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有機電界効果型トランジスタ 新技術説明会

国内特許コード P110006069
整理番号 8007PCT/JP
掲載日 2011年12月12日
出願番号 特願2010-517840
登録番号 特許第5477750号
出願日 平成21年6月4日(2009.6.4)
登録日 平成26年2月21日(2014.2.21)
国際出願番号 JP2009060237
国際公開番号 WO2009157284
国際出願日 平成21年6月4日(2009.6.4)
国際公開日 平成21年12月30日(2009.12.30)
優先権データ
  • 特願2008-163968 (2008.6.24) JP
発明者
  • 永松 秀一
  • 高嶋 授
  • 金藤 敬一
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 有機電界効果型トランジスタ 新技術説明会
発明の概要 ソース電極とドレイン電極の間で電流通路となる有機半導体層が空乏層を含む共役系高分子からなり、該有機半導体層の導電率をゲート電極によって制御する有機電界効果型トランジスタにおいて、前記空乏層が、共役系高分子からなる前記有機半導体層にショットキー接合する還元性物質を接合させることによって形成されている有機電界効果型トランジスタ。共役系高分子を有機半導体として用いた、絶縁性を維持しやすい有機電界効果型トランジスタが提供される。
従来技術、競合技術の概要



電界効果型トランジスタ(Field Effect Transistor, FET)のチャネル領域(電流通路)に有機半導体を用いる有機電界効果型トランジスタは、無機半導体を用いる電界効果型トランジスタと比較して、スクリーン印刷等のインク塗布技術により安価に製造することが可能である上、フレキシブルであり大面積化が容易であるという利点を有する。従って、近年、その実用化に向けた技術開発が盛んに行われている。有機電界効果型トランジスタは、ペンタセンなどを用いる低分子系有機トランジスタと、ポリチオフェンなどを用いる高分子系有機トランジスタの2種類に大別される。低分子系トランジスタは、真空蒸着などにより作製されデバイス性能の再現性もよく、ディスプレイの駆動回路に用いられているが、柔軟性の観点からは、高分子系トランジスタの方が優れており、その高性能化が望まれている。





有機半導体材料を用いた有機電界効果型トランジスタは、その有機半導体材料の絶縁性をトランジスタのオフ状態として用いている。ペンタセンなどの低分子材料は、成膜を真空蒸着などで行うため、その薄膜には不純物などが含まれにくく絶縁性は維持しやすい。しかし、高分子材料は合成時の残留触媒、湿式プロセスの薄膜作成過程において、不純物イオンの混入や大気中の酸素・水分などにより、容易に導電状態である酸化状態に変化するので、絶縁性の維持が困難である。従って、従来の高分子材料を用いた有機電界効果型トランジスタでは、半導体層内に含まれる不純物などによりノーマリーオン状態のトランジスタが多い。また同様に、これらの理由から高分子材料を用いた有機トランジスタでは、特性の再現性のコントロールが困難である。





これらを解決する手法として、例えば、酸化され難い共役系高分子などを用いる方法が提案されているが、半導体層内に含まれる不純物などの影響を本質的に抑制できていない。

これら不純物が半導体層に含まれる場合、不純物ドーピングによる共役系高分子の絶縁性の低下からくるサブスレッショルド特性の低下のみならず、不純物イオンの分極によるトランジスタ特性のヒステリシス発現などトランジスタ特性を著しく低下させてしまう。また、他の解決手法として、共役系高分子材料の残留触媒(金属イオン)の除去、溶媒の蒸留・用具の洗浄の徹底、グローブボックスなど脱酸素・脱水分雰囲気制御下での作製等の対策も講じられている。しかしこれらには専用の設備が必要であること、また、これらの操作は徹底して行わなければ効果が期待できないという制約が存在する。その他、共役系高分子材料を用いる有機電界効果型トランジスタに関して、色々な提案がなされているが、前記問題点を解決するに至ってはいない(例えば、特許文献1~6参照)。

産業上の利用分野


本発明は、共役系高分子からなる有機半導体を用いた有機電界効果型トランジスタに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ソース電極とドレイン電極の間で電流通路となる有機半導体層が空乏層を含む共役系高分子からなり、該有機半導体層の導電率をゲート電極によって制御する有機電界効果型トランジスタにおいて、前記空乏層が、共役系高分子からなる前記有機半導体層にショットキー接合する還元性物質を接合させることによって形成されたものであり、かつ、該還元性物質は不連続膜として前記有機半導体層上に堆積されていることを特徴とする有機電界効果型トランジスタ。

【請求項2】
共役系高分子が、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン及びそれらの誘導体あるいはそれらの共重合体からなる群から選ばれた、1種又は2種以上の高分子であることを特徴とする請求項1記載の有機電界効果型トランジスタ。

【請求項3】
還元性物質が、平均膜厚10nm以下で有機半導体層上部に堆積されていることを特徴とする請求項1記載の有機電界効果型トランジスタ。

【請求項4】
還元性物質が、有機半導体層である前記共役系高分子のイオン化ポテンシャルより、0.5eV以上低い仕事関数を有する金属であることを特徴とする請求項1記載の有機電界効果型トランジスタ。

【請求項5】
還元性金属が、アルミニウムであることを特徴とする請求項4記載の有機電界効果型トランジスタ。

【請求項6】
アルミニウムが、平均膜厚2nmで有機半導体層上部に堆積していることを特徴とする請求項5記載の有機電界効果型トランジスタ。

【請求項7】
還元性金属が、インジウムであることを特徴とする請求項4記載の有機電界効果型トランジスタ。

【請求項8】
インジウムが、平均膜厚2nmで有機半導体層上部に堆積していることを特徴とする請求項7記載の有機電界効果型トランジスタ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010517840thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) WO2009/157284
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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