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有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた半導体素子 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P08S000123
整理番号 P05-037PCT-JP
掲載日 2008年10月31日
出願番号 特願2007-512797
登録番号 特許第4848522号
出願日 平成18年3月29日(2006.3.29)
登録日 平成23年10月28日(2011.10.28)
国際出願番号 JP2006306488
国際公開番号 WO2006106743
国際出願日 平成18年3月29日(2006.3.29)
国際公開日 平成18年10月12日(2006.10.12)
優先権データ
  • 特願2005-103112 (2005.3.31) JP
発明者
  • 渡辺 康之
  • 工藤 一浩
出願人
  • 国立大学法人 千葉大学
発明の名称 有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた半導体素子 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要

オフ特性を向上させ、よりオンオフ比が高く信頼性の高い有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた半導体素子を提供すること目的とする。
第一の電極、トンネル層としての機能を有する電荷注入障壁層(バリア層)、第一の有機半導体層、第二の電極、第二の有機半導体層、第三の電極を順次積層してなる積層構造を有する有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた半導体素子とする。バリア層の厚さは、1nm以下であることが好ましく、0.1nm以上1nm以下であることがさらに好ましい。

従来技術、競合技術の概要


近年、有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタ(有機Thin Film Transistor、以下単に「有機TFT」ともいう。)を駆動素子として利用する有機ELディスプレイ素子、有機論理回路などの研究開発が行われている。



有機半導体を用いた有機TFTについての公知の技術として、下記非特許文献1に、基板、ソース電極、銅フタロシアニン層(以下「CuPc層」という。)、ドレイン電極を順次積層し、このCuPc層内部に真空蒸着によりアルミニウムのゲート電極を埋め込んだ縦型有機TFTが記載されている。また、下記特許文献1及び特許文献2に、基板、第一の電極、電荷注入層又は電荷輸送層、第一の有機半導体層、第二の電極、第二の有機半導体層、第三の電極を積層してなる有機薄膜トランジスタが記載されている。




【非特許文献1】工藤ら、T.IEEE.Japan、1998年、118-A巻、10号、1166-1171頁

【特許文献1】特開2004-335557号公報

【特許文献2】特開2004-103905号公報

産業上の利用分野


本発明は、有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた半導体素子に関し、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ素子や有機論理素子等に好適に用いられるものである。

特許請求の範囲 【請求項1】 第一の電極、トランジスタがオフ状態である場合は電荷の移動に対して障壁となる一方、ゲート電極に電圧を印加し、トランジスタがオン状態である場合はトンネル層としての機能を有する電荷注入障壁層(以下、「バリア層」という。)、第一の有機半導体層、ゲート電極として機能する第二の電極、第二の有機半導体層、第三の電極を順次積層してなる積層構造を有する有機薄膜トランジスタ。
【請求項2】 前記バリア層は、金属酸化物により形成されていることを特徴とする請求項1記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項3】 前記バリア層は、1nm以下であることを特徴とする請求項1記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項4】 前記バリア層は、0.1nm以上1nm以下であることを特徴とする請求項1記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項5】 前記第一の電極は、前記第一の有機半導体材料のHOMO(Highest Occupied Molecular Orbit)準位よりも小さな仕事関数を満足する金属的な性質の材料により構成されていることを特徴とする請求項1記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項6】 前記第一の有機半導体層は、前記第一の電極の仕事関数よりも大きなHOMO(Highest Occupied Molecular Orbit)準位を満足する有機半導体材料により構成されていることを特徴とする請求項1記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項7】 前記第一の電極はソース電極、前記第二の電極はゲート電極、前記第三の電極はドレイン電極として機能することを特徴とする請求項1記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項8】 前記バリア層は、前記第一の有機半導体層のHOMO準位及び前記第一の電極の仕事関数よりも大きなHOMO準位もしくは仕事関数を有することを特徴とする請求項1記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項9】 基板、第一の電極、トランジスタがオフ状態である場合は電荷の移動に対して障壁となる一方、ゲート電極に電圧を印加し、トランジスタがオン状態である場合はトンネル層としての機能を有する電荷注入障壁層(以下、「バリア層」という。)、第一の有機半導体層、ゲート電極として機能する第二の電極、第二の有機半導体層、第三の電極を順次積層してなる積層構造を有する有機薄膜トランジスタが複数形成されてなることを特徴とする半導体素子。
【請求項10】 基板、第一の電極、第一の有機半導体層、ゲート電極として機能する第二の電極、第二の有機半導体層、トランジスタがオフ状態である場合は電荷の移動に対して障壁となる一方、ゲート電極に電圧を印加し、トランジスタがオン状態である場合はトンネル層としての機能を有する電荷注入障壁層(以下、「バリア層」という。)、第三の電極、を順次積層してなる積層構造を有する有機薄膜トランジスタが複数形成されてなることを特徴とする半導体素子。
【請求項11】 前記バリア層は、金属酸化物により形成されていることを特徴とする請求項9記載の半導体素子。
【請求項12】 前記バリア層は、金属酸化物により形成されていることを特徴とする請求項10記載の半導体素子。
【請求項13】 前記バリア層は、1nm以下であることを特徴とする請求項9記載の半導体素子。
【請求項14】 前記バリア層は、1nm以下であることを特徴とする請求項10記載の半導体素子。
【請求項15】 前記バリア層は、0.1nm以上1nm以下であることを特徴とする請求項9記載の半導体素子。
【請求項16】 前記バリア層は、0.1nm以上1nm以下であることを特徴とする請求項10記載の半導体素子。
【請求項17】 前記第一の電極はソース電極、前記第二の電極はゲート電極、前記第三の電極はドレイン電極として機能することを特徴とする請求項9記載の半導体素子。
【請求項18】 前記第一の電極はソース電極、前記第二の電極はゲート電極、前記第三の電極はドレイン電極として機能することを特徴とする請求項10記載の半導体素子。
【請求項19】 前記第一の電極は、前記第一の有機半導体材料のHOMO準位よりも小さな仕事関数を満足する金属的な性質の材料により構成されていることを特徴とする請求項9記載の半導体素子。
【請求項20】 前記第一の有機半導体層は、前記第一の電極の仕事関数よりも大きなHOMO準位を満足する有機半導体材料により構成されていることを特徴とする請求項9記載の半導体素子。
【請求項21】 前記第三の電極は、前記第二の有機半導体材料のHOMO準位よりも小さな仕事関数を満足する金属的な性質の材料により構成されていることを特徴とする請求項10記載の半導体素子。
【請求項22】 前記第二の有機半導体層は、前記第三電極の仕事関数よりも大きなHOMO(Highest Occupied Molecular Orbit)準位を満足する有機半導体材料により構成されていることを特徴とする請求項10記載の半導体素子。
【請求項23】 前記バリア層は、前記第一の有機半導体層のHOMO準位及び前記第一の電極の仕事関数よりも大きなHOMO準位もしくは仕事関数を有することを特徴とする請求項9記載の半導体素子。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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