DE102004009600A1 - Selbstorganisierende organische Dielektrikumsschichten auf der Basis von Phosphonsäure-Derivaten - Google Patents

Selbstorganisierende organische Dielektrikumsschichten auf der Basis von Phosphonsäure-Derivaten Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Feldeffekttransitor bereit, der als Gatedielektrikum eine Selbsorganisierte Monolage einer organischen Verbindung aufweist, die eine Phosphonsäuregruppe enthält. Die Phosphonsäuregruppe weist außerdem einen organischen Rest auf, der aus der Gruppe, bestehend aus a) eine Alkylkette mit 1 bis 20 C-Atomen, b) Oligo(thio)etherketten oder c) aromatischen bzw. heteroaromatischen Verbindungen ausgewählt ist. Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors bereit, der als Gatedielektrikum eine selbstorganisierte Monolage eine organische Verbindung aufweist, die eine Phosphonsäuregruppe enthält. Die vorliegende Erfindung stellt außerdem die Verwendung organischer Phosphonsäurederivate bereit bei der Herstellung von Feldeffekttransistoren.

Description

  • Selbstorganisierende organische Dielektrikumsschichten auf der Basis von Phosphonsäure-Derivaten Qualitativ hochwertige, extrem dünne Dielektrikumsschichten sind für eine Vielzahl von Anwendungen von außerordentlichem Interesse. Besonders die Realisierung preiswerter Elektronik auf großenflächigen flexiblen Substraten, welche mit niedrigen Versorgungsspannungen arbeitet, erfordert die Verfügbarkeit solcher Schichten zum Aufbau von Transistoren, Kondensatoren etc.. Zum Beispiel eignen sich organische Feldeffekttransistoren als Pixelsteuerelemente in Aktiv-Matrix-Bildschirmen. Solche Bildschirme werden gewöhnlich mit Feldeffekttransistoren auf der Basis amorpher oder polykristalliner Siliziumschichten hergestellt. Die für die Herstellung hochwertiger Transistoren auf der Basis amorpher oder polykristalliner Siliziumschichten notwendigen Temperaturen von gewöhnlich mehr als 250°C erfordern die Verwendung starrer und zerbrechlicher Glas- oder Quarzsubstrate. Dank der relativ niedrigen Temperaturen, bei denen Transistoren auf der Basis organischer Halbleiter hergestellt werden, die gewöhnlich weniger als 200°C betragen, erlauben organische Transistoren die Herstellung von Aktiv-Matrix-Bildschirmen unter Verwendung billiger, flexibler, transparenter, unzerbrechlicher Polymerfolien mit erheblichen Vorteilen gegenüber Glas- oder Quarzsubstraten.
  • Ein weiteres Anwendungsgebiet für organische Feldeffekttransistoren liegt in der Herstellung von sehr preiswerten integrierten Schaltungen, wie sie zum Beispiel für die aktive Kennzeichnung und Identifizierung von Waren und Gütern zum Einsatz kommen. Diese so genannten Transponder werden gewöhnlich unter Verwendung von integrierten Schaltkreisen auf der Basis von einkristallinem Silizium hergestellt, was zu erheblichen Kosten bei der Aufbau- und Verbindungstechnik führt. Die Herstellung von Transpondern auf der Grundlage organi scher Transistoren würde zu ernormen Kostensenkungen führen und könnte der Transponder-Technologie zum weltweiten Durchbruch verhelfen.
  • Bei der Herstellung von Dünnfilmtransistoren sind gewöhnlich viele Schritte erforderlich, in denen die verschiedenen Schichten des Transistors abgeschieden werden. In einem ersten Schritt wird die Gateelektrode auf einem Substrat abgeschieden, anschließend wird auf der Gateelektrode das Gatedielektrikum abgeschieden und in einem weiteren Schritt die Source- und Drainelektrode strukturiert. Im letzten Schritt wird der Halbleiter zwischen der Source- und der Drainelektrode auf dem Gatedielektrikum abgeschieden.
  • Es werden daher hohe Anstrengungen unternommen, um einerseits den Herstellungsprozess zu vereinfachen und andererseits Dünnschichtfeldeffekttransistoren mit geringeren Dielektrikumsschichtdicken herzustellen, da diese direkt die benötigte Versorgungsspannung bestimmen.
  • In den deutschen Patentanmeldungen DE 103 28 810 und DE 103 28 811 wird die Herstellung und Verwendung von Molekülen beschrieben, die so genannten T-SAMs ("Top-Linked Self Assembly Mono Layers), die als Isolatorschicht dienen und zum Beispiel für organische Feldeffekttransistoren verwendet werden können. Besonders geeignet sind die dort beschriebenen Molekülstrukturen für die Ausbildung von Monolagen auf Siliziumsubstraten mit natürlicher Siliziumoxid-Schicht.
  • Bei der Nutzung anderer Gatematerialien, zum Beispiel Aluminium und Titan, wie es zum Aufbau integrierter Schaltungen auf Glas oder flexiblen polymeren Substraten vorteilhaft ist, welche durch die Ausbildung einer natürlichen Oxidschicht ebenfalls geeignete Substrate für die Bildung von Monolagen aus Molekülen der in den DE 103 28 810 und DE 103 28 811 beschriebenen Verbindungen sind, zeigen organische Feldeffekttransistoren mit den in den oben genannten Patentanmel dungen beschriebenen T-SAM-Isolator-Schichten in Verbindung mit Pentazen, Tetrazen und Oligothiophenen, schlechtere elektrische Eigenschaften als bei der Nutzung von Silizium als Gatematerial.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, neue Verbindungsklassen bereitzustellen, die als monomolekulares Dielektrikum für die Verwendung bei den Feldeffekttransistoren auf Basis von organischen Halbleitern dienen können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, Feldeffekttransistoren bereitzustellen, die eine Dielektrikumsschicht aufweisen, die sowohl für die Feldeffekttransistoren auf der Basis von Silizium auch für Feldeffekttransistoren auf der Basis von organischen Halbleitermaterialien dienen können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Materialien vorzuschlagen, die zur Verwendung bei der Herstellung von Feldeffekttransistoren dienen können.
  • Die Aufgaben wurden gemäß der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 11 und 19 gelöst.
  • Der Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 ist daher ein Feldeffekttransistor mit einem Substrat, mit einer Source-, einer Drain- und einer Gateelektrode sowie mit einem Halbleitermaterial, wobei auf der Gateelektrode eine Dielektrikumsschicht (Gatedielektrikum) angeordnet ist, die aus einer selbstorganisierten Monolage einer organischen Verbindung, die eine Phosphorsäuregruppe aufweist, ausgebildet ist. Die erfindungsgemäßen Dielektrikumsschichten sind derart stabil, dass es problemlos möglich ist, auf deren Oberfläche Fotolithographieprozesse zu realisieren, wie zum Beispiel Abscheidung und Strukturierung der weiteren Metalllagen, Abscheiden eines organischen oder anorganischen Halbleiters usw. Damit lassen sich elektronische Bauelemente, wie zum Beispiel organische Feldeffekttransistoren, herstellen und zu integrierten Schaltungen erweitern.
  • In einer besonderen Ausführungsform weist die organische Verbindung der allgemeinen Formel I
    Figure 00040001
    allgemeine Formel I
    den Rest R, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
    • a) eine Alkylkette mit 2 bis 20 C-Atomen, die linear oder verzweigt und/oder substituiert sein können und/oder ungesättigte Bindung enthält, wobei besonders bevorzugt ist eine n-Alkylkette der Formel -(CH2)X-CH3, wobei x eine ganze Zahle zwischen 1 und 19 ist;
    • b) Oligothioetherkette der allgemeinen Formel II [-(CH2-CH2-X)n-] wobei X O oder S ist und n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10 bedeutet;
    • c) eine Kette der allgemeinen Formel III
      Figure 00040002
      wobei o und p unabhängig voneinander 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 sein können, m eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist, q 1 oder 2 ist und Q1 und Q2 unabhängig voneinander CH, O, S oder N(H) ist und insbesondere die Reste Phenyl, Biphenyl, Tertphenyl, Quartphenyl, (Oligo)thiophen, (Oligo)pyrrol, (Oligo)imidazol, (Oligo)pyridin oder (Oligo)pyrazin oder eine Kombination aus a) und b), aus c) oder aus a), b) und c) auf, wobei M H, ein organischer Rest oder ein Metall kation) ist.
  • Im Allgemeinen eignen sich alle organischen Reste, die bewegliche oder starre lineare Einheiten mit den unter a), b) und c) aufgeführten Gruppen bilden. Die Länge des Restes bestimmt nicht nur die Flexibilität und die Ausrichtung der selbstorganisierten Monolage sondern auch die Dicke der Isolationsschicht und somit die Größe der Versorgungsspannung im Bauelement. Eine geeignete Kombination von linearen, flexiblen und aromatischen bzw. heteroaromatischen Molekülfragmenten im organischen Rest kann sogar zu einer Verbesserung der Schichteigenschaften beitragen und zwar in der Weise, dass durch den Einbau von aromatischen bzw. heteroaromatischen Gruppen eine Stabilisierung der Schicht erreicht wird, welche auf der ππ-Wechselwirkung gleicher Gruppen benachbarter Ketten beruht. Neben der oben genannten Gruppen können auch weitere Gruppen im organischen Rest vorhanden sein, um einerseits die Ausrichtung des Moleküls zu bestimmen und andererseits zu einer Stabilisierung durch Wechselwirkungen, wie z. B. Dipol-Dipol, CT-Wechselwirkungen, ππ-Wechselwirkungen oder durch eine Stabilisierung durch die van der Waals-Kräfte. Die erfindungsgemäßen Materialien richten sich dabei in der Weise auf der Oberfläche der Gateelektrode aus, dass die Phosphonsäuregruppe als Ankergruppe in möglichst dichter Weise die oxidische Substratoberfläche besetzt und die linearen organischen Reste sich parallel zu benachbarten Resten von der Substratoberfläche weg anordnet. Die parallele Ausrichtung der organischen Reste erfolgt im Allgemeinen nicht orthogonal zum Substrat sondern unter Ausbildung eines Winkels, wobei die Größe des Winkels nicht entscheidend ist.
  • Die Stärke der selbstorganisierten Monolage (Schichtdicke) wird durch die Länge des organischen Moleküls bestimmt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Dielektrikumsschicht eine Stärke von etwa 1 bis etwa 10 nm, vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 5 nm auf.
  • Als Materialien für die Gateelektrode, eignen sich im Prinzip alle Materialien, die entweder eine native Oxidschicht aufweisen, die mit den Phosphonsäure-Gruppen eine Wechselwirkung eingehen. In einer besonderen Ausführungsform weist die Ober fläche der Gateelektrode eine Metalloxidschicht auf. Es ist aber anzumerken, dass auch andere Metallschichten mit den Phosphonsäuregruppen eine Wechselwirkung eingehen können, was zur Ausbildung einer selbstorganisierten Monolage führt. Solche Oberflächen können zum Beispiel Hydroxyoxidoberflächen sein.
  • Die bevorzugten Materialien für die Gateelektrode sind Aluminium (Al), Titan (Ti), Titanitrid (TiN), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Wolfram (W), Titanwolfram (TiW), Tantalwolfram (TaW), Wolframnitrid (WN), Wolframcarbonitrid (WCN), Irridiumoxid (IrO), Rutheniumoxid (RuO), Strontiumrutheniumoxid (SrRuO) bzw. eine Kombination dieser Schichten und/oder Materialien. Die Gateelektrode weist gegebenenfalls zusätzlich auch eine Schicht aus Silizium (Si), Titannitridsilizium (TiNSi), Siliziumoxynitrid (SiON), Siliziumoxid (SiO), Siliziumcarbid (SiC) oder Siliziumcarbonitrid (SiCN) auf. Wenn das Elektrodenmaterial keine native Oxidschicht aufweist, kann die Oberfläche gezielt behandelt werden, um entweder eine Oxidschicht oder eine andere Schicht zu erhalten, die mit den Phosphonsäuregruppen eine Wechselwirkung eingehen.
  • Es ist lediglich notwendig, dass die Oberfläche der Gateelektrode so gestaltet ist, dass eine Wechselwirkung mit Phosphonsäuregruppen möglich ist.
  • Die Materialien für die Source- und Drainelektrode sind für die Funktion des Bauelementes in der Weise nicht entscheidend, da keine direkte Wechselwirkung (Anbindung etc.) der erfindungsgemäßen Phosphonsäureverbindungen besteht. Prinzipiell eignen sich alle leitfähigen Metalle, Formulierungen dieser oder Polymere. Beispielsweise werden folgende Materialien genannt: Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Titannitrid (TiN), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Wolfram (W), Titanwolfram (TiW), Tantalwolfram (TaW), Wolframnitrid (WN), Wolframcarbonitrid (WCN), Irridiumoxid, Rutheniumoxid, Strontiumrutheniumoxid, Platin, Palladium, Gal liumarsenid usw. Auch die Source- bzw. Drainelektrode können zusätzlich eine Schicht aus Si, TiNSi, SiON, SiO, SiC oder SiCN aufweisen. Als polymere Kontaktmaterialien sind beispielsweise PEDOT:PSS (Baytron®)oder Polyanilin geeignet.
  • Die erfindungsgemäße Dielektrikumsschicht aus einer organischen Verbindung mit Phosphonsäuregruppen eignet sich insbesondere dann, wenn ein Halbleitermaterial verwendet wird, das auf der Basis eines organischen Halbleiters ausgebildet ist. Der Begriff Phosphorsäuregruppe ist so zu verstehen, dass auch Phosporsäure-Derivate wie z. B. FsW oder Salze darunter verstanden werden sollen.
  • In einer besonderen Ausführungsform wird das Halbleitermaterial auf der Basis eines organischen Halbleiters aufgebaut. Der organische Halbleiter kann zum Beispiel aus der Gruppe, bestehend aus Pentazen, Tetrazen und Oligothiophen ausgewählt werden.
  • Die Versorgungsspannung eines Feldeffekttransistors hängt insbesondere von der Stärke der auf der Gateelektrode angeordneten Dielektrikumsschicht (des Gatedielektrikums) ab. Deshalb kann der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor mit einer Versorgungsspannung von weniger als 5 Volt und insbesondere von weniger als 3 Volt, nämlich im Bereich von 1 bis 3 Volt betrieben werden.
  • Falls aber eine höhere Versorgungsspannung gewünscht ist, kann auf die Oberfläche der selbstorganisierten Monolage beispielsweise eine inorganische oder organische Isolationsschicht aufgebracht werden. Wenn die Isolationsschicht auf Basis zum Beispiel eines organischen Polymers ausgebildet ist, weist diese Schicht eine Stärke von 10 bis 30 nm auf.
  • Die erfindungsgemäßen Feldeffekttransistoren eignen sich insbesondere zur Verwendung im so genannten "Low Cost"-Be reich der Elektronik und speziell für organische Feldeffekttransistoren mit niedrigen Versorgungsspannungen.
  • In einem Aspekt der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren bereitgestellt, zur Herstellung von Feldeffekttransistoren.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren, wird ein Substrat auf der Basis von inorganischen oder organischen Materialien bereitgestellt, worauf eine Gateelektrode abgeschieden wird. Die Gateelektrode kann dann mit einer organischen Verbindung, die eine Phosphonsäuregruppe aufweist, in Kontakt gebracht werden, um eine auf der Gateelektrode angeordnete selbstorganisierte Monolage der organischen Verbindung zu erhalten. Wie vorstehend beschrieben, weist die Oberfläche der Gateelektrode solche Eigenschaften auf, dass die Phosphonsäuregruppe mit der Oberfläche der Gateelektrode eine Wechselwirkung eingeht. Eine so erhaltene selbstorganisierte Monolage der organischen Verbindung kann dann weiteren Herstellungsschritten unterzogen werden. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher als nächster Schritt das Abscheiden und Strukturieren einer Source- und einer Drainelektrode mit dem nachfolgenden Abscheiden eines Halbleitermaterials vorgesehen.
  • Das in Kontakt bringen der organischen Verbindung mit dem Material der Gateelektrode kann entweder dadurch erfolgen, dass ein Substrat mit der daran angeordneten Gateelektrode in eine Lösung eingetaucht wird, die die erfindungsgemäße organische Verbindung aufweist.
  • Als Lösungsmittel eignen sich insbesondere protische, polare Lösungsmittel, wie zum Beispiel Alkohol.
  • Die Dichte der selbstorganisierten Monolage der organischen Verbindung und die Dauer der Abscheidung kann durch die Konzentration der Lösung der organischen Verbindung in die das Substrat eingetaucht wird, beeinflusst werden. Die Konzentration der Lösung im Bereich von etwa 10–4 bis 0,1 mol-% der organischen Verbindung eigner sich besonders zur Herstellung dichter Schichten. Nachdem das Substrat in die Lösung der organischen Verbindung eingetaucht wurde, kann anschließend ein Spülschritt mit reinem Prozesslösungsmittel erfolgen. Danach kann gegebenenfalls das Substrat mit einem leicht flüchtigen Lösungsmittel wie zum Beispiel Aceton oder Dichlormethan gespült werden und abschließend getrocknet. Das Trocknen kann zum Beispiel im Ofen oder auf einer Hot-Plate unter Schutzgas erfolgen.
  • Die organische Verbindung kann aber auch durch Aufdampfen der organischen Verbindung auf die Gateelektrode mit der Gateelektrode in Kontakt gebracht werden.
  • Das Abscheiden der organischen Verbindung kann dann in einem geschlossenen Reaktor mit Heizung erfolgen. Der Reaktorinnenraum wird nach der Beladung mit dem Substrat mit definierter Gateelektrode evakuiert und mit Inertgas wie zum Beispiel Argon oder Stickstoff belüftet, um Reste von Sauerstoff zu entfernen. Anschließend werden Arbeitsdruck und Arbeitstemperatur angestellt, die sich im Wesentlichen nach dem organischen Rest richten. Ein Druck von etwa 10–6 bis 400 mbar und eine Temperatur von etwa 80 bis 200°C sind besonders bevorzugt. Die idealen Prozessbedingungen richten sich nach der Flüchtigkeit der organischen Verbindung. Die Beschichtungszeiten betragen in der Regel je nach Prozessbedingungen zwischen 3 min und 24 h.
  • Eine der Aufgaben wird durch die Verwendung einer organischen Verbindung, die eine Phosphonsäuregruppe aufweist, bei der Herstellung von Feldeffekttransistoren gelöst.
  • In einer besonderen Ausführungsform bildet die organische Verbindung mit der Phosphonsäuregruppe auf der Gateelektrode eine selbstorganisierte Monolage aus.
  • Dabei dient die organische Verbindung mit der Phosphonsäuregruppe als Gatedielektrikum.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 Ausschnitt einer Gateelektrode mit einer selbstorganisierten Monolage der erfindungsgemäßen organischen Verbindung;
  • 2 Bottomkontakt TFT;
  • 3 Topkontakt TFT;
  • 4 Bottomkontakt TFT für eine höhere Versorgungsspannung und
  • 5 Topkontakt TFT für eine höhere Versorgungsspannung.
  • 6 Spannungskennlinien des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors.
  • 7 Durchgangskennlinien des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors.
  • 1 beschreibt eine schematische Anordnung der selbstorganisierten Monolage auf der Oberfläche der Gateelektrode. Die Oberfläche der Gateelektrode weist eine Metalloxidschicht auf, so dass eine Wechselwirkung zwischen Phosphonsäuregruppen und der Oberfläche der Gateelektrode stattfinden kann. Durch das Metalloxid wird eine starke Wechselwirkung zwischen der Oberfläche auf den Phosphonsäuregruppen erzielt.
  • 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Feldeffekttransistor, mit einer selbstorganisierten Monolage der erfindungsgemäßen Verbindung. Auf einem Substrat (3) ist eine Gateelektrode (1) angeordnet, die nach dem Strukturieren mit der organischen Verbindung in Kontakt gebracht worden ist, um eine selbstorganisierte Monolage der organischen Verbindung (2) zu erhalten. Im anschließenden Verfahren werden Drain- (6) bzw. Source-(4)-Elektroden abgeschieden und strukturiert und darauf eine Schicht (6) eines organischen Halbleiters abgeschieden. Der Aufbau des in 3 beschriebenen Feldeffekttransistors entspricht der Bottom-Kontaktarchitektur. 3 zeigt einen Feldeffekttransistor mit einer Top-Kontaktarchitektur mit der selbstorganisierten Monolage (2) der erfindungsgemäßen Verbindung.
  • 4 bzw. 5 entsprechen den 2 und 3 mit dem Unterschied, dass die Versorgungsspannung für die Feldeffekttransistoren gemäß 3 und 4 höher liegt, da auf der selbstorganisierten Monolage der organischen Verbindung eine weitere dielektrische Schicht angeordnet ist. Die dielektrische Schicht ist etwa 10 bis etwa 30 nm stark und besteht aus einem organischen Polymer.
  • Die elektronischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors sind in 6 und 7 gezeigt. Der organische Feldeffekttransistor wurde durch Abscheidung von Alkanphosphonsäure auf Aluminium-Gate-Elektrode erhalten. Die selbstorganisierte Monolage der Alkanphosphonsäure ist ca. 2,5 nm dick. Die Source- bzw. Drainkontakte sind aus Gold und das Halbleitermaterial war Pentazen.
    • 1
    Gateelektrode
    2
    Monolage der organischen Verbindung
    3
    Substrat
    4
    Sourceelektrode
    5
    Halbleiter
    6
    Drainelektrode

Claims (21)

  1. Feldeffekttransistor mit einem Substrat, einer Source-, einer Drain- und einer Gateelektrode und einem Halbleitermaterial, wobei auf der Gateelektrode eine Dielektrikumsschicht (Gatedielektrikum) angeordnet ist, die aus einer selbstorganisierten Monolage einer organischen Verbindung, die eine Phosphonsäuregruppe aufweist, ausgebildet ist.
  2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Verbindung der nachstehend abgebildeten allgemeinen Formel I entspricht:
    Figure 00130001
    allgemeine Formel I wobei R ein Rest, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: a) eine Alkylkette mit 1 bis 20 C-Atomen, die linear oder verzweigt und/oder substituiert sein können und/oder ungesättigte Bindung enthält, wobei besonders bevorzugt ist eine Alkylkette der Fomel – (CH2)x-CH3, wobei x eine ganze Zahl zwischen 0 und 19 ist; b) Oligothioetherkette der allgemeinen Formel II [-(CH2-CH2-X)n-] wobei X O oder S ist und n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10 bedeutet; c) eine Kette der allgemeinen Formel III
    Figure 00130002
    wobei o und p unabhängig voneinander 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3 sein können, m eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist, q 1 oder 2 ist und Q1 und Q2 unabhängig voneinander CH, O, S oder N(H) ist und insbesondere die Reste Phenyl, Biphenyl, Tertphenyl, Quartphenyl, (Oligo)thiophen, (Oligo)pyrrol, (Oligo)imidazol, (Oligo)pyridin oder (Oligo)pyrazin oder eine Kombination aus a) und b), aus c) oder aus a), b) und c) ist, wobei M H, ein organischer Rest oder ein Metal(kation) ist.
  3. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrikumsschicht eine Stärke von 2 bis etwa 10 nm, vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 5 nm aufweist
  4. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektrode an der Oberfläche eine Metalloxidschicht aufweist.
  5. Feldeffekttransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektrode aus der Gruppe bestehend aus Al Aluminium (Al), Titan (Ti), Titanitrid (TiN), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Wolfram (W), Titanwolfram (TiW), Tantalwolfram (TaW), Wolframnitrid (WN), Wolframcarbonitrid (WCN), Irridiumoxid, Rutheniumoxid, Strontiumrutheniumoxid bzw. aus einer Kombination der oben genannten Materialien ausgewählt ist und gegebenenfalls zusätzlich eine Schicht aus Silizium, Titannitridsilizium, Siliziumoxynitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid oder Siliziumcarbonitrid versehen ist
  6. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Source- und Drainelektrode unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt aus Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Titannitrid (TiN), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Wolfram (W), Titanwolfram (TiW), Tantalwolfram (TaW), Wolframnitrid (WN), Wolframcarbonitrid (WCN), Irridiumoxid (IrO), Rutheniumoxid (RuO), Strontiumruthenium (SrRuO), Platin (Pt), Palladium (Pd), Galliumarsenid bzw. aus einer Kombination dieser Materialien ausgewählt ist und gegebenenfalls zusätzlich eine Schicht aus Silizium (Si), Titannitridsilizium (TiNSi), Siliziumoxynitrid (SiON), Siliziumoxid (SiO), Siliziumcarbid (SiC) oder Siliziumcarbonitrid (SiCN) versehen ist.
  7. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial ein organischer Halbleiter ist.
  8. Feldeffekttransistor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Halbleiter aus der Gruppe bestehend aus Pentazen, Tetrazen und Oligothiophen ausgewählt ist.
  9. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial ein anorganischer Halbleiter ist.
  10. Feldeffekttransistor, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Versorgungsspannung von weniger als 5 Volt, vorzugsweise von weniger als 3 Volt betrieben wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Substrats; – Abscheiden einer Gateelektrode; – in Kontakt bringen der Gateelektrode mit einer organischen Verbindung, die eine Phosphonsäuregruppe aufweist, um eine auf der Gateelektrode selbstorganisierte Monolage der organischen Verbindung zu erhalten; – Abscheiden und falls notwendig Strukturieren einer Source- und einer Drainelektrode; – Abscheiden eines Halbleitermaterials.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des in Kontakt Bringens der Gateelektrode mit einer organischen Verbindung, die eine Phosphonsäuregruppe aufweist, die organische Verbindung in einem Lösungsmittel vorliegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel ein protisches, polares Lösungsmittel ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel ein Alkohol ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der organischen Verbindung im Bereich von etwa 10–4 bis etwa 0,1 mol-% vorliegt.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des in Kontakt Bringens der Gateelektrode mit einer organischen, eine Phosphonsäuregruppe aufweisenden Verbindung, die organische Verbindung auf der Gateelektrode aufgedampft wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck beim Aufdampfen der organischen Verbindung auf der Gateelektrode im Bereich von etwa 10–6 bis 400 mbar liegt.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur beim Aufdampfen der organischen Verbindung auf die Gateelektrode im Bereich von etwa 80 bis etwa 200°C liegt.
  19. Verwendung einer organischen Verbindung, die eine Phosphonsäuregruppe aufweist, bei der Herstellung eines Feldeffekttransistors.
  20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Verbindung, die eine Phosphonsäuregruppe aufweist, eine auf der Gateelektrode angeordnete selbstorganisierte Monolage bildet.
  21. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstorganisierte Monolage der organischen Verbindung als Gatedielektrikum dient.
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