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

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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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JP
Japan
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thiophene
polymer semiconductor
methylthiophene
trimethyl
polymer
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JP59211062A
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Fumihiro Ebisawa
文博 海老澤
Takashi Kurihara
隆 栗原
Hisao Tabei
田部井 久男
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Publication date
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    • C08K3/02Elements
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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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。

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。
(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。
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。
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。
〔発明の楯要〕
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。
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。
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。
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。
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。
〔発明の詳細な説明、′〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次ぎに電解液としてnBu 4N  −BFa 1.6
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
これらの実施例2〜11の結果を下記の表にまとめて示
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。
〔発明の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
JP59211062A 1984-10-08 1984-10-08 高分子半導体素子およびその製造方法 Pending JPS6189663A (ja)

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