JPS6189663A - 高分子半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
高分子半導体素子およびその製造方法Info
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- JPS6189663A JPS6189663A JP59211062A JP21106284A JPS6189663A JP S6189663 A JPS6189663 A JP S6189663A JP 59211062 A JP59211062 A JP 59211062A JP 21106284 A JP21106284 A JP 21106284A JP S6189663 A JPS6189663 A JP S6189663A
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- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
- H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- C08G2261/1412—Saturated aliphatic units
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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- C08G2261/32—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
- C08G2261/322—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は高分子半導体素子およびその製造方法に関し、
さらに詳しくは高分子半導体の接合を用いた機能素子お
よびその製造方法に関するものである。
さらに詳しくは高分子半導体の接合を用いた機能素子お
よびその製造方法に関するものである。
(発明の背景〕
高分子半導体で電子デバイスが可能になれば、製作の容
易さ、低コスト、可撓性、成形性、大面積性および軽量
性からその波及効果が大きいことが知られている。
易さ、低コスト、可撓性、成形性、大面積性および軽量
性からその波及効果が大きいことが知られている。
従来この種の素子として、高分子半導体ポリアセチレン
を用いた素子(特願昭56−129370、特願昭56
−131610、特願昭56−146284、特顎昭5
6147486、特願昭56−214985など)があ
る。しかしこのようなポリアセチレンは酸化反応が激し
く、素子を長期間大気中に曝露するとほとんど初期の特
性を失うという欠点があった。
を用いた素子(特願昭56−129370、特願昭56
−131610、特願昭56−146284、特顎昭5
6147486、特願昭56−214985など)があ
る。しかしこのようなポリアセチレンは酸化反応が激し
く、素子を長期間大気中に曝露するとほとんど初期の特
性を失うという欠点があった。
一方ポリアセチレン以外にポリジアセチレンを用いた素
子(Polymer Preprints、Japan
、νo1.3L No、4,710 (1982)
、特願昭59−62608 ) 、ボリフ工−レンスル
フィt”を用いた素子〔Polymer Prepri
nLs、Japan、Vol、31.No、4,736
(19B2ン 〕 、 ポ ;、)(ピロール−
闘メチルピロール)を用いた素子〔,1,Appl、P
hys、、Vol、54.2511 (1983) )
などがしられているが、これらの素子は整流性は示すも
のの太陽電池として作動しないとか作動しても極めて効
率か小さいなどの欠点があるとともに、炸裂上および高
分子半導体材料自体に問題があるという欠点があった。
子(Polymer Preprints、Japan
、νo1.3L No、4,710 (1982)
、特願昭59−62608 ) 、ボリフ工−レンスル
フィt”を用いた素子〔Polymer Prepri
nLs、Japan、Vol、31.No、4,736
(19B2ン 〕 、 ポ ;、)(ピロール−
闘メチルピロール)を用いた素子〔,1,Appl、P
hys、、Vol、54.2511 (1983) )
などがしられているが、これらの素子は整流性は示すも
のの太陽電池として作動しないとか作動しても極めて効
率か小さいなどの欠点があるとともに、炸裂上および高
分子半導体材料自体に問題があるという欠点があった。
本発明は上述の点に指みなされたものであり、安定性が
あり、高性能の高分子半導体素子およびその製造方法を
提供することを目的とするものである。
あり、高性能の高分子半導体素子およびその製造方法を
提供することを目的とするものである。
したかって、本発明による高分子半導体素子は電極基板
上に形成したポリ3メチルチオフェンあるいは3メチル
チオフェンを主成分とする共重合体の表面を接合面とし
て用いたことを特徴とするものである。
上に形成したポリ3メチルチオフェンあるいは3メチル
チオフェンを主成分とする共重合体の表面を接合面とし
て用いたことを特徴とするものである。
さらに本発明による高分子半導体素子の製造方法によれ
ば、電極基板上に電解重合法によりポリ3メチルチオフ
ェンあるいは3メチルチオフェンを主成分とした共重合
体の薄膜を形成し、電解液中で逆電圧を加えてドーパン
トを脱1・−ブし、前記薄膜に接合面を形成することを
1)徴とするものである。
ば、電極基板上に電解重合法によりポリ3メチルチオフ
ェンあるいは3メチルチオフェンを主成分とした共重合
体の薄膜を形成し、電解液中で逆電圧を加えてドーパン
トを脱1・−ブし、前記薄膜に接合面を形成することを
1)徴とするものである。
本発り農こよれば、電極基板上に形成される薄膜として
ポリ3メチルチオフェンあるいは3メチルチオフェンを
主成分とする共重合体を用い、接合面を形成しているの
で、安定性があり、性能の優れた高分子半導体素子とす
ることができる。
ポリ3メチルチオフェンあるいは3メチルチオフェンを
主成分とする共重合体を用い、接合面を形成しているの
で、安定性があり、性能の優れた高分子半導体素子とす
ることができる。
また本発明による高分子半導体素子の製造方法によれば
、電IW重合により前記高分子薄膜を形成するとともに
、逆電圧を負荷して脱ドープし、接合面を形成するので
容易に前述の高分子半導体素子を製造可能であるという
利点がある。
、電IW重合により前記高分子薄膜を形成するとともに
、逆電圧を負荷して脱ドープし、接合面を形成するので
容易に前述の高分子半導体素子を製造可能であるという
利点がある。
本発明をさらに詳しく説明する。
第1図は本発明による高分子半導体素子の一例の断面図
であり、lは上部電極、2は高分子半導体薄11’2.
3は電+Ti 75坂、4は金などのり一ト線を示して
いる。
であり、lは上部電極、2は高分子半導体薄11’2.
3は電+Ti 75坂、4は金などのり一ト線を示して
いる。
この図より明らかなように、゛本発明による高分子半導
体索子の一例は、電極基板3上にポリ3メチルチオフェ
ンあるいは3メチルチオフェンを主成分とする共重合体
薄膜を形成し、この高分子半導体薄膜2上にインジウム
などの上部電極1を形成している。さらにこの上部電極
1および電極基(、ソ3にはリード線4が接続されてい
る。
体索子の一例は、電極基板3上にポリ3メチルチオフェ
ンあるいは3メチルチオフェンを主成分とする共重合体
薄膜を形成し、この高分子半導体薄膜2上にインジウム
などの上部電極1を形成している。さらにこの上部電極
1および電極基(、ソ3にはリード線4が接続されてい
る。
前述の電極基15.3としては仕事関数の大きな導体を
有効に使用することができる。たとえば、ネサカラス、
金、白金などを有グ1に使用できる。
有効に使用することができる。たとえば、ネサカラス、
金、白金などを有グ1に使用できる。
さらに上部電極1としては仕事関数の小さな全屈を使用
することができる。このような全屈としては、たとえば
上述のインジウムのほかにアルミニウム、ススなどを挙
げることができる。
することができる。このような全屈としては、たとえば
上述のインジウムのほかにアルミニウム、ススなどを挙
げることができる。
本発明による高分子半導体薄膜2は上述のようにポリ3
メチルチオフェンあるいは3メチルチオフェンを主成分
とする共重合体表面を接合面としカニものでありろ。
メチルチオフェンあるいは3メチルチオフェンを主成分
とする共重合体表面を接合面としカニものでありろ。
本発明による高分子半導体素子は半導体表面の電荷空乏
層を利用するものである。電解重合膜を脱ドープした高
分子半導体では全て空間電荷空乏層の形成が可能であり
、原理的には全ての電解重合膜で接合の形成が可能であ
る。しかしながら本発明者らは種々の電解重合膜のなか
から3メチル□チオフエンを主体とする高分子半導体が
最も効率がよく接合が形成されることを見いだし、本発
明に至ったものである。したがって、素子構造としてシ
ラノ1−キー接合を挙げているが、高分子?1′線体表
面の空乏層を利用する金属−絶縁体−半導体(旧S)ダ
イオード、MIS トランジスタにも利用可能であり
、前記例示のなんら限定されるものではないことは明ら
かである。
層を利用するものである。電解重合膜を脱ドープした高
分子半導体では全て空間電荷空乏層の形成が可能であり
、原理的には全ての電解重合膜で接合の形成が可能であ
る。しかしながら本発明者らは種々の電解重合膜のなか
から3メチル□チオフエンを主体とする高分子半導体が
最も効率がよく接合が形成されることを見いだし、本発
明に至ったものである。したがって、素子構造としてシ
ラノ1−キー接合を挙げているが、高分子?1′線体表
面の空乏層を利用する金属−絶縁体−半導体(旧S)ダ
イオード、MIS トランジスタにも利用可能であり
、前記例示のなんら限定されるものではないことは明ら
かである。
このような3メチルチオフェンと共重合される物質とし
ては、たとえばヂオフェンなどのチオフェン糸上ツマ−
、ピロールなどのピロール系モノマー、フランなどのフ
ラン系モノマー、アズレンなどのアズレン系モノマー、
インドールなどのインドール糸上ツマ−などの一種以上
を挙げるこ止かでき、乙。
ては、たとえばヂオフェンなどのチオフェン糸上ツマ−
、ピロールなどのピロール系モノマー、フランなどのフ
ラン系モノマー、アズレンなどのアズレン系モノマー、
インドールなどのインドール糸上ツマ−などの一種以上
を挙げるこ止かでき、乙。
1γf記ポリ3メヂルチオフエンあるいは3メヂルチオ
フエンを主成分とする共重合体薄膜ば、好ましくは50
μm以下であるのがよい。50 /J mを超えると均
一になりにくく良好な接合面かえられムこくいからであ
る。
フエンを主成分とする共重合体薄膜ば、好ましくは50
μm以下であるのがよい。50 /J mを超えると均
一になりにくく良好な接合面かえられムこくいからであ
る。
本発明によるポリ3メチルチオフェンあるいは3メチル
チオフェンを主成分とする共重合体の製造方法は限定さ
れるものではないが、特に下記に示す本発明による高分
子半導体素子の製造方法が有効である。
チオフェンを主成分とする共重合体の製造方法は限定さ
れるものではないが、特に下記に示す本発明による高分
子半導体素子の製造方法が有効である。
本発明による方法は、まず、電極基板上に電解重合法に
よりポリ3メチルチオフェンあるいは3メチルチオフェ
ンを主成分とする共重合体薄膜を形成する。
よりポリ3メチルチオフェンあるいは3メチルチオフェ
ンを主成分とする共重合体薄膜を形成する。
電)W重合法は重合すべき七ツマ−を含む電解液中で電
解を行い、電極基板上に所望の重合膜をえるものである
が、このような電解液としては、前記高分子半導体薄膜
にドーパントを取り込むような電解液であれば、いかな
るものでもよい。たとえば、従来この電解重合に用いら
れているIIBu4N −BFt、 、nnu /I
N −CIo 4、nBu =N ・^SF 6、
nBu 4 N −1’FGなと゛の有機物あるいは
へ、、BF4、八gCI04などの無間物の一種以上を
適当な溶媒、たとえばアセトニトリル 解したものを用いることができる。
解を行い、電極基板上に所望の重合膜をえるものである
が、このような電解液としては、前記高分子半導体薄膜
にドーパントを取り込むような電解液であれば、いかな
るものでもよい。たとえば、従来この電解重合に用いら
れているIIBu4N −BFt、 、nnu /I
N −CIo 4、nBu =N ・^SF 6、
nBu 4 N −1’FGなと゛の有機物あるいは
へ、、BF4、八gCI04などの無間物の一種以上を
適当な溶媒、たとえばアセトニトリル 解したものを用いることができる。
前述の電解重合を行うための電圧は好ましくは3、5〜
6vである。3.5ν未満であると電解重合が行われに
くく、また6vを超えると反応が速すぎて、電解質が分
解する膚を生し、n臭が形成しにくいからである。
6vである。3.5ν未満であると電解重合が行われに
くく、また6vを超えると反応が速すぎて、電解質が分
解する膚を生し、n臭が形成しにくいからである。
このような高分子半導体膜に電解重合により取り込まれ
たドーパントを除去するために逆電圧を負荷し、脱ドー
プを行う。
たドーパントを除去するために逆電圧を負荷し、脱ドー
プを行う。
この脱ドープはドーパントを少なくとも5%以下になる
ようにするのが、好ましい。ドーパントが5%を超える
と、上部型.極を腐食したり、さらにはキャリア濃度が
大きくなり、空乏層の深さが薄くなるからである。
ようにするのが、好ましい。ドーパントが5%を超える
と、上部型.極を腐食したり、さらにはキャリア濃度が
大きくなり、空乏層の深さが薄くなるからである。
このような逆電圧は、好ましくは5v以下であるのかよ
い。5vを超えると、脱ドープが激しくおこり、高分子
半導体膜のヱI昆)[を生じる虜があるからである。
い。5vを超えると、脱ドープが激しくおこり、高分子
半導体膜のヱI昆)[を生じる虜があるからである。
以下本発明の実施例について説明する。
実施例1
ポリ3メチルナオフエンNB’Aの合成を下記の条1牛
で行った。
で行った。
雰囲気:希ガス(Ar, N 2など)モ7ノマー:3
メチルチオフェン 4.8 ml、0.5電解液:nB
u 4N−BF48.9 g 0.27Mおよびアセ
トニトリル 95m lを混合 陰極:白金板(5 cmxl cmXo.1龍)陽(、
ム(電1]基汲):ネサガラス(5 cmX3 cmX
2韮,300Ω) 印加電圧:4.4ν 電流:4翻 以上の条件でt口金時間を1分から2時間選択すること
で、厚さ0.1 μmから20μmの重合膜(薄い場合
は青色、厚い場合は黒色)がネサガラス上に形成された
。この実施例においては、0.5μmの重合膜を形成し
た。
メチルチオフェン 4.8 ml、0.5電解液:nB
u 4N−BF48.9 g 0.27Mおよびアセ
トニトリル 95m lを混合 陰極:白金板(5 cmxl cmXo.1龍)陽(、
ム(電1]基汲):ネサガラス(5 cmX3 cmX
2韮,300Ω) 印加電圧:4.4ν 電流:4翻 以上の条件でt口金時間を1分から2時間選択すること
で、厚さ0.1 μmから20μmの重合膜(薄い場合
は青色、厚い場合は黒色)がネサガラス上に形成された
。この実施例においては、0.5μmの重合膜を形成し
た。
次ぎに電解液としてnBu 4N −BFa 1.6
5g. 0。
5g. 0。
05Mおよびアセトニトリル 100 ccの混合液を
準備し、このなかに重合膜の形成されたネサガラスと白
金板を入れ、前述の場合と逆にネサガラスを陰極に、白
金板を陽極として逆電圧を印加した。
準備し、このなかに重合膜の形成されたネサガラスと白
金板を入れ、前述の場合と逆にネサガラスを陰極に、白
金板を陽極として逆電圧を印加した。
この逆電圧は2νであり、電圧を印加するとはじめに数
mAの電流が流れるとともに青色の膜は赤色になった。
mAの電流が流れるとともに青色の膜は赤色になった。
電流は次第に小さくなる。最小の値を示したときに脱1
・−プを終了し、充分にアセトニトリルで洗浄乾燥させ
た。
・−プを終了し、充分にアセトニトリルで洗浄乾燥させ
た。
この脱ドープしたポリ3メチルチオフェン薄股に21×
2順のインジウム電極を真空蒸着法で形成した。この時
のインジウムの膜厚は300人とした。
2順のインジウム電極を真空蒸着法で形成した。この時
のインジウムの膜厚は300人とした。
このように作製された素子の構造は第1図に示した基本
構造を有している。
構造を有している。
この実施例における高分子半導体素子の電流−電圧特性
を測定したところ、第2図に示すような整流作用が現れ
た。立上り電圧 0.85ν、整流比40(±IV)が
得られた。容量−電圧特性も良好なショットキー接合形
成の存在を示していた。
を測定したところ、第2図に示すような整流作用が現れ
た。立上り電圧 0.85ν、整流比40(±IV)が
得られた。容量−電圧特性も良好なショットキー接合形
成の存在を示していた。
この素子を室温、大気中に10日間放置したが、逆方向
電流が増加する以外は整流作用は変化がなく、極めて安
定に動作した。
電流が増加する以外は整流作用は変化がなく、極めて安
定に動作した。
次ぎにこの実施例における素子の光起電力特性を調べた
。
。
インジウム電極側から10mW / cntのハロゲン
ランプによる光を照射した。この時、開放端電圧Voc
O,41V 、短絡光電流 28μA /cal、曲線
因子ff0827が得られた。インジウムの透過率5%
で補正した変換効率は0.62%であった。
ランプによる光を照射した。この時、開放端電圧Voc
O,41V 、短絡光電流 28μA /cal、曲線
因子ff0827が得られた。インジウムの透過率5%
で補正した変換効率は0.62%であった。
この素子を10日間、大気中で放置した後、始めと同一
条件で測定したところ、光電流が僅かに減少したのみで
、極めて優れた安定性を有していることがわかった。
条件で測定したところ、光電流が僅かに減少したのみで
、極めて優れた安定性を有していることがわかった。
実施例2〜1j
実施例2から11は実施例1と同じ素子′:υ造法によ
り同じ特性評価法で実施した。
り同じ特性評価法で実施した。
ただし、モノマーとして3メチルチオフェンを主成分と
してナオフェン(TP) 、ビロール(PY)、フラン
(Fll) 、アズレン(AZ)またはインドール(I
D)を適当な割合で混ぜて用いた。
してナオフェン(TP) 、ビロール(PY)、フラン
(Fll) 、アズレン(AZ)またはインドール(I
D)を適当な割合で混ぜて用いた。
これらの実施例2〜11の結果を下記の表にまとめて示
す。
す。
(以下余白)
□□□]
□□□1
■
3MTPは3メチルヂオフエンを示す。
これらの素子も10日間大気中の曝露したが、その特性
は殆ど変化しなかった。すなわち、ぼれた安定性を有し
7ていた。
は殆ど変化しなかった。すなわち、ぼれた安定性を有し
7ていた。
以上説明したように、本発明による高分子半導体素子に
よれば、安定性の良好で、高性能であるという利点があ
る。また、本発明による高分子半導体素子の製造方法に
よれば、前記高性能で、安定性のある高分子半導体素子
を節f1χな工程により製造できるという利点があり、
太陽電池、各f1Fホトセンサー、接合デバイスが安(
[IIiに提供できろ七いう効果がある。
よれば、安定性の良好で、高性能であるという利点があ
る。また、本発明による高分子半導体素子の製造方法に
よれば、前記高性能で、安定性のある高分子半導体素子
を節f1χな工程により製造できるという利点があり、
太陽電池、各f1Fホトセンサー、接合デバイスが安(
[IIiに提供できろ七いう効果がある。
第1図は高分子半導体素子の一例の断面図、第2図は本
発明による実施(:’110半;−9体素子の電1〕;
2−電圧特性を示した図である。 1 ・・・上部電Iy、2 ・・・高分子2+f ;月
1 (’fi薄股薄膜 ・・・重臣基板、4 ・・・リ
ード線。 出願人代理人 雨 宮 正 季第1図 第2図
発明による実施(:’110半;−9体素子の電1〕;
2−電圧特性を示した図である。 1 ・・・上部電Iy、2 ・・・高分子2+f ;月
1 (’fi薄股薄膜 ・・・重臣基板、4 ・・・リ
ード線。 出願人代理人 雨 宮 正 季第1図 第2図
Claims (2)
- (1)電極基板上に形成したポリ3メチルチオフェンあ
るいは3メチルチオフェンを主成分とする共重合体の表
面を接合面として用いたことを特徴とする高分子半導体
素子。 - (2)電極基板上に電解重合法によりポリ3メチルチオ
フェンあるいは3メチルチオフェンを主成分とした共重
合体の薄膜を形成し、電解液中で逆電圧を加えてドーパ
ントを脱ドープしたことを特徴とする高分子半導体素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59211062A JPS6189663A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 高分子半導体素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59211062A JPS6189663A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 高分子半導体素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6189663A true JPS6189663A (ja) | 1986-05-07 |
Family
ID=16599762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59211062A Pending JPS6189663A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 高分子半導体素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6189663A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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