TWI525708B - An alkyl silane laminate, a method for producing the same, and a thin film transistor - Google Patents

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Description

烷基矽烷層合體、其製造方法、及薄膜電晶體
本發明有關烷基矽烷層合體，及其製造方法。又，本發明有關薄膜電晶體，特別是有關具有有機半導體膜(organic semiconductor film)之薄膜電晶體(film transistor)。
近年來，如薄膜電晶體(TFT)所代表之半導體元件，開始採用於液晶等的顯示裝置、太陽電池面板等種種用途。現在主要所採用之半導體元件，特別是以矽作為半導體材料使用之半導體元件，係由於在製造時採用CVD(化學蒸汽沈積)或濺鍍(sputtering)等真空製程之故，製造成本較高。又，此種半導體元件，係因製程溫度之故，難於作成經形成在高分子薄膜等之上之可撓性元件(flexible element)。
於可期待實用化之輕量且可撓性的元件或RF-ID(radio frequency identification(無線射頻辨識系統))等需要低成本之領域中，在研究將能以簡便的方法製作之有機半導體元件適用為主動元件(active element)之作法。在此種有機半導體元件的製造中所用之真空蒸發系統(vacuum evaporation system)或塗佈裝置，係較無機半導體製造所用之CVD裝置或濺鍍裝置為廉價者。又，在有機半導體元件的製造中，由於製程溫度較低之故，亦能將有機半導體元件形成於高分子薄膜或紙等之上。
使用有機半導體之薄膜電晶體，係於基板上具有源電極(source electrode)、汲電極(drain electrode)、閘電極(gate electrode)、閘絕緣膜(gate insulation film)及有機半導體膜。於此種薄膜電晶體中，係藉由閘絕緣膜而將源電極及汲電極與閘電極加以絕緣，且藉由施加於閘電極上之電壓而控制從源電極往汲電極之方式通過並流通有機半導體之電流。
在此，有機半導體膜，係一種低分子化合物或高分子化合物的團簇(cluster)。低分子系的有機半導體材料而言，周知有：稠五苯(pentacene)、或噻吩低聚物(thiophene origomer)等并苯(acene)系化合物(經縮合(condensation)為直線狀之縮合多環化合物(condensed polycyclic compound))等。又，高分子系的有機半導體材料而言，周知有：規則位向性聚烷基噻吩(regio regular poly alkyl thiophene)(P3AT)、聚(茀(fluorene)聯二噻吩)(F8T2)等。
如欲在有機薄膜電晶體上獲得高的開關特性(switching characteristic)時，則需要提高有機半導體膜的電荷移動度。欲提升有機半導體膜的電荷移動度之方法而言，在來實施使形成有機半導體膜之有機半導體分子進行高度取向(highly orientating)之作法。為形成具有此種高度取向之有機半導體膜之方法而言，周知有：使堆積有有機半導體膜之基板或閘絕緣膜表面進行表面處理之作法，特別是使用自組裝單層膜(SAM：self-assembled monolayer)將堆積有有 機半導體膜之閘絕緣膜表面加以被覆之作法(專利文獻1及2、以及非專利文獻1至3)。
在此，就堆積有有機半導體膜之基板或閘絕緣膜而言，可採用氧化矽薄膜，或將此基板或閘絕緣膜加以被覆之SAM而言，可採用有機矽烷單層膜，例如，可使用烷基矽烷單層膜。
亦有於如此經預先實施使用SAM之表面修飾(surface modification)之基板或閘絕緣膜上形成有機半導體膜，則有機半導體膜的電荷移動度會獲提升，而其結果具有較現行之由非晶形矽(amorphous silicon)所成之TFT為高的電荷移動度之有機TFT之報告。
再者，將二氧化矽等具有OH基之基板表面，利用有機矽烷(有機矽烷偶合劑(silane coupling agent)等的SAM以進行改性(reforming)之用的各種技術係周知者(非專利文獻4)，而作為代表性的形成方法，周知有：於溶液中進行基板的OH與有機矽烷之間的有機矽烷偶合反應之溶液法，及使有有機矽烷的蒸氣而在氣相中進行反應之氣相法。又，關於溶液法，周知有於水的含有率低的溶液中進行有機矽烷偶合反應之結果，可製得平坦性(flatness)高的SAM之事實(非專利文獻5)。
又，亦周知有採用微接觸印刷(micro contact printing)法以形成有機矽烷薄膜之方法(非專利文獻6)。此時，於具有圖型之印模(stamp)上塗佈有機矽烷，並將此偶合劑轉印於基板上之作法，亦能於有機矽烷薄膜上進行圖型構成 (patterning)並形成。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-79560號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-59751號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]H.Sirringhaus等人，Nature(自然期刊)第40卷，第4509至4521頁，1999年出版，[非專利文獻2]A.Salleo等人，應用物理通訊(Applied physics Letters)，第81卷23號，第4383至4385，2002年出版，[非專利文獻3]Y.Y.Lin等人，IEEE(電氣及電子工程師學會)電子裝置會刊，第44卷，第1325至1331頁，1997年出版，[非專利文獻4]S.Onclin等人，Angewandte Chemie(應用化學)國際版，第44卷，第6282至6304頁，2005年出版，[非專利文獻5]Y.Wang等人，Langmuir(吸附理論)，第19卷，第1159至1167頁，2003年出版，[非專利文獻6]N.L.Jeon等人，吸附理論，第13卷，第3382至3391頁，1997年出版，
如上所述，曾經實施將有機半導體膜形成於自組裝單層膜(SAM)上之結果，使構成有機半導體膜之有機半導體分子進行高度取向，並因此而使有機半導體膜的電荷移動度提升，且使開關速度(switching speed)或電流的通/斷(ON/OFF)電流比提升之作法。然而，雖然經過此種改良，尚有再改良有機半導體膜的特性之需求。
本發明之目的，在於提供一種能製得具有優異的半導體特性之有機半導體膜之烷基矽烷層合體。此種層合體，係很適合使用於有機薄膜電晶體之用者。又，本發明之目的，在於提供一種容易製造此種烷基矽烷層合體之方法。
本發明人發現，由經控制之氣氛下的接觸印刷法所製得之烷基矽烷的SAM能解決上述課題之事實，終於完成下述本發明。
(1)一種烷基矽烷層合體，係具有；於表面具有羥基之基底層(under coat layer)、及經形成於前述基底層上之具有烷基矽烷薄膜，之烷基矽烷層合體，其特徵為：上述烷基矽烷薄膜的臨界界面能(critical surface energy)Ec及烷基矽烷的碳數x為滿足下述式(1)者。
Ec≦29.00-0.63x(mN/m) (1)
(2)如上述(1)項之層合體，其中上述烷基矽烷薄膜的平均厚度為10nm以下。
(3)如上述(1)項或(2)項之層合體，其中上述烷基矽烷 薄膜的粗糙度(roughness)為1nm以下。
(4)如上述(1)至(3)項之任一項之層合體，其中上述烷基矽烷薄膜中含有矽氧烷低聚物(siloxane oligomer)。
(5)如上述(1)至(4)項之任一項之層合體，其中上述烷基矽烷為直鏈(straight chain)烷基矽烷。
(6)如上述(1)至(5)項之任一項之層合體，其中上述烷基矽烷薄膜，係以三氯烷基矽烷或三烷氧烷基矽烷作為原料者。
(7)如上述(1)至(6)項之任一項之層合體，其中上述基底層的具有羥基之表面，係由二氧化矽所提供。
(8)如上述(1)至(7)項之任一項之層合體，其中上述基底層的具有羥基之表面，係由經層合於高分子基板上之二氧化矽層所提供。
(9)如上述(1)至(8)項之任一項之層合體，其中上述烷基矽烷的碳數為10以上。
(10)一種製造上述(1)至(9)項之任一項之層合體之方法，其特徵為：含有利用於濕度5%以下的氣氛中之接觸印刷法(contact printing process)，而於前述基底層上形成上述烷基矽烷薄膜之作法。
(11)一種薄膜電晶體，係於基板的一邊的面上具有源電極、汲電極、閘電極、閘絕緣膜以及有機半導體膜，並藉由上述閘絕緣膜而將上述源電極及上述汲電極與上述閘電極加以絕緣，且藉由施加於上述閘電極之電壓而將從上述源電極往上述汲電極之方式通過上述有機半導體膜所流 通之電流加以控制之薄膜電晶體，其特徵為：上述薄膜電晶體為再具有烷基矽烷薄膜，上述基板或閘絕緣膜為於表面具有羥基，而上述烷基矽烷薄膜為經形成於表面具有羥基之上述基板或閘絕緣膜上，且上述烷基矽烷薄膜的臨界界面能Ec及烷基矽烷的碳數x為滿足下述式(1)者。
Ec≦29.00-0.63x(mN/m) (1)
如採用本發明之烷基矽烷層合體，則當於其上形成有機半導體膜時，有機半導體膜可具有優異的半導體特性，例如，拱高特性(rise characteristic)。又，如採用製造烷基矽烷層合體之本發明之方法，則可製得本發明之烷基矽烷層合體，特別是可在短時間內製得本發明之烷基矽烷層合體。
[發明之最佳實施形態]
以下，關於薄膜電晶體，就基底層及經形成於該基底層上之具有烷基矽烷薄膜之本發明的烷基矽烷層合體，加以詳細說明。但，本發明之烷基矽烷層合體的用途，並不因以下的狀態的有所限定。
<<薄膜電晶體>>
本發明之薄膜電晶體，係於基板的一邊的面上具有源 電極、汲電極、閘電極、閘絕緣膜以及有機半導體膜，並藉由閘絕緣膜而將源電極及汲電極與閘電極加以絕緣，且藉由施加於閘電極之電壓而將從源電極往汲電極之方式通過有機半導體所流通之電流加以控制。
本發明之薄膜電晶體，具有能藉由施加於閘電極之電壓而控制從源電極往汲電極之方式通過有機半導體所流通之電流之任意的構造。因而，例如本發明之薄膜電晶體，可具有如第1圖至第5圖中所示之構造。
在此，於第1圖所示狀態中，在作為基底層(under)的基板(Sub)上形成有烷基矽烷薄膜(AS)，在其上形成有源電極(S)、汲電極(D)以及有機半導體膜(Semi)、在有機半導體膜(Semi)上形成有閘絕緣膜(Ins)、再在此閘絕緣膜上形成有閘電極(G)。在此，如第5圖所示，基板(Sub)亦可兼作閘電極(G)之用。
於本發明之薄膜電晶體中，基板或閘絕緣膜為於表面具有羥基、薄膜電晶體為再具有烷基矽烷薄膜、烷基矽烷薄膜為經直接形成於表面具有羥基之基板或閘絕緣膜上，且有機半導體膜為經直接形成於烷基矽烷薄膜上。亦即，於本發明之薄膜電晶體中，基底層(under)係作為薄膜電晶體的基板(Sub)或閘絕緣層(Ins)使用，且於經形成於此基底層(under)上之烷基矽烷薄膜(AS)上，直接形成有有機半導體膜(Semi)。
關於本發明之薄膜電晶體的一般性構成，可參考專利文獻1及2等，惟將在下述中，就本發明之薄膜電晶體的 各部情形，再加以具體性說明。
<薄膜電晶體-基板>
本發明之薄膜電晶體的基板，可使用能於其一邊的面上使源電極、汲電極、閘電極、閘絕緣膜、有機半導體膜以及烷基矽烷薄膜層合以形成薄膜電晶體之任意材料製作。因而，基板而言，可例示：二氧化矽基板、玻璃基板、石英基板、氧化鋁基板、二氧化鈦基板、矽基板等無機材料基板，金屬基板，樹脂基板等。再者，如該基板為由導電性材料製作時，則亦可作成基板能兼作閘電極之方式。
於本發明之薄膜電晶體中，基板或閘絕緣膜為在表面具有羥基，而在表面具有羥基之該基板或閘絕緣膜，則使用為烷基矽烷薄膜的基底層之用。因而，如將薄膜電晶體的基板，使用為烷基矽烷薄膜的基底層時，當進行烷基矽烷薄膜之層合時，基板需要在表面具有羥基。此時，基板而言，可例示：二氧化矽基板、玻璃基板、石英基板、氧化鋁基板、二氧化鈦基板、熱氧化膜(thermal oxidation film)或附有自然氧化膜(natural oxidation film)之矽基板，有二氧化矽表面層之樹脂基板等。又，在此情形的基板而言，亦可採用經以表面具有羥基之樹脂層被覆之樹脂基板，預先在表面具有羥基之樹脂基板等。
再者，薄膜電晶體的基板，可具有按照用途之任意的厚度。
<薄膜電晶體-絕緣膜>
本發明之薄膜電晶體的閘絕緣膜，可以具有為將源電極及汲電極從閘電極加以絕緣所足夠的絕緣性之任意的材料製造。因而，閘絕緣膜，例如，可以：樹脂、金屬氧化物、特別是二氧化矽、玻璃、氧化鋁、二氧化鈦等製作。
如上所述，於本發明之薄膜電晶體中，基板或閘絕緣膜為在表面具有羥基，而在表面具有羥基之該基板或閘絕緣膜，則使用為烷基矽烷薄膜的基底層之用。因而，如將閘絕緣膜使用為烷基矽烷薄膜之基底層之用時，當進行烷基矽烷薄膜之層合時，閘絕緣膜需要在表面具有羥基。此時，閘絕緣膜而言，可採用金屬氧化物之膜，特別是二氧化矽、玻璃、氧化鋁、二氧化鈦等之膜。
再者，閘絕緣膜的厚度，可作成為製得薄膜電晶體所需要的任意厚度。
<薄膜電晶體-烷基矽烷薄膜>
本發明之薄膜電晶體，具有經形成於作為表面具有羥基之基底層的基板或閘絕緣膜上之烷基矽烷薄膜。在此，該烷基矽烷薄膜，係經介由矽烷偶合反應而與基底層的羥基結合者。
於本發明之薄膜電晶體中，烷基矽烷薄膜的臨界界面能，亦即基底層與相反側的烷基矽烷薄膜表面的臨界界面能可滿足下述式(1)、特別是式(2)、更特別是式(3)、再特 別是式(4)：Ec≦29.00-0.63x(mN/m) (1)
Ec≦28.00-0.63x(mN/m) (2)
Ec≦27.00-0.63x(mN/m) (3)
Ec≦26.00-0.63x(mN/m) (4)
(在此，Ec為利用迪斯曼繪圖法(Disman plot)加以外推(extrapolate)所求之臨界界面能，且x為烷基矽烷中所含有之碳數)
相對於此，在來所報告之烷基矽烷膜的臨界界面能為大約能滿足(A)的關係式者：Ec=30.50-0.63x (A)
(在此，Ec為利用迪斯曼繪圖法加以外推所求之臨界界面能，且x為烷基矽烷中所含有之碳數)
再者，有關本發明之臨界界面能的值，係採用數種潤濕指數標準溶液(wetting index standard solution)(JIS K6768)以測定接觸角(contact angle)後利用迪斯曼繪圖法所得之值。
亦即，本發明之薄膜電晶體的烷基矽烷薄膜，如與烷基矽烷中所含有之碳數相同的在來的烷基矽烷比較時，具有為小的臨界界面能。烷基矽烷薄膜的臨界界面能，係依賴(depend)於最外層的官能基及其密度者。因而可推測為，於本發明之薄膜電晶體的烷基矽烷薄膜中，與烷基矽烷中所含有之碳數相同的過去的烷基矽烷比較時其薄膜密度(film density)為高，因而存在於表面之CH3基的密度為 高之事實。
烷基矽烷薄膜的平均厚度，可作成10nm以下、7nm以下、5nm以下、3nm以下特別是確實能作成烷基矽烷薄膜為單分子層之厚度。
在此，有關本發明之薄膜的平均厚度，係可依光學性方式測定之薄膜厚度，而特別是可採用對試樣照射光線以測定從試樣所反射之光的偏振光(polarized light)狀態的變化之橢圓對稱計(ellipsometer)所測定者。
烷基矽烷薄膜的粗糙度Ra，可作成1.0nm以下、0.7nm以下。此乃因該粗糙度過大的情形，則有經形成於烷基矽烷薄膜上之有機半導體膜的半導體特性可能劣化之情形之故。
在此，有關本發明之算術平均粗糙度(arithmetic mean roughness)(中心線平均粗糙度)(Ra)，係依據JIS B0601-1994所定義者。具體而言，算術平均粗糙度(Ra)，係從粗糙曲線往中心線方向抽取基準長度l的部分，並將其抽取部分的中心線作為X軸，將縱向放大倍率(longitudinal magnification)作為Y軸，並以y=f(x)表示粗糙曲線時，可依下述式表示者：
烷基矽烷薄膜，較佳為不具有高度30nm以上、10nm 以上、5nm以上、或3nm以上的突出物。此乃因烷基矽烷薄膜具有過大的突出物時，則有經形成於烷基矽烷薄膜上之有機半導體膜的半導體特性可能劣化之情形之故。
為製得本發明之烷基矽烷薄膜之用的烷基矽烷，並不特別加以限制，惟可例示：直鏈烷基矽烷及分枝鏈烷基矽烷，特別是直鏈烷基矽烷。烷基矽烷的碳數可為4以上、8以上或10以上，而30以下、25以下，特別是可為12至22。如烷基矽烷的碳數過少時，則有有機半導體膜的特性不足夠之可能性。具體性的烷基矽烷而言，可例示：如三氯烷基矽烷般的三鹵素烷基矽烷、及三烷氧烷基矽烷。
本發明之烷基矽烷薄膜，可藉由於濕度5%以下，較佳為3%以下的氣氛之接觸印刷法，而形成於表面具有羥基之作為基底層之基板或閘絕緣膜上。如實施接觸印刷法之氣氛的濕度過高的情形，則有不能製得本發明之烷基矽烷薄膜之情形，又有會生成烷基矽烷薄膜的表面突出物之情形。
可於此種接觸印刷法使用之印模的材料而言，並不特別加以限制，惟可舉：聚矽氧聚合物、例如聚二甲基矽氧烷等。又，實施接觸印刷之氣氛，可作成惰性氣氛，特別是氮氣氛。
又於為製得本發明之烷基矽烷薄膜之用的接觸印刷法中，使塗佈有含有三氯烷基矽烷或三烷氧烷基矽烷本身或其等之溶液之印模，接觸於基底層，藉以從印模供給原料化合物，並於基底層上形成烷基矽烷薄膜。此時，使印模 與基底層相接觸之接觸時間，雖因條件而有異，惟一般較佳為5分鐘以上。
如藉由接觸印刷法而製得本發明之烷基矽烷薄膜時，則能於短時間內形成本發明之烷基矽烷薄膜。
<薄膜電晶體-有機半導體膜>
本發明之薄膜電晶體的有機半導體膜，係指經有機半導體分子的團簇所構成之半導體膜之意，可例舉：規則位向性聚烷基噻吩(P3AT)等在專利文獻1及2以及非專利文獻1至6所示之有機半導體的膜。
因而，可於本發明之薄膜電晶體使用之有機半導體分子而言，可例舉：如含有稠五苯、噻吩低聚物之并苯系化合物(經縮合為直線狀之縮合多環化合物)般的低分子系的有機半導體分子，如規則位向性聚烷基噻吩(P3AT)、聚(茀聯二噻吩)(F8T2)等般的高分子系的有機半導體分子。
本發明之薄膜電晶體的有機半導體膜，可具有能構成薄膜電晶體之任意厚度，例如可具有0.5nm至1μm或2nm至250nm的厚度。又，有機半導體膜，係可依分子束沉積法(MBE(molecular beam epitaxy)法)、真空沉積法(vaccum vapor deposition)、化學蒸汽沉積法(chemical vapor deposition)、溶液法(solution method)等任意方法而製得。此等之中，溶液法，亦即，例如浸漬法(dipping)、旋轉塗佈法(spin coating)法等係在生產性等方面而言，為較佳。
<薄膜電晶體-電極>
本發明之薄膜電晶體的源電極、汲電極以及閘電極，可以具有作為電極使用上足夠的導電性之任意材料製造。因而，電極可以金、銀、銦、鎳、鉻、鋁等金屬，導電性樹脂，導電性金屬氧化物等製作。又，電極的厚度，則可根據所需要的導電性、柔軟性等而決定。
<薄膜電晶體-其他的層>
本發明之薄膜電晶體，可具有上述構成以外之任意的其他層，例如可具有保護層，特別是形成於有機半導體膜上之保護層。此種保護層，例如，可以聚對二甲苯等形成。
[實施例]
以下，將採用實施例及比較例藉以詳細說明本發明內容，惟本發明並因此而有所限定。再者，於實施例及比較例中所採用之材料及評價方法，係如下所述者。
矽基板：
採用300nm之附有熱氧化膜的n型矽晶圓(面方位(100)、比電阻1至10Ω)，經以熱濃硫酸處理30分鐘後，使用純水、丙酮、甲苯、己烷以分別實施超音波洗淨 (ultrasonic cleaning)數次。再者，將經於UV臭氧洗淨裝置(ultraviolet ozon chearing device)中進行洗淨30分鐘者，作為基板使用。
印模材：
使東麗‧陶康寧製Sylgard 184硬化為平板狀而製得聚二甲基矽氧烷製的印模材後，使用該印模材。
有機薄膜之膜厚：
採用日本分光製M-150橢圓對稱計，按入射角70度進行測定。有機薄膜的折射率，則按n=1.45加以計算。
接觸角：
採用協和界面科學製接觸角計CA-X型，使用純水進行測定。
臨界界面能：
採用臨界界面能為30N/m、35mN/m、40mN/m、以及50mN/m的潤濕指數標準液(JIS K6768)以測定接觸角後，利用迪斯曼繪圖法而製得。
表面粗糙度及突出物：
表面粗糙度及突出物，係採用葉斯愛埃‧奈米科技社製SPA 400-DMF裝置(原子間力顯微鏡(atomic force microscope)：AFM)，並按20μm角的視角加以測定。
電荷移動度及低限電壓(threshold voltage)(Vth)：
有機半導體膜的電荷移動度及低限電壓(Vth)，係採用蓋斯列社製4200-SCS型半導體評價裝置加以評價。
[實施例1] (烷基矽烷薄膜之製作(於濕度3%以下的氮氣中之接觸印刷法))
製作十八烷基三氯矽烷(直鏈、碳原子數18)的20mM(毫莫耳)己烷溶液。將印模材浸漬於所得十八烷基三氯矽烷溶液中，並在氮氣中乾燥10分鐘。
使經乾燥之印模材與矽基板進行接觸，並保持120分鐘。取除印模材後，使用己烷、乙醇將基板加以洗淨，並在乙醇中進行超音波洗淨3分鐘。至此的過程，均係在經控制濕度為3%以下之手套工作箱(gloved box)中，且在氮氣氛下進行者。
然後，使用純水將基板加以洗淨，並在100℃下實施熱處理5分鐘，以製作具有十八烷基矽烷薄膜(亦即，烷基矽烷薄膜)之基板。
(有機半導體膜之製作)
將規則位向性聚(3-己基噻吩)(「P3HT」)(阿爾多利吉社銷售、普列克多羅尼克斯製、MW=25000至35000、電 子學等級(electronics grade))1質量份，溶解於甲苯99質量份中，製得旋轉塗佈用溶液。使用該旋轉塗佈用溶液，於具有上述烷基矽烷薄膜之基板上，進行P3HT膜(亦即，有機半導體膜)之旋轉塗佈(1800rpm，20秒鐘)。
(薄膜電晶體之製作)
對所得有機半導體膜依光罩蒸汽沈積法(mask vapor deposition)將金加以真空沈積以形成源電極及汲電極 (L/w=50μm/1.5mm)、將矽基板作為閘電極後，製得薄膜電 晶體。亦即，製得如第5圖所示般的構成之薄膜電晶體。
(評價)
將就所得烷基矽烷薄膜及薄膜電晶體之評價結果，表示於表1及第6圖。在此，於第6圖中，在表示烷基矽烷薄膜的臨界界面能(Ec)與烷基鏈的碳數(x)之間的關係。又，於此第6圖中，為參考起見，一併表示有Ec=29.00-0.63x(式(1))的直線。
[實施例2]
於此實施例中，除作為烷基矽烷薄膜的原料，不用十八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)而使用十二烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數12)以外，其餘則按與實施例1同樣方式實施。將就所得烷基矽烷薄膜及薄膜電晶體的評價結果，表示於表1及第6圖中。
[實施例3]
於此實施例中，除作為烷基矽烷薄膜的原料，不用十八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)而使用辛基三氯矽烷(直鏈，碳原子數8)以外，其餘則按與實施例1同樣方式實施。將就所得烷基矽烷薄膜及薄膜電晶體的評價結果，表示於表1及第6圖中。
[實施例4]
於此實施例中，除作為烷基矽烷薄膜的原料，不用十八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)而使用丁基三氯矽烷(直鏈，碳原子數4)以外，其餘則按與實施例1同樣方式實施。將就所得烷基矽烷薄膜及薄膜電晶體的評價結果，表示於表1及第6圖中。
[比較例1] (烷基矽烷薄膜之製作(於大氣中的接觸印刷法))
按與實施例1同樣方式，將經浸漬於十八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)溶液中之印模，在氮氣中乾燥10分鐘。
使經乾燥之印模材與矽基板進行接觸，並保持1分鐘。取除印模材後，使用己烷、乙醇將基板加以洗淨，並在乙醇中進行超音波洗淨30分鐘。在此，使印模材與矽基板接觸之過程及後續的洗淨過程，係在大氣中(濕度約 60%)進行者。
然後，使用純水將基板加以洗淨，並在100℃下實施熱處理5分鐘，以製作具有十八烷基矽烷薄膜(亦即，烷基矽烷薄膜)之基板。又，使用該烷基矽烷基板，按與實施例1同樣方式製作薄膜電晶體。
將就得烷基矽烷薄膜及薄膜電晶體的評價結果，表示於表1及第6圖中。
[比較例2] (烷基矽烷薄膜之製作(液相法(liquid phase process))
製作十八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)的20mM甲苯溶液。將矽基板浸漬於所得十八烷基三氯矽烷溶液中，並保持7日。浸漬之後，使用甲烷、乙醇將基板加以洗淨，並在乙醇中進行超音波洗淨30分鐘。至此的過程，均係在經控制濕度為3%以下之手套工作箱中進行者。
然後，使用純水將基板加工以洗淨，並在100℃下實施熱處理5分鐘，以製作烷基矽烷薄膜。又，使用所得烷基矽烷薄膜，按與實施例1同樣方式製作薄膜電晶體。
將就所得薄膜電晶體之評價結果，表示於表1及第6圖中。
[比較例3]
於此比較例中，除作為烷基矽烷薄膜的原料，不用十 八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)而使用十二烷基三氯矽烷(碳原子數12)以外，其餘則按與比較例2同樣方式實施而製得烷基矽烷薄膜。又，使用所得烷基矽烷薄膜，按與實施例1同樣方式製作薄膜電晶體。
將就得薄膜電晶體之評價結果，表示於表1及第6圖中。
[比較例4]
於此比較例中，除作為烷基矽烷薄膜的原料，不用十八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)而使用辛基三氯矽烷(碳原子數8)以外，其餘則按與比較例2同樣方式實施而製得烷基矽烷薄膜。又，使用所得烷基矽烷薄膜，按與實施例1同樣方式製作薄膜電晶體。
將就得薄膜電晶體之評價結果，表示於表1及第6圖中。
[比較例5]
於此比較例中，除作為烷基矽烷薄膜的原料，不用十八烷基三氯矽烷(直鏈，碳原子數18)而使用丁基三氯矽烷(碳原子數4)以外，其餘則按與比較例2同樣方式實施而製得烷基矽烷薄膜。又，使用所得烷基矽烷薄膜，按與實施例1同樣方式製作薄膜電晶體。
將就得薄膜電晶體之評價結果，表示於表1及第6圖中。
表1
從表1可以理解到，實施例之有機半導體膜具有優異之移動度及低限電壓。
10，20，30，40，50‧‧‧薄膜電晶體
[第1圖]係表示本發明之薄膜電晶體的第1例之圖。
[第2圖]係表示本發明之薄膜電晶體的第2例之圖。
[第3圖]係表示本發明之薄膜電晶體的第3例之圖。
[第4圖]係表示本發明之薄膜電晶體的第4例之圖。
[第5圖]係表示本發明之薄膜電晶體的第5例之圖。
[第6圖]係表示實施例及比較例的烷基矽烷薄膜之臨界界面能(Ec)與烷基鏈的碳數(x)之間的關係之圖。
10．．．薄膜電晶體
AS．．．烷基矽烷薄膜
S．．．源電極
D．．．汲電極
Semi．．．有機半導體膜
Ins．．．閘絕緣膜
G．．．閘電極
Sub/Under．．．基板/基底層

Claims (11)

  1. 一種烷基矽烷層合體，係具有於表面具有羥基之基底層、及經形成於前述基底層上之烷基矽烷薄膜之烷基矽烷層合體，前述烷基矽烷薄膜的臨界界面能Ec及烷基矽烷的碳數x為滿足下述式(1)者，且烷基矽烷之碳數x為4~25，Ec≦26.00-0.63x(mN/m) (1)。
  2. 如申請專利範圍第1項之層合體，其中前述烷基矽烷薄膜的平均厚度為10nm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之層合體，其中前述烷基矽烷薄膜的粗糙度Ra為1nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項之層合體，其中前述烷基矽烷薄膜中含有矽氧烷低聚物。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項之任一項之層合體，其中前述烷基矽烷為直鏈烷基矽烷。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項之任一項之層合體，其中前述烷基矽烷薄膜，係以三氯烷基矽烷或三烷氧烷基矽烷作為原料者。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項之任一項之層合體，其中前述基底層的具有羥基之表面，係由二氧化矽所提供。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項之任一項之層合體，其中前述基底層的具有羥基之表面，係由經層合於高分子基板上之二氧化矽層所提供。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項之任一項之層合體，其中前述烷基矽烷的碳數為10以上。
  10. 一種製造如申請專利範圍第1項至第9項之任一項之層合體之方法，係包含利用於濕度5%以下的氣氛中之接觸印刷法，而於前述基底層上形成前述烷基矽烷薄膜之作法。
  11. 一種薄膜電晶體，係於基板的一邊的面上具有源電極、汲電極、閘電極、閘絕緣膜以及有機半導體膜，並藉由前述閘絕緣膜而將前述源電極及前述汲電極與前述閘電極加以絕緣，且藉由施加於前述閘電極之電壓而將從前述源電極往前述汲電極之方式通過前述有機半導體膜所流通之電流加以控制之薄膜電晶體，前述薄膜電晶體為再具有烷基矽烷薄膜，前述基板或閘絕緣膜為於表面具有羥基，而前述烷基矽烷薄膜為經形成於表面具有羥基之前述基板或閘絕緣膜上，且前述烷基矽烷薄膜的臨界界面能Ec及烷基矽烷的碳數x為能滿足下述式(1)者，且烷基矽烷之碳數x為4~25，Ec≦26.00-0.63x(mN/m) (1)。
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