WO2012077573A1

WO2012077573A1 - 電極構成、当該電極構成を備えた有機薄膜トランジスタとその製造方法、当該有機薄膜トランジスタを備えた有機エレクトロルミネッセンス画素、および、有機エレクトロルミネッセンス素子、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた装置、並びに、有機太陽電池

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Publication number: WO2012077573A1
Application number: PCT/JP2011/077840
Authority: WO
Inventors: 恭崇葛本; 青森　繁; 勝一香村
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-06-14

Abstract

　本発明の一形態の電極構成（６００）は、電極（６０２）と、電極（６０２）の上に形成された有機層（６０４）と、電極（６０２）と有機層（６０４）との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層（６０６）とを備えており、電極（６０２）は、電極（６０２）の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料（６０５ａ，６０５ｂ）が混合された混合材料から構成されており、上記自己組織化単分子は、電極（６０２）の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料（６０５ａ）に結合しており、かつ、１種類以上の他の（電極材料６０５ｂ）には結合していない。

Description

電極構成、当該電極構成を備えた有機薄膜トランジスタとその製造方法、当該有機薄膜トランジスタを備えた有機エレクトロルミネッセンス画素、および、有機エレクトロルミネッセンス素子、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた装置、並びに、有機太陽電池

　本発明は、電極構成、当該電極構成を備えた有機薄膜トランジスタとその製造方法、当該有機薄膜トランジスタを備えた有機エレクトロルミネッセンス画素、および、有機エレクトロルミネッセンス素子、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた装置、並びに、有機太陽電池に関するものである。

　有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）や液晶を用いた薄型表示装置では、画素を駆動する素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が使用されている。その中でも、有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）は、無機半導体を用いたＴＦＴよりも、簡単で安価な製造方法を用いて製造できることが期待されている。

　有機ＴＦＴでは、電極と有機半導体層との間に、キャリア注入障壁に起因する抵抗が存在する。例えば、ｐ型有機薄膜トランジスタの場合、キャリアであるホールを、ソース電極からｐ型有機半導体層へ注入するための注入障壁は、ソース電極の仕事関数とｐ型有機半導体の仕事関数とのエネルギー差である。

　有機ＴＦＴにおいてキャリア注入障壁が大きいと、電極による有機半導体層へのキャリア注入を容易に行うことができず、有機ＴＦＴの性能低下につながる。そこで、電極の仕事関数を制御することにより、電極と有機半導体層との間のキャリア注入障壁を低減させる方法が開発されている。

　例えば、特許文献１及び２には、電極上に双極子モーメントを有する自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayer；ＳＡＭ）を形成することによって、双極子モーメントが生じる電位差を利用し、電極の仕事関数を制御する技術が開示されている。図２５は、特許文献２に開示された技術により作製された有機ＴＦＴ７００の構成を示す断面図であり、図２６は、図２５に示す円の部分を拡大して示す断面図である。図２５および図２６に示すように、有機ＴＦＴ７００は、ゲート電極７０２、ゲート絶縁膜７０３、ソース電極７０４、ドレイン電極７０５、ＳＡＭ７０６、有機半導体層７０７を備えている。ここで、ＳＡＭ７０６は、１種類の有機単分子を電極表面へ吸着させることによって形成されている。

　また、特許文献３には、電極の仕事関数をより好適に制御するために、自己組織化単分子膜の面密度を制御する技術が開示されている。図２７は、特許文献２に開示された技術により作製された有機ＴＦＴ７００におけるＳＡＭ７０６の構成を拡大して示す図である。図２７に示すように、ＳＡＭ７０６は、双極子モーメントを有する第１有機単分子７０６ａと、双極子モーメントを有さない第２有機単分子７０６ｂという、２種類の単分子から構成されている。これによって、双極子モーメントを有する第１有機単分子７０６ａ面密度が制御されている。

　また、透明電極である第一電極（陽極）と、反射電極である第二電極（陰極）との間に発光層を有する有機層を配した有機ＥＬ素子が知られている。このような構成の有機ＥＬ素子の第一電極と第二電極との間に数ボルトの電圧を印加することによって、第一電極から有機層に注入された正孔と、第二電極から有機層に注入された電子とが発光層内で再結合する。発光層内で正孔と電子とが再結合すると、エキシトンが生成され、当該エキシトンが基底状態に戻る際に発光する。有機ＥＬ素子はこのようなメカニズムで発光する素子である。有機ＥＬ素子は、自発光、広視野角、および高速応答性等の種々の優れた特性を有することから、表示装置や光源装置などの種々の装置に実装されている。

日本国公開特許公報「特開２００２－２７０３６９号公報（２００２年９月２０日公開）」日本国公開特許公報「特開２００５－２９４７８５号公報（２００５年１０月２０日公開）」日本国公開特許公報「特開２００９－２１８２４４号公報（２００９年９月２４日公開）」

　上述したように、電極と有機半導体層との間の抵抗は、有機ＴＦＴの性能に直結する重要な要素である。ここで、本発明者らは、電極と有機半導体層との間の抵抗が、上述した電極と有機半導体層との間のキャリア注入障壁だけではなく、電極と有機半導体層との間における物理的な抵抗が関わっていることを見出した。すなわち、電極が有機半導体層にキャリア注入を行う際、それらの間に存在する自己組織化層が抵抗層としてキャリア注入を阻害することによって、有機ＴＦＴの性能を低下させると考えた。

　そこで、本発明者らは、有機ＴＦＴの性能を向上させるためには、電極の仕事関数を精密に制御してキャリア注入障壁を低減させることと、電極と有機半導体層との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させることが重要であると考えた。

　しかしながら、特許文献１及び２に開示された方法では、図２６に示すように、１種類の有機単分子をソース電極７０４の表面へ吸着させているため、当該吸着を十分に時間をかけて行うことによりＳＡＭ７０６の面密度を最大に到達させることはできても、所望の値に制御することは困難である。また、電極上の全面にＳＡＭ７０６が存在することによって、電極と有機半導体層との間における物理的な抵抗値が大きい。

　一方、特許文献３に開示された方法では、図２７に示すように、双極子モーメントを有する第１有機単分子７０６ａの面密度を制御することによって電極の仕事関数を制御している。しかしながら、第１有機単分子７０６ａの面密度を制御するために、これと第２有機単分子７０６ｂとを混ぜ合わせた溶液を電極の表面に塗布し、十分な時間をかけて飽和するまで吸着させているため、ソース電極７０４表面の全てがＳＡＭ７０６で覆われてしまう。よって、特許文献３により作製される有機ＴＦＴにおいても、電極と有機半導体層との間における物理的な抵抗値が大きく、有機ＴＦＴの性能を効果的に向上させることはできない。

　以上の課題は、上述した有機ＥＬ素子にも当てはまる。すなわち、従来公知の有機ＥＬ素子では、電極と有機層（発光層）との間の抵抗により、発光効率が悪い。同じく、有機太陽電池にも当てはまる。すなわち、従来公知の有機太陽電池では、電極と有機層（発光層）との間の抵抗により、キャリア取り出し効率が悪い。

　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極の仕事関数を精密に制御してキャリア注入障壁を低減させることと、電極と有機層との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させた電極構成とその製造方法、当該電極構成を備えた有機薄膜トランジスタとその製造方法、当該有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ画素および有機ＥＬ素子、並びに、当該有機ＥＬ素子を備えた装置、並びに、有機太陽電池を提供することにある。

　本発明の電極構成は、上記の課題を解決するために、
　電極と、当該電極の上に形成された有機層と、上記電極と上記有機層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えており、
　上記電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料が混合された混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する自己組織化単分子は、上記電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　上記の構成によれば、ある電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合し、他の電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合していない構成が実現される。このように、電極上における自己組織化層の面密度が、当該電極を構成する混合材料中の当該電極材料の割合によって制御される。このため、混合材料の組成を調節することによって、所望の面密度を有する自己組織化層を容易に形成することができる。これによって、電極の仕事関数を精密に制御し、電極と有機層との間におけるキャリア注入障壁を低減させることが可能である。

　また、上記構成において、有機層は、自己組織化層において自己組織化単分子が存在しない間隙を介することによって、上記電極の表面のうち、自己組織化単分子が結合しない電極材料からなる部分に接触可能である。これによって、電極と有機層との間における物理的な抵抗を減少させることができる。

　本発明に係る有機薄膜トランジスタは、上記の課題を解決するために、
　上記電極構成を有する有機薄膜トランジスタであって、
　基板と、
　上記基板上に形成されたゲート電極と、
　上記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
　上記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
　上記ソース電極上および上記ドレイン電極上、ならびに両電極の間隙部分に連続的に形成された有機半導体層と、
　上記ソース電極および上記ドレイン電極のうち少なくとも一方の電極と上記有機半導体層との間に形成された上記自己組織化層とを備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、上記混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する上記自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　上記構成において、ソース電極および／またはドレイン電極の電極表面のうち、ある電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合し、他の電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合していない。

　上記構成によれば、少なくとも一方の電極上には、ある電極材料に結合した自己組織化単分子によって自己組織化層が構成されている。すなわち、少なくとも一方の電極上における自己組織化層の面密度は、当該電極を構成する混合材料中の当該電極材料の割合によって制御される。このため、本発明に係る有機薄膜トランジスタの製造時、混合材料の組成を調節することによって、所望の面密度を有する自己組織化層を容易に形成することができる。これによって、少なくとも一方の電極の仕事関数を精密に制御し、当該電極におけるキャリア注入障壁を低減させることが可能である。

　また、上記構成において、少なくとも一方の電極上には、自己組織化層を介して有機半導体層が形成されている。このため、有機半導体層は、自己組織化層において自己組織化単分子が存在しない間隙を介することによって、上記電極の表面のうち、自己組織化単分子が結合しない電極材料からなる部分に接触可能である。これによって、電極と有機半導体層との間における物理的な抵抗を減少させることができる。

　したがって、本発明に係る有機薄膜トランジスタによれば、電極の仕事関数を精密に制御してキャリア注入障壁を低減させることと、電極と有機半導体層との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させることが可能である。このため、電圧を増加させることなく大きな電流を確保できる高性能な有機薄膜トランジスタを実現することができる。

　本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス画素は、上述したいずれかの有機薄膜トランジスタを備えることが好ましい。上記構成によれば発光効率の良好な有機エレクトロルミネッセンス画素を提供することができる。

　本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の課題を解決するために、
　上記の電極構成を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記の電極構成の上記有機層としての、発光層を含む有機層を、第一電極と第二電極との間に有している有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
　上記第一電極および上記第二電極のうち少なくとも一方の電極と上記発光層を含む有機層との間に形成された上記自己組織化層を備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、上記混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する上記自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　上記構成において、第一電極および／または第二電極の電極表面のうち、ある電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合し、他の電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合していない。

　上記構成によれば、少なくとも一方の電極上には、ある電極材料に結合した自己組織化単分子によって自己組織化層が構成されている。すなわち、少なくとも一方の電極上における自己組織化層の面密度は、当該電極を構成する混合材料中の当該電極材料の割合によって制御される。このため、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造時、混合材料の組成を調節することによって、所望の面密度を有する自己組織化層を容易に形成することができる。これによって、少なくとも一方の電極の仕事関数を精密に制御し、当該電極におけるキャリア注入障壁を低減させることが可能である。

　また、上記構成において、少なくとも一方の電極上には、自己組織化層を介して、発光層を含む有機層が形成されている。このため、当該有機層は、自己組織化層において自己組織化単分子が存在しない間隙を介することによって、上記電極の表面のうち、自己組織化単分子が結合しない電極材料からなる部分に接触可能である。これによって、電極と有機層との間における物理的な抵抗を減少させることができる。

　したがって、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、電極の仕事関数を精密に制御して障壁を低減させることと、電極と有機層との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させることが可能である。このため、発光効率の良好な有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。

　また、本発明には、上述した有機エレクトロルミネッセンス素子を備える装置も含まれる。上記構成によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子は発光効率が良好であるため、低消費電力で高輝度を呈する表示装置や光源装置などの種々の装置を実現することができる。

　本発明に係る有機太陽電池は、上記の課題を解決するために、
　上記の電極構成を備えた有機太陽電池であって、電極構成の上記有機層としての、光電変換層を含む有機層を、第一電極と第二電極との間に有している有機太陽電池であって、
　上記第一電極および上記第二電極のうち少なくとも一方の電極と上記光電変換層を含む有機層との間に形成された上記自己組織化層とを備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、上記混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する上記自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　上記構成によれば、少なくとも一方の電極上には、ある電極材料に結合した自己組織化単分子によって自己組織化層が構成されている。すなわち、少なくとも一方の電極上における自己組織化層の面密度は、当該電極を構成する混合材料中の当該電極材料の割合によって制御される。このため、本発明に係る有機太陽電池の製造時、混合材料の組成を調節することによって、所望の面密度を有する自己組織化層を容易に形成することができる。これによって、少なくとも一方の電極の仕事関数を精密に制御し、当該電極におけるキャリア注入障壁を低減させることが可能である。

　また、上記構成において、少なくとも一方の電極上には、自己組織化層を介して、光電変換層を含む有機層が形成されている。このため、当該有機層は、自己組織化層において自己組織化単分子が存在しない間隙を介することによって、上記電極の表面のうち、自己組織化単分子が結合しない電極材料からなる部分に接触可能である。これによって、電極と有機層との間における物理的な抵抗を減少させることができる。

　したがって、本発明に係る有機太陽電池によれば、電極の仕事関数を精密に制御して障壁を低減させることと、電極と有機層との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させることが可能である。このため、キャリアの取り出し効率を高めた有機太陽電池を実現することができる。

　また本発明の、電極構成の製造方法は、
　電極と、当該電極の上に形成された有機層と、上記電極と上記有機層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えた電極構成の製造方法であって、
　上記電極を、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料を混合することにより形成する工程と、
　上記２種類以上の電極材料のうち、１種類以上の電極材料と結合し、かつ、１種類以上の他の電極材料とは結合しない自己組織化単分子を塗布する工程と、
　他の電極材料とは結合しない自己組織化単分子を当該電極から除去する工程と、
を含むことを特徴としている。

　上記の構成によれば、電圧を増加させることなく大きな電流を確保できる有機薄膜トランジスタを好適に製造することができる。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタの製造方法は、
　基板と、
　上記基板上に形成されたゲート電極と、
　上記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
　上記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
　上記ソース電極上および上記ドレイン電極上、ならびに両電極の間隙部分に連続的に形成された有機半導体層と、
　上記ソース電極およびドレイン電極のうち少なくとも一方の電極と上記有機半導体層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備える有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
　上記少なくとも一方の電極を、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料を混合することにより形成する工程と、
　上記少なくとも一方の電極上に、上記２種類以上の電極材料のうち、１種類以上の電極材料と結合し、かつ、１種類以上の他の電極材料とは結合しない自己組織化単分子を塗布する工程と、
　上記少なくとも一方の電極を洗浄することにより、上記他の電極材料上に塗布された上記自己組織化単分子を当該電極から除去する工程とを含むことを特徴としている。

　上記方法によれば、電圧を増加させることなく大きな電流を確保できる有機薄膜トランジスタを好適に製造することができる。

　本発明によれば、電極の仕事関数を精密に制御してキャリア注入障壁を低減させることと、電極と有機層との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させた電極構成とその製造方法、当該電極構成を備えた有機薄膜トランジスタとその製造方法、当該有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ画素および有機ＥＬ素子、並びに、当該有機ＥＬ素子を備えた装置、並びに、有機太陽電池を提供することができる。

本発明の電極構成の一形態の断面図である。本発明の実施例１に係る有機ＴＦＴにおけるソース電極および自己組織化層の構成を示す断面図である。本発明の有機ＴＦＴの一実施形態に係る有機ＴＦＴの構成を概略的に示す断面図である。図３に示す有機ＴＦＴの他の例による構成を概略的に示す断面図である。（ａ）～（ｅ）は、図４に示す有機ＴＦＴの製造方法を説明するための断面図である。有機ＴＦＴにおけるキャリア注入障壁を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は実施例１を示している。本発明の実施例２に係る有機ＴＦＴにおけるソース電極、ドレイン電極および自己組織化層の構成を示す断面図である。有機ＴＦＴにおけるキャリア注入障壁を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であり、（ａ）は実施例１を示し、（ｂ）は実施例２を示している。本発明の実施例３に係る有機ＴＦＴにおけるソース電極、ドレイン電極および自己組織化層の構成を示す断面図である。有機ＴＦＴにおけるキャリア注入障壁を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であり、（ａ）は実施例１を示し、（ｂ）は実施例３を示している。本発明の実施例４に係る有機ＴＦＴにおけるソース電極、ドレイン電極および自己組織化層の構成を示す断面図である。有機ＴＦＴにおけるキャリア注入障壁を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であり、（ａ）は実施例１を示し、（ｂ）は実施例４を示している。本発明の実施例５に係る有機ＴＦＴにおけるソース電極、ドレイン電極および自己組織化層の構成を示す断面図である。有機ＴＦＴにおけるキャリア注入障壁を説明するためのバンドダイアグラムを示す図であり、（ａ）は実施例１を示し、（ｂ）は実施例５を示している。本発明の実施例６に係る有機ＴＦＴにおけるソース電極および自己組織化層の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ画素を概略的に示す回路図である。本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子を概略的に示す断面図である。図１７に示した有機ＥＬ素子の部分拡大図である。図１７に示した有機ＥＬ素子のキャリア注入障壁を説明するためのバンドダイアグラムを示す図である。図１７に示した有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ画素を概略的に示す回路図である。図２０に示した有機ＥＬ画素を配列してなる有機ＥＬディスプレイを概略的に示す回路図である。本発明の一実施形態に係る有機太陽電池を概略的に示す断面図である。図２２に示した有機太陽電池の部分拡大図である。図２２に示した有機太陽電池のキャリア注入障壁を説明するためのバンドダイアグラムを示す図である。従来例に係る有機ＴＦＴの構成を概略的に示す断面図である。図２５に示す有機ＴＦＴにおける自己組織化層の構成を示す断面図である。他の従来例に係る有機ＴＦＴにおける自己組織化層の構成を示す断面図である。

　〔実施形態１〕
　本発明の電極構成の一形態について図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態の電極構成の断面図である。

　本実施形態の電極構成６００は、電極６０２と、電極６０２の上に形成された有機層６０４とを備えている。

　電極６０２は、電極材料層６０５と、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層６０６とを有している。この自己組織化層６０６は、電極材料層６０５と有機層６０４との間に形成されたかたちとなっている。

　そして電極材料層６０５は、自己組織化層６０６側の表面に、各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料６０５ａ，６０５ｂが混合された混合材料から構成されている。自己組織化層６０６を構成する自己組織化単分子は、電極材料層６０５の表面において、上記混合材料のうちの電極材料６０５ａに結合しており、かつ、他の電極材料６０５ｂには結合していない。

　以上の構成を具備する本実施形態の電極構成６００は、以下の製造方法によって製造することができる。具体的には、電極材料層６０５を、電極材料層６０５の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料６０５ａ，６０５ｂを混合することにより形成する工程と、電極材料６０５ａと結合し、かつ、他の電極材料６０５ｂとは結合しない自己組織化単分子を塗布する工程と、他の電極材料６０５ｂとは結合しない自己組織化単分子を当該電極材料層６０５（具体的には他の電極材料６０５ｂ）から除去する工程と、有機層６０４を形成する工程とを含む方法を採用することができる。

　電極材料層６０５の各電極材料６０５ａ，６０５ｂ、自己組織化層６０６、および有機層６０４については従来周知の材料を用いて構成することができる。また例えば後述する実施形態２以降に例示したものを用いることができる。

　ここで、自己組織化単分子が結合する電極材料は１種類に限定されるものではなく、複数種類の電極材料であってもよい。また、自己組織化単分子が結合しない電極材料も１種類に限定されるものではなく、複数種類の電極材料であってもよい。

　本実施形態の電極構成６００は、以上のように構成することにより、ある電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合し、他の電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合していない構成を実現している。このように、電極６０２上における自己組織化層の面密度が、電極６０２の電極材料層６０５を構成する混合材料中の当該電極材料の割合によって制御される。このため、混合材料の組成を調節することによって、所望の面密度を有する自己組織化層を容易に形成することができる。これによって、電極６０２の仕事関数を精密に制御し、電極６０２と有機層６０４との間におけるキャリア注入障壁を低減させることが可能である。

　また、上記構成において、有機層６０４は、自己組織化層６０６において自己組織化単分子が存在しない間隙を介することによって、電極６０２の表面のうち、自己組織化単分子が結合しない電極材料６０５ｂからなる部分に接触可能である。これによって、電極６０２と有機層６０４との間における物理的な抵抗を減少させることができる。

　〔実施形態２〕
　本発明の有機薄膜トランジスタの一実施形態について図２～１４に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態の有機薄膜トランジスタは、ソース電極とドレイン電極とに、上記実施形態１の電極構成を適用している。

　まず、図３に基づいて、本実施形態における有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）１００の概略構成について説明する。

　図３は、本実施形態に係る有機ＴＦＴ１００の層構成を示す断面図である。図３に示すように、有機ＴＦＴ１００は、基板１、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、ドレイン電極５、自己組織化層６、および有機半導体層７（有機層）を備えている。

　基板１上には、ゲート電極２とゲート絶縁膜３とが形成され、ゲート絶縁膜３上には、ソース電極４とドレイン電極５とが分離されて形成されている。ソース電極４とドレイン電極５との間の領域をチャネル部２０と称する。

　また、ソース電極４上にはソース側自己組織化層（第１自己組織化層）６ａが形成されており、ドレイン電極５上にはドレイン側自己組織化層（第２自己組織化層）６ｂが形成されている（６ａと６ｂを併せて単に自己組織化層６と称する場合がある）。なお、自己組織化層６は、ソース電極４およびドレイン電極５の各々において、少なくともチャネル部２０に接している部分に形成されていれば足りる。

　ここで、ソース電極４は、ソース側自己組織化層６ａを構成する自己組織化単分子が結合できる材料４ａと、当該自己組織化単分子が結合できない材料とを含んだ混合材料４ｂから構成される。同様に、ドレイン電極５は、ドレイン側自己組織化層６ｂを構成する自己組織化単分子が結合できる材料５ａと、当該自己組織化単分子が結合できない材料５ｂとを含んだ混合材料から構成される。

　すなわち、ソース側自己組織化層６ａを構成する自己組織化単分子は、ソース電極４の表面のうち、当該自己組織化単分子が結合できる材料４ａからなる部分に結合している。同様に、ドレイン側自己組織化層６ｂを構成する自己組織化単分子は、ドレイン電極５の表面のうち、自己組織化単分子が結合できる材料５ａからなる部分に結合している。一方、ソース電極４およびドレイン電極５の各々の表面のうち、自己組織化単分子が結合できない材料４ｂ、５ｂからなる部分には、自己組織化層６の自己組織化単分子が存在しない。よって、有機半導体層７は、自己組織化層６における自己組織化単分子が存在しない間隙を介して、ソース電極４およびドレイン電極５に直接接触している。

　なお、自己組織化層は、チャネル部２０上に形成されていてもよい。チャネル部２０上に自己組織化層が形成される場合、チャネル部２０の界面（有機半導体層７とゲート絶縁膜３との界面）でのキャリアトラップが抑えられ、これによって大きな電流量を確保することができる。ここで、チャネル部２０上に形成される自己組織化層を構成する自己組織化単分子の双極子の大きさは、キャリアトラップをより効果的に抑えるために、できるだけ小さいことが望ましい。

　なお、チャネル部２０上に形成される自己組織化層（他の自己組織化層）は、ソース電極４上に形成されるソース側自己組織化層６ａを構成する自己組織化単分子と同じ種類の自己組織化単分子から構成されていれば良い。あるいは、これとは別の種類の自己組織化単分子から構成されていてもよい。または、チャネル部２０上に形成される自己組織化層は、ドレイン電極５上に形成されるドレイン側自己組織化層６ｂを構成する自己組織化単分子と同じ種類の自己組織化単分子から構成されていれば良い。あるいは、これとは別の種類の自己組織化単分子から構成されていてもよい。

　以下、各部材の詳細について説明する。

　（基板１）
　基板１は、種々の材料から選択することができる。例えば、ガラスもしくは石英などの絶縁物、またはシリコン等の半導体材料を用いることができる。また、フレキシブルな有機ＴＦＴ１００を作製する場合には、基板１は、ＳＵＳやアルミニウムなどから成る薄膜金属、または、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、もしくはポリイミド（ＰＩ）等のプラスチック材料等を用いることができる。

　（ゲート電極２）
　ゲート電極２は、金、銀、銅、チタン、もしくはアルミニウム等の金属材料やこれらを含む合金、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）もしくはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物材料、シリコン、ガリウム砒素やこれら材料にホウ素やリン等のドーパントを高濃度で注入し導電性を高めるなどした各種の半導体材料、またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳやポリチオフェン等の導電性有機材料など、各種導電性材料またはこれらの混合物もしくは化合物を用いることができる。また、基板１との密着性を向上させるために、基板１と良好な密着性を有する材料とゲート電極用材料との二層構造とするなど、多層構造からなるゲート電極を用いてもよい。

　ゲート電極２の形成方法としては、例えば抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、またはスパッタリング法といった物理気相成長法によって、基板１上に目的の電極材料を形成する方法が挙げられる。また、インクジェット法またはグラビア印刷法といった印刷技術によって形成することが可能である。また、適宜、メタルマスクやフォトリソグラフィを用いたパターニングによって形成することも可能である。

　なお、図４に示すように、基板１とゲート電極２とが同一材料から一体的に形成された基板１１を用いてもよい。この場合、例えば、基板１として不純物を高濃度に注入した低抵抗シリコン基板を用い、これ自体をゲート電極として利用してもよい。

　（ゲート絶縁膜３）
　ゲート絶縁膜３は、シリコン、アルミニウム、チタン等の金属等の酸化物絶縁材料や、ポリイミドのような有機絶縁材料を用いることができる。

　ゲート絶縁膜３の形成方法としては、熱酸化法、化学気相成長法、スパッタリング法、およびスピンコート法などを挙げることができる。

　なお、ゲート絶縁膜３においてチャネル部２０に接する表面に対して、ヘキサメチルジシラザンやオクタデシルトリクロロシランなどの自己組織化単分子膜を処理することにより、有機ＴＦＴ１００の特性を向上することができる。そこで、ゲート絶縁膜３の形成後には、上記の自己組織化単分子膜表面処理を行うことが好ましい。

　（ソース電極４およびドレイン電極５）
　ソース電極４およびドレイン電極５は、それぞれ、各種導電性材料の混合材料から構成される。各種導電性材料としては、金、銀、銅、チタン、もしくはアルミニウム等の金属材料やこれらを含む合金、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、もしくはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物材料、シリコンもしくはガリウム砒素やこれら材料にホウ素やリン等のドーパントを高濃度で注入し導電性を高めるなどした各種の半導体材料、または、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等の導電性有機材料などが挙げられる。

　なお、ソース電極４およびドレイン電極５の各々を構成する混合材料として、いずれの材料を組み合わせたものを用いるかについては、後述するように、各電極上の自己組織化層６の自己組織化単分子が結合可能である材料と、結合できない材料とから適宜選択すればよい。

　ソース電極４およびドレイン電極５の形成方法としては、例えば、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下の真空状態で、メタルマスクを用いた多元同時真空蒸着法または多元スパッタリング法等の物理気相成長法によって形成する方法が挙げられる。また、例えば、各電極材料からなるナノ粒子を作製し、これらを混ぜて混合電極材料インクを調整した後、インクジェット法またはスクリーン印刷法等の印刷法で塗布し、不活性雰囲気下で焼成処理を行うことによって形成してもよい。

　なお、ソース電極４およびドレイン電極５の各々を構成する混合材料における「混合」とは、各導電性材料の粒子が適度に混ざり合っている状態であることが好ましい。また、各導電性材料の混合程度は、各電極の表面において、各導電性材料からなる表面が現れている程度であればよい。

　（自己組織化層６）
　自己組織化層６は、自己組織化単分子が集まって形成された自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：Ｓｅｌｆ－Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ　Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ）から構成される。ここで、自己組織化層６の自己組織化単分子は、ソース電極４またはドレイン電極５を構成する混合材料のうち、１つ以上の材料と結合可能であり、かつ、１つ以上の材料と結合できないものから選択される。

　例えば、ソース電極４およびドレイン電極５が、金とシリコンの混合物から構成される場合、自己組織化層６は金と結合でき、かつシリコンと結合できないチオール分子や、シリコンと結合でき、かつ金と結合できないシランカップリング剤分子等から選択することができる。また別の例では、ソース電極４およびドレイン電極５がそれぞれアルミニウムと銀の混合物から構成される場合、自己組織化層６はアルミニウムと結合でき、かつ銀と結合できないホスホン酸分子等から選択することができる。

　なお、自己組織化単分子と電極材料との結合について、「結合できる」なる文言、または「結合できない」なる文言は、絶対的な意味ではなくともよい。具体的には、有機ＴＦＴ１００の製造時、ソース電極４およびドレイン電極５の各電極上に自己組織化単分子からなる材料を塗布した後、共通する洗浄工程によって、電極から当該材料を除去できるか、又は、除去できないかに基づいて定めることができる。また、自己組織化単分子と電極材料との「結合」としては、例えば化学結合が挙げられる。

　また、自己組織化層６を構成する自己組織化単分子は、後述にて詳細を説明するが、ソース電極４またはドレイン電極５と有機半導体層７との間におけるキャリア注入障壁を低減させるような、双極子モーメントを有することが好ましい。

　ここで、ｐ型の有機ＴＦＴを例にして、キャリアであるホールがソース電極４から有機半導体層７へ注入される際のキャリア注入障壁について、図６を参照して説明する。

　図６は、ソース電極４、ドレイン電極５の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機半導体層７のホール注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。図６（ａ）は、自己組織化層が形成されていない従来例に係る有機ＴＦＴを示しており、（ｂ）は、本実施形態に係る有機ＴＦＴの一例を示している。

　図６（ａ）（ｂ）に示すように、ホールをソース電極から有機半導体層へ注入するための注入障壁は、ソース電極の仕事関数と、有機半導体の仕事関数の差によって定まる。

　本実施形態の一例では、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子が、ソース電極４側に正の電荷、有機半導体層７側に負の電荷を持つような双極子モーメントを有する。このため、ソース側自己組織化層６ａによる電気２重層の効果によって、ソース電極４の仕事関数が増加する。これによって、図６（ｂ）に示すように、ソース電極４の仕事関数が有機半導体層７の仕事関数に近づくため、ソース電極４側のキャリア注入障壁は減少する。

　また、ホールを有機半導体層７からドレイン電極５へ移動するための障壁は、ドレイン電極の仕事関数と、有機半導体層の仕事関数とのエネルギー差によって定まる。大抵の場合、当該エネルギー差はゼロ以下になり、その絶対値を大きくすることによりキャリアを注入し易くなる。この場合、ドレイン電極５と有機半導体層７との間における障壁を低減させるためには、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子が、ソース側自己組織化層６ａのものとは逆の向き、すなわち、ドレイン電極５側に負の電荷、有機半導体層７側に正の電荷を持つような双極子モーメントを有することが好ましい。ただし、図６（ｂ）において、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子は、好ましい向きとは逆の向きの双極子を有しているため、ドレイン電極５側の障壁は増加している。

　なお、キャリア注入障壁の減少または増大の程度は、自己組織化単分子の持つ双極子モーメントの大きさ、自己組織化単分子の密度、及び自己組織化層６の誘電率に比例する。これらのパラメータを考慮して、エネルギー障壁を低減できるような自己組織化単分子を選択する必要がある。

　また、自己組織化層６を構成する自己組織化単分子は、自己組織化層６が有機半導体層７に与える影響の観点に基づいて選んでもよい。有機ＴＦＴ１００におけるキャリア移動度は、一般に有機半導体層７の構成材料のグレインサイズが大きい方が高くなり、このグレインサイズは、一般に自己組織化層６の表面エネルギーが小さい方が大きくなる。なお、自己組織化層６がない場合には有機半導体層７のグレインサイズは小さくなってしまうため、これは自己組織化層６を用いる利点の一つとなる。

　そこで、有機半導体層７のグレインサイズを大きくするために、自己組織化層６の材料は表面エネルギーが小さい材料であることが好ましい。具体的には、例えばフルオロ基、クロロ基、またはメチル基などの官能基を数多く有する、ｎ－オクタデカンチオール、パーフルオロベンゼンチオール、およびフルオロベンゼンチオール等のチオール分子、オクタデシルトリクロロシラン、およびヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤分子、ならびにｎ－オクタデシルフォスフォニックアシッド等のホスホン酸分子が挙げられる。

　なお、自己組織化層６の材料は、本明細書に挙げた具体例に限定されることなく、適宜選択可能である。

　自己組織化層６の形成方法としては、例えば、ソース電極４およびドレイン電極５を形成した基板１に対して、自己組織化層６の材料による溶液を塗布した後、基板１の洗浄を繰り返す方法が挙げられる。塗布方法としては、基板１を溶液に直接浸漬するディップ法や、ディスペンサまたはインクジェット等による塗布・印刷法が挙げられる。自己組織化層６の形成方法において、自己組織化層６の材料は、ソース電極４およびドレイン電極５のうち、強固に結合可能な材料の部分に対して結合し、自己組織化膜を形成するが、強固に結合できない部分からは洗浄などの簡便な手法によって取り除かれる。また、例えばフッ素コーティング等を施したメタルマスクを介して自己組織化層６の材料による溶液をキャストし、その後洗浄を繰り返すことによってパターニング形成してもよい。

　（有機半導体層７）
　有機半導体層７の材料は、低分子系と高分子系に大別される。一般的に、有機半導体材料にはｐ型のものが多く、その代表として、低分子系ではペンタセンやルブレン等が挙げられ、高分子系ではポリチオフェンやポリフェニレンビニレン等が挙げられる。

　一方、ｎ型の有機半導体材料としては、Ｃ６０フラーレン、ペリレン及びその誘導体、ならびにペンタセンやフタロシアニン等のｐ型である有機半導体材料にフッ素基を導入することでｎ型材料化したパーフルオロペンタセンおよびヘキサデカフルオロ亜鉛フタロシアニン等が挙げられる。

　有機半導体層７の成膜手法は、その材料が低分子系有機半導体であるか高分子系有機半導体であるかにより異なる場合が多い。一般に、低分子系有機半導体分子は、高分子系有機半導体分子に比べて沸点が低く、また溶媒に溶解し難い性質を持つことから、抵抗加熱法による真空蒸着法によって成膜することが好ましい。一方、高分子系有機半導体層は溶媒に溶解し易い性質を持つものが多いため、インクジェット法等による印刷技術によって形成することが好ましい。

　以上の構成によれば、本実施形態に係る有機ＴＦＴでは、ソース電極４およびドレイン電極５を、双極子を有する自己組織化単分子が結合できる電極材料と、結合できない電極材料との混合材料から形成するため、この混合比率を調節することによって、電極表面に形成される自己組織化層６の面密度を制御することができる。すなわち、ＳＡＭ結合の複雑なパラメータを調整する必要がない。このため、自己組織化層６の面密度を容易に制御することができ、電極の仕事関数の精密な制御を行うことが可能である。

　また、電極上において自己組織化層６が結合しない部分には、有機半導体層７が入り込んで直接電極と接触するため、電極と有機半導体層７との間における物理的な抵抗を抑えることができる。

　したがって、本実施形態によれば、電極の仕事関数を精密に制御してキャリア注入障壁を低減させることと、電極と有機半導体層との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させることができ、有機ＴＦＴの性能を好適に向上させることができる。

　（実施形態２の実施例）
　以下、実施例１～６に基づいて本発明の実施形態２をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例１～６では、ｐ型の有機半導体材料であるペンタセンを用いた有機ＴＦＴの実施例について説明する。また、実施例１～６に係る有機ＴＦＴの基本的な構成は、図４に示す有機ＴＦＴ２００の構成と同様である。

　（実施例１）
　まず、実施例１により作製される有機ＴＦＴ２００の構成について、図２を参照して示す。図２は、有機ＴＦＴ２００におけるソース電極４およびソース側自己組織化層６ａを拡大して示す断面図である。

　図２に示すように、ソース電極４は、自己組織化単分子が強固に結合可能な材料（結合材料と称する）４ａと、自己組織化単分子が強固に結合できない材料（非結合材料と称する）４ｂとから構成されている。よって、ソース電極４の表面のうち、結合材料４ａからなる部分には自己組織化単分子が結合し、これによってソース側自己組織化層６ａが形成されている。一方、非結合材料４ｂからなる部分には自己組織化単分子が結合していない。このため、有機半導体層７は、ソース電極４の表面のうち非結合材料４ｂからなる部分に接している。したがって、ソース電極４は、非結合材料４ｂからなる表面を介して、有機半導体層７にキャリアを直接注入することができる。

　なお、ドレイン電極５およびドレイン側自己組織化層６ｂは、図示していないが、ソース電極４およびソース側自己組織化層６ａと同様の構成を有しているものとする。例えば、ドレイン電極５は、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子が結合する結合材料５ａと、結合できない非結合材料５ｂとから構成されている。

　また、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子と、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子とは、同様に、電極側に正の電荷を、有機半導体層７側に負の電荷を持つ双極子モーメントを有している。このため、ソース側自己組織化層６ａは、ソース電極４から有機半導体層７へのキャリア注入特性を向上させる機能を有する。

　以下に実施例１に係る有機ＴＦＴ２００の製造方法の例について図５を参照して説明する。図５は、有機ＴＦＴ２００の製造方法におけるプロセス工程を示す断面図である。

　まず、図５（ａ）に示すように、ゲート電極を兼ねた基板１１としてＮ型の単結晶シリコン基板を用い、この基板１１上にゲート絶縁膜３としてシリコンの熱酸化膜を膜厚１００ｎｍで形成した。

　次に、チャネル部の界面処理を行うため、ヘキサメチルジシラザン溶液を基板１１上に滴下して１２０℃オーブン中で３０分処理した後、アセトン溶液中に５分間浸した。続いて、基板１１をイソプロピルアルコール溶液中に５分間浸した後、窒素ブローで乾燥させる工程によって、チャネル部２０を表面エネルギーの低いヘキサメチルジシラザン分子の自己組織化単分子膜によって修飾した（図示せず）。

　続いて、ゲート絶縁膜３上にソース電極４およびドレイン電極５を作製するために、開口部を有するフォトレジスト膜１２を作製した。

　次に、図５（ｂ）に示すように、結合材料４ａ、５ａとなる金（Ａｕ）と、非結合材料４ｂ、５ｂとなるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）とを、二元同時スパッタリングによって金およびＩＴＯからなる薄膜１３を膜厚６０ｎｍで成膜した。金とＩＴＯの比率は０．７：０．３とした。また、実施例１の他の例として、薄膜１３における金とＩＴＯの比率を０．５：０．５としたものも作製した。

　その後、フォトレジスト膜１２を除去するため、Ｎ－メチルピロリドン溶媒中に基板１１を浸漬するリフトオフ工程を行い、フォトレジスト膜１２上に積層されていた不要なＩＴＯ及び金からなる薄膜１３を除去した。これにより、図５（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜３上に、ソース電極４およびドレイン電極５を形成した。

　続いて、窒素雰囲気下で１０ｍＭの濃度のペンタフルオロベンゼンチオール溶液（無水エタノール溶媒）中に基板を浸した。３時間静置した後、エタノールで基板をリンスし、エタノール溶媒中に５分浸漬する作業を３回繰り返して、最後に窒素ブローで乾燥させる工程を経ることで、金の電極部分をペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＦＢＴ）の自己組織化単分子膜からなる自己組織化層６で修飾した（図５（ｄ））。なお、ペンタフルオロベンゼンチオールの自己組織化単分子膜は、ソース電極４側に正の電荷を、有機半導体層７側に負の電荷を持つ双極子モーメントを有する。

　ここで、ソース電極４およびドレイン電極５について、光電子分光法によって、仕事関数を測定した。また、ソース及びドレイン電極の表面を覆う自己組織化層６の面密度を、ＡＴＲ法により測定した。結果、金とＩＴＯの比率が０．７：０．３である例において約７０％であり、金とＩＴＯの比率が０．５：０．５の他の例において約５０％であると求められた。これは、電極材料の構成比率を調整することにより、電極表面における自己組織化層６の面密度を制御できることを意味している。

　最後に、図５（ｅ）に示すように、ｐ型の有機半導体材料ペンタセンを用いて１００ｎｍの有機半導体層７を形成した。有機半導体層７は、基板温度５０℃の条件で、チャネル部２０と自己組織化層６とを囲む開口部を有するマスクを介し、真空蒸着法によって形成した。

　なお、上述した方法では、結合材料４ａと結合材料５ａ、および、非結合材料４ｂと非結合材料５ｂには、それぞれ同じ材料を用いているが、異なる材料を用いてもよい。

　（比較例１）
　比較例１として、ソース電極４、ドレイン電極５、および自己組織化層６の各々の材料が実施例１とは異なる有機ＴＦＴを作製した。具体的には、比較例１に係る有機ＴＦＴは、ソース電極４およびドレイン電極５を、金を材料としてＥＢ蒸着法によって形成し、自己組織化層６を、ペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＦＢＴ）とベンゼンチオール（ＢＴ）の混合物から形成したこと以外は、実施例１と同様の方法により形成した。なお、ペンタフルオロベンゼンチオールとベンゼンチオールの比率は、０．７：０．３とした。

　比較例１に係る有機ＴＦＴでは、ペンタフルオロベンゼンチオールとベンゼンチオールは共に金と結合するため、ソース電極４およびドレイン電極５における表面全面に自己組織化層６が形成された。

　（比較例２）
　比較例２として、ソース電極４およびドレイン電極５の各々の材料が実施例１とは異なる有機ＴＦＴを作製した。具体的には、比較例２に係る有機ＴＦＴは、ソース電極４およびドレイン電極５を、ＩＴＯを材料として、スパッタ法により形成したこと以外は、実施例１と同様の方法により作製した。

　比較例２に係る有機ＴＦＴでは、ペンタフルオロベンゼンチオール分子がＩＴＯと結合しないため、自己組織化層６が形成されなかった。

　（実施例１の効果）
　以上の方法によって作製された実施例１の各例におけるソース電極４の仕事関数を表１に示す。なお、表１において、ＳＡＭ層とは、ソース側自己組織化層６ａを意味している。

　表１に示すように、実施例１では、ソース電極４の仕事関数が、自己組織化層６の形成前よりも形成後において増加している。

　ここで、実施例１におけるキャリア注入障壁について図６を参照して説明する。図６は、ソース電極４、ドレイン電極５の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機半導体層７のキャリア注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。また、図６（ａ）は比較例２に係る有機ＴＦＴを示しており、図６（ｂ）は実施例１に係る有機ＴＦＴ２００を示している。

　図６（ａ）（ｂ）に示すように、実施例１では、比較例２よりも、ソース電極４の仕事関数が増加することによって、その値は有機半導体層７の仕事関数の値に近づいている。このため、実施例１では、ソース電極４と有機半導体層７との間におけるキャリア注入障壁が減少している。

　また、表１によれば、実施例１では、金：ＩＴＯの比率が、０．５：０．５であるものよりも、０．７：０．３であるものの方が、ソース電極４の仕事関数が増加している。このため、ソース電極４の材料について、結合材料４ａと非結合材料４ｂとの比率を変えることによって、その上部に形成するソース側自己組織化層６ａの面密度を調節することができ、これによってソース電極４の仕事関数を精密に制御できることが確認できた。

　次に、実施例１および比較例１、２に係る有機ＴＦＴついて、ソース電極の仕事関数、およびオン時にソース電極－ドレイン電極間に流れる電流値（オン電流値）を表２に示す。なお、オン電流値は、ＶＤ＝－４０Ｖ、ＶＧ＝－３０Ｖの時に、ソース電極－ドレイン電極間に流れる電流値を測定したものである。

　表２によれば、実施例１において、ソース電極４の仕事関数を精密に制御することによって、上段よりも下段に示す例の方が、キャリア注入障壁を低減させていると考えられる。

　また、表２によれば、比較例１では、ソース電極４上に自己組織化層６が形成されているため、そのソース電極４の仕事関数が、自己組織化層６を有さない比較例２と比べて向上している。比較例１におけるソース電極の仕事関数は、実施例１の下段に示す例とほぼ同等の値を有する。

　ここで、実施例１と比較例１とを比較すると、実施例１のオン電流の方が、比較例１のオン電流値よりも向上している。これは、比較例１では、ソース電極４およびドレイン電極５の表面全面が自己組織化層６により覆われていることにより、キャリア注入のための物理的な抵抗が存在するためと考えられる。

　また、比較例２は、自己組織化層６を有さないサンプルであるため、物理的な抵抗値が小さいと考えられるが、その電流量は比較例１と比べても小さい。

　一方、実施例１に係る有機ＴＦＴは、比較例１、２と同じ電圧がかかっていても、より大きな電流量が測定されている。このため、実施例１に係る有機ＴＦＴでは、ソース側自己組織化層６ａの面密度、すなわち、ソース側自己組織化層６ａによる電極の被覆率が調節されることによって、キャリア注入のための物理的な抵抗が抑制されていることが分かる。

　なお、図６（ａ）（ｂ）に示すように、実施例１におけるドレイン電極５側において、ソース側自己組織化層６ａと同様の構成を有するドレイン側自己組織化層６ｂが設けられることにより、ドレイン電極５の仕事関数が増加している。しかしながら、有機半導体層７からドレイン電極５に対してキャリアが移動する際の障壁の増減は、ソース電極４側におけるキャリア注入障壁の増減とは逆である。このため、比較例２と比べると、実施例１では有機半導体層７からドレイン電極５へホールが移動する際の障壁がむしろ増大している。

　ただし、有機ＴＦＴ２００の性能向上に関しては、ドレイン電極５側よりも、ソース電極４側におけるキャリア注入効率の方が大きな影響を有する。また、ドレイン側自己組織化層６ｂにおいても電極の被覆率を調節することによって、物理的な抵抗が抑制されている。したがって、実施例１では、全体として有機ＴＦＴ２００の性能が向上している。

　以下、実施例１と異なる構成を有する実施例２～６について説明する。なお、実施例２～６は、ソース側自己組織化層６ａおよびドレイン側自己組織化層６ｂの各々によるソース電極４およびドレイン電極５の被覆率を調節することによって物理的な抵抗を抑制している点において、実施例１と同様であるため、この点に関する説明を省略する。

　（実施例２）
　次に、実施例２により作製されるＴＦＴ２００の構成について、図７を参照して説明する。図７は、実施例２に係るＴＦＴ２００の構成と、ソース電極４およびドレイン電極５の各々における自己組織化層６とを、それぞれ示す断面図である。

　図７に示すように、実施例２では、ソース側自己組織化層６ａとドレイン側自己組織化層６ｂとが、互いに異なる材料から形成されている。具体的には、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子は、実施例１と同様に、ソース電極４側に正、有機半導体層７側に負の電荷を持つ双極子モーメントを有している。一方、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子は、ドレイン電極５側に負、有機半導体層７側に正の電荷を持つ双極子モーメント（ソース側自己組織化層６ａの双極子モーメントとは逆方向）を有している。

　また、ソース電極４は、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子が結合する結合材料４ａと、結合できない非結合材料４ｂとから構成されている。同様に、ドレイン電極５は、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子が結合する結合材料５ａと、結合できない非結合材料５ｂとから構成されている。なお、結合材料４ａと結合材料５ａ、および、非結合材料４ｂと非結合材料５ｂは、それぞれ同じ材料であるとする。

　すなわち、実施例２は、ソース側自己組織化層６ａおよびドレイン側自己組織化層６ｂの各々を構成する自己組織化単分子が、互いに逆の双極子モーメントを有する点において、実施例１と異なる。

　以下に、実施例２に係る有機ＴＦＴ２００の製造方法の例について図５を参照して説明する。なお、図５（ｃ）に示すソース電極４とドレイン電極５を形成する工程まで実施例１と同様であるため、当該工程までの説明を省略する。なお、結合材料４ａ、５ａとなる金と、非結合材料４ｂ、５ｂとなるＩＴＯとの比率は、０．３：０．７とした。

　ソース電極４とドレイン電極５を形成した後、ソース電極４の上面部分に開口部を有する、フッ素コーティングされたメタルマスクによって基板１１を覆った。続いて、窒素雰囲気下で１０ｍＭの濃度のペンタフルオロベンゼンチオール溶液（無水エタノール溶媒）をメタルマスクの開口部分に滴下し、そのまま１０分間静置した。その後、メタルマスクを取り外し、エタノールで基板をリンスし、エタノール溶媒中に５分浸漬する作業を３回繰り返した。最後に窒素ブローで乾燥させる工程を経ることで、ソース電極４上をペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＦＢＴ）の自己組織化単分子膜からなるソース側自己組織化層６ａで修飾した。

　次に、ドレイン電極５の上面部分に開口部を有する、フッ素コーティングされたメタルマスクによって基板１１を覆った。続いて、窒素雰囲気下で１０ｍＭの濃度の、ペンタフルオロベンゼンチオールと逆向きの双極子モーメントを有する４－メチルベンゼンチオールの溶液（無水エタノール溶媒）を、メタルマスクの開口部分に滴下し、そのまま１０分間静置した。その後、メタルマスクを取り外し、エタノールで基板をリンスし、エタノール溶媒中に５分浸漬する作業を３回繰り返した。最後に窒素ブローで乾燥させる工程を経ることで、ドレイン電極５上を４－メチルベンゼンチオールの自己組織化単分子膜からなるドレイン側自己組織化層６ｂで修飾した（図５（ｄ））。

　最後に、図５（ｅ）に示すように、ｐ型の有機半導体材料ペンタセンを用いて１００ｎｍの有機半導体層７を形成した。有機半導体層７は、基板温度５０℃の条件で、チャネル部２０と自己組織化層６を囲う開口部を有するマスクを介し、真空蒸着法によって形成した。

　以上の方法によって実施例２に係るＴＦＴ２００が作製された。

　（実施例２の効果）
　実施例１および実施例２の各々に係る有機ＴＦＴ２００におけるオン電流を表３に示す。なお、オン電流値は、ＶＤ＝－４０Ｖ、ＶＧ＝－３０Ｖの時に、ソース電極－ドレイン電極間に流れる電流値を測定したものである。

　表３に示すように、実施例２のサンプルは、実施例１のサンプルよりもさらに大きなオン電流値を得ることができた。

　この理由について図８を参照して説明する。図８は、ソース電極４、ドレイン電極５の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機半導体層７のキャリア注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。また、図８（ａ）は実施例１に係る有機ＴＦＴ２００を示しており、図８（ｂ）は実施例２に係る有機ＴＦＴ２００を示している。

　図８（ａ）（ｂ）に示すように、実施例２におけるソース電極４側では、実施例１と同様、ソース側自己組織化層６ａの面密度を調節することにより、ソース電極４の仕事関数が精密に制御されている。よって、ソース電極４と有機半導体層７との間におけるキャリア注入障壁が減少している。

　一方、実施例２におけるドレイン電極５側では、実施例１とは異なり、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子が、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子とは逆の方向の双極子モーメントを有している。このため、実施例２では、実施例１とは異なり、ドレイン電極５側における障壁を減少させることができる。

　したがって、実施例２では、ソース電極４側のキャリア注入特性だけでなく、ドレイン電極５側のキャリア注入特性についても向上させることができるため、実施例１よりも同じ電圧でより大きな電流量を得ることができる。

　（実施例３）
　次に、実施例３により作製されるＴＦＴ２００の構成について図９を参照して説明する。図９は、実施例３に係るＴＦＴ２００の構成と、ソース電極４およびドレイン電極５の各々における自己組織化層６とを、それぞれ示す断面図である。

　図９に示すように、実施例３では、ソース側自己組織化層６ａおよびドレイン側自己組織化層６ｂの各々を構成する自己組織化単分子が、実施例１と同様に、ソース電極４側に正、有機半導体層７側に負の電荷を持つ双極子モーメントを有している。

　一方、実施例３では、ソース電極４における結合材料４ａ／非結合材料４ｂの組成比と、ドレイン電極５における結合材料５ａ／非結合材料５ｂの組成比とが異なっている。具体的には、ソース電極４の混合材料は、実施例１と同様の組成比を有しているが、ドレイン電極５の混合材料は、実施例１と比べて、結合材料５ａの割合が少なく、非結合材料５ｂの割合が多くなっている。

　すなわち、実施例３は、ドレイン側自己組織化層６ｂの面密度を低減させることによって、ドレイン側自己組織化層６ｂにおける双極子の効果を弱めている点において、実施例１と異なる。

　以下に、実施例３に係る有機ＴＦＴ２００の製造方法の例について、図５を参照して説明する。なお、図５（ａ）に示すゲート絶縁膜３上に開口部を有するフォトレジスト膜１２を形成する工程までは実施例１と同様であるため、当該工程までの説明を省略する。

　図５（ａ）に示すフォトレジスト膜１２を形成した後、ソース電極４の成膜する部分に開口部を有し、かつ、ドレイン電極５の上面部分には開口部を有さないメタルマスクによって基板１１を覆い、結合材料４ａとなる金（Ａｕ）と、非結合材料４ｂとなるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）とを、二元同時スパッタリングによって比率が０．７：０．３となるように薄膜を形成した。メタルマスクを取り外した後、ドレイン電極５の成膜する部分に開口部を有し、かつソース電極４の上面部分に開口部を有さないメタルマスクによって基板１１を覆い、結合材料５ａとなる金（Ａｕ）と、非結合材料５ｂとなるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）とを、二元同時スパッタリングによって０．３：０．７の比率で成膜した。

　メタルマスクを取り外した後、フォトレジスト膜１２を除去するため、Ｎ－メチルピロリドン溶媒中に基板１１を浸漬するリフトオフ工程を行い、フォトレジスト膜１２上に積層されていた不要なＩＴＯ及び金からなる薄膜１３を除去した。これにより、図５の（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜３上に、金とＩＴＯの組成比がそれぞれ異なるソース電極４とドレイン電極５とを形成した。

　以下、図５（ｄ）以降に示す自己組織化層６および有機半導体層７を形成する工程は実施例１と同様であるため、ここでは省略する。

　以上の方法によって実施例３に係るＴＦＴ２００が作製された。

　（実施例３の効果）
　実施例１および実施例３の各々に係る有機ＴＦＴ２００におけるオン電流を表４に示す。なお、オン電流値は、ＶＤ＝－４０Ｖ、ＶＧ＝－３０Ｖの時に、ソース電極－ドレイン電極間に流れる電流値を測定したものである。

　表４に示すように、実施例３のサンプルは、実施例１のサンプルよりもさらに大きなオン電流値を得ることができた。

　この理由について図１０を参照して説明する。図１０は、ソース電極４、ドレイン電極５の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機半導体層７のキャリア注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。また、図１０（ａ）は実施例１に係る有機ＴＦＴ２００を示しており、図１０（ｂ）は実施例３に係る有機ＴＦＴ２００を示している。

　図１０（ａ）（ｂ）に示すように、実施例３におけるソース電極４側では、実施例１と同様、自己組織化層６ａの面密度を調節することにより、ソース電極４の仕事関数が精密に制御されている。よって、ソース電極４と有機半導体層７との間におけるキャリア注入障壁が減少している。

　また、実施例３におけるドレイン電極５側では、実施例１と同様、有機半導体層７とドレイン電極５との間における障壁が比較例２よりも増加している。しかしながら、実施例３では、ドレイン側自己組織化層６ｂの面密度を減少させることによって、自己組織化単分子の双極子の効果を弱めている。このため、有機半導体層７とドレイン電極５との間における障壁は、実施例１よりも減少している。

　したがって、実施例３では、ソース側自己組織化層６ａとドレイン側自己組織化層６ｂにおける双極子の向きが同じでありつつ、実施例１と比べて、有機半導体層７からドレイン電極５へのキャリア注入特性を改善することができる。

　また、実施例３によれば、ソース側自己組織化層６ａとドレイン側自己組織化層６ｂとに同じ材料を用いることで、これらを同時に作製できるため、作製コストを減らすことができる。

　（実施例４）
　次に、実施例４により作製されるＴＦＴ２００の構成について図１１を参照して説明する。図１１は、実施例３に係るＴＦＴ２００の構成と、ソース電極４およびドレイン電極５の各々における自己組織化層６とを、それぞれ示す断面図である。

　図１１に示すように、実施例４では、ソース電極４とドレイン電極５とが共通の混合材料から形成されている。ここでは、ソース電極４およびドレイン電極５の各々の混合材料が、第１電極材料８ａと第２電極材料８ｂとを混合したものであるとする。

　また、実施例４では、ソース側自己組織化層６ａと、ドレイン側自己組織化層６ｂとが、互いに異なる相手に結合する自己組織化単分子から形成されている。具体的には、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子は、第１電極材料８ａに結合でき、かつ、第２電極材料８ｂには結合できない。ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子は、第１電極材料８ａに結合できず、かつ、第２電極材料８ｂに結合できる。

　また、実施例４においては、ソース側自己組織化層６ａと、ドレイン側自己組織化層６ｂの各々の自己組織化単分子は、互いに逆の方向の双極子モーメントであって、各電極と有機半導体層７との間におけるキャリア転送の障壁を低減させるために適した方向の双極子モーメントを有している。

　すなわち、実施例４では、ソース側自己組織化層６ａおよびドレイン側自己組織化層６ｂの各々の自己組織化単分子について、各電極に対する化学結合基を異ならせることにより、各電極に適した双極子を有する材料を使い分けている点において、実施例１と異なる。

　以下に、実施例４に係る有機ＴＦＴ２００の製造方法の例について図５を参照して説明する。

　まず、図５（ｃ）に示すソース電極４およびドレイン電極５を形成する工程までは実施例１と同様に行った。ここで、ソース電極４およびドレイン電極５を形成する材料について、第１電極材料８ａとしての金と、第２電極材料８ｂとしてのＩＴＯの比率を０．５：０．５にした。

　ソース電極４とドレイン電極５を形成した後、ソース電極４の上面部分に開口部を有するメタルマスクによって基板１１を覆った。続いて、ディスペンサによって窒素雰囲気下で１０ｍＭの濃度のペンタフルオロベンゼンチオール溶液（無水エタノール溶媒）をメタルマスクの開口部分に滴下した。その後、メタルマスクを取り外し、エタノールで基板をリンスし、エタノール溶媒中に５分浸漬する作業を３回繰り返した。最後に窒素ブローで乾燥させる工程を経ることで、ソース電極４の金電極部分をペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＦＢＴ）の自己組織化単分子膜からなるソース側自己組織化層６ａで修飾した。

　次に、ドレイン電極５の上面部分に開口部を有するメタルマスクによって基板１１を覆った。続いて、ディスペンサによって窒素雰囲気下で１０ｍＭの濃度のアミノフェニルトリメトキシシラン（ＡＰｈＳ）溶液を、メタルマスクの開口部分に滴下した。その後、メタルマスクを取り外し、アセトン溶媒中に５分浸漬する作業を３回繰り返し、最後に窒素ブローで乾燥させる工程を経ることで、ドレイン電極５のＩＴＯ電極部分をアミノフェニルトリメトキシシランの自己組織化単分子膜からなるドレイン側自己組織化層６ｂで修飾した（図５（ｄ）参照）。

　以下、図５（ｅ）以降に示す有機半導体層７を形成する工程は実施例１と同様であるため、ここでは省略する。

　以上の方法によって実施例４に係るＴＦＴ２００が作製された。

　（実施例４の効果）
　実施例１および実施例４の各々に係る有機ＴＦＴ２００におけるオン電流を表５に示す。なお、オン電流値は、ＶＤ＝－４０Ｖ、ＶＧ＝－３０Ｖの時に、ソース電極－ドレイン電極間に流れる電流値を測定したものである。

　表５に示すように、実施例４のサンプルは、実施例１のサンプルよりもさらに大きなオン電流値を得ることができた。

　この理由について図１２を参照して説明する。図１２は、ソース電極４、ドレイン電極５の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機半導体層７のキャリア注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。また、図１２（ａ）は実施例１に係る有機ＴＦＴ２００を示しており、図１２（ｂ）は実施例４に係る有機ＴＦＴ２００を示している。

　図１２（ａ）（ｂ）に示すように、実施例４におけるソース電極４側では、実施例１と同様、ソース側自己組織化層６ａの面密度を調節することにより、ソース電極４の仕事関数が精密に制御されている。よって、ソース電極４と有機半導体層７との間におけるキャリア注入障壁が減少している。

　一方、実施例４では、実施例１とは異なり、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子が、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子とは逆の方向の双極子モーメントを有している（実施例２と同様）。このため、実施例４では、実施例１とは異なり、ドレイン電極５側における障壁を減少させることができる。

　したがって、実施例４では、ソース電極４側のキャリア注入特性だけでなく、ドレイン電極５側のキャリア注入特性についても向上させることができるため、実施例１よりも同じ電圧でより大きな電流量を得ることができる。

　また、実施例４では、ソース電極４及びドレイン電極５を同時に作製可能であるため、製造コストを抑えることができる。

　なお、実施例４では、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子として、アミノフェニルトリメトキシシランを用いたが、表面となる末端官能基の表面エネルギーがより小さい自己組織化単分子を用いることがより望ましい。なぜならば、一般に、表面エネルギーが小さい表面上に堆積した有機半導体層７のグレインサイズは大きくなる傾向にあり、グレインサイズが大きい有機半導体層７は、電流量が大きくなる傾向にあるためである。末端官能基の表面エネルギーがより小さい自己組織化単分子の具体例については、上記（自己組織化層６）の項に例示されている。

　また、実施例４では、ソース電極４およびドレイン電極５の各材料について、第１電極材料８ａと第２電極材料８ｂとの比率を０．５：０．５としているが、適切な比率を適宜設定可能である。

　（実施例５）
　次に、実施例５により作製されるＴＦＴ２００の構成について、図１３を参照して説明する。図１３は、実施例５に係るＴＦＴ２００の構成と、ソース電極４およびドレイン電極５の各々における自己組織化層６とを、それぞれ示す断面図である。

　図１３に示すように、実施例５では、実施例４と同様に、ソース電極４およびドレイン電極５の各々の混合材料は、第１電極材料８ａと第２電極材料８ｂとを混合したものであるとする。

　また、実施例５では、実施例４と同様に、ソース側自己組織化層６ａと、ドレイン側自己組織化層６ｂとは、互いに異なる相手に結合する自己組織化単分子から形成されている。具体的には、ソース側自己組織化層６ａの自己組織化単分子は、第１電極材料８ａに結合でき、かつ、第２電極材料８ｂには結合できない。ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子は、第１電極材料８ａに結合できず、かつ、第２電極材料８ｂに結合できる。

　ここで、実施例５は、以下の２つの点で実施例４と異なる。

　第１に、実施例４では、ソース側自己組織化層６ａとドレイン側自己組織化層６ｂの各々の自己組織化単分子が、互いに逆の方向の双極子モーメントを有しているのに対して、実施例５では、同じ方向の双極子モーメントを有している。実施例５における双極子の方向は、実施例１と同様に、ソース電極４側のキャリア注入障壁は減少するが、ドレイン電極５側の障壁が増加する方向である。

　第２に、実施例４では、第１電極材料８ａと第２電極材料８ｂとの割合が同じであるのに対し、実施例５では、第１電極材料８ａよりも第２電極材料８ｂの割合を小さくしている。すなわち、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子が結合する第２電極材料８ｂの割合が、ドレイン側自己組織化層６ｂの自己組織化単分子が結合しない第１電極材料８ａの割合よりも小さくなる。これによって、実施例５では、ドレイン側自己組織化層６ｂの面密度を実施例１よりも低くしており、これによって、ドレイン側自己組織化層６ｂにおける双極子の効果を弱めている。

　以下に、実施例５に係る有機ＴＦＴ２００の製造方法の例について、図５を参照して説明する。

　まず、図５（ｃ）に示すソース電極４およびドレイン電極５を形成する工程までは実施例１と同様に行った。ここで、ソース電極４およびドレイン電極５を形成する材料について、第１電極材料８ａとしての金と、第２電極材料８ｂとしてのＩＴＯの比率を０．７：０．３にした。

　次に、ドレイン電極５の上面部分に開口部を有するメタルマスクによって基板１１を覆った。続いて、ディスペンサによって窒素雰囲気下で１０ｍＭの濃度の（４－パーフルオロメチルベンゼン）トリエトキシシラン（ＰＦＭＢＳ）溶液を、メタルマスクの開口部分に滴下した。その後、メタルマスクを取り外し、アセトン溶媒中に５分浸漬する作業を３回繰り返し、最後に窒素ブローで乾燥させる工程を経ることで、ドレイン電極５のＩＴＯ電極部分を（４－パーフルオロメチルベンゼン）トリエトキシシラン（ＰＦＭＢＳ）の自己組織化単分子膜からなるドレイン側自己組織化層６ｂで修飾した（図５（ｄ）参照）。

　以上の方法によって実施例５に係るＴＦＴ２００が作製された。

　（比較例３）
　（４－パーフルオロメチルベンゼン）トリエトキシシラン（ＰＦＭＢＳ）の自己組織化単分子膜からなるドレイン側自己組織化層６ｂを形成しなかったこと以外は、実施例５と同様にして、比較例３の有機薄膜トランジスタを形成した。

　（実施例５の効果）
　実施例１、５、および比較例３の各々に係る有機ＴＦＴ２００におけるオン電流を表６に示す。なお、オン電流値は、ＶＤ＝－４０Ｖ、ＶＧ＝－３０Ｖの時に、ソース電極－ドレイン電極間に流れる電流値を測定したものである。

　表６に示すように、実施例５のサンプルが実施例１よりも大きなオン電流値を得ることができた。また、実施例５のサンプルは比較例３と比べてもより大きなオン電流値を得ることができた。

　この理由について図１４を参照して説明する。図１４は、ソース電極４、ドレイン電極５の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機半導体層７のキャリア注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。また、図１４（ａ）は実施例１に係る有機ＴＦＴ２００を示しており、図１４（ｂ）は実施例５に係る有機ＴＦＴ２００を示している。

　図１４（ａ）（ｂ）に示すように、実施例５におけるソース電極４側では、実施例１と同様、ソース側自己組織化層６ａの面密度を調節することにより、ソース電極４の仕事関数が精密に制御されている。よって、ソース電極４と有機半導体層７との間におけるキャリア注入障壁が減少している。

　また、実施例５におけるドレイン電極５側では、実施例１と同様、有機半導体層７とドレイン電極５との間における障壁が増加している。しかしながら、実施例５では、ドレイン側自己組織化層６ｂの面密度を減少させることによって、自己組織化単分子の双極子の効果を弱めている。このため、有機半導体層７とドレイン電極５との間における障壁は、実施例１よりも減少している。

　したがって、実施例５では、ソース側自己組織化層６ａとドレイン側自己組織化層６ｂにおける双極子の向きが同じでありつつ、実施例１と比べて、有機半導体層７からドレイン電極５へのキャリア注入特性を改善することができる。

　また、実施例５では、ソース電極４およびドレイン電極５に同じ材料を用いることで、これらを同時に作製できるため、作製コストを減らすことができる。

　次に、実施例５に係る有機ＴＦＴ２００と比較例３に係る有機ＴＦＴについて、ドレイン電極５上の有機半導体層７のグレインサイズをＡＦＭ観察により測定した。その結果、実施例５における有機半導体層７のグレインサイズの方が、比較例３のものよりも大きいことを確認した。

　これは、ドレイン電極５上に直接でなく、自己組織化層６上に有機半導体層７が堆積することにより、有機半導体層７のグレインサイズが大きくなっていると考えられる。これは電流量を大きくできる効果がある。よって、実施例５では、ドレイン側自己組織化層６ｂを有することも、電流量増大の要因になっていることが分かった（他の実施例１～４も同様）。

　（実施例６）
　次に、実施例６により作製されるＴＦＴ２００の構成について、図１５を参照して説明する。図１５は、実施例６に係るＴＦＴ２００の構成と、ソース側自己組織化層６ａとを、それぞれ示す断面図である。

　図１５に示すように、実施例６では、ソース側自己組織化層６ａは、第１の自己組織化単分子６ａ－１と、第２の自己組織化単分子６ａ－２とから構成されている。

　また、実施例６では、ソース電極４が、３種類の電極材料から構成されている。具体的には、ソース電極４は、自己組織化単分子が結合できる２種の結合材料４ａ（第１の自己組織化単分子６ａ－１が結合できる結合材料４ａ－１、および、第２の自己組織化単分子６ａ－２が結合できる結合材料４ａ－２）と、いずれの自己組織化単分子も結合できない非結合材料４ｂからなる。

　すなわち、実施例６では、ソース電極４の表面に対して、第１の自己組織化単分子６ａ－１と第２の自己組織化単分子６ａ－２とがそれぞれ結合し、これによってソース側自己組織化層６ａが形成されている。

　なお、ドレイン電極５およびドレイン側自己組織化層６ｂの構成は、図示していないが、ソース電極４およびソース側自己組織化層６ａと同様の構成を有するものとする。

　以下に、実施例６に係る有機ＴＦＴ２００の製造方法の例について、図５を参照して説明する。なお、図５（ａ）に示すゲート絶縁膜３上に開口部を有するフォトレジスト膜１２を形成する工程までは実施例１と同様であるため、当該工程までの説明を省略する。

　図５（ａ）に示すフォトレジスト膜１２を形成した後、金、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、およびアルミニウムを、三元同時スパッタリングによって、比率が０．６：０．３：０．１となるように薄膜を形成した。

　その後、フォトレジスト膜１２を除去するため、窒素雰囲気中でＮ－メチルピロリドン溶媒中に基板１１を浸漬するリフトオフ工程を行い、フォトレジスト膜１２上に積層されていた不要なＩＴＯ及び金からなる薄膜１３を除去した。これにより、図５の（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜３上に、ソース電極４およびドレイン電極５を形成した。

　続いて、窒素雰囲気下で、ペンタフルオロベンゼンチオールおよびｎ－オクタデシルフォスフォニックアシッドを１０ｍＭの濃度でそれぞれ含む溶液（無水エタノール溶媒）を作製し、この中に基板を浸した。３時間静置した後、エタノールで基板をリンスし、エタノール溶媒中に５分浸漬する作業を３回繰り返して、最後に窒素ブローで乾燥させた。これらの工程を経ることで、金の電極部分をペンタフルオロベンゼンチオールの自己組織化単分子膜からなる自己組織化層（例えば６ａ－１）で修飾し、アルミニウムの電極部分をｎ－オクタデシルフォスフォニックアシッドの自己組織化単分子膜からなる自己組織化層（例えば６ａ－２）で修飾した（図５（ｄ））。

　最後に図５（ｅ）に示すように、ｐ型の有機半導体材料ペンタセンを用いて１００ｎｍの有機半導体層７を形成することで、ペンタセンの有機薄膜トランジスタ２００を作製した。

　以上の方法によって実施例６に係るＴＦＴ２００が作製された。

　（実施例６の効果）
　実施例６では、ソース電極４が３種類の電極材料から構成されている。これらの材料の混合比を調節することよって、ソース側自己組織化層６ａの全体の面密度と、２種類のソース側自己組織化層６ａ－１、６ａ－２の組成比とを共に制御している。

　特に、実施例６では、ソース側自己組織化層６ａを、異なる機能を持った２種類の自己組織化単分子から構成しており、これら２種類の自己組織化単分子の組成比を制御している。これら２種類の自己組織化単分子とは、仕事関数を制御するための自己組織化単分子、および、有機半導体層７のグレインを大きくできるような表面エネルギーの小さな自己組織化単分子である。ここで、表面エネルギーが小さいものの上に有機半導体層７が形成されると一般に有機半導体層７の結晶グレインは大きくなり、また、有機半導体層７のグレインが大きいと一般に電流量が増える。よって、これら２種類の自己組織化単分子の組成比を好ましい値に制御することによって、電流量をさらに大きくすることができる。

　したがって、実施例６によれば、キャリア注入のための物理的な抵抗を抑えつつ、ソース電極４の仕事関数を向上させることができ、さらに有機半導体層のグレインを大きくすることができるため、電圧を抑えたまま、大きな電流量を得ることができる。

　なお、実施例６において、ソース電極４およびドレイン電極５の各々は３種の材料から構成されるが、本発明はこれに限られず、より多くの種類の材料から構成されてもよい。これに伴い、ソース側自己組織化層６ａおよびドレイン側自己組織化層６ｂの各々を、２種類よりも多くの種類の自己組織化単分子から構成してもよい。また、ソース側自己組織化層６ａおよびドレイン側自己組織化層６ｂをそれぞれ構成する自己組織化単分子についても、所望の機能に基づいて適宜選択可能である。

　（その他）
　なお、上述した実施例１～６はあくまで例示的なものであり、これらに示した構成を適宜組み合わせることによって、電極の仕事関数を所望の値に制御することが可能である。

　また、上述の実施形態では、主にｐ型の有機半導体層を用いた有機ＴＦＴについて説明しているが、本発明はこれに限られず、ｎ型の有機半導体層を用いた有機ＴＦＴに対しても適用可能である。

　例えば、有機ＴＦＴ１００がｎ型有機薄膜トランジスタの場合、キャリアである電子を、ソース電極４から有機半導体層７へと注入する。このため、有機ＴＦＴ１００がｎ型有機薄膜トランジスタの場合においては、上記ｐ型の場合と逆の電荷を持つような双極子モーメントを有する自己組織化単分子を用いることによって、キャリア注入障壁を減少することができる。

　また、上述の実施形態では、ソース電極４およびドレイン電極５の各々の上に自己組織化層６が形成されているが、本発明はこれに限られず、少なくも一方の電極上に自己組織化層６が形成されていればよい。

　〔実施形態３〕
　図１６は、上記実施形態２の有機薄膜トランジスタを用いた有機ＥＬ画素３００の回路図である。有機ＥＬ画素３００は、スイッチング用トランジスタ３１、キャパシタンス３２、駆動用トランジスタ３３、有機ＥＬ素子３４から構成され、データライン２１、スキャンライン２２、キャパシタンスライン２３、カソード電源ライン２４、アノード電源ライン２５と接続されている。

　本実施形態に係る有機ＥＬ画素３００において、スイッチング用トランジスタ３１と駆動用トランジスタ３３は、上述した有機ＴＦＴ２００と同様の構成を有するものである。他の構成部材については、一般的な有機ＥＬ画素において用いられるものと同様の構成である。

　本実施形態に係る有機ＥＬ画素３００によれば、スイッチング用トランジスタ３１および駆動用トランジスタ３３に流れる電流量を大きくできるため、従来と同じ電圧であっても有機ＥＬ素子３４の輝度をより向上させることができる。

　また、本実施形態に係る有機ＥＬ画素３００を多数接続することによって、性能を向上させた有機ＥＬディスプレイなどを提供することができる。

　〔実施形態４〕
　上述した実施形態１の電極構成は、有機ＥＬ素子にも応用可能である。そこで、本実施形態では、本発明に係る有機ＥＬ素子の一形態と、それを備えた有機ＥＬ画素および有機ＥＬディスプレイの一形態を説明する。

　（有機ＥＬ素子の構成）
　図１７は、本実施形態の有機ＥＬ素子４００の断面図である。

　本実施形態の有機ＥＬ素子４００は、透明基板４１と、実施形態１の電極構成を適用した透明電極である陽極（第一電極）４２と、反射電極である陰極（第二電極）４３と、陽極４２と陰極４３との間に配された、発光層を有した有機層４４とを有している。

　このような構成の有機ＥＬ素子４００の陽極４２と陰極４３との間に数ボルトの電圧を印加することによって、陽極４２から有機層に注入された正孔と、陰極４３から有機層に注入された電子とが発光層内で再結合する。発光層内で正孔と電子とが再結合すると、エキシトンが生成され、当該エキシトンが基底状態に戻る際に発光する。

　なお、本実施形態の有機ＥＬ素子４００は、有機層（発光層）が発した光を、陽極および透明基板側から取り出すタイプはボトムエミッション型である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、有機層（発光層）が発した光を陰極側から取り出すトップエミッション型であってもよい。

　有機層には、発光層以外に、正孔輸送層、および電子輸送層等を有していてもよい。

　図１８は、図１７の陽極４２部分の拡大断面図である。本実施形態の有機ＥＬ素子４００は、図１７および図１８に示すように、陽極４２が、電極材料層４５と、自己組織化層４６との２層構造となっている。

　電極材料層４５は、上述した実施形態２のソース電極４（図２）と同様に、その有機層４４側の表面が、自己組織化層４６を構成する自己組織化単分子が結合できる電極材料４５ａと、当該自己組織化単分子が結合できない電極材料４５ｂとを含んだ混合材料から構成される。

　すなわち、自己組織化層４６を構成する自己組織化単分子は、陽極４２の表面のうち、当該自己組織化単分子が結合できる材料４５ａからなる部分に結合している。

　陽極４２の表面のうち、自己組織化単分子が結合できない材料４５ｂからなる部分には、自己組織化層４６の自己組織化単分子が存在しない。よって、有機層４４は、自己組織化層４６における自己組織化単分子が存在しない間隙を介して、電極材料層４５（具体的には電極材料４５ｂ）に直接接触している。

　なお、本実施形態では、陽極４２に本実施形態１の電極構成を採用した形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施形態１の電極構成を陰極に適用してもよく、あるいは、陽極と陰極の双方に適用することも可能である。

　以下、各部材の詳細について説明する。

　（透明基板４１）
　透明基板４１は、上述した実施形態２の基板１と同じ材料を用いることができる。例えば、ガラスもしくは石英などの絶縁物を用いることができる。また、フレキシブルな有機ＥＬ素子を作製する場合には、透明基板４１は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、もしくはポリイミド（ＰＩ）等のプラスチック材料等を用いることができる。

　（陽極４２）
　陽極４２は、上述したように、電極材料層４５と、自己組織化層４６との２層構造となっている。

　電極材料層４５は、上述した実施形態２のソース電極４およびドレイン電極５と同一の材料を用いることができる。

　電極材料層４５は、各種導電性材料の混合材料から構成される。各種導電性材料としては、金、銀、銅、チタン、もしくはアルミニウム等の金属材料やこれらを含む合金、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、もしくはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物材料、シリコンもしくはガリウム砒素やこれら材料にホウ素やリン等のドーパントを高濃度で注入し導電性を高めるなどした各種の半導体材料、または、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等の導電性有機材料などが挙げられる。

　なお、電極材料層４５を構成する混合材料として、いずれの材料を組み合わせたものを用いるかについては、各電極上の自己組織化層６の自己組織化単分子が結合可能である材料と、結合できない材料とから適宜選択すればよい。

　電極材料層４５の形成方法としては、上述した実施形態２のソース電極４およびドレイン電極５の形成方法と同じく、例えば、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下の真空状態で、メタルマスクを用いた多元同時真空蒸着法または多元スパッタリング法等の物理気相成長法によって形成する方法が挙げられる。また、例えば、各電極材料からなるナノ粒子を作製し、これらを混ぜて混合電極材料インクを調整した後、インクジェット法またはスクリーン印刷法等の印刷法で塗布し、不活性雰囲気下で焼成処理を行うことによって形成してもよい。

　なお、電極材料層４５を構成する混合材料における「混合」とは、各導電性材料の粒子が適度に混ざり合っている状態であることが好ましい。また、各導電性材料の混合程度は、各電極の表面において、各導電性材料からなる表面が現れている程度であればよい。

　自己組織化層４６は、上述した実施形態２の自己組織化層６と同じ材料を用いることができ、同じ形成方法にて形成することができる。

　（陰極４３）
　陰極４３は、陽極４２と同じ混合材料から構成することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、混合材料を構成する複数の材料が、陽極４２のそれと異なるものであってもよいし、混合材料ではなく別の単一の電極材料から構成してもよい。

　（有機層４４）
　有機層４４は、少なくとも有機発光材料からなる有機発光層（発光層）を有している。

　この有機発光層は、有機発光層単層であっても、有機発光層と電荷輸送層の多層構造であってもよく、具体的には、下記の1)～9) に示すような構成を例示することができる。
1)　有機発光層
2)　正孔輸送層／有機発光層
3)　有機発光層／電子輸送層
4)　正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
5)　正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
6)　正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
7)　正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層
8)　正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層
9)　正孔注入層／正孔輸送層／電子防止層／有機発光層／正孔防止層／電子輸送層／電子注入層
　しかし、本発明はこれらにより限定されるものではない。また、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層、および、電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。

　有機発光層は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよく、発光性のドーパントとホスト材料の組み合わせから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいてもよく、また、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）又は無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率・寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。

　有機発光材料としては、有機ＥＬ用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。また、上記発光材料は、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよく、低消費電力化の観点で、発光効率の高い燐光材料を用いることが好ましい。

　ここで、具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

　低分子有機発光材料としては、例えば、４，４’－ビス（２，２’－ジフェニルビニル）－ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリデン化合物、５－メチル－２－［２－［４－（５－メチル－２－ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、３－（４－ビフェニルイル）－４－フェニル－５－ｔ－ブチルフェニル－１，２，４－トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、１，４－ビス（２－メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料、および、アゾメチン亜鉛錯体、（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）等の蛍光発光有機金属錯体等が挙げられる。

　高分子発光材料としては、例えば、ポリ（２－デシルオキシ－１，４－フェニレン）（ＤＯ－ＰＰＰ）、ポリ［２，５－ビス－［２－（Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリエチルアンモニウム）エトキシ］－１，４－フェニル－アルト－１，４－フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ－ＮＥｔ３＋）、ポリ［２－（２’－エチルヘキシルオキシ）－５－メトキシ－１，４－フェニレンビニレン］（ＭＥＨ－ＰＰＶ）、ポリ［５－メトキシ－（２－プロパノキシサルフォニド）－１，４－フェニレンビニレン］（ＭＰＳ－ＰＰＶ）、ポリ［２，５－ビス－（ヘキシルオキシ）－１，４－フェニレン－（１－シアノビニレン）］（ＣＮ－ＰＰＶ）等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ（９，９－ジオクチルフルオレン）（ＰＤＡＦ）等のポリスピロ誘導体が挙げられる。

　有機発光層に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機ＥＬ用の公知のドーパント材料を用いることができる。このようなドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体、ペリレン、イリジウム錯体、クマリン誘導体、ルモーゲンＦレッド、ジシアノメチレンピラン、フェノキザゾン、ポリフィリン誘導体等の蛍光発光材料、ビス［（４，６－ジフルオロフェニル）－ピリジナト－Ｎ，Ｃ２‘］ピコリネート　イリジウム（III）（ＦＩｒｐｉｃ）、トリス（２－フェニルピリジル）イリジウム（III）（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、トリス（１－フェニルイソキノリン）イリジウム（III）（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。

　また、ドーパントを用いる時のホスト材料としては、有機ＥＬ用の公知のホスト材料を用いることができる。このようなホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、４，４‘－ビス（カルバゾール）ビフェニル、９，９－ジ（４－ジカルバゾール－ベンジル）フルオレン（ＣＰＦ）等のカルバゾール誘導体等が挙げられる。

　また、電荷注入輸送層は、電荷（正孔、電子）の電極からの注入と有機発光層への輸送（注入）をより効率よく行う目的で、電荷注入層と電荷輸送層に分類され、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）又は無機材料中に分散された構成であってもよい。

　電荷注入輸送材料としては、有機ＥＬ用、有機光導電体用の公知の電荷輸送材料を用いることができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料および電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

　正孔注入・正孔輸送材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２）等の酸化物、無機ｐ型半導体材料、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）－ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン（ＮＰＤ）等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリアニリン－樟脳スルホン酸（ＰＡＮＩ－ＣＳＡ）、３，４－ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネイト（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミン）誘導体（Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリ（ｐ－フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（ｐ－ナフタレンビニレン）（ＰＮＶ）等の高分子材料等が挙げられる。

　また、陽極からの正孔の注入・輸送をより効率よく行う点で、正孔注入層として用いる材料としては、正孔輸送層に使用する正孔注入輸送材料より最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位が低い材料を用いることが好ましく、正孔輸送層としては、正孔注入層に使用する正孔注入輸送材料より正孔の移動度が、高い材料を用いることが好ましい。

　また、より正孔の注入・輸送性を向上させるため、上記正孔注入・輸送材料にアクセプターをドープすることが好ましい。アクセプターとしては、有機ＥＬ用の公知のアクセプター材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

　アクセプター材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ，Ｉｒ、ＰＯＣｌ_３、ＡｓＦ_６、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２）等の無機材料、ＴＣＮＱ（７，７，８，８，－テトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＱＦ_４（テトラフルオロテトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＥ（テトラシアノエチレン）、ＨＣＮＢ（ヘキサシアノブタジエン）、ＤＤＱ（ジシクロジシアノベンゾキノン）等のシアノ基を有する化合物、ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）、ＤＮＦ（ジニトロフルオレノン）等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。この内、ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱＦ_４、ＴＣＮＥ、ＨＣＮＢ、ＤＤＱ等のシアノ基を有する化合物がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。

　電子注入・電子輸送材料としては、例えば、ｎ型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料；ポリ（オキサジアゾール）（Ｐｏｌｙ－ＯＸＺ）、ポリスチレン誘導体（ＰＳＳ）等の高分子材料が挙げられる。特に、電子注入材料としては、特にフッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）等のフッ化物、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）等の酸化物等が挙げられる。

　電子の陰極からの注入・輸送をより効率よく行う点で、電子注入層として用いる材料としては、電子輸送層に使用する電子注入輸送材料より最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位が高い材料を用いることが好ましく、電子輸送層として用いる材料としては、電子注入層に使用する電子注入輸送材料より電子の移動度が高い材料を用いることが好ましい。

　また、より電子の注入・輸送性を向上させるため、上記電子注入・輸送材料にドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、有機ＥＬ用の公知のドナー材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

　ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’－ビス－（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス－（フェニル）－ベンジジン、Ｎ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン等）、トリフェニルアミン類（トリフェニルアミン、４，４’４''－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニル－アミノ）－トリフェニルアミン、４，４’４''－トリス（Ｎ－３－メチルフェニル－Ｎ－フェニル－アミノ）－トリフェニルアミン、４，４’４''－トリス（Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ）－トリフェニルアミン等）、トリフェニルジアミン類（Ｎ，Ｎ’－ジ－（４－メチル－フェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－１，４－フェニレンジアミン）等の芳香族３級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物（ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい）、ＴＴＦ（テトラチアフルバレン）類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。この内特に、芳香族３級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。

　有機層４４の膜厚は、通常１～１０００ｎｍ程度であるが、１０～２００ｎｍが好ましい。膜厚が１０ｎｍ未満であると、本来必要とされる物性（電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性）を得ることが困難である。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が２００ｎｍを超えると有機層４４の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる。

　ここで、図１９に基づいて、キャリアである正孔が陽極４２から有機層４４へ注入される際のキャリア注入障壁について説明する。

　図１９は、陽極４２の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機層４４のキャリア注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。図１９（ａ）は、自己組織化層が形成されていない従来例に係る有機ＥＬ素子を示しており、（ｂ）は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示している。

　図１９（ａ）（ｂ）に示すように、キャリア（正孔）を陽極４２から有機層４４へ注入するための注入障壁は、陽極の仕事関数と、有機層の仕事関数の差によって定まる。

　本実施形態の一例では、自己組織化層４６の自己組織化単分子が、電極材料層４５に正の電荷、有機層４４側に負の電荷を持つような双極子モーメントを有する。このため、自己組織化層４６による電気２重層の効果によって、電極材料層４５の仕事関数が増加する。これによって、図１９（ｂ）に示すように、電極材料層４５の仕事関数が有機層４４の仕事関数に近づくため、電極材料層４５側のキャリア注入障壁は減少する。

　なお、キャリア注入障壁の減少または増大の程度は、自己組織化単分子の持つ双極子モーメントの大きさ、自己組織化単分子の密度、及び自己組織化層４６の誘電率に比例する。これらのパラメータを考慮して、エネルギー障壁を低減できるような自己組織化単分子を選択する必要がある。

　また、自己組織化層４６を構成する自己組織化単分子は、自己組織化層４６が有機層４４に与える影響の観点に基づいて選んでもよい。

　なお、自己組織化層４６の材料は、本明細書に挙げた自己組織化層６の具体例に限定されることなく、適宜選択可能である。また形成方法も自己組織化層６と同じ形成方法を用いることができる。

　以上の構成によれば、陽極と有機層との間の障壁が減少し、加えて、この部分の抵抗も小さく抑えられるため、キャリア注入効率が向上する。

　（有機ＥＬ画素の構成）
　図２０の（ａ）は、本実施形態の有機ＥＬ素子４００を用いた有機ＥＬ画素４１０の回路図である。図２０の（ａ）の回路構成は、図１６の回路構成と同じである。

　上記有機ＥＬ画素４１０は、スイッチング用トランジスタ３１、キャパシタンス３２、駆動用トランジスタ３３、有機ＥＬ素子４００から構成され、データライン２１、スキャンライン２２、キャパシタンスライン２３、カソード電源ライン２４、アノード電源ライン２５と接続されている。

　なお、有機ＥＬ画素４１０において、スイッチング用トランジスタ３１と駆動用トランジスタ３３は、上述した実施形態２の有機ＴＦＴ２００（例えば図７）と同様の構成を有するものである。

　また、図２０の（ｂ）は、図２０の（ａ）の破線囲みで示した部分の部分断面図である。図２０の（ｂ）では、左側に駆動用トランジスタ３３、右側に本実施形態の有機ＥＬ素子４００を示している。駆動用トランジスタ３３と本実施形態の有機ＥＬ素子４００とは、透明基板４１を共用している。

　本実施形態に係る有機ＥＬ画素４１０によれば、有機ＥＬ素子４００の発光効率が高いだけでなく、スイッチング用トランジスタ３１および駆動用トランジスタ３３に流れる電流量を大きくできるため、従来と同じ電圧であっても有機ＥＬ素子４００の輝度をより向上させることができる。

　（有機ＥＬディスプレイの構成）
　本実施形態の有機ＥＬディスプレイ（装置）の回路構成を、図２１に示す。図２１では、本実施形態に係る有機ＥＬ画素４１０を多数接続してなるディスプレイを有している。このディスプレイを具備することによって、性能を向上させた有機ＥＬディスプレイを提供することができる。

　（実施形態４の実施例）
　以下、実施例７に基づいて本発明の実施形態４をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

　（実施例７）
　本実施例７では、図１７に示す透明基板４１としてのガラス基板に、自己組織化単分子が結合可能な材料である光半透過性の金と、自己組織化単分子が結合できない材料であるＩＴＯとを、二元同時スパッタリングによって成膜し、陽極４２の電極材料層４５を形成した。

　この電極材料層４５の上に、自己組織化単分子材料であるペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＥＢＴ）の自己組織化層４６を、ＰＦＢＴのエタノール溶液中に電極材料層４５を形成した基板４１を浸すことで形成して、電極材料層４５と自己組織化層４６とを有する陽極４２を完成させた。

　この陽極４２の上に、正孔輸送層としてトリフィニルジアミン（ＴＰＤ）を、発光層兼電子輸送層としてトリス（８－キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を、この順でそれぞれ真空蒸着し、正孔輸送層、発光層兼電子輸送層が積層した有機層４４を成膜した。

　最後に真空蒸着により、陰極４３としてアルミニウムを成膜した。以上により、本実施例７の有機ＥＬ素子４００を完成させた。

　（比較例４）
　比較例４として、実施例７の陽極４２に変えて、金のみからなる電極材料層とし、自己組織化単分子材料としてペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＦＢＴ）とベンゼンチオール（ＢＴ）の混合物から形成したこと以外は、実施例７と同様の方法により形成した。なお、ペンタフルオロベンゼンチオールとベンゼンチオールの比率は、０．７：０．３とした。

　比較例４に係る有機ＥＬ素子では、ペンタフルオロベンゼンチオールとベンゼンチオールは共に金と結合するため、陽極（電極材料層）における表面全面に自己組織化層４６が形成された。

　（比較例５）
　比較例５として、実施例７の陽極４２に変えて、ＩＴＯのみからなる電極材料層としたこと以外は、実施例７と同様の方法により作製した。

　比較例５に係る有機ＥＬ素子では、ペンタフルオロベンゼンチオール分子がＩＴＯと結合しないため、自己組織化層４６が形成されなかった。

　（実施例７の効果）
　以上の方法によって作製された実施例７における陽極の仕事関数、及び、有機ＥＬ素子の１０Ｖ印加時の電流値を比較した結果を表７に示す。

　表７に示すように、実施例７と比較例４の仕事関数はほぼ同等であるが、実施例７の電流値のほうが比較例４の電流値より大きい。比較例４では電極材料層の表面全体が自己組織化層に覆われているため、キャリア注入のための物理的な抵抗が存在するためと考えられる。

　また表７に示すように、実施例７と比較例５では、比較例５では自己組織化層を有さないため物理的な抵抗値が小さいと考えられるが、電流値は小さい。実施例７では自己組織化層の陽極被覆率が調整されることにより物理的な抵抗が抑制されることに加え、仕事関数が有機層への注入障壁を減少させる形に制御されているためだと考えられる。

　（実施例８）
　実施例８では、図２０の（ｂ）に示す素子構造を作製した。なお、本実施例８では、図２０の（ｂ）の右側にある有機ＥＬ素子の陽極だけでなく、左側にある駆動用トランジスタ３３のソース電極とドレイン電極にも、本発明の特徴的な電極構造を採用し、電極材料層と自己組織化層とを備えた構成とした。駆動用トランジスタ３３の作製方法は、上記実施例１と同じである。

　〔実施形態５〕
　上述した実施形態１の電極構成は、有機太陽電池にも応用可能である。そこで、本実施形態では、本発明に係る有機太陽電池の一形態を説明する。

　図２２は、上述した実施形態１の電極構成を陽極に適用した有機太陽電池５００の断面図である。

　有機太陽電池５００は、基板５１の一方面上に、陽極５２、光電変換層を構成する有機層５４、陰極５３が順次積層されている。

　図２３は、図２２の陽極５２部分の拡大断面図である。本実施形態では、図２２および図２３に示すように、陽極５２が、電極材料層５５と、自己組織化層５６との２層構造となっている。

　電極材料層５５は、上述した実施形態２のソース電極４（図２）と同様に、その有機層５４側の表面が、自己組織化層５６を構成する自己組織化単分子が結合できる電極材料５５ａと、当該自己組織化単分子が結合できない電極材料５５ｂとを含んだ混合材料から構成される。

　すなわち、自己組織化層５６を構成する自己組織化単分子は、陽極５２の表面のうち、当該自己組織化単分子が結合できる電極材料５５ａからなる部分に結合している。

　陽極５２の表面のうち、自己組織化単分子が結合できない電極材料５５ｂからなる部分には、自己組織化層５６の自己組織化単分子が存在しない。よって、有機層５４は、自己組織化層５６における自己組織化単分子が存在しない間隙を介して、陽極５２に直接接触している。

　なお、本実施形態では、陽極５２に本実施形態１の電極構成を採用した形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施形態１の電極構成を陰極に適用してもよく、あるいは、陽極と陰極の双方に適用することも可能である。

　（基板５１）
　上記基板５１は、順次積層された陽極１２、有機層５４及び陰極５３を保持する部材である。例えば、ガラス基板や樹脂基板等が用いられる。なお、この基板１１は、必須ではなく、例えば、光電変換部を有する有機層５４の両面に陽極１２及び陰極１３を形成することで有機太陽電池５００が構成されてもよい。

　（有機層５４）
　有機層５４は、少なくとも有機光電変換材料からなる有機光電変換層を有している。この有機光電変換層は、有機光電変換層単層であっても、有機光電変換層と電荷輸送層の多層構造であってもよく、具体的には、下記の１）～４）に示すような構成を例示することができる。
１）有機光電変換層
２）正孔輸送層／有機光電変換層
３）有機光電変換層／電子輸送層
４）正孔輸送層／有機光電変換層／電子輸送層
　しかし、本発明はこれに限定されるものではない。また、有機光電変換層、正孔輸送層、電子輸送層の各層は、単層構造でも、多層構造でもよい。

　有機光電変換層として、例えば、ｐ型半導体材料からなるｐ層と、ｎ型半導体材料からなるｎ層を順次積層したｐｎ接合型や、ｐ層とｎ層の間にｐ層ｎ層両方の半導体材料を混合してなるｉ層を導入するｐｉｎ型、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料を一様に混合したバルクヘテロジャンクション型がある。

　また、有機光電変換層は、以下に例示する有機光電変換材料のみから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいてもよく、また、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）または無機材料中に分散された構成であってもよい。

　有機光電変換材料としては、有機太陽電池用の公知の光電変換材料を用いることができる。このような光電変換材料は、低分子有機光電変換材料、高分子有機光電変換材料等に分類される。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

　低分子有機光電変換材料としては、例えば、銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体、Ｃ６０やＣ７０等のフラーレン類、フェニルＣ６１ブチリックアシッドメチルエステル（ＰＣＢＭ）等のフラーレン誘導体が挙げられ、高分子有機光電変換材料としては、例えば、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）等のチオフェン誘導体、ポリ［２－（２´－エチルヘキシルオキシ）－５－メトキシ－１，４－フェニレンビニレン］（ＭＥＨ－ＰＰＶ）等のポリフェニレンビニレン誘導体、が挙げられる。

　電荷輸送層は、電荷（正孔、電子）の有機光電変換層からの輸送（注入）と、電極からの取り出し（電極への注入）をより効率よく行う目的で用いられる。電荷輸送層は、以下に例示する電荷輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）または無機材料中に分散された構成であってもよい。

　電荷輸送材料としては、有機太陽電池用の公知の電荷輸送材料を用いることができる。このような電荷輸送材料は、正孔輸送材料および電子輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

　正孔輸送材料としては、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）－ポリスチレンスルホン酸共重合体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等が挙げられ、電子輸送材料としては、例えば、ＴｉＯｘ、ＺｎＯ、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（ＮＴＣＤＡ）等が挙げられる。

　図２２において、基板５１を介して陽極５２から入射された光は、有機層５４における光電変換層（電子受容体あるいは電子供与体）で吸収され、エキシトンが生成される。このエキシトンが電子供与体と電子受容体の界面に移動して、正孔と電子のペアに分離する（電荷分離状態）。発生した電荷は内部電界によって、電子は電子受容体間を通り、また正孔は、電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流が検出される。

　なお、図２２には記載していないが、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子注入層、正孔注入層、あるいは平滑化層等の他の層を有していてもよい。

　有機層５４の膜厚は、５～５０００ｎｍ程度とすることができるが、５０～１０００ｎｍが好ましい。膜厚が５０ｎｍ未満であると、太陽光を十分に吸収することができない。また、膜厚が１０００ｎｍを超えると、有機層５４の抵抗成分により、効率が低下してしまう。

　（陽極５２）
　陽極５２は、上述したように、電極材料層５５と、自己組織化層５６との２層構造となっている。

　電極材料層５５は、上述した実施形態２のソース電極４およびドレイン電極５と同一の材料を用いることができる。

　電極材料層５５は、各種導電性材料の混合材料から構成される。各種導電性材料としては、金、銀、銅、チタン、もしくはアルミニウム等の金属材料やこれらを含む合金、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、もしくはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物材料、シリコンもしくはガリウム砒素やこれら材料にホウ素やリン等のドーパントを高濃度で注入し導電性を高めるなどした各種の半導体材料、または、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ等の導電性有機材料などが挙げられる。

　なお、電極材料層５５を構成する混合材料として、いずれの材料を組み合わせたものを用いるかについては、各電極上の自己組織化層６の自己組織化単分子が結合可能である材料と、結合できない材料とから適宜選択すればよい。

　電極材料層５５の形成方法としては、上述した実施形態２のソース電極４およびドレイン電極５の形成方法と同じく、例えば、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下の真空状態で、メタルマスクを用いた多元同時真空蒸着法または多元スパッタリング法等の物理気相成長法によって形成する方法が挙げられる。また、例えば、各電極材料からなるナノ粒子を作製し、これらを混ぜて混合電極材料インクを調整した後、インクジェット法またはスクリーン印刷法等の印刷法で塗布し、不活性雰囲気下で焼成処理を行うことによって形成してもよい。

　なお、電極材料層５５を構成する混合材料における「混合」とは、各導電性材料の粒子が適度に混ざり合っている状態であることが好ましい。また、各導電性材料の混合程度は、各電極の表面において、各導電性材料からなる表面が現れている程度であればよい。

　自己組織化層５６は、上述した実施形態２の自己組織化層６と同じ材料を用いることができ、同じ形成方法にて形成することができる。

　（陰極５３）
　陰極５３は、陽極５２と同じ混合材料から構成することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、混合材料を構成する複数の材料が、陽極５２のそれと異なるものであってもよいし、混合材料ではなく別の単一の電極材料から構成してもよい。

　ここで、図２４に基づいて、キャリアである正孔が陽極５２から有機層５４へ注入される際のキャリア注入障壁について説明する。

　図２４は、陽極５２の各々の仕事関数を規定するエネルギー準位、ならびに有機層５４のキャリア注入に係る分子軌道のエネルギー準位を示すバンドダイアグラムである。図２４（ａ）は、自己組織化層が形成されていない従来例に係る構成を示しており、（ｂ）は、本実施形態に係る構成の一例を示している。

　図２４（ａ）（ｂ）に示すように、キャリア（正孔）を有機層５４から陽極５２に取り出すための障壁は、陽極の仕事関数と、有機層の仕事関数の差によって定まる。

　本実施形態の一例では、自己組織化層５６の自己組織化単分子が、電極材料層５５に負の電荷、有機層５４側に正の電荷を持つような双極子モーメントを有する。このため、自己組織化層５６による電気２重層の効果によって、電極材料層５５の仕事関数が減少する。これによって、図２４（ｂ）に示すように、有機層５４から電極材料層５５側へのキャリア注入障壁は減少する。

　なお、キャリア注入障壁の減少または増大の程度は、自己組織化単分子の持つ双極子モーメントの大きさ、自己組織化単分子の密度、及び自己組織化層５６の誘電率に比例する。これらのパラメータを考慮して、エネルギー障壁を低減できるような自己組織化単分子を選択する必要がある。

　また、自己組織化層５６を構成する自己組織化単分子は、自己組織化層５６が有機層５４に与える影響の観点に基づいて選んでもよい。

　なお、自己組織化層５６の材料は、本明細書に挙げた自己組織化層６の具体例に限定されることなく、適宜選択可能である。また形成方法も自己組織化層６と同じ形成方法を用いることができる。

　（実施形態５の実施例）
　（実施例９）
　本実施例９では、図２２に示す基板５１としてのガラス基板に、自己組織化単分子が結合可能な材料である金と、自己組織化単分子が結合できない材料である金とを、二元同時スパッタリングによって成膜し、陽極５２の電極材料層５５を形成した。

　この電極材料層５５の上に、自己組織化単分子材料であるジメチルアミノベンゼンチオール（ＤＡＢＴ）の自己組織化層４６を、ＰＦＢＴのエタノール溶液中に電極材料層５５を形成した基板５１を浸すことで形成して、電極材料層５５と自己組織化層５６とを有する陽極５２を完成させた。なお、ジメチルアミノベンゼンチオール（ＤＡＢＴ）は、実施例１や８などで用いているペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＥＢＴ）とは双極子の向きが反対である。

　この陽極５２の上に、ｐ型有機半導体として銅フタロシアニンを、ｎ型有機半導体としてＣ６０フラーレンをこの順でそれぞれ真空蒸着し、ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体とが積層した有機層５４を成膜した。

　最後に真空蒸着により、陰極５３として光半透過性のアルミニウムを真空蒸着で成膜した。以上により、本実施例８の有機太陽電池５００を完成させた。

　（比較例６）
　比較例４として、実施例９の陽極５２に変えて、金のみからなる電極材料層とし、自己組織化単分子材料としてジメチルアミノベンゼンチオール（ＤＡＢＴ）とベンゼンチオール（ＢＴ）の混合物から形成したこと以外は、実施例９と同様の方法により形成した。なお、ジメチルアミノベンゼンチオールとベンゼンチオールの比率は、０．７：０．３とした。

　比較例６に係る有機太陽電池では、ジメチルアミノベンゼンチオールとベンゼンチオールは共に金と結合するため、陽極（電極材料層）における表面全面に自己組織化層５６が形成された。

　（比較例７）
　比較例７として、実施例９の陽極５２に変えて、ＩＴＯのみからなる電極材料層としたこと以外は、実施例９と同様の方法により作製した。

　比較例７に係る有機太陽電池では、ジメチルアミノベンゼンチオールがＩＴＯと結合しないため、自己組織化層５６が形成されなかった。

　（実施例９の効果）
　以上の方法によって作製された実施例９における陽極の仕事関数、及び、有機太陽電池の短絡電流量を比較した結果を表８に示す。

　表８に示すように、実施例９と比較例６の仕事関数はほぼ同等であるが、実施例９の電流値のほうが比較例６の電流値より大きい。比較例６では電極材料層の表面全体が自己組織化層に覆われているため、キャリア取り出しのための物理的な抵抗が存在するためと考えられる。

　また表８に示すように、実施例９と比較例７では、比較例７では自己組織化層を有さないため物理的な抵抗値が小さいと考えられるが、電流値は小さい。実施例９では自己組織化層の陽極被覆率が調整されることにより物理的な抵抗が抑制されることに加え、仕事関数がｐ型半導体層との取り出し障壁を減少させる形に制御されているためだと考えられる。

　なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示した範囲内において、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。すなわち、発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

　（本発明の総括）
　本発明の電極構成は、以上のように、
　電極と当該電極の上に形成された有機層と、上記電極と上記有機層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えており、
　上記電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料が混合された混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する自己組織化単分子は、上記電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　上記の構成を具備する電極構成を、例えば有機トランジスタのソース電極およびドレイン電極の少なくとも一方の電極に採用することにより、ソース電極および／またはドレイン電極の電極表面のうち、ある電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合し、他の電極材料からなる部分には自己組織化単分子が結合していない構成が実現される。このように、電極上における自己組織化層の面密度が、当該電極を構成する混合材料中の当該電極材料の割合によって制御される。このため、混合材料の組成を調節することによって、所望の面密度を有する自己組織化層を容易に形成することができる。これによって、電極の仕事関数を精密に制御し、電極と有機層との間におけるキャリア注入障壁を低減させることが可能である。

　したがって、本発明の電極構成を有機薄膜トランジスタに採用すれば、電極の仕事関数を精密に制御してキャリア注入障壁を低減させることと、電極と有機層（有機半導体層）との間における物理的な抵抗を減少させることとを両立させることが可能である。このため、電圧を増加させることなく大きな電流を確保できる高性能な有機薄膜トランジスタを提供することができる。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタは、以上のように、
　上記電極構成を有する有機薄膜トランジスタであって、
　基板と、
　上記基板上に形成されたゲート電極と、
　上記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
　上記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
　上記ソース電極上および上記ドレイン電極上、ならびに両電極の間隙部分に連続的に形成された有機半導体層と、
　上記ソース電極および上記ドレイン電極のうち少なくとも一方の電極と上記有機半導体層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料が混合された混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタの一形態は、上記の構成に加えて、
　上記ソース電極および上記ドレイン電極はそれぞれ上記混合材料から構成され、
　上記自己組織化層は、上記ソース電極と上記有機半導体層との間に形成された第１自己組織化層と、上記ドレイン電極と上記有機半導体層との間に形成された第２自己組織化層とを備えており、
　上記第１自己組織化層の自己組織化単分子と、上記第２自己組織化層の自己組織化単分子とは、上記双極子の向きが互いに同じ、または互いに異なることが好ましい。

　例えば、第１自己組織化層および第２自己組織化層において、双極子の向きが互いに同じである場合、第１自己組織化層および第２自己組織化層を同じ材料から構成することによって、コストを削減することもできる。また、当該双極子の向きがソース電極側においてキャリア注入障壁を低減させるものであれば、ドレイン電極側においてキャリア注入障壁は増加してしまうが、有機薄膜トランジスタの全体としての性能を向上させることができる。

　一方、第１自己組織化層および第２自己組織化層において、双極子の向きが互いに異なる場合、ソース電極およびドレイン電極の各々の側において、有機半導体層との間のエネルギー障壁を低減させる向きの（互いに逆向きの）双極子を利用することができる。これによって、有機薄膜トランジスタの性能をより向上させることができる。

　なお、ｐ型の有機薄膜トランジスタの場合、第１自己組織化層における双極子の向きは、正の電荷がソース電極側に位置し、負の電荷が半導体層側に位置することが好ましく、第２自己組織化層における双極子の向きは、負の電荷がドレイン電極側に位置し、正の電荷が半導体層側に位置することが好ましい。一方、ｎ型の有機薄膜トランジスタの場合には、ｐ型の場合と正負が逆であることが好ましい。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタにおいて、上記ソース電極を構成する混合材料と、上記ドレイン電極を構成する混合材料とは、上記自己組織化単分子が結合する電極材料と結合しない電極材料との混合比率が、互いに異なることが好ましい。

　上記構成によれば、ソース電極とドレイン電極との各々において、自己組織化層の面密度を調節することによって、各電極の仕事関数をそれぞれ制御することができる。これによって、両電極におけるキャリア注入障壁を好適に低減させ、有機薄膜トランジスタの性能をより向上させることができる。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタの一形態は、上記の構成に加えて、
　上記第１自己組織化層および上記第２自己組織化層は、上記双極子の向きが互いに同じ自己組織化単分子から構成され、
　上記ソース電極を構成する上記混合材料では、上記自己組織化単分子が結合する電極材料の割合が、当該自己組織化単分子が結合しない電極材料の割合よりも大きく、
　上記ドレイン電極を構成する上記混合材料では、上記自己組織化単分子が結合する電極材料の割合が、当該自己組織化単分子が結合しない電極材料の割合よりも小さいことが好ましい。

　上記構成によれば、第１自己組織化層および第２自己組織化層を同じ材料から構成することによって、製造コストを削減することができる。また、上記構成によれば、ドレイン電極における第２自己組織化層の面密度が低くなるように調節される。このため、第１自己組織化層および第２自己組織化層における双極子の向きがソース電極側においてキャリア注入障壁を低減させるものである場合に、ドレイン電極側におけるキャリア注入障壁の増加を抑制することができ、有機薄膜トランジスタの全体としての性能をより向上させることができる。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタの一形態は、上記の構成に加えて、
　上記ソース電極および上記ドレイン電極をそれぞれ構成する上記混合材料は、
　上記第１自己組織化層の自己組織化単分子が結合し、かつ、上記第２自己組織化層の自己組織化単分子が結合しない第１電極材料と、
　上記第１自己組織化層の自己組織化単分子が結合せず、かつ、上記第２自己組織化層の自己組織化単分子が結合する第２電極材料とを含んで成ることが好ましい。

　上記構成によれば、ソース電極およびドレイン電極に対して、それぞれの電極に適した双極子を有する自己組織化単分子を用いて第１自己組織化層および第２自己組織化層を形成することができる。また、ソース電極およびドレイン電極を共通の材料から製造することも可能である。

　例えば、ソース電極およびドレイン電極を共通の材料から製造しつつ、ソース電極およびドレイン電極の各々に対して、キャリア注入障壁を低減させる向きの（互いに逆向きの）双極子を有する自己組織化単分子を利用することができる。これによって、製造コストを抑えつつ、有機薄膜トランジスタの性能をより向上させることができる。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタの一形態は、上記の構成に加えて、
　上記第１自己組織化層および上記第２自己組織化層は、上記双極子の向きが互いに同じ自己組織化単分子から構成され、
　上記各混合材料において、上記第１電極材料の割合は、上記第２電極材料の割合よりも大きいことが好ましい。

　上記構成によれば、ソース電極およびドレイン電極を共通の材料から構成することによって、製造コストを削減することができる。また、上記構成によれば、ドレイン電極における第２自己組織化層の面密度が低くなるように調節される。このため、第１自己組織化層および第２自己組織化層における双極子の向きがソース電極側においてキャリア注入障壁を低減させるものである場合に、ドレイン電極におけるキャリア注入障壁の増加を抑制することができ、有機薄膜トランジスタの全体としての性能をより向上させることができる。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタの一形態は、上記の構成に加えて、
　上記少なくとも一方の電極上に形成された上記自己組織化層は、２種類以上の自己組織化単分子から構成され、
　上記混合材料は、各自己組織化単分子が結合する電極材料と、いずれの自己組織化単分子も結合しない電極材料とが混合されていてもよい。

　上記構成によれば、異なる機能を有する自己組織化単分子を組み合わせて用いることにより、自己組織化層を構成することができる。例えば、電極の仕事関数を制御するために好適な自己組織化単分子と、表面エネルギーの小さな自己組織化単分子とを組み合わせて用いることによって、電極の仕事関数を制御しつつ、有機半導体層のグレインを大きくすることができる。これによって、本発明に係る有機薄膜トランジスタは、電圧を抑えたまま、より大きな電流量を確保することができる。

　また、本発明に係る有機薄膜トランジスタの一形態は、上記の構成に加えて、
　上記少なくとも一方の電極と上記有機半導体層との間のうち、少なくとも上記ソース電極と上記ドレイン電極との間隙部分に形成された、自己組織化単分子から構成される他の自己組織化層をさらに備えていることが好ましい。

　上記構成によれば、電極間のチャネル部分に他の自己組織化層が形成されるため、チャネル界面（有機半導体層とゲート絶縁膜の界面）でのキャリアトラップが抑えられ、これによって大きな電流量を確保することができる。ここで、他の自己組織化層を構成する自己組織化単分子の双極子の大きさは、キャリアトラップをより効果的に抑えるために、できるだけ小さいことが望ましい。なお、上記自己組織化層と、上記他の自己組織化層とは、互いに同じ種類の自己組織化単分子から構成されていてもよく、または、互いに異なる種類の自己組織化単分子から構成されていてもよい。

　本発明に係る有機ＥＬ画素は、上述したいずれかの有機薄膜トランジスタを備えることが好ましい。上記構成によれば発光効率の良好な有機ＥＬ画素を提供することができる。

　本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、以上のように、
　上記の電極構成を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記の電極構成の上記有機層としての、発光層を含む有機層を、第一電極と第二電極との間に有している有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
　上記第一電極および上記第二電極のうち少なくとも一方の電極と上記発光層を含む有機層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料が混合された混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　本発明に係る有機太陽電池は、以上のように、
　上記の電極構成を備えた有機太陽電池であって、電極構成の上記有機層としての、光電変換層を含む有機層を、第一電極と第二電極との間に有している有機太陽電池であって、
　上記第一電極および上記第二電極のうち少なくとも一方の電極と上記有機層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料が混合された混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴としている。

　本発明は、有機ＥＬディスプレイなどに好適に利用することができる。

　１　　基板
　２　　ゲート電極
　３　　ゲート絶縁膜
　４　　ソース電極（電極）
　４ａ　結合材料（自己組織化単分子が結合する電極材料）
　４ｂ　非結合材料（自己組織化単分子が結合しない電極材料）
　５　　ドレイン電極（電極）
　５ａ　結合材料（自己組織化単分子が結合する電極材料）
　５ｂ　非結合材料（自己組織化単分子が結合しない電極材料）
　６　　自己組織化層
　６ａ　ソース側自己組織化層（第１自己組織化層）
　６ｂ　ドレイン側自己組織化層（第２自己組織化層）
　７　　有機半導体層（有機層）
　８ａ　第１電極材料
　８ｂ　第２電極材料
　１１　基板
　１２　フォトレジスト膜
　１３　薄膜
　２０　チャネル部
　２１　データライン
　２２　スキャンライン
　２３　キャパシタンスライン
　２４　カソード電源ライン
　２５　アノード電源ライン
　３１　スイッチング用トランジスタ
　３２　キャパシタンス
　３３　駆動用トランジスタ
　３４　有機ＥＬ素子
　４１　透明基板
　４２　陽極
　４３　陰極
　４４　有機層
　４５　電極材料層
　４５ａ　電極材料（自己組織化単分子が結合する電極材料）
　４５ｂ　電極材料（自己組織化単分子が結合しない電極材料）
　４６　自己組織化層
　５１　基板
　５２　陽極
　５３　陰極
　５４　有機層
　５５　電極材料層
　５５ａ　電極材料（自己組織化単分子が結合する電極材料）
　５５ｂ　電極材料（自己組織化単分子が結合しない電極材料）
　５６　自己組織化層
　１００、２００　有機薄膜トランジスタ
　３００、４１０　有機ＥＬ画素
　４００　有機ＥＬ素子
　５００　有機太陽電池
　６００　電極構成
　６０２　電極
　６０４　有機層
　６０５　電極材料層
　６０５ａ　電極材料（自己組織化単分子が結合する電極材料）
　６０５ｂ　電極材料（自己組織化単分子が結合しない電極材料）
　６０６　自己組織化層

Claims

　電極と、当該電極の上に形成された有機層と、上記電極と上記有機層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えており、
　上記電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料が混合された混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する自己組織化単分子は、上記電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴とする電極構成。
　請求項１に記載の電極構成を有する有機薄膜トランジスタであって、
　基板と、
　上記基板上に形成されたゲート電極と、
　上記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
　上記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
　上記ソース電極上および上記ドレイン電極上、ならびに両電極の間隙部分に連続的に形成された有機半導体層と、
　上記ソース電極および上記ドレイン電極のうち少なくとも一方の電極と上記有機半導体層との間に形成された上記自己組織化層とを備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、上記混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する上記自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
　上記ソース電極および上記ドレイン電極は、それぞれ上記混合材料から構成され、
　上記自己組織化層は、上記ソース電極と上記有機半導体層との間に形成された第１自己組織化層と、上記ドレイン電極と上記有機半導体層との間に形成された第２自己組織化層とを備えており、
　上記第１自己組織化層の自己組織化単分子と、上記第２自己組織化層の自己組織化単分子とは、上記双極子の向きが互いに同じ、または互いに異なることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜トランジスタ。
　上記ソース電極を構成する混合材料と、上記ドレイン電極を構成する混合材料とは、上記自己組織化単分子が結合する電極材料と結合しない電極材料との混合比率が、互いに異なることを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
　上記第１自己組織化層および上記第２自己組織化層は、上記双極子の向きが互いに同じ自己組織化単分子から構成され、
　上記ソース電極を構成する上記混合材料では、上記自己組織化単分子が結合する電極材料の割合が、当該自己組織化単分子が結合しない電極材料の割合よりも大きく、
　上記ドレイン電極を構成する上記混合材料では、上記自己組織化単分子が結合する電極材料の割合が、当該自己組織化単分子が結合しない電極材料の割合よりも小さいこと
を特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタ。
　上記ソース電極および上記ドレイン電極をそれぞれ構成する上記混合材料は、
　　上記第１自己組織化層の自己組織化単分子が結合し、かつ、上記第２自己組織化層の自己組織化単分子が結合しない第１電極材料と、
　　上記第１自己組織化層の自己組織化単分子が結合せず、かつ、上記第２自己組織化層の自己組織化単分子が結合する第２電極材料とを含んで成ること
を特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜トランジスタ。
　上記第１自己組織化層および上記第２自己組織化層は、上記双極子の向きが互いに同じ自己組織化単分子から構成され、
　上記各混合材料において、上記第１電極材料の割合は、上記第２電極材料の割合よりも大きいこと
を特徴とする請求項６に記載の有機薄膜トランジスタ。
　上記少なくとも一方の電極上に形成された上記自己組織化層は、２種類以上の自己組織化単分子から構成され、
　上記混合材料は、上記２種類以上の自己組織化単分子がそれぞれ結合する各電極材料と、上記２種類以上の自己組織化単分子がいずれも結合しない電極材料とが混合されてなることを特徴とする請求項２～７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
　上記ソース電極と上記ドレイン電極との間隙部分に形成された、自己組織化単分子から構成される他の自己組織化層をさらに備えていることを特徴とする請求項２～８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
　請求項２～９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス画素。
　請求項１に記載の電極構成を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記有機層としての、発光層を含む有機層を、第一電極と第二電極との間に有している有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
　上記第一電極および上記第二電極のうち少なくとも一方の電極と上記発光層を含む有機層との間に形成された上記自己組織化層を備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、上記混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する上記自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
　請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする装置。
　請求項１に記載の電極構成を備えた有機太陽電池であって、上記有機層としての、光電変換層を含む有機層を、第一電極と第二電極との間に有している有機太陽電池であって、
　上記第一電極および上記第二電極のうち少なくとも一方の電極と上記光電変換層を含む有機層との間に形成された上記自己組織化層とを備えており、
　上記少なくとも一方の電極は、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、上記混合材料から構成されており、
　上記自己組織化層を構成する上記自己組織化単分子は、上記少なくとも一方の電極の表面において、上記混合材料のうち、１種類以上の電極材料に結合しており、かつ、１種類以上の他の電極材料には結合していないことを特徴とする有機太陽電池。
　電極と、当該電極の上に形成された有機層と、上記電極と上記有機層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備えた電極構成の製造方法であって、
　上記電極を、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料を混合することにより形成する工程と、
　上記２種類以上の電極材料のうち、１種類以上の電極材料と結合し、かつ、１種類以上の他の電極材料とは結合しない自己組織化単分子を塗布する工程と、
　他の電極材料とは結合しない自己組織化単分子を当該電極から除去する工程と、
を含むことを特徴とする電極構成の製造方法。
　基板と、
　上記基板上に形成されたゲート電極と、
　上記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
　上記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
　上記ソース電極上および上記ドレイン電極上、ならびに両電極の間隙部分に連続的に形成された有機半導体層と、
　上記ソース電極およびドレイン電極のうち少なくとも一方の電極と上記有機半導体層との間に形成された、双極子を有する自己組織化単分子から構成される自己組織化層とを備える有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
　上記少なくとも一方の電極を、当該電極の表面に各電極材料からなる表面がそれぞれ現れるように、２種類以上の電極材料を混合することにより形成する工程と、
　上記少なくとも一方の電極上に、上記２種類以上の電極材料のうち、１種類以上の電極材料と結合し、かつ、１種類以上の他の電極材料とは結合しない自己組織化単分子を塗布する工程と、
　上記少なくとも一方の電極を洗浄することにより、上記他の電極材料上に塗布された上記自己組織化単分子を当該電極から除去する工程とを
含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。