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有機トランジスタ素子と電子・電気機器 コモンズ

国内特許コード P09P006359
整理番号 K030P03
掲載日 2009年11月20日
出願番号 特願2008-121657
公開番号 特開2009-272442
登録番号 特許第5352118号
出願日 平成20年5月7日(2008.5.7)
公開日 平成21年11月19日(2009.11.19)
登録日 平成25年8月30日(2013.8.30)
発明者
  • 中山 健一
  • 城戸 淳二
  • 夫 勇進
  • 鈴木 文人
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 有機トランジスタ素子と電子・電気機器 コモンズ
発明の概要 【課題】 大気圧下加熱処理などを行わずに、MBOT素子構造の改良により良好な電流増幅特性やON/OFF比を得る。
【解決手段】 エミッタ電極とコレクタ電極との間に有機半導体層とシート状のベース電極が設けられている有機トランジスタ素子であって、前記ベース電極とコレクタ電極の間に、電荷透過促進層を有するものとする。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


有機トランジスタに関する研究は、現在そのほとんどが電界効果型トランジスタ(Field Effect Transistor,FET)であり、電流は有機膜方向に流れる「横型構造」を採っている。FETの性能はソース・ドレイン電極間のチャネル長に大きく依存し、これが短いほど大電流動作・低電圧駆動、そして高速応答が可能になるが、塗布や印刷による大量生産をターゲットとする有機トランジスタにとって面内の微細パターニングは避けたい作製プロセスである。



一方、有機トランジスタの抜本的な性能向上のために、膜厚方向に電流を流す「縦型構造」の有機トランジスタが研究されている。一般に膜厚は、数A(オングストローム)オーダーの高い精度で制御が可能であり、チャネルを膜厚方向にすることによって1μm以下の短いチャネル長を容易に実現できる。このような縦型の有機トランジスタとして、これまでに、ポリアニリン膜の自己組織化ネットワーク構造をグリッド電極として用いたポリマーグリッドトライオード構造(非特許文献1)や、微細なストライブ状の中間電極で空乏層幅を変調することにより、ソース・ドレイン間の電流をコントロールする静電誘導型トランジスタ(Static Induction Transistor SIT )(非特許文献2)、さらには電解効果型トランジスタ(非特許文献3)、電荷注入型トランジスタ(非特許文献4)などが提案されている。しかし、これらのデバイスは中間電極の作製の難しさから高性能化が難しいという問題がある。



一方、最近になって、高度な作製技術を用いなくても、単純な半導体/金属/半導体の積層構造で、極めて高性能なトランジスタ特性が発現することが見出され、本発明者による提案がなされている(非特許文献5-6、特許文献1)。このトランジスタは、電流増幅型のバイボーラトランジスタに似た特性を持ち、中間金属電極がベースのように働くことから、メタルベース有機トランジスタ(Metal-Base Organic Transistor MBOT)と呼ばれる。
【非特許文献1】
Y.Yang,et.al.Nature 372,344(1994)
【非特許文献2】
K.Kudo,et.al.Thin Salid Films,393,362(2001)
【非特許文献3】
L.Ma,et.al.Appl.Phys.Lett.,85,5084(2004)
【非特許文献4】
K.Nakayama,et.al.Appl.Phys.Lett., 82,4584(2003)
【非特許文献5】
S.Fujimoto,et.al.Appl.Phys.Lett., 87,133503(2005)
【非特許文献6】
K.Nakayama,et.al.Appl.Phys.Lett., 88,153512(2006)
【特許文献1】
特開2007-258308号公報

産業上の利用分野


本発明は有機トランジスタ素子とこれを用いた電子・電気機器に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
エミッタ電極とコレクタ電極との間に有機半導体層とシート状のベース電極が設けられ、前記有機半導体層がエミッタ電極とベース電極との間、並びにベース電極とコレクタ電極との間に設けられている有機トランジスタ素子であって、前記ベース電極とコレクタ電極の間に、電荷透過促進層を有し、前記ベース電極とコレクタ電極との間に、前記有機半導体層の前記ベース電極側に隣接して電流増加層が配置されていることを特徴とする有機トランジスタ素子。

【請求項2】
前記電荷透過促進層は、ベース電極に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の有機トランジスタ素子。

【請求項3】
前記電荷透過促進層は、Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、およびBaのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物もしくは錯体のうちの少なくとも1種により構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の有機トランジスタ素子。

【請求項4】
請求項1から3のいずれか一項に記載の有機トランジスタ素子において、前記電荷透過促進層に隣接して漏れ電流抑制層が配置されていることを特徴とする有機トランジスタ素子。

【請求項5】
前記漏れ電流抑制層は、電子輸送性有機半導体材により構成されていることを特徴とする請求項4に記載の有機トランジスタ素子。

【請求項6】
前記電流増加層は、電子輸送性材により構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の有機トランジスタ素子。

【請求項7】
請求項1から6のうちのいずれか一項に記載の有機トランジスタ素子をその構成の少なくとも一部としていることを特徴とする電子・電気機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008121657thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 物質と光作用 領域
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