JPH07221313A - 電界効果型トランジスタ - Google Patents
電界効果型トランジスタInfo
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- JPH07221313A JPH07221313A JP6011871A JP1187194A JPH07221313A JP H07221313 A JPH07221313 A JP H07221313A JP 6011871 A JP6011871 A JP 6011871A JP 1187194 A JP1187194 A JP 1187194A JP H07221313 A JPH07221313 A JP H07221313A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電界効果移動度が大きいとともにオン・オフ
比が大きく、簡便な方法で作製できる電界効果型トラン
ジスタを提供する。 【構成】 クロロシリル基を有するポリ置換チオフェン
を有機溶剤に溶解させ、これをゲート絶縁膜表面に塗布
する。ゲート絶縁膜の表面とπ−共役系高分子との間で
吸着作用が働き、ゲート絶縁膜界面付近の高分子鎖の配
列状態が影響を受けるため、ゲート絶縁膜界面付近の領
域の電気伝導度がバルクとは異なった半導体層が得られ
る。このようにして半導体層／ゲート絶縁膜界面付近を
流れるオン電流のキャリア移動度を選択的に大きくする
ことができる。 【化１】
比が大きく、簡便な方法で作製できる電界効果型トラン
ジスタを提供する。 【構成】 クロロシリル基を有するポリ置換チオフェン
を有機溶剤に溶解させ、これをゲート絶縁膜表面に塗布
する。ゲート絶縁膜の表面とπ−共役系高分子との間で
吸着作用が働き、ゲート絶縁膜界面付近の高分子鎖の配
列状態が影響を受けるため、ゲート絶縁膜界面付近の領
域の電気伝導度がバルクとは異なった半導体層が得られ
る。このようにして半導体層／ゲート絶縁膜界面付近を
流れるオン電流のキャリア移動度を選択的に大きくする
ことができる。 【化１】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はπ−共役系高分子を半導
体層に用いた電界効果型トランジスタに関し、詳しく
は、クロロシリル基を有するポリ置換チオフェンを半導
体層とする、生産性に優れ、オン・オフ比が大きくスイ
ッチング素子として有利に使用される電界効果型トラン
ジスタに関する。
体層に用いた電界効果型トランジスタに関し、詳しく
は、クロロシリル基を有するポリ置換チオフェンを半導
体層とする、生産性に優れ、オン・オフ比が大きくスイ
ッチング素子として有利に使用される電界効果型トラン
ジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレ
ン等のπ−共役系高分子は半導体的性質を示し、シリコ
ンやガリウム砒素等の無機系の材料にない可撓性を持っ
ている。また、π−共役系高分子は置換基の導入により
有機溶剤に可溶なものも合成可能であり、スピンコート
法、ディッピング法（浸漬法）など簡便な方法で薄膜を
形成することもできる。このようなことから、これまで
にπ−共役系高分子を使った整流素子や、電界効果型ト
ランジスタが試作され、一定の特性が得られている。
ン等のπ−共役系高分子は半導体的性質を示し、シリコ
ンやガリウム砒素等の無機系の材料にない可撓性を持っ
ている。また、π−共役系高分子は置換基の導入により
有機溶剤に可溶なものも合成可能であり、スピンコート
法、ディッピング法（浸漬法）など簡便な方法で薄膜を
形成することもできる。このようなことから、これまで
にπ−共役系高分子を使った整流素子や、電界効果型ト
ランジスタが試作され、一定の特性が得られている。
【０００３】π−共役系高分子を電界効果型トランジス
タの半導体層として用いた従来例としては、電解重合に
よりπ−共役系高分子薄膜を形成するもの（例として特
開昭６２−８５４６７号公報）、π−共役系高分子の溶
液あるいはπ−共役系高分子前駆体の溶液を塗布するも
の（例として特開平５−１１００６９号公報）等があ
る。これら従来のπ−共役系高分子電界効果型トランジ
スタの素子構造の一例を図２に示す。
タの半導体層として用いた従来例としては、電解重合に
よりπ−共役系高分子薄膜を形成するもの（例として特
開昭６２−８５４６７号公報）、π−共役系高分子の溶
液あるいはπ−共役系高分子前駆体の溶液を塗布するも
の（例として特開平５−１１００６９号公報）等があ
る。これら従来のπ−共役系高分子電界効果型トランジ
スタの素子構造の一例を図２に示す。
【０００４】有機物を用いた電界効果型トランジスタ
を、アクティブマトリクス式液晶ディスプレイの画素駆
動素子に応用するという検討がなされている。この場
合、オン・オフ比が高いこと、つまりオフ電流（ゲート
電圧が０Ｖの時にソース、ドレイン間に流れる電流）が
小さいこと、及びオン電流（ゲート電極に電圧を印加し
た時にソース、ドレイン間に流れる電流）が大きいこと
が、コントラスト向上や応答高速化にあたって要求され
る。
を、アクティブマトリクス式液晶ディスプレイの画素駆
動素子に応用するという検討がなされている。この場
合、オン・オフ比が高いこと、つまりオフ電流（ゲート
電圧が０Ｖの時にソース、ドレイン間に流れる電流）が
小さいこと、及びオン電流（ゲート電極に電圧を印加し
た時にソース、ドレイン間に流れる電流）が大きいこと
が、コントラスト向上や応答高速化にあたって要求され
る。
【０００５】オフ電流を低減するためには、オフ時の半
導体層の導電率が低いことが必要である。また、オン電
流に関しては、次に述べる電界効果移動度の値が重要で
ある。
導体層の導電率が低いことが必要である。また、オン電
流に関しては、次に述べる電界効果移動度の値が重要で
ある。
【０００６】一般に、電界効果型トランジスタにおい
て、ソース、ドレイン間に充分な電圧を印加したとき
に、両電極間に流れる電流ＩD は、次式で表されること
が知られている（ただしオン電流のみ考慮）。
て、ソース、ドレイン間に充分な電圧を印加したとき
に、両電極間に流れる電流ＩD は、次式で表されること
が知られている（ただしオン電流のみ考慮）。
【０００７】 ＩD ＝（Ｗ／２Ｌ）μFEＣi （ＶG −Ｖth）2 （II） （Ｗ：チャネル幅、Ｌ：チャネル長、μFE：電界効果移
動度、Ｃi ：ゲート絶縁膜の単位面積当たりのキャパシ
タンス、ＶG ：ゲート電圧、Ｖth：しきい電圧） ここで、電界効果移動度（μFE）は、電界効果型トラン
ジスタのオン電流とゲート電圧との関係から求められ、
オン時に半導体層を流れる電流の実効的なキャリア移動
度を表す。この式からわかるように、電界効果型トラン
ジスタにおいて大きいオン電流を得るためには、（II）
式における電界効果移動度（μFE）が大きいことが必要
となる。
動度、Ｃi ：ゲート絶縁膜の単位面積当たりのキャパシ
タンス、ＶG ：ゲート電圧、Ｖth：しきい電圧） ここで、電界効果移動度（μFE）は、電界効果型トラン
ジスタのオン電流とゲート電圧との関係から求められ、
オン時に半導体層を流れる電流の実効的なキャリア移動
度を表す。この式からわかるように、電界効果型トラン
ジスタにおいて大きいオン電流を得るためには、（II）
式における電界効果移動度（μFE）が大きいことが必要
となる。
【０００８】初期のπ−共役系高分子電界効果型トラン
ジスタは、オン電流が低くオン・オフ比も小さかった。
オン電流の向上とオン・オフ比の向上のために、これま
でに種々の工夫が試みられてきた。
ジスタは、オン電流が低くオン・オフ比も小さかった。
オン電流の向上とオン・オフ比の向上のために、これま
でに種々の工夫が試みられてきた。
【０００９】特開平５−１１００６９号公報では、半導
体層に新材料を適用することによって、π−共役系高分
子を電界効果型トランジスタの半導体層として用いた例
としてはかなり高い１×１０-1cm2 ／Ｖ・ｓという電界
効果移動度の値が得られている。しかしこの例では、オ
フ電流（ゲート電圧が０Ｖの時にソース、ドレイン間に
流れる電流）も以前より増加してしまっており、オン・
オフ比の向上にはつながっていない。
体層に新材料を適用することによって、π−共役系高分
子を電界効果型トランジスタの半導体層として用いた例
としてはかなり高い１×１０-1cm2 ／Ｖ・ｓという電界
効果移動度の値が得られている。しかしこの例では、オ
フ電流（ゲート電圧が０Ｖの時にソース、ドレイン間に
流れる電流）も以前より増加してしまっており、オン・
オフ比の向上にはつながっていない。
【００１０】オン・オフ比を向上させることを優先する
ため、特にオフ電流を低減させることによってオン・オ
フ比５桁を実現したπ−共役系高分子電界効果型トラン
ジスタの例がある（アプライド・フィジクス・レター、
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ）、
６２巻、１７９４頁、１９９３年）。しかしこの場合、
電界効果移動度は２×１０-4cm2 ／Ｖ・ｓにとどまって
おり、オン電流が大きくとれない。このように、オフ電
流の低減とオン電流の向上を同時に行うことが、従来困
難であった。
ため、特にオフ電流を低減させることによってオン・オ
フ比５桁を実現したπ−共役系高分子電界効果型トラン
ジスタの例がある（アプライド・フィジクス・レター、
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ）、
６２巻、１７９４頁、１９９３年）。しかしこの場合、
電界効果移動度は２×１０-4cm2 ／Ｖ・ｓにとどまって
おり、オン電流が大きくとれない。このように、オフ電
流の低減とオン電流の向上を同時に行うことが、従来困
難であった。
【００１１】オン電流を大きくし、オン・オフ比も大き
くする技術として、ゲート電極の上にキャリア密度の異
なる２種類の有機半導体層を積層し、ゲート電極からの
電圧印加に応じて二つの有機層の間でキャリアを移動さ
せることによってソース・ドレイン間の電気伝導度を変
化させるというものがある（特開平５−４８０９４号公
報）。しかしこの方法は半導体層形成に二段階の手順を
必要とし、煩雑である。
くする技術として、ゲート電極の上にキャリア密度の異
なる２種類の有機半導体層を積層し、ゲート電極からの
電圧印加に応じて二つの有機層の間でキャリアを移動さ
せることによってソース・ドレイン間の電気伝導度を変
化させるというものがある（特開平５−４８０９４号公
報）。しかしこの方法は半導体層形成に二段階の手順を
必要とし、煩雑である。
【００１２】π−共役系高分子膜の導電率を向上させる
目的で、延伸処理により分子鎖の配列状態の制御を行う
試みが多数行われ、延伸処理膜の導電率の異方性が多数
観測されている。また、分子鎖の結晶化が進むと導電率
が向上することも知られている。このように、分子鎖の
配列状態は電気伝導特性に大きな影響を及ぼす。このこ
とから、π−共役系高分子電界効果型トランジスタの電
界効果移動度は、半導体層における分子鎖の配列状態に
大きく依存すると考えられる。
目的で、延伸処理により分子鎖の配列状態の制御を行う
試みが多数行われ、延伸処理膜の導電率の異方性が多数
観測されている。また、分子鎖の結晶化が進むと導電率
が向上することも知られている。このように、分子鎖の
配列状態は電気伝導特性に大きな影響を及ぼす。このこ
とから、π−共役系高分子電界効果型トランジスタの電
界効果移動度は、半導体層における分子鎖の配列状態に
大きく依存すると考えられる。
【００１３】ソース・ドレイン間に電圧を印加し、ゲー
ト電極に電圧を印加することによってソース・ドレイン
間にオン電流が流れるのは、半導体層中の絶縁層との界
面付近に伝導チャネルが形成されるためと考えられてい
る。一方、界面付近に伝導チャネルが形成されていなく
ても、ソース・ドレイン間に電圧を印加すれば、半導体
層が完全な絶縁体でない限り、半導体層／ゲート絶縁膜
界面付近以外の領域（バルク）も経由してわずかながら
ソース・ドレイン間に電流が流れる。これがオフ電流の
原因である。半導体層全体に対してドーピングを施した
り、キャリア移動度を向上させて、半導体層全体の導電
率をあげると、オン電流も増加するがバルクを流れるオ
フ電流の増加も引き起こされる。
ト電極に電圧を印加することによってソース・ドレイン
間にオン電流が流れるのは、半導体層中の絶縁層との界
面付近に伝導チャネルが形成されるためと考えられてい
る。一方、界面付近に伝導チャネルが形成されていなく
ても、ソース・ドレイン間に電圧を印加すれば、半導体
層が完全な絶縁体でない限り、半導体層／ゲート絶縁膜
界面付近以外の領域（バルク）も経由してわずかながら
ソース・ドレイン間に電流が流れる。これがオフ電流の
原因である。半導体層全体に対してドーピングを施した
り、キャリア移動度を向上させて、半導体層全体の導電
率をあげると、オン電流も増加するがバルクを流れるオ
フ電流の増加も引き起こされる。
【００１４】つまり、半導体層のバルクを流れる電流の
キャリア移動度を増加させずに、絶縁層との界面付近の
み分子鎖の配列制御を行い、この部分を流れる電流に対
してだけキャリア移動度を増加させれば、オフ電流をほ
とんど増加させずにオン電流を増加させることができ
る。
キャリア移動度を増加させずに、絶縁層との界面付近の
み分子鎖の配列制御を行い、この部分を流れる電流に対
してだけキャリア移動度を増加させれば、オフ電流をほ
とんど増加させずにオン電流を増加させることができ
る。
【００１５】固体の表面に横方向に配向させた形のπ−
共役系高分子重合体を形成させる技術としては、化学吸
着単分子膜を用いる方法がある（例として特開平５−１
８６５３１号公報）。これはＳｉ−Ｃｌ基と、π−共役
系モノマー部分を持つ分子を固体表面に化学吸着させて
単分子膜を形成した後、重合反応を起こさせることによ
って、固体表面に固定されたπ−共役系高分子を得ると
いうものである。しかしこの方法では、一連の作業で一
分子層のπ−共役系高分子超薄膜しか得られないため、
電界効果型トランジスタの半導体層として使った場合、
充分な大きさの電流を流すことは困難である。
共役系高分子重合体を形成させる技術としては、化学吸
着単分子膜を用いる方法がある（例として特開平５−１
８６５３１号公報）。これはＳｉ−Ｃｌ基と、π−共役
系モノマー部分を持つ分子を固体表面に化学吸着させて
単分子膜を形成した後、重合反応を起こさせることによ
って、固体表面に固定されたπ−共役系高分子を得ると
いうものである。しかしこの方法では、一連の作業で一
分子層のπ−共役系高分子超薄膜しか得られないため、
電界効果型トランジスタの半導体層として使った場合、
充分な大きさの電流を流すことは困難である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来、π−共役系高分子を半導体層に用いた電界効果型ト
ランジスタは、オン電流の向上と、オフ電流の低減を同
時に行うことが困難であった。また、この問題を改善す
るための従来技術は、製造方法が煩雑なものであった。
来、π−共役系高分子を半導体層に用いた電界効果型ト
ランジスタは、オン電流の向上と、オフ電流の低減を同
時に行うことが困難であった。また、この問題を改善す
るための従来技術は、製造方法が煩雑なものであった。
【００１７】本発明はこの問題を解決するためになされ
たもので、電界効果移動度が大きいとともにオン・オフ
比が大きく、簡便な方法で作製できる電界効果型トラン
ジスタを提供することを目的とする。
たもので、電界効果移動度が大きいとともにオン・オフ
比が大きく、簡便な方法で作製できる電界効果型トラン
ジスタを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、下記の一
般式（Ｉ）で表される重合体の有機溶剤溶液を固体表面
に塗布・乾燥させたものを半導体層に用いた電界効果型
トランジスタが、従来の他のπ−共役系高分子を半導体
層に用いたものよりも大きい電界効果移動度およびオン
・オフ比を示すことを見いだし、本発明に至った。
般式（Ｉ）で表される重合体の有機溶剤溶液を固体表面
に塗布・乾燥させたものを半導体層に用いた電界効果型
トランジスタが、従来の他のπ−共役系高分子を半導体
層に用いたものよりも大きい電界効果移動度およびオン
・オフ比を示すことを見いだし、本発明に至った。
【００１９】すなわち本発明における電界効果型トラン
ジスタは、半導体層が、一般式（Ｉ）（式中Ｒ1 は炭素
数４以上２２以下のアルキル基、アルコキシ基、アルケ
ニル基、フェニル基のうちより選ばれ、Ｒ2 、Ｒ3 はそ
れぞれ−Ｃｌ、−Ｈ、−ＣＨ3 、−Ｃ2 Ｈ5 のうちより
選ばれる）で表されるπ−共役系高分子からなることを
特徴としている。
ジスタは、半導体層が、一般式（Ｉ）（式中Ｒ1 は炭素
数４以上２２以下のアルキル基、アルコキシ基、アルケ
ニル基、フェニル基のうちより選ばれ、Ｒ2 、Ｒ3 はそ
れぞれ−Ｃｌ、−Ｈ、−ＣＨ3 、−Ｃ2 Ｈ5 のうちより
選ばれる）で表されるπ−共役系高分子からなることを
特徴としている。
【００２０】
【化２】
【００２１】ここで、一般式（Ｉ）において、吸着性置
換基部分（−Ｒ1 ＳｉＲ2 Ｒ3 Ｃｌ）はチオフェン骨格
の３位、４位のどちらに結合していてもよい。言い換え
れば、高分子中の全てのモノマー単位の同じ側に吸着性
置換基が結合していなくてもよい。また、Ｒ1 が炭素数
４以下の長さである材料では非水系有機溶媒への溶解性
が悪く、後に述べる半導体形成過程において都合が悪
い。またＲ1 が炭素数２２以上の長さの材料を半導体層
に用いた場合、充分な電界効果移動度が得られない、分
子の凝集が悪くなる等の問題を生じる。従って、Ｒ1 は
炭素数４以上２２以下の範囲、最も好ましくは６〜１０
程度の炭素数が好ましい。
換基部分（−Ｒ1 ＳｉＲ2 Ｒ3 Ｃｌ）はチオフェン骨格
の３位、４位のどちらに結合していてもよい。言い換え
れば、高分子中の全てのモノマー単位の同じ側に吸着性
置換基が結合していなくてもよい。また、Ｒ1 が炭素数
４以下の長さである材料では非水系有機溶媒への溶解性
が悪く、後に述べる半導体形成過程において都合が悪
い。またＲ1 が炭素数２２以上の長さの材料を半導体層
に用いた場合、充分な電界効果移動度が得られない、分
子の凝集が悪くなる等の問題を生じる。従って、Ｒ1 は
炭素数４以上２２以下の範囲、最も好ましくは６〜１０
程度の炭素数が好ましい。
【００２２】ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極と
しては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、
金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン
鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグ
ネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化
物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電
率を向上させた無機および有機半導体、例えばシリコン
単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマ
ニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェ
ニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリ
ン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニ
レン等が挙げられる。ソース電極、ドレイン電極は、上
に挙げた中でも半導体層との接触面において電気抵抗が
少ないものが好ましい。
しては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、
金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン
鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグ
ネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化
物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電
率を向上させた無機および有機半導体、例えばシリコン
単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマ
ニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェ
ニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリ
ン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニ
レン等が挙げられる。ソース電極、ドレイン電極は、上
に挙げた中でも半導体層との接触面において電気抵抗が
少ないものが好ましい。
【００２３】絶縁膜としては、一般式（Ｉ）で表される
高分子が吸着作用を示すものであれば何でもよいが、表
面に水酸基（−ＯＨ）が存在するものが好ましい。なぜ
なら、一般式（Ｉ）中のクロル基（−Ｃｌ）と脱塩酸反
応を起こし、共有結合するからである。また、誘電率が
高く、導電率が低いものが好ましい。例としては、酸化
シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、酸化タンタル、ポリエチレン、ポリイミド等が挙げ
られる。
高分子が吸着作用を示すものであれば何でもよいが、表
面に水酸基（−ＯＨ）が存在するものが好ましい。なぜ
なら、一般式（Ｉ）中のクロル基（−Ｃｌ）と脱塩酸反
応を起こし、共有結合するからである。また、誘電率が
高く、導電率が低いものが好ましい。例としては、酸化
シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、酸化タンタル、ポリエチレン、ポリイミド等が挙げ
られる。
【００２４】半導体層の作製法としては、一般式（Ｉ）
で表される高分子を用いるとともに、ゲート絶縁膜界面
付近においてその高分子鎖が界面に水平に配向しようと
する作用が働けばどのような方法でもよいが、非水系有
機溶媒にこの高分子を溶解させて、塗布・乾燥させる方
法が好ましい。上記非水系有機溶媒の例としては、クロ
ロホルム、ジクロロメタン、トルエン、キシレン等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。塗布方
法としては、スピンキャスト法、ディッピング法、滴下
法、凸版あるいは凹版印刷法、インクジェット法などが
挙げられる。また、半導体層中には極力不純物を混入さ
せないことが望ましい。なぜならば、不純物がドーパン
トとなって不要なキャリアが発生してしまい、オフ電流
の増加を引き起こすからである。
で表される高分子を用いるとともに、ゲート絶縁膜界面
付近においてその高分子鎖が界面に水平に配向しようと
する作用が働けばどのような方法でもよいが、非水系有
機溶媒にこの高分子を溶解させて、塗布・乾燥させる方
法が好ましい。上記非水系有機溶媒の例としては、クロ
ロホルム、ジクロロメタン、トルエン、キシレン等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。塗布方
法としては、スピンキャスト法、ディッピング法、滴下
法、凸版あるいは凹版印刷法、インクジェット法などが
挙げられる。また、半導体層中には極力不純物を混入さ
せないことが望ましい。なぜならば、不純物がドーパン
トとなって不要なキャリアが発生してしまい、オフ電流
の増加を引き起こすからである。
【００２５】本発明における電界効果型トランジスタの
構造は薄膜型に限定されるものではなく、円筒型など立
体型でもよい。
構造は薄膜型に限定されるものではなく、円筒型など立
体型でもよい。
【００２６】
【作用】一般式（Ｉ）で表される材料を有機溶剤に溶解
させ、これをゲート絶縁膜表面に塗布すると、乾燥する
前の段階においてゲート絶縁膜の表面とπ−共役系高分
子のクロロシリル基部分との間で吸着作用が働き、ゲー
ト絶縁膜界面付近の高分子鎖の配列状態が影響を受け
る。具体的には、この領域の高分子鎖が界面に水平に配
向すると考えられる。こうして、ゲート絶縁膜界面付近
の領域の電気伝導度が、バルクの電気伝導度と異なった
半導体層が得られる。すなわち、半導体層のバルクの導
電率を低くするとともに、半導体層／ゲート絶縁膜界面
付近を界面に沿って流れる電流のキャリア移動度を大き
くすることができる。よって、電界効果型トランジスタ
として動作させた場合に、電界効果移動度が大きいとと
もにオン・オフ比が大きいものとすることができる。
させ、これをゲート絶縁膜表面に塗布すると、乾燥する
前の段階においてゲート絶縁膜の表面とπ−共役系高分
子のクロロシリル基部分との間で吸着作用が働き、ゲー
ト絶縁膜界面付近の高分子鎖の配列状態が影響を受け
る。具体的には、この領域の高分子鎖が界面に水平に配
向すると考えられる。こうして、ゲート絶縁膜界面付近
の領域の電気伝導度が、バルクの電気伝導度と異なった
半導体層が得られる。すなわち、半導体層のバルクの導
電率を低くするとともに、半導体層／ゲート絶縁膜界面
付近を界面に沿って流れる電流のキャリア移動度を大き
くすることができる。よって、電界効果型トランジスタ
として動作させた場合に、電界効果移動度が大きいとと
もにオン・オフ比が大きいものとすることができる。
【００２７】この方法によれば、半導体層全体におよぶ
導電率の制御（ドーピングによるキャリア密度の制御、
分子鎖長によるキャリア移動度の制御）を行う方法に比
べ、電界効果移動度とオン・オフ比を同時に向上させる
ことが容易である。
導電率の制御（ドーピングによるキャリア密度の制御、
分子鎖長によるキャリア移動度の制御）を行う方法に比
べ、電界効果移動度とオン・オフ比を同時に向上させる
ことが容易である。
【００２８】また、半導体層形成が１回の溶液塗布で行
えるので、製造工程が単純である。
えるので、製造工程が単純である。
【００２９】
【実施例】以下に実施例を示すが、本発明は実施例に限
られるものではない。
られるものではない。
【００３０】（実施例１）図１に本実施例におけるπ−
共役系高分子電界効果型トランジスタの構造を示す。ま
ず、無アルカリガラス基板１上にクロムを蒸着し、ゲー
ト電極２とした。次にプラズマＣＶＤ法により、５００
０オングストロームの窒化シリコン膜３を堆積させた
後、クロム、金の順に蒸着を行い、通常の光リソグラフ
ィー技術でソース電極４、ドレイン電極５を形成した。
続いて、基板を１０％濃度のフッ酸に浸漬することによ
り表面親水化処理をした後、この基板をポリ［３−（ジ
メチルクロロシリル）ヘキシルチオフェン］の２ｗｔ％
キシレン溶液に浸漬してからゆっくり引き上げることに
より、半導体層６を形成した。
共役系高分子電界効果型トランジスタの構造を示す。ま
ず、無アルカリガラス基板１上にクロムを蒸着し、ゲー
ト電極２とした。次にプラズマＣＶＤ法により、５００
０オングストロームの窒化シリコン膜３を堆積させた
後、クロム、金の順に蒸着を行い、通常の光リソグラフ
ィー技術でソース電極４、ドレイン電極５を形成した。
続いて、基板を１０％濃度のフッ酸に浸漬することによ
り表面親水化処理をした後、この基板をポリ［３−（ジ
メチルクロロシリル）ヘキシルチオフェン］の２ｗｔ％
キシレン溶液に浸漬してからゆっくり引き上げることに
より、半導体層６を形成した。
【００３１】以上の手順でチャネル長２０μm 、チャネ
ル幅２mm、半導体層の厚さ約１μmのπ−共役系高分子
電界効果型トランジスタを得た。このトランジスタは電
界効果移動度が１×１０-1cm2 ／Ｖ・ｓ、オン・オフ比
が約５桁であった。
ル幅２mm、半導体層の厚さ約１μmのπ−共役系高分子
電界効果型トランジスタを得た。このトランジスタは電
界効果移動度が１×１０-1cm2 ／Ｖ・ｓ、オン・オフ比
が約５桁であった。
【００３２】（実施例２）実施例１に記載のポリ［３−
（ジメチルクロロシリル）ヘキシルチオフェン］を、ポ
リ［３−（ジメチルクロロシリル）オクチルチオフェ
ン］に変更した以外は実施例１に準じてπ−共役系高分
子電界効果型トランジスタを完成させた。このトランジ
スタは電界効果移動度が９×１０-2cm2 ／Ｖ・ｓ、オン
・オフ比が約５桁であった。
（ジメチルクロロシリル）ヘキシルチオフェン］を、ポ
リ［３−（ジメチルクロロシリル）オクチルチオフェ
ン］に変更した以外は実施例１に準じてπ−共役系高分
子電界効果型トランジスタを完成させた。このトランジ
スタは電界効果移動度が９×１０-2cm2 ／Ｖ・ｓ、オン
・オフ比が約５桁であった。
【００３３】（実施例３）実施例１に記載のポリ［３−
（ジメチルクロロシリル）ヘキシルチオフェン］を、ポ
リ［３−（ジメチルクロロシリル）オクチルチオフェ
ン］とポリ（３−メチルチオフェン）の９０対１の共重
合体に変更した以外は実施例１に準じてπ−共役系高分
子電界効果型トランジスタを完成させた。このトランジ
スタは電界効果移動度が４×１０-2cm2 ／Ｖ・ｓ、オン
・オフ比が約５桁であった。
（ジメチルクロロシリル）ヘキシルチオフェン］を、ポ
リ［３−（ジメチルクロロシリル）オクチルチオフェ
ン］とポリ（３−メチルチオフェン）の９０対１の共重
合体に変更した以外は実施例１に準じてπ−共役系高分
子電界効果型トランジスタを完成させた。このトランジ
スタは電界効果移動度が４×１０-2cm2 ／Ｖ・ｓ、オン
・オフ比が約５桁であった。
【００３４】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば電界
効果移動度が大きく、オン・オフ比が大きいπ−共役系
高分子電界効果型トランジスタが簡便な作製方法によっ
て得られる。
効果移動度が大きく、オン・オフ比が大きいπ−共役系
高分子電界効果型トランジスタが簡便な作製方法によっ
て得られる。
【図１】本発明の一実施例を示す電界効果型トランジス
タの断面図である。
タの断面図である。
【図２】従来のπ−共役系高分子電界効果型トランジス
タの一例を示す断面図である。
タの一例を示す断面図である。
１，７ 基板 ２，１２ ゲート電極 ３，１１ ゲート絶縁膜 ４，９ ソース電極 ５，１０ ドレイン電極 ６，８ 半導体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/78 21/336 7514−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１ Ｚ
Claims (2)
- 【請求項１】半導体層とゲート絶縁膜を具備する電界効
果型トランジスタにおいて、前記半導体層が、一般式
（Ｉ）で表わされるπ−共役系高分子を主成分とするも
のであることを特徴とする電界効果型トランジスタ。 【化１】 （式中Ｒ1 は炭素数４以上２２以下のアルキル基、アル
コキシ基、アルケニル基、フェニル基より選ばれる１
種、Ｒ2 、Ｒ3 はそれぞれ−Ｃｌ、−Ｈ、−ＣＨ3、−
Ｃ2 Ｈ5 より選ばれる１種である） - 【請求項２】ゲート絶縁膜の表面に水酸基（−ＯＨ）が
存在することを特徴とする請求項１記載の電界効果型ト
ランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6011871A JP2725587B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | 電界効果型トランジスタ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6011871A JP2725587B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | 電界効果型トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221313A true JPH07221313A (ja) | 1995-08-18 |
| JP2725587B2 JP2725587B2 (ja) | 1998-03-11 |
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ID=11789794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6011871A Expired - Fee Related JP2725587B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | 電界効果型トランジスタ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725587B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002110999A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | トランジスタおよびその製造方法 |
| EP1302949A2 (en) | 2001-10-15 | 2003-04-16 | Fujitsu Limited | Electrically conductive organic compound and electronic device |
| JP2004311979A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-11-04 | Sharp Corp | 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2005039222A (ja) * | 2003-06-25 | 2005-02-10 | Sharp Corp | 機能性有機薄膜、有機薄膜トランジスタ及びそれらの製造方法 |
| EP1598387A1 (en) * | 2003-02-25 | 2005-11-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Functional organic thin film, organic thin-film transistor, pi-electron conjugated molecule-containing silicon compound, and methods of forming them |
| WO2006022176A1 (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | 有機シラン化合物、該化合物の製造方法および該化合物を用いた有機薄膜 |
| WO2006068189A1 (ja) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2006332645A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Samsung Sdi Co Ltd | 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法、有機薄膜トランジスタを備えた平板表示装置 |
| JP2007142305A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Hitachi Ltd | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2010244066A (ja) * | 1996-07-19 | 2010-10-28 | E Ink Corp | 電子的にアドレス指定可能なマイクロカプセル化されたインクおよびそのディスプレイ |
| CN107946475A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-20 | 中山大学 | 有机共轭发光聚合物与氮化硅的混合集成材料结构及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231174A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果型トランジスタ |
| JPS6376378A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果型トランジスタ |
-
1994
- 1994-02-03 JP JP6011871A patent/JP2725587B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231174A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果型トランジスタ |
| JPS6376378A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果型トランジスタ |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010244066A (ja) * | 1996-07-19 | 2010-10-28 | E Ink Corp | 電子的にアドレス指定可能なマイクロカプセル化されたインクおよびそのディスプレイ |
| JP2002110999A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | トランジスタおよびその製造方法 |
| EP1302949A3 (en) * | 2001-10-15 | 2009-03-25 | Fujitsu Limited | Electrically conductive organic compound and electronic device |
| EP1302949A2 (en) | 2001-10-15 | 2003-04-16 | Fujitsu Limited | Electrically conductive organic compound and electronic device |
| EP1598387A1 (en) * | 2003-02-25 | 2005-11-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Functional organic thin film, organic thin-film transistor, pi-electron conjugated molecule-containing silicon compound, and methods of forming them |
| EP1598387A4 (en) * | 2003-02-25 | 2006-05-24 | Sharp Kk | ORGANIC FUNCTIONAL THIN LAYER, ORGANIC THIN FILM TRANSISTOR, SILICON COMPOUND CONTAINING PI ELECTRONIC MOLECULE AND METHODS OF FORMING THE SAME |
| JP2004311979A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-11-04 | Sharp Corp | 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2005039222A (ja) * | 2003-06-25 | 2005-02-10 | Sharp Corp | 機能性有機薄膜、有機薄膜トランジスタ及びそれらの製造方法 |
| WO2006022176A1 (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | 有機シラン化合物、該化合物の製造方法および該化合物を用いた有機薄膜 |
| WO2006068189A1 (ja) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2006332645A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Samsung Sdi Co Ltd | 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法、有機薄膜トランジスタを備えた平板表示装置 |
| JP2007142305A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Hitachi Ltd | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
| CN107946475A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-20 | 中山大学 | 有机共轭发光聚合物与氮化硅的混合集成材料结构及其制备方法 |
| CN107946475B (zh) * | 2017-11-21 | 2019-11-12 | 中山大学 | 有机共轭发光聚合物与氮化硅的混合集成材料结构及其制备方法 |
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