JPS60153183A - ダイオ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置に関するものである。さらに詳し
くは有機半導体を用いたｐｉｎ構造のダイオードに関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 古来より、有機物質の一部で半導体特性を示す物はかな
９知られていたが、近年、これらの物質に不純物をドー
ピングすればｐｎ制御を行なえることが明らかになり、
太陽電池等への応用研究が活発に行なわれている。中で
もポリアセチレンは、容易に薄膜が形成できることによ
り、各種デノくイスへの応用が考えられている。

ところが、これら有機半導体では、成膜時多くの空隙を
有するためドーピングを行うと不均一になりやすく、ｐ
　−ｎ接合特性の良いものは得られていない。

発明の目的 以上述べてき、た従来の有機半導体ｐｎダイオードの欠
点に鑑み、本発明の目的は、接合特性が良く、しかも製
作が容易な有機半導体ダイオードを提供することである
。

発明の構成 本発明は、ｐ形不純物がドープされたｐ形有機半導体と
ｎ形不純物がドープされたｎ形有機半導体を有機超薄膜
を介して接合する（以下、Ｐｉｎ接合という）ことによ
りダイオード特性の向上を削るものである。

さらに詳しくは、前記有機薄膜を形成する手段として、
ラングミュアブロジェット法（以下この方法を用いて形
成された膜をＬＢ膜という）、プラズマＣＶＤ法、プラ
ズマ反応法等を用い、はじめに形成されたｐまたはｎ形
有機半導体膜上に高密度でピンホールの無い絶縁性有機
超薄膜を形成し、後工程で積層するｎｉたけｐ形有機半
導のドーパントが先に形成したｐｌだけｎ形有機半導体
膜中へ拡散されるのを防止することにょシ、ダイオード
特性を安定化さぜる。従って、電流は有機超薄膜をトン
ネル効果で流れることになる。

なお、上記有機半導体材料としては、ポリアセｆＬ／ン
、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレン、スルファ
イド、ポリピロール、ポリチェニレンあるいはそれらの
誘導体捷たは混合体等一般によく知られている化合物等
が用いられる。また、導電形を制御するドーパントとし
ては、ｐ形として、ハロゲン、ＳＯ２，［ｌＩＡ、ＶＡ
属のハロゲン化物等の電子受容性化合物、寸だｎ形とし
ては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カリウムナフ
タレン等の電子供与性化合物で一般によく知られている
もので良い。

また、ＬＢ膜用材料として、脂肪酸金属塩、フタロシア
ニン誘導体、ジアセチレンｉ！体、アセチレン誘導体、
ビニル誘導体等で良い。

プラズマＣＶＤ用材料としては、エチレン、プロピレン
、アセチレン、スチレン等、プラズマ反応用材料として
は、フレオン、　ＨＣｌ　、アンモニア上２等で良い。

なお、ｐおよびｎ形有機半導体として同じ物質を使用す
る必要はない。寸だ、有機半導体の成膜法およびドーピ
ング法で限定されるものでもない。

実施例の説明 明する。まずあらかじめＩＴＯ等の透明電極１の形成さ
れた透明ガラス基板２の透明電極上に高分子有機半導体
例えばポリアセチレンの場合たとえば特公昭４８−３２
５８１号等に記載の技術（第１の技術）により厚み数ミ
クロンから数十ミクロンの高重合ポリアセチレン膜を形
成する。このとき、不要部分はレジストや金属マスクで
覆って反応を行う。次に、カリウム、ナフタレン錯体溶
液に浸漬し、前記ポリアセチレン膜に不純物ドーピング
を行ないｎ形有機半導体３とする（第１図）。

その後、ＬＢ法を用いてＷ’　−ト！Ｊコセン酸ジアセ
チレン誘導体のような重合性モノマーを用いたＬＢ膜を
数層〜数十層（およそ１００〜１０００人）形成して、
さらに光あるいは電子ビーム等で必要部のみ硬化させ、
不要部は現像除去ｉ層となる有機超薄膜４とする（第２
図）・ 次に再びたとえば特開昭５７−５７０７号に記載の技術
（第２の技術）の技術により厚み数ミクロン−数十ミク
ロンのｐ形高重合ポリアセチレン（ｐ形有機半導体６）
を形成する。このとき前記と同様に不要部はレジストや
金属マスクで覆って反応を行う。最後にＡ７　、　Ａｕ
等を０．６〜１，０７１ｍ程度蒸着し不要をエツチング
除去して電極６を形成するとＰｉｎダイオードが形成さ
れる（第３図）０ この実施例によると片方の電極として透明電極を用いて
いるため、そのまま太陽電池や光電変換デバイスとして
利用できるが、通常のダイオードとして使用する場合は
電極は必らずしも透明である必要はない。なお、この実
施例では１層目のポリアセチレンの形成に第１の技術を
用い、第２層目に第２の技術を用いたが、第１．第２の
技術を逆の順番で用いても良いし、第１の技術を２回用
いても良い。ただし、第２の技術を用いると、一工程で
ｐ形高重合ポリエチレンが得られるので工程を簡略化で
きる利点がある。また、ＬＢ膜に重合性モノマーを用い
た例を示したが、この場合も、一般に用いられているホ
トリソ法を用いるのであれば重合性モノマーである必要
はないが、重合性モノマーを用いると、工程が簡略化で
きる。

なお、ｉ層として、ＬＢ膜形成方法を用いると単分子層
を高密度に形成できるので、厚みを一定に制御でき、し
かもピンホールを少くできるため、ダイオード特性が安
定するとともに歩留も良くなる０ 実施例２ 実施例１において、ｉ層のＬＢ膜の代りに例えばエチレ
ンやビニルピロリドンを用い、真空度０．１〜１　、Ｏ
Ｔｏｒｒ１０〜１ｏＯＷ程度の条件にシフラズマＣＶＤ
法により、ポリエチレンやポリビニルピロリドン薄膜を
５ｏ〜５００人程度形成する以外はすべて同じ条件で行
うことにより良好なＰｉｎダイオード特性が得られた。

実施例３ 実施例１においてｎ形ポリアセチレン膜形成後、ＬＢ膜
の代りに例えばＨ２やＨＣｌガス（１ｏ〜１００　ｍ　
Ｔｏｒｒ　）雰囲気中でポリアセチレンとＨ２やＨＣｌ
　ガスのプラズマ反応を行うことにより、ポリアセチレ
ン表面をポリエチレンまたはポリ塩化ビニル（厚み５０
〜６ｏ○入）等の有機超薄膜に変換させる以外はすべて
同じ条件で行って良好なＰｉｎダイオード特性が得られ
た。

発明の効果 本発明は、実施例で示した３つの方法すなわちＬＢ膜あ
るいはプラズマＣＶＤ膜あるいはプラズマ反応膜のよう
な有機超薄膜により、ｐ　−ｎ接合を分離したＰｉｎ　
構造を作ることにより、従来の有機半導体ｐ　−ｎ接合
部におけるリーク電流を減少させ、耐圧性能の良い有機
半導体ダイオードを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例のダイオードの製作
工程を説明するだめの工程断面図である。 ２・・・・・・ガラス基板、３・・・・・・ｎ形有機半
導体、４・・・・・・有機超薄膜、５・・・・・・ｐ形
有機半導体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｐ形有機半導体とｎ形有機半導体を有機超薄膜を
   介して接合したことを特徴としたダイオード。
2. （２）有機超薄膜として、ラングミュアブロジェット膜
   またはプラズマ反応膜またはプラズマＣＶＤ膜を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイオー
   ド。
3. （３）ｐ形あるいはｎ形有機半導体の少くとも片方の電
   極として透明電極を用いたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のダイオード。