液に約25秒間浸漬させた。この後の処理は実施例１と同
様に行ない、電流−電圧特性の測定試料とした。この試
料を試料２とする。
実施例 ３ 実施例１と同様にPNP−ポリアセチレン−金−クロム複
合体を製作した後、1M NaOHと1M Na2S2O3から成る水溶
液に約20秒間浸漬させた。この後の処理は実施例１と同
様に行ない、電流−電圧特性の測定試料とした。この試
料を試料３とする。
合体を製作した後、1M NaOHと1M Na2S2O3から成る水溶
液に約20秒間浸漬させた。この後の処理は実施例１と同
様に行ない、電流−電圧特性の測定試料とした。この試
料を試料３とする。
参考例 実施例１と同様の金−クロム層を設けたスライドガラス
を用いて、この金−クロム層上に実施例１と同様の方法
でPNPを直接合成した。合成後、あらかじめ酸素ガスを
除去しておいて水で洗浄し、この後、メタノールに２〜
３秒浸漬した。その後試料を真空乾燥した。実施例１と
同様に上部電極として金を約500Å蒸着させた。PNP膜の
上下の金電極間で電流−電圧特性を真空下で測定した結
果、オーミツクな挙動を示した。この事実はPNPがｐ型
の材料であり、仕事関数の大きい金とオーミツク接触し
ていることを示すものである。
を用いて、この金−クロム層上に実施例１と同様の方法
でPNPを直接合成した。合成後、あらかじめ酸素ガスを
除去しておいて水で洗浄し、この後、メタノールに２〜
３秒浸漬した。その後試料を真空乾燥した。実施例１と
同様に上部電極として金を約500Å蒸着させた。PNP膜の
上下の金電極間で電流−電圧特性を真空下で測定した結
果、オーミツクな挙動を示した。この事実はPNPがｐ型
の材料であり、仕事関数の大きい金とオーミツク接触し
ていることを示すものである。
実施例１から実施例３においてPNP合成後、1M NaOHと1M
Na2S2O3から成る水溶液にtp時間試料を浸漬している
が、この操作によつてPNPのドーピング状態が変わる。
このことをみるために上部金電極間（間隔:3mm）に1Vを
印加して抵抗を測定した。その結果を表に示す。
Na2S2O3から成る水溶液にtp時間試料を浸漬している
が、この操作によつてPNPのドーピング状態が変わる。
このことをみるために上部金電極間（間隔:3mm）に1Vを
印加して抵抗を測定した。その結果を表に示す。
表 二つの上部電極間抵抗（Ｒ）のtp依存在 試料 tp（秒） Ｒ（Ω） １ 30 ４×1010 ２ 25 ５×108 ３ 20 ４×10 第３図は試料1,2および３の電流−電圧特性を示す。測
定は真空下第１図の上部金電極（５）のいずれか１つと
下部金電極（２）の間で行なつた。第３図中曲線6,7,8
はそれぞれ試料1,2,3に対応する。電圧軸はポリアセチ
レンに正電圧を印加した時を正にとつてある。PNPと金
はオーミツク接触となることは参考例に記述した通りで
ある。ポリアセチレンと金がオーミツク接触となること
は既に知られている（（J.Appl.Phys.52巻,869頁,1981
年;Jpn.J.Appl.J.Phys.20巻,L127頁,1981年;Solid Stat
e Commun.33巻,499頁,1980年）。故に第３図においてみ
られる非オーミツクな挙動（整流性）はポリアセチレン
とPNPの界面における電子状態に基づくものであると結
論される。
定は真空下第１図の上部金電極（５）のいずれか１つと
下部金電極（２）の間で行なつた。第３図中曲線6,7,8
はそれぞれ試料1,2,3に対応する。電圧軸はポリアセチ
レンに正電圧を印加した時を正にとつてある。PNPと金
はオーミツク接触となることは参考例に記述した通りで
ある。ポリアセチレンと金がオーミツク接触となること
は既に知られている（（J.Appl.Phys.52巻,869頁,1981
年;Jpn.J.Appl.J.Phys.20巻,L127頁,1981年;Solid Stat
e Commun.33巻,499頁,1980年）。故に第３図においてみ
られる非オーミツクな挙動（整流性）はポリアセチレン
とPNPの界面における電子状態に基づくものであると結
論される。
曲線６は、ポリアセチレンに正電圧を印加した時に流れ
る電流が、負電圧を印加した時に比べより多く流れるこ
とを示している。表から試料１（曲線６）はPNPへのド
ーピング量が最も少ないことが判る。すなわち、PNP表
面で測定された抵抗（Ｒ）が最も大きい。試料２および
３は試料１よりもPNPに対するドーピング量が多く、そ
の結果、これらの電流−電圧特性は試料１のそれとは大
きく異なる。曲線７は試料２の電流−電圧特性である
が、曲線６（試料１）とは異なり、ポリアセチレンに負
電圧を印加した時の方が正電圧を印加した時よりもはる
かに大きな電流が流れる。曲線８も基本的には曲線７と
同じである。
る電流が、負電圧を印加した時に比べより多く流れるこ
とを示している。表から試料１（曲線６）はPNPへのド
ーピング量が最も少ないことが判る。すなわち、PNP表
面で測定された抵抗（Ｒ）が最も大きい。試料２および
３は試料１よりもPNPに対するドーピング量が多く、そ
の結果、これらの電流−電圧特性は試料１のそれとは大
きく異なる。曲線７は試料２の電流−電圧特性である
が、曲線６（試料１）とは異なり、ポリアセチレンに負
電圧を印加した時の方が正電圧を印加した時よりもはる
かに大きな電流が流れる。曲線８も基本的には曲線７と
同じである。
以上のように、ポリアセチレン−PNP素子の電流−電圧
特性は、PNPへのドーピング量を変えることよつて制御
できる。
特性は、PNPへのドーピング量を変えることよつて制御
できる。
実施例 ４ 実施例１で製作した試料１を連続真空下室温で12MのHCl
O4水溶液の蒸気にさらした。二つの上部金属電極間に1V
を印加して抵抗の変化を測定し、この抵抗が3.5×108Ω
になつた時、試料をHClO4の蒸気にさらすことを止め
た。その後、約16時間試料を連続真空下に置いた。この
時、抵抗は3.8×108Ωであつた。この試料を試料４とす
る。
O4水溶液の蒸気にさらした。二つの上部金属電極間に1V
を印加して抵抗の変化を測定し、この抵抗が3.5×108Ω
になつた時、試料をHClO4の蒸気にさらすことを止め
た。その後、約16時間試料を連続真空下に置いた。この
時、抵抗は3.8×108Ωであつた。この試料を試料４とす
る。
第４図に試料１と試料４の電流−電圧特性を示す。この
図においてはポリアセチレンに正電圧を印加した時を正
にしてある。曲線９および曲線10は、それぞれ試料１お
よび試料４の電流−電圧特性である。曲線９は第３図の
曲線６を書き直しただけのものである。第４図から判る
ように、PNPへのHClO4ドーピングによつて、電流−電圧
特性は大きく変わり、試料１（曲線９）ではポリアセチ
レンに正電圧を印加した時の方が、負電圧を印加した時
よりも大きな電流が流れているのに対し、試料４（曲線
10）ではポリアセチレンに負電圧を印加した時の方が、
正電圧を印加した時よりも大きな電流が流れる。曲線10
は第３図における曲線７と本質的に同じであり、試料２
と試料４において二つの上部金電極間の抵抗はそれぞれ
５×108Ωと35×108Ωであり殆ど同じであることに対応
している。このことは、PNPへのドーピングを異なる方
法で行なつても、ある一定量のドーピングをPNPに行な
えば同じ電流−電圧特性になることを示している。一
方、試料４を３日間乾燥アルゴン雰囲気下で保存した
後、再び電流−電圧特性を測定したところ、曲線10と殆
ど変わらず本素子が大変安定性に優れていることが判つ
た。
図においてはポリアセチレンに正電圧を印加した時を正
にしてある。曲線９および曲線10は、それぞれ試料１お
よび試料４の電流−電圧特性である。曲線９は第３図の
曲線６を書き直しただけのものである。第４図から判る
ように、PNPへのHClO4ドーピングによつて、電流−電圧
特性は大きく変わり、試料１（曲線９）ではポリアセチ
レンに正電圧を印加した時の方が、負電圧を印加した時
よりも大きな電流が流れているのに対し、試料４（曲線
10）ではポリアセチレンに負電圧を印加した時の方が、
正電圧を印加した時よりも大きな電流が流れる。曲線10
は第３図における曲線７と本質的に同じであり、試料２
と試料４において二つの上部金電極間の抵抗はそれぞれ
５×108Ωと35×108Ωであり殆ど同じであることに対応
している。このことは、PNPへのドーピングを異なる方
法で行なつても、ある一定量のドーピングをPNPに行な
えば同じ電流−電圧特性になることを示している。一
方、試料４を３日間乾燥アルゴン雰囲気下で保存した
後、再び電流−電圧特性を測定したところ、曲線10と殆
ど変わらず本素子が大変安定性に優れていることが判つ
た。
この発明は以上説明したとおり、π−共役系高分子
（Ａ）にπ−共役系高分子（Ａ）にと異なるπ−共役系
高分子（Ｂ）を被着させることにより、π−共役系高分
子（Ａ）とπ−共役系高分子（Ｂ）との界面にヘテロ接
合を形成させたので、その接合特性をドーピング量によ
つて制御することができ、更にヘテロ接合素子は長期間
にわたり安定に動作するという効果がある。
（Ａ）にπ−共役系高分子（Ａ）にと異なるπ−共役系
高分子（Ｂ）を被着させることにより、π−共役系高分
子（Ａ）とπ−共役系高分子（Ｂ）との界面にヘテロ接
合を形成させたので、その接合特性をドーピング量によ
つて制御することができ、更にヘテロ接合素子は長期間
にわたり安定に動作するという効果がある。
第１図はこの発明によるヘテロ接合素子の側面図、第２
図はこの発明によるヘテロ接合素子の平面図、第３図は
この発明の実施例において製造したヘテロ接合素子の電
流−電圧特性を示す線図、第４図はこの発明の実施例に
おいて試料１にHClO4をドーピングした時の電流−電圧
特性を示す線図である。 図中、（１）は基板、（２）は金属層、（３），（４）
はπ−共役系高分子、（５）は上部金属層である。
図はこの発明によるヘテロ接合素子の平面図、第３図は
この発明の実施例において製造したヘテロ接合素子の電
流−電圧特性を示す線図、第４図はこの発明の実施例に
おいて試料１にHClO4をドーピングした時の電流−電圧
特性を示す線図である。 図中、（１）は基板、（２）は金属層、（３），（４）
はπ−共役系高分子、（５）は上部金属層である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−138871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18726（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】π−共役系高分子（Ａ）にπ−共役系高分
子（Ａ）と異なるπ−共役系高分子（Ｂ）を被着させる
ことにより、該π−共役系高分子（Ａ）とπ−共役系高
分子（Ｂ）との界面にヘテロ接合を形成されてなること
を特徴とするヘテロ接合素子。 - 【請求項２】π−共役系高分子（Ａ）はこれとオーミッ
ク接触をとることのできる金属層を有して基板上に設け
られ、且つπ−共役系高分子（Ｂ）上にこれとオーミッ
ク接触をとることのできる金属層を備えてなる特許請求
の範囲第１項記載のヘテロ接合素子。 - 【請求項３】π−共役系高分子（Ａ）がポリアセチレン
であり、π−共役系高分子（Ｂ）がポリピロールである
特許請求の範囲第１項または第２項記載のヘテロ接合素
子。 - 【請求項４】π−共役系高分子（Ａ）がポリアセチレン
であり、π−共役系高分子（Ｂ）がポリ（Ｎ−置換ピロ
ール）である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
ヘテロ接合素子。 - 【請求項５】ポリ（Ｎ−置換ピロール）がポリ（Ｎ−メ
チルピロール）である特許請求の範囲第４項記載のヘテ
ロ接合素子。 - 【請求項６】π−共役系高分子（Ａ）および（Ｂ）の少
なくとも一方がドーピング剤をドープしてなる特許請求
の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のヘテロ接
合素子。 - 【請求項７】π−共役系高分子（Ａ）に、π−共役系高
分子（Ａ）と異なるπ−共役系高分子（Ｂ）であって電
気化学的重合法によって得られたものを被着させること
により、該π−共役系高分子（Ａ）とπ−共役系高分子
（Ｂ）との界面にヘテロ接合を形成することを特徴とす
るヘテロ接合素子の製造方法。 - 【請求項８】π−共役系高分子（Ｂ）がポリピロールで
ある特許請求の範囲第７項記載のヘテロ接合素子の製造
方法。 - 【請求項９】π−共役系高分子（Ｂ）がポリ（Ｎ−置換
ピロール）である特許請求の範囲第７項記載のヘテロ接
合素子の製造方法。 - 【請求項１０】π−共役系高分子（Ｂ）が水溶液系で電
気化学的重合法によって得られたものである特許請求の
範囲第８項または第９項記載のヘテロ接合素子の製造方
法。 - 【請求項１１】ポリ（Ｎ−置換ピロール）がポリ（Ｎ−
メチルピロール）である特許請求の範囲第９項記載のヘ
テロ接合素子の製造方法。 - 【請求項１２】π−共役系高分子（Ａ）および（Ｂ）の
少なくとも一方がドーピング剤をドープしてなる特許請
求の範囲第７項記載のヘテロ接合素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US73128285A | 1985-05-07 | 1985-05-07 | |
| US731282 | 1985-05-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61263158A JPS61263158A (ja) | 1986-11-21 |
| JPH0671072B2 true JPH0671072B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=24938855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61020194A Expired - Lifetime JPH0671072B2 (ja) | 1985-05-07 | 1986-02-03 | ヘテロ接合素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671072B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2691897B2 (ja) * | 1987-03-04 | 1997-12-17 | 株式会社リコー | 固体電気化学的接合素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55138871A (en) * | 1979-04-16 | 1980-10-30 | Showa Denko Kk | Method of fabricating p-n hetero junction element |
| DE3223544A1 (de) * | 1982-06-24 | 1983-12-29 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Copolymere von pyrrolen, verfahren zu ihrer herstellung sowie ihre verwendung |
-
1986
- 1986-02-03 JP JP61020194A patent/JPH0671072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61263158A (ja) | 1986-11-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |