JP2012182364A - Electrode for organic electric element and organic transistor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機電子素子用電極、及び有機トランジスタ素子に関するものである。 The present invention relates to an electrode for an organic electronic device and an organic transistor device.
カーボンナノチューブについては、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、「炭素６員環を有する有機材料と接触するためのカーボンナノチューブと、当該カーボンナノチューブの一部と接触する金属とからなる、有機材料用の端子」が提案されている。
Various proposals have been made for carbon nanotubes.
For example, Patent Document 1 proposes “a terminal for an organic material comprising a carbon nanotube for contacting an organic material having a carbon 6-membered ring and a metal contacting a part of the carbon nanotube”. Yes.
本発明の課題は、有機半導体に対する接触抵抗を低減した有機電子素子用電極を提供することである。 The subject of this invention is providing the electrode for organic electronic elements which reduced the contact resistance with respect to an organic semiconductor.
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
金属層と、
前記金属層の表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブと、
を有する有機電子素子用電極。
The above problem is solved by the following means. That is,
The invention according to claim 1
A metal layer,
Carbon nanotubes attached to at least part of the surface of the metal layer;
An electrode for an organic electronic device.
請求項２に係る発明は、
金属層と前記金属層の表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブとを有するソース電極と、
前記ソース電極と間隔を持って配置されるドレイン電極であって、金属層と前記金属層の表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブとを有するドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極の前記カーボンナノチューブとそれぞれ接触するようにして、前記ソース電極及びドレイン電極を接続して配置されるチャネル層であって、有機半導体を含んで構成されたチャネル層と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極間に流れる電流を制御するためのゲート電極と、
前記チャネル層と前記ゲート電極とを絶縁するためのゲート絶縁層と、
を備える有機トランジスタ素子。
The invention according to claim 2
A source electrode having a metal layer and a carbon nanotube attached to at least a portion of the surface of the metal layer;
A drain electrode disposed at a distance from the source electrode, the drain electrode having a metal layer and a carbon nanotube attached to at least a part of the surface of the metal layer;
A channel layer disposed to connect the source electrode and the drain electrode so as to be in contact with the carbon nanotubes of the source electrode and the drain electrode, respectively, and a channel layer including an organic semiconductor;
A gate electrode for controlling a current flowing between the source electrode and the drain electrode;
A gate insulating layer for insulating the channel layer and the gate electrode;
An organic transistor element comprising:
請求項１に係る発明によれば、金属層の表面にカーボンナノチューブが付着していない場合に比べ、有機半導体に対する接触抵抗を低減した有機電子素子用電極を提供できる。 According to the invention concerning Claim 1, compared with the case where the carbon nanotube has not adhered to the surface of a metal layer, the electrode for organic electronic elements which reduced the contact resistance with respect to an organic semiconductor can be provided.
請求項２に係る発明によれば、ソース電極・ドレイン電極として、表面にカーボンナノチューブが付着していない金属層を適用した場合に比べ、駆動電圧が低減した有機トランジスタ素子を提供できる。 According to the invention which concerns on Claim 2, compared with the case where the metal layer which the carbon nanotube does not adhere to the surface is applied as a source electrode / drain electrode, the organic transistor element in which the drive voltage was reduced can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本実施形態に係る有機トランジスタ素子を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an organic transistor element according to this embodiment.
本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０は、例えば、図１に示すように、基板１２上に、ゲート電極１４が設けられ、このゲート電極１４の設けられた基板１２上にゲート絶縁層１６が設けられている。このゲート絶縁層１６上には、ソース電極１８及びドレイン電極２０が間隔を隔てて設けられており、これらのソース電極１８及びドレイン電極２０の間には、例えば、有機半導体を含んで構成されたチャネル層２２が設けられている。 In the organic transistor element 10 according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1, a gate electrode 14 is provided on a substrate 12, and a gate insulating layer 16 is provided on the substrate 12 on which the gate electrode 14 is provided. It has been. On the gate insulating layer 16, a source electrode 18 and a drain electrode 20 are provided at an interval, and the source electrode 18 and the drain electrode 20 are configured to include, for example, an organic semiconductor. A channel layer 22 is provided.
チャネル層２２は、ソース電極１８及びドレイン電極２０の一部をそれぞれ覆うようにして双方に接すると共に、これらのソース電極１８及びドレイン電極２０を導通するように設けられている。ゲート電極１４は、ゲート絶縁層１６によってソース電極１８及びドレイン電極２０に対して絶縁されている。 The channel layer 22 is provided so as to cover both the source electrode 18 and the drain electrode 20 so as to cover a part of the source electrode 18 and the drain electrode 20 and to make the source electrode 18 and the drain electrode 20 conductive. The gate electrode 14 is insulated from the source electrode 18 and the drain electrode 20 by the gate insulating layer 16.
ゲート絶縁層１６がゲート電極１４上に設けられることによって、ゲート電極１４がソース電極１８及びドレイン電極２０の双方から絶縁された状態となる。すなわち、ゲート絶縁層１６を設けることによって、ゲート電極１４に電圧を印加することでソース電極１８及びドレイン電極２０間に流れる電流が制御される。 By providing the gate insulating layer 16 on the gate electrode 14, the gate electrode 14 is insulated from both the source electrode 18 and the drain electrode 20. That is, by providing the gate insulating layer 16, a current flowing between the source electrode 18 and the drain electrode 20 is controlled by applying a voltage to the gate electrode 14.
なお、ソース電極１８及びドレイン電極２０は、電極１４に電圧が印加されることで、ソース電極１８とドレイン電極２０との間に有機半導体を含んで構成されたチャネル層２２を介して電流が流れる位置に設けられていればよい。
ゲート電極１４に印加する電圧の電圧値を調整することで、ソース電極１８とドレイン電極２０との間（その間のチャネル層２２）に流れる電流が制御される。
Note that the source electrode 18 and the drain electrode 20 have a voltage applied to the electrode 14, whereby a current flows between the source electrode 18 and the drain electrode 20 through the channel layer 22 including an organic semiconductor. What is necessary is just to be provided in the position.
By adjusting the voltage value of the voltage applied to the gate electrode 14, the current flowing between the source electrode 18 and the drain electrode 20 (channel layer 22 therebetween) is controlled.
本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０における各要素について詳細に説明する。 Each element in the organic transistor element 10 according to the present embodiment will be described in detail.
−ソース電極・ドレイン電極−
ソース電極１８・ドレイン電極２０は、金属層２４Ａと、金属層２４Ａの表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブ２４Ｂと、で構成されている。
−Source / Drain electrode−
The source electrode 18 and the drain electrode 20 are composed of a metal layer 24A and carbon nanotubes 24B attached to at least a part of the surface of the metal layer 24A.
金属層２４Ａについて説明する。
金属層２４Ａは、金属により構成され、導電性が発現している層であればよい。中でも金属層２４Ａは、金属粒子が集合（凝集）した状態で、溶融し、互いの粒子同士が結着（つまり融着）して形成された層であることが好ましい。言い換えれば、金属層２４Ａは、金属粒子が粒子形状を維持せず、互いの粒子同士が結着（つまり融着）して、導電性が発現した導電層であることが好ましい。このような金属層表面は、金属の蒸着又はスパッタリングにより形成された金属層に比べ、金属粒子の形状に起因する凹凸が大きくなる。
The metal layer 24A will be described.
The metal layer 24A may be a layer made of metal and exhibiting electrical conductivity. In particular, the metal layer 24 </ b> A is preferably a layer formed by melting in a state where metal particles are aggregated (aggregated) and bonding (that is, fusing) each other's particles. In other words, the metal layer 24 </ b> A is preferably a conductive layer in which the metal particles do not maintain the particle shape and the particles are bound (that is, fused) to express conductivity. Such a metal layer surface has greater irregularities due to the shape of the metal particles than a metal layer formed by metal deposition or sputtering.
金属層２４Ａを構成する金属粒子としては、例えば、粒径（最大径）１０ｎｍ以下の粒子であって、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）等の金属材料の粒子が挙げられる。 The metal particles constituting the metal layer 24A are, for example, particles having a particle size (maximum diameter) of 10 nm or less, and a metal material such as silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), platinum (Pt), etc. Particles.
金属層２４Ａの厚さは、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内であることがよい。 The thickness of the metal layer 24A is preferably in the range of 0.1 μm to 1.0 μm, for example.
カーボンナノチューブ２４Ｂについて説明する。
カーボンナノチューブ２４Ｂは、例えば、ソース電極１８・ドレイン電極２０を構成する金属層２４Ａの表面のうち、下層となるゲート絶縁層１６と対向する面（厚み方向に対向する面のうち、下層となるゲート絶縁層１６側とは反対側の面）に付着している。
具体的には、例えば、カーボンナノチューブ２４Ｂは、金属層２４Ａの表面に存在する微小な凹凸の凹部に埋め込まれるように付着している。無論、カーボンナノチューブ２４Ｂは、金属層２４Ａの表面に存在する微小な凹凸の凸部に付着してもよく、金属層２４Ａの表面に層状に付着していてもよい。
The carbon nanotube 24B will be described.
The carbon nanotube 24B is, for example, a surface facing the lower gate insulating layer 16 in the surface of the metal layer 24A constituting the source electrode 18 and the drain electrode 20 (the gate serving as the lower layer among the surfaces facing the thickness direction). It is attached to the surface opposite to the insulating layer 16 side.
Specifically, for example, the carbon nanotubes 24B are attached so as to be embedded in minute concave and convex recesses present on the surface of the metal layer 24A. Needless to say, the carbon nanotubes 24B may be attached to minute uneven portions on the surface of the metal layer 24A, or may be attached in layers to the surface of the metal layer 24A.
なお、カーボンナノチューブ２４Ｂの付着領域は、ソース電極１８・ドレイン電極２０（それを構成する金属層２４Ａ）における、チャネル層２２と接触する領域に付着していればよく、金属層２４Ａの表面全面であっても、側面のみに付着していてもよい。 The carbon nanotube 24B may be attached to the region in contact with the channel layer 22 in the source electrode 18 and the drain electrode 20 (metal layer 24A constituting the carbon nanotube 24B). Even if it exists, you may adhere only to the side.
カーボンナノチューブ２４Ｂは、例えば、単層カーボンナノチューブ、二層以上の多層カーボンナノチューブが挙げられる。 Examples of the carbon nanotubes 24B include single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes having two or more layers.
カーボンナノチューブとしては、例えば、単層カーボンナノチューブの変種である、カーボンナノホーン（一方の端部から他方の端部まで連続的に拡径しているホーン型のもの）、カーボンナノコイル（全体としてスパイラル状をしているコイル型のもの）、カーボンナノビーズ（中心にチューブを有し、これがアモルファスカーボン等からなる球状のビーズを貫通した形状のもの）、カップスタック型ナノチューブ、カーボンナノホーンやアモルファスカーボンで外周を覆われたカーボンナノチューブ等、厳密にチューブ形状をしていないものも挙げられる。
また、カーボンナノチューブ２４Ｂとしては、カーボンナノチューブ中に金属等が内包されている金属内包ナノチューブ、フラーレン又は金属内包フラーレンがカーボンナノチューブ中に内包されるピーポッドナノチューブ等、何らかの物質をカーボンナノチューブ中に内包したカーボンナノチューブも挙げられる。
Examples of carbon nanotubes include carbon nanohorns (horn-type ones that are continuously expanded from one end to the other end) and carbon nanocoils (spiral as a whole), which are variants of single-walled carbon nanotubes. Coil-shaped ones), carbon nanobeads (with a tube in the center and a shape that penetrates spherical beads made of amorphous carbon, etc.), cup-stacked nanotubes, carbon nanohorns, and amorphous carbon Also, carbon nanotubes covered with a carbon nanotube, etc., which are not strictly in the shape of a tube.
The carbon nanotubes 24B include carbon-encapsulated nanotubes in which metal or the like is encapsulated in carbon nanotubes, fullerenes or peapod nanotubes in which metal-encapsulated fullerenes are encapsulated in carbon nanotubes. Nanotubes are also included.
これら、カーボンナノチューブ２４Ｂとしては、１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。 These carbon nanotubes 24B may be used alone or in combination of two or more.
一方、カーボンナノチューブ２４Ｂは、複数のカーボンナノチューブ２４Ｂが相互に非接触の状態で、金属層２４Ａの表面に付着していてもよいが、複数のカーボンナノチューブ２４Ｂが相互に接触して、互いに電気的接続をした状態のカーボンナノチューブ構造体として、金属層２４Ａの表面に付着していてもよい。 On the other hand, the carbon nanotubes 24B may be attached to the surface of the metal layer 24A in a state where the plurality of carbon nanotubes 24B are not in contact with each other, but the plurality of carbon nanotubes 24B are in contact with each other and are electrically connected to each other. The carbon nanotube structure in a connected state may be attached to the surface of the metal layer 24A.
ここで、カーボンナノチューブ構造体について説明する。なお、本説明において、カーボンナノチューブの符号は省略する。
カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブ同士が非結合状態で相互に接触して、互いに電気的接続をした状態で構成されていてもよいが、カーボンナノチューブ同士が化学結合により互いが電気的に接続されたネットワーク構造を形成していることが、カーボンナノチューブ自体の電気伝導性や機械的強度、及び電極強度を向上させる観点からよい。
Here, the carbon nanotube structure will be described. In this description, the reference numerals of carbon nanotubes are omitted.
The carbon nanotube structure may be configured in such a manner that a plurality of carbon nanotubes are in contact with each other in a non-bonded state and electrically connected to each other, but the carbon nanotubes are electrically connected to each other by chemical bonding. The formation of a connected network structure is preferable from the viewpoint of improving the electrical conductivity, mechanical strength, and electrode strength of the carbon nanotube itself.
このようなカーボンナノチューブ構造体として、具体的には、例えば、官能基で修飾したカーボンナノチューブを用い、当該官能基間を化学結合させて相互に網目構造を構成する架橋カーボンナノチューブ構造体が挙げられる。 Specific examples of such a carbon nanotube structure include, for example, a crosslinked carbon nanotube structure in which a carbon nanotube modified with a functional group is used to chemically bond the functional groups to form a network structure. .
架橋カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブの官能基間を化学結合させた架橋部位を有することになるが、この架橋部位としては、架橋剤により複数の官能基間を架橋した第１の構造、複数の官能基同士を化学結合により形成された第２の構造が好適に挙げられる。 The cross-linked carbon nanotube structure has a cross-linked site obtained by chemically bonding the functional groups of a plurality of carbon nanotubes. As the cross-linked site, the first structure in which a plurality of functional groups are cross-linked by a cross-linking agent is used. A second structure in which a plurality of functional groups are formed by chemical bonding is preferable.
第１の構造は、官能基の架橋反応後に残存する残基同士を、架橋剤の架橋反応後に残存する残基である連結基で連結した架橋構造となる。 The first structure is a cross-linked structure in which residues remaining after the cross-linking reaction of the functional groups are connected by a linking group that is a residue remaining after the cross-linking reaction of the cross-linking agent.
架橋剤は、その特性として架橋剤同士が重合反応をするような性質（自己重合性）を有するよりも、非自己重合性を有することがよい。
架橋剤が非自己重合性を有すると、カーボンナノチューブ相互の間隔を、使用した架橋剤の残基のサイズに制御され易く、目的とするカーボンナノチューブのネットワーク構造が得られ易くなる。さらに、架橋剤の残基のサイズを小さくすれば、電気的にも物理的にも近接した状態に、カーボンナノチューブ相互の間隔を狭められ、構造体中のカーボンナノチューブが密化した構造体が得られ易くなる。
The cross-linking agent preferably has a non-self-polymerizing property rather than a property (self-polymerizing property) that causes cross-linking reaction between the cross-linking agents.
When the cross-linking agent has non-self-polymerizing property, the interval between the carbon nanotubes can be easily controlled by the size of the residue of the used cross-linking agent, and the intended network structure of carbon nanotubes can be easily obtained. Furthermore, by reducing the size of the residue of the cross-linking agent, the distance between the carbon nanotubes can be reduced in a state that is electrically and physically close to each other, and a structure in which the carbon nanotubes in the structure are dense is obtained. It becomes easy to be done.
なの、「自己重合性」とは、架橋剤同士が、水分等他の成分の存在の下、あるいは他の成分の存在なしに、相互に重合反応を生じ得る性質をいい、「非自己重合性」とは、そのような性質を有しないことを言う。 However, “self-polymerization” refers to the property that crosslinking agents can cause a polymerization reaction with each other in the presence of other components such as moisture or without the presence of other components. "Means not having such a property.
ここで、架橋剤として非自己重合性のものを選択すれば、カーボンナノチューブ同士が架橋する架橋部位が、主として同一の架橋構造となり易い。また、連結基としては、例えば、炭化水素を骨格とするものがよく、その炭素数としては２個以上１０個以下とすることがよい。この炭素数を少なくすることで、架橋部位の長さが短くなり、カーボンナノチューブ相互の間隙をカーボンナノチューブ自体の長さと比較して近接し、実質的にカーボンナノチューブのみから構成される網目構造の架橋カーボンナノチューブ構造体が得られ易くなる。 Here, if a non-self-polymerizable one is selected as the cross-linking agent, the cross-linked sites where the carbon nanotubes are cross-linked tend to have mainly the same cross-linked structure. In addition, as the linking group, for example, a hydrocarbon skeleton is preferable, and the number of carbon atoms is preferably 2 or more and 10 or less. By reducing the number of carbon atoms, the length of the cross-linking sites is shortened, and the gap between the carbon nanotubes is close compared to the length of the carbon nanotubes themselves, and the cross-linking of the network structure composed essentially of carbon nanotubes. A carbon nanotube structure can be easily obtained.
第１の構造において、カーボンナノチューブに修飾させる官能基としては、例えば、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＲ（Ｒは、置換又は未置換の炭化水素基）、−ＣＯＸ（Ｘはハロゲン原子）、−ＮＨ2及びＮＣＯを挙げることができ、これらからなる群より選ばれる少なくとも１つの基を選択することがよくその場合、架橋剤として、選択された前記官能基と架橋反応を起こし得るものを選択する。 In the first structure, examples of the functional group to be modified on the carbon nanotube include -OH, -COOH, -COOR (R is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group), -COX (X is a halogen atom),- NH 2 and NCO can be mentioned, and at least one group selected from the group consisting of these is often selected. In this case, a crosslinking agent that can cause a crosslinking reaction with the selected functional group is selected. .
また、架橋剤としては、例えば、ポリオール、ポリアミン、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸エステル、ポリカルボン酸ハライド、ポリカルボジイミド及びポリイソシアネートが挙げられ、これらからなる群より選ばれる少なくとも１つの架橋剤を選択することがよく、その場合、前記官能基として、選択された前記架橋剤と架橋反応を起こし得るものを選択する。 Examples of the crosslinking agent include polyols, polyamines, polycarboxylic acids, polycarboxylic acid esters, polycarboxylic acid halides, polycarbodiimides, and polyisocyanates, and at least one crosslinking agent selected from the group consisting of these is selected. In this case, a functional group that can cause a crosslinking reaction with the selected crosslinking agent is selected.
カーボンナノチューブに修飾させる官能基として例示された群、及び、架橋剤として例示された群より、それぞれ少なくとも１つの官能基及び架橋剤を、相互に架橋反応を起こし得る組み合わせとなるように選択することがよい。 At least one functional group and a crosslinking agent are selected from the group exemplified as the functional group to be modified to the carbon nanotube and the group exemplified as the crosslinking agent so as to be a combination capable of causing a crosslinking reaction with each other. Is good.
第１の構造において、カーボンナノチューブに修飾させる官能基としては、−ＣＯＯＲ（Ｒは、置換又は未置換の炭化水素基）が特に好適である。カーボンナノチューブにカルボキシル基を導入することは、比較的容易であり、しかも得られる物質（カーボンナノチューブカルボン酸）は、反応性に富むため、その後エステル化して官能基を−ＣＯＯＲ（Ｒは、置換又は未置換の炭化水素基）とすることは比較的容易である。この官能基は架橋反応しやすく、塗布膜形成に適している。 In the first structure, —COOR (R is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group) is particularly suitable as a functional group to be modified on the carbon nanotube. It is relatively easy to introduce a carboxyl group into a carbon nanotube, and since the resulting material (carbon nanotube carboxylic acid) is highly reactive, it is then esterified to convert the functional group to -COOR (R is substituted or It is relatively easy to obtain an unsubstituted hydrocarbon group. This functional group easily undergoes a crosslinking reaction and is suitable for forming a coating film.
また、当該好適な官能基に対応する架橋剤として、ポリオールがよい。ポリオールは、−ＣＯＯＲ（Ｒは、置換又は未置換の炭化水素基）との反応により硬化し、容易に強固な架橋体を形成する。ポリオールの中でも、グリセリンやエチレングリコールがよい。これは。上記官能基との反応性が富むと共に、それ自体生分解性を有し、環境に対する負荷が小さいからである。 A polyol is preferable as the cross-linking agent corresponding to the suitable functional group. The polyol is cured by a reaction with —COOR (R is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group) and easily forms a strong cross-linked product. Among the polyols, glycerin and ethylene glycol are preferable. this is. This is because the reactivity with the functional group is rich, and it itself has biodegradability and has a small burden on the environment.
第１の構造において、架橋部位は、官能基が−ＣＯＯＲ（Ｒは、置換又は未置換の炭化水素基）であり、架橋剤としてエチレングリコールを用いた場合、−ＣＯＯ（ＣＨ2）2ＯＣＯ−となり、架橋剤としてグリセリンを用いた場合、ＯＨ基２つが架橋に寄与すれば−ＣＯＯＣＨ2ＣＨＯＨＣＨ2ＯＣＯ−あるいは−ＣＯＯＣＨ2ＣＨ（ＯＣＯ−）ＣＨ2ＯＨとなり、ＯＨ基３つが架橋に寄与すれば−ＣＯＯＣＨ2ＣＨ（ＯＣＯ−）ＣＨ2ＯＣＯ−となる。架橋部位の化学構造は上記４つからなる群より選ばれるいずれかの化学構造であっても構わない。 In the first structure, in the crosslinking site, the functional group is —COOR (R is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group), and when ethylene glycol is used as a crosslinking agent, —COO (CH 2 ) 2 OCO— When glycerin is used as a crosslinking agent, if two OH groups contribute to crosslinking, -COOCH 2 CHOHCH 2 OCO- or -COOCH 2 CH (OCO-) CH 2 OH, and if three OH groups contribute to crosslinking, -COOCH 2 CH (OCO-) a CH 2 OCO-. The chemical structure of the cross-linked site may be any chemical structure selected from the group consisting of the above four.
一方、第２の構造は、複数のカーボンナノチューブの官能基同士を化学結合により形成されている構造であるが、この化学結合を生ずる反応は脱水縮合、置換反応、付加反応及び酸化反応のいずれかであることがよい。 On the other hand, the second structure is a structure in which the functional groups of a plurality of carbon nanotubes are formed by chemical bonds, and the reaction that generates this chemical bond is one of dehydration condensation, substitution reaction, addition reaction, and oxidation reaction. It is good that it is.
第２の構造を有する架橋カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブに結合された同官能基同士を化学結合により架橋部位を形成して網目状の構造体を形成しているため、結合させる官能基によってカーボンナノチューブ間を結合させる架橋部位のサイズが一定となり易い。カーボンナノチューブは安定な化学構造であるため、修飾させようとした官能基以外の官能基等が結合する可能性は低く、この官能基同士を化学結合させた場合は、目的とした構造の架橋部位となり易く、架橋カーボンナノチューブ構造体を均質なものとし易い。 In the crosslinked carbon nanotube structure having the second structure, the same functional group bonded to the carbon nanotube forms a cross-linked site by chemical bonding to form a network-like structure. The size of the cross-linking site that bonds the carbon nanotubes tends to be constant. Since carbon nanotubes have a stable chemical structure, it is unlikely that a functional group other than the functional group to be modified will be bonded. When these functional groups are chemically bonded, the cross-linked site of the target structure It is easy to make the crosslinked carbon nanotube structure homogeneous.
第２の構造は官能基同士の化学結合であることから、官能基間を架橋剤により架橋した場合に比べて、カーボンナノチューブ間の架橋部位の長さを短くなり、架橋カーボンナノチューブ構造体が密となり易い。 Since the second structure is a chemical bond between functional groups, the length of the cross-linked sites between the carbon nanotubes is shortened compared to the case where the functional groups are cross-linked with a cross-linking agent, and the cross-linked carbon nanotube structure is dense. It is easy to become.
第２の構造において、官能基同士の化学結合としては、縮合反応では、−ＣＯＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＯ−及びＮＣＨ−から選ばれる一つ、置換反応では−ＮＨ−、−Ｓ−及びＯ−から選ばれる少なくとも一つ、付加反応では−ＮＨＣＯＯ−、酸化反応では、−Ｓ−Ｓ−であることがよい。 In the second structure, the chemical bond between the functional groups is one selected from —COOCO—, —O—, —NHCO—, —COO— and NCH— in the condensation reaction, and —NH— in the substitution reaction. At least one selected from —S— and O— is preferably —NHCOO— for the addition reaction, and —S—S— for the oxidation reaction.
また、反応前にカーボンナノチューブに修飾（結合）させる官能基としては、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＲ（Ｒは、置換又は未置換の炭化水素基）、−Ｘ、−ＣＯＸ（Ｘはハロゲン原子）、−ＳＨ、−ＣＨＯ、−ＯＳＯ2ＣＨ3、−ＯＳＯ2（Ｃ6Ｈ4）ＣＨ3−ＮＨ2及びＮＣＯを挙げることができ、これらからなる群より選ばれる少なくとも１つの基を選択することがよい。 In addition, as functional groups to be modified (bonded) to the carbon nanotubes before the reaction, —OH, —COOH, —COOR (R is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group), —X, —COX (X is a halogen atom) ), -SH, -CHO, -OSO 2 CH 3 , -OSO 2 (C 6 H 4 ) CH 3 -NH 2 and NCO, and at least one group selected from the group consisting of these is selected. It is good.
これらの中でも、カーボンナノチューブに修飾（結合）させる官能基としては、−ＣＯＯＨが特によい。カーボンナノチューブにカルボキシル基を導入することは、比較的容易である。しかも得られる物質（カーボンナノチューブカルボン酸）は、反応性に富み、Ｎ−エチル−Ｎ'−(３−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド等の脱水縮合剤を利用することで、容易に縮合反応を起し、層形成に適する。 Among these, —COOH is particularly preferable as a functional group to be modified (bonded) to the carbon nanotube. It is relatively easy to introduce a carboxyl group into a carbon nanotube. In addition, the obtained substance (carbon nanotube carboxylic acid) is highly reactive and easily causes a condensation reaction by using a dehydrating condensing agent such as N-ethyl-N ′-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide. Suitable for layer formation.
このように、第１の構造、及び第２の構造のいずれの架橋部位を有する架橋カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブが複数の架橋部位を介して網目構造の状態となっているので、単なるカーボンナノチューブ同士が偶発的に接触しているカーボンナノチューブ構造体に比べ、カーボンナノチューブ自体の電気伝導性や機械的強度、及び電極強度が向上する。 Thus, the crosslinked carbon nanotube structure having any of the crosslinked sites of the first structure and the second structure has a network structure with a plurality of carbon nanotubes via the plurality of crosslinked sites. Compared to a carbon nanotube structure in which mere carbon nanotubes are inadvertently in contact with each other, the electrical conductivity, mechanical strength, and electrode strength of the carbon nanotube itself are improved.
ソース電極１８・ドレイン電極２０の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内であることがよい。 The thicknesses of the source electrode 18 and the drain electrode 20 are preferably in the range of 0.1 μm to 1.0 μm, for example.
−ゲート電極−
ゲート電極１４は、例えば、導電層で構成されており、具体的には、例えば、導電材料を含んで構成される。
導電材料としては、例えば、金属、金属酸化物、導電性高分子等が挙げられる。
金属としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、タンタル、インジウム、パラジウム、リチウム、カルシウムおよびこれらの合金が挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛等が挙げられる。
導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール、ポリピリジン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等が挙げられる。
-Gate electrode-
The gate electrode 14 is composed of, for example, a conductive layer, and specifically includes, for example, a conductive material.
Examples of the conductive material include metals, metal oxides, and conductive polymers.
Examples of the metal include magnesium, aluminum, gold, silver, copper, chromium, tantalum, indium, palladium, lithium, calcium, and alloys thereof.
Examples of the metal oxide include lithium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, indium tin oxide (ITO), tin oxide (NESA), indium oxide, zinc oxide, and indium zinc oxide.
Examples of the conductive polymer include polyaniline, polythiophene, polythiophene derivatives, polypyrrole, polypyridine, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonic acid, and the like.
ゲート電極１４の層さは、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内であることがよい。 The layer thickness of the gate electrode 14 is preferably in the range of 0.1 μm to 1.0 μm, for example.
−チャネル層−
チャネル層２２は、例えば、有機半導体を含んで構成される。
有機半導体としては、例えば低分子有機半導体材料（例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニン、又はこれらの誘導体等）、高分子有機半導体材料（例えば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ブチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体、又はこれらの誘導体等）等が挙げられるが、これに限るものではない。
-Channel layer-
For example, the channel layer 22 includes an organic semiconductor.
Examples of organic semiconductors include low-molecular organic semiconductor materials (for example, naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, phthalocyanine, perylene, hydrazone, triphenylmethane, diphenylmethane, stilbene, arylvinyl, pyrazoline, triphenylamine, triarylamine. , Oligothiophene, phthalocyanine, or derivatives thereof), polymer organic semiconductor materials (eg, poly-N-vinylcarbazole, polyvinylpyrene, polyvinylanthracene, polythiophene, polyalkylthiophene, polyhexylthiophene, poly (p-phenylene vinylene) ), Polytinylene vinylene, polyarylamine, pyrene formaldehyde resin, ethylcarbazole formaldehyde resin, fluorene-butthiophene Coalescence, fluorene - arylamine copolymer, or derivatives thereof, etc.) and the like, not limited to this.
チャネル層２２の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲内であることがよい。 The thickness of the channel layer 22 is preferably in the range of 50 nm to 1 μm, for example.
−ゲート絶縁層１６−
ゲート絶縁層１６は、例えば、絶縁層で構成されており、具体的には、例えば、絶縁性樹脂を含んで構成される。
絶縁性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート等の縮合樹脂や、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリルアミドのようなビニル重合体等が挙げられる。また、それらの前駆体を用いてもよい。
これらの絶縁性樹脂の中でも、例えば、ポリイミド、ポリエステル、エポキシ樹脂がよく、好ましくはポリイミドである。
絶縁性樹脂は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
-Gate insulating layer 16-
The gate insulating layer 16 is composed of, for example, an insulating layer, and specifically includes, for example, an insulating resin.
Examples of the insulating resin include condensation resins such as polyamide, polyimide, polyurethane, polyester, epoxy resin, polyketone, and polycarbonate, and vinyl polymers such as polyvinyl ketone, polystyrene, and polyacrylamide. Moreover, you may use those precursors.
Among these insulating resins, for example, polyimide, polyester, and epoxy resin are preferable, and polyimide is preferable.
Only 1 type may be used for insulating resin, and 2 or more types may be mixed and used for it.
ゲート絶縁層１６の厚さは、例えば、０．１μｍ以上４μｍ以下の範囲内であることがよい。 The thickness of the gate insulating layer 16 is preferably in the range of 0.1 μm to 4 μm, for example.
−基板−
基板１２としては、絶縁性（体積抵抗で１０１２Ωｃｍ以上、以下これに準ずる）を有し、その上に作製されるゲート電極１４、ゲート絶縁層１６、ソース電極１８、ドレイン電極２０、及び有機半導体を含んで構成されたチャネル層２２等を支持可能な材料から構成されていればよい。
-Board-
As the substrate 12, the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, the source electrode 18, the drain electrode 20, and the organic material having an insulating property (volume resistance of 10 12 Ωcm or more, hereinafter the same) is formed thereon. What is necessary is just to be comprised from the material which can support the channel layer 22 grade | etc., Comprised including the semiconductor.
基板１２としては、具体的には、ガラス、シリコンウェハ、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリススチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレンブタジエン共重合体、塩化ビニルデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、又はシリコン樹脂等のプラスチック基板等が挙げられるが、これに限定されるものではない。 Specifically, as the substrate 12, glass, silicon wafer, polycarbonate resin, polyester resin, methacrylic resin, acrylic resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, urethane resin, epoxy resin, police styrene resin, polyvinyl acetate resin, styrene Examples thereof include, but are not limited to, a butadiene copolymer, a vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, a vinyl chloride-vinyl acetate-maleic anhydride copolymer, or a plastic substrate such as a silicone resin.
なお、本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０の構成の場合、導電性を持つ基板１２をゲート電極１４を兼ねて適用してもよい。 In the case of the configuration of the organic transistor element 10 according to this embodiment, the conductive substrate 12 may also be used as the gate electrode 14.
−有機トランジスタ素子の製造方法−
以下、本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０の製造方法について説明する。
図２は、本実施形態に係る有機トランジスタ素子の製造方法を示す工程図である。
-Manufacturing method of organic transistor element-
Hereinafter, a method for manufacturing the organic transistor element 10 according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing an organic transistor element according to this embodiment.
まず、図２（Ａ）に示すように、基板１２を用意する。 First, as shown in FIG. 2A, a substrate 12 is prepared.
次に、図２（Ｂ）に示すように、この基板１２上にゲート電極１４を形成する。
ゲート電極１４の形成方法としては、例えば、上記電極材料を蒸着法、スパッタ法によりパターニングして成膜する方法、上記電極材料を含む溶液を各種塗布法（インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、マイクロシリンジにより滴下する方法、スクリーン印刷法等）等を利用してパターニングして成膜する方法が挙げられるが、これらの方法に限られない。
Next, as shown in FIG. 2B, a gate electrode 14 is formed on the substrate 12.
As a method for forming the gate electrode 14, for example, a method of forming a film by patterning the electrode material by a vapor deposition method or a sputtering method, various coating methods (an inkjet method, a dispenser method, a spin coating method, a solution containing the electrode material, Examples of the method include a method of dropping with a microsyringe, a screen printing method, and the like, and a method of forming a film by patterning, but is not limited to these methods.
次に、図２（Ｃ）に示すように、ゲート電極１４の形成された基板１２上に、ゲート電極１４及び基板１２の表面を覆うように、ゲート絶縁層１６を形成する。
ゲート絶縁層１６を形成する方法としては。例えば、上記電極材料を蒸着法、スパッタ法によりパターニングして成膜する方法、上記電極材料を含む溶液を各種塗布法（インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、マイクロシリンジにより滴下する方法等）等を利用してパターニングして成膜する方法が挙げられるが、これらの方法に限られない。
Next, as illustrated in FIG. 2C, the gate insulating layer 16 is formed over the substrate 12 on which the gate electrode 14 is formed so as to cover the surfaces of the gate electrode 14 and the substrate 12.
As a method of forming the gate insulating layer 16. For example, a method of forming a film by patterning the electrode material by a vapor deposition method or a sputtering method, various coating methods (an ink jet method, a dispenser method, a spin coating method, a method of dropping by a microsyringe, etc.) containing the electrode material, etc. However, the present invention is not limited to these methods.
次に、図２（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁層１６上に、ソース電極１８及びドレイン電極２０を、間隔を隔てて形成する。
具体的には、例えば、まず、上記金属粒子を含む溶液（以下、金属インクと称する）を各種塗布法（インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、マイクロシリンジにより滴下する方法、スクリーン印刷法等）等を利用してパターニングして成膜し、金属粒子層を形成する。この金属粒子層は、金属粒子が集合（凝集）した層である。
そして、金属粒子層に対して、オーブン、フラッシュランプ、レーザ等により加熱し、金属粒子層を構成する金属粒子を溶融させ、互いの金属粒子同士を結着（融着）させ、金属層２４Ａを形成する。
Next, as illustrated in FIG. 2D, the source electrode 18 and the drain electrode 20 are formed over the gate insulating layer 16 with an interval therebetween.
Specifically, for example, first, various coating methods (ink jet method, dispenser method, spin coating method, method of dropping with a microsyringe, screen printing method, etc.) containing the above metal particles (hereinafter referred to as metal ink) are used. Etc. to form a metal particle layer by patterning. This metal particle layer is a layer in which metal particles are aggregated (aggregated).
Then, the metal particle layer is heated by an oven, a flash lamp, a laser, etc., the metal particles constituting the metal particle layer are melted, and the metal particles are bonded to each other. Form.
次に、形成した金属層２４Ａの表面にカーボンナノチューブ２４Ｂを付着する。
具体的には、例えば、各種塗布法（インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、マイクロシリンジにより滴下する方法）等を利用して、カーボンナノチューブ２４Ｂを含む溶液（以下、カーボンナノチューブインクと称する）を、金属層２４Ａの表面に塗布する。
そして、カーボンナノチューブインクを金属層２４Ａ表面に塗布（吐出や滴下）した後、加熱（例えば１００℃程度）して乾燥することで、溶媒を除去し、金属層２４Ａ表面にカーボンナノチューブ２４Ｂが残存して付着することとなる。
なお、官能基修飾されたカーボンナノチューブを適用する場合（架橋カーボンナノチューブ構造体を形成する場合）、例えば、１００℃以上２００℃以上に加熱して、架橋反応を進行させることがよい。
Next, carbon nanotubes 24B are attached to the surface of the formed metal layer 24A.
Specifically, for example, using various coating methods (inkjet method, dispenser method, spin coating method, method of dropping with a microsyringe) and the like, a solution containing carbon nanotubes 24B (hereinafter referred to as carbon nanotube ink) is used. And apply to the surface of the metal layer 24A.
Then, after applying (discharging or dropping) the carbon nanotube ink to the surface of the metal layer 24A, the solvent is removed by heating (for example, about 100 ° C.) and drying, and the carbon nanotube 24B remains on the surface of the metal layer 24A. Will adhere.
When applying functional group-modified carbon nanotubes (when forming a crosslinked carbon nanotube structure), for example, heating to 100 ° C. or higher and 200 ° C. or higher is preferred to advance the crosslinking reaction.
これら操作を経て、金属層２４Ａと金属層２４Ａの表面に付着したカーボンナノチューブ２４Ｂとで、それぞれ構成されるソース電極１８及びドレイン電極２０が形成される。 Through these operations, the source electrode 18 and the drain electrode 20 respectively formed of the metal layer 24A and the carbon nanotubes 24B attached to the surface of the metal layer 24A are formed.
ここで、金属層２４Ａを形成するための金属インクは、金属粒子を粒径（最大径）１０ｎｍ以下で溶媒に分散したもの（所謂、ナノメタルインク）が挙げられる。また、金属層２４Ａの形成にスクリーン印刷法を利用する場合、金属インクにはバインダー樹脂を含ませてもよい。 Here, the metal ink for forming the metal layer 24 </ b> A includes an ink in which metal particles are dispersed in a solvent with a particle size (maximum diameter) of 10 nm or less (so-called nanometal ink). Further, when a screen printing method is used for forming the metal layer 24A, the metal ink may contain a binder resin.
金属インクに含まれる上記金属粒子の濃度は、後述する粘度条件を満たす範囲内の濃度であればよく、溶媒の粘度によって異なるが、例えば、金属インク溶液１００質量部に対して、５質量部以上７０質量部以下の範囲内であることが好ましく、５質量部以上６０質量部以下の範囲内であることが特に好ましい。 The concentration of the metal particles contained in the metal ink may be a concentration within a range that satisfies the viscosity condition described later, and varies depending on the viscosity of the solvent. For example, 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the metal ink solution It is preferably within the range of 70 parts by mass or less, and particularly preferably within the range of 5 parts by mass or more and 60 parts by mass or less.
金属インクにおいて、上記金属粒子を分散させるための溶媒としては、例えば、エステル類（例えば酢酸ブチル、又は酢酸エチル等）、アルコール類（例えばイソプロピルアルコール、又はエチルアルコール等）、脂環式化合物（例えばトルエン等）、直鎖アルカン類（例えばデカン、ドデカン、テトラデカン等）、又は有機溶剤（例えばメチルエチルケトン、又はアセトン等）等が挙げられる。 In the metal ink, examples of the solvent for dispersing the metal particles include esters (for example, butyl acetate or ethyl acetate), alcohols (for example, isopropyl alcohol or ethyl alcohol), and alicyclic compounds (for example, Toluene) and the like, linear alkanes (such as decane, dodecane, and tetradecane), or organic solvents (such as methyl ethyl ketone and acetone).
金属インクに含まれる溶媒の沸点は、１１０℃以上であることが好ましく、１６０℃以上であることが更に好ましい。この条件を満たす溶媒であるという観点から、上記溶媒の中のデカン、ドデカン、又はテトラデカン等が金属インクの溶媒として好適に挙げられる。 The boiling point of the solvent contained in the metal ink is preferably 110 ° C. or higher, and more preferably 160 ° C. or higher. From the viewpoint of satisfying this condition, decane, dodecane, tetradecane, and the like in the above solvent are preferably used as the solvent for the metal ink.
金属インクの粘度は、２ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下であることが更に好ましい。この粘度は、例えば、用いる溶媒の種類や、含有する金属材料の濃度等を調整することで調整すればよい。 The viscosity of the metal ink is preferably 2 mPa · s or more and 30 mPa · s or less, and more preferably 5 mPa · s or more and 15 mPa · s or less. This viscosity may be adjusted, for example, by adjusting the type of solvent used, the concentration of the metal material contained, and the like.
なお、この金属インクの粘度は、ソリッドステート式粘度計（Ｖｅｃｔｒｏｎ社製、商品名ＶｉＳｍａｒｔ）を使用し、２３℃、５５％ＲＨの環境下における試料の粘度を算出した。 In addition, the viscosity of this metal ink computed the viscosity of the sample in 23 degreeC and 55% RH environment using the solid state type viscometer (The product made by Vectron, brand name ViSmart).
一方、カーボンナノチューブ２４Ｂを金属層２４Ａの表面に付着させるためのカーボンナノチューブインクは、例えば、カーボンナノチューブとカーボンナノチューブを分散する分散媒を少なくとも含んで構成される。
分散媒としては、例えば、水、アルコール系溶媒、又はこれらの混合溶媒等が挙げられる。
但し、架橋剤が液状物（例えば、グリセリン、エチレングリコール等のポリオール）の場合、これを分散媒としてもよい。
On the other hand, the carbon nanotube ink for attaching the carbon nanotubes 24B to the surface of the metal layer 24A includes, for example, at least a dispersion medium for dispersing the carbon nanotubes and the carbon nanotubes.
Examples of the dispersion medium include water, an alcohol solvent, or a mixed solvent thereof.
However, when the crosslinking agent is a liquid (for example, a polyol such as glycerin or ethylene glycol), it may be used as a dispersion medium.
カーボンナノチューブインクは、カーボンナノチューブと分散媒の他、架橋剤等その他の添加剤を含んでもよい。
架橋剤以外のその他の添加剤としては、例えば、溶剤、粘度調整剤、分散剤、架橋促進剤等が挙げられる。
The carbon nanotube ink may contain other additives such as a crosslinking agent in addition to the carbon nanotube and the dispersion medium.
Examples of other additives other than the crosslinking agent include a solvent, a viscosity modifier, a dispersant, and a crosslinking accelerator.
溶剤は、架橋剤のみでは塗布適性が十分で無い場合に添加する。
溶剤としては、特に制限は無く、架橋剤の種類に応じて選択すればよい。溶剤として具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ブタノール、メチルエチルケトン、トルエン、ベンゼン、アセトン、クロロホルム、塩化メチレン、アセトニトリル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の有機溶剤や水、酸水溶液、アルカリ水溶液等が挙げられる。
溶剤の添加量としては、塗布適性を考慮して設定すればよいが、特に制限は無い。
The solvent is added when the coating suitability is not sufficient with the crosslinking agent alone.
There is no restriction | limiting in particular as a solvent, What is necessary is just to select according to the kind of crosslinking agent. Specific examples of the solvent include organic solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, butanol, methyl ethyl ketone, toluene, benzene, acetone, chloroform, methylene chloride, acetonitrile, diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), water, Acid aqueous solution, alkali aqueous solution, etc. are mentioned.
The addition amount of the solvent may be set in consideration of application suitability, but is not particularly limited.
粘度調整剤も、架橋剤のみでは塗布適性が十分で無い場合に添加する。
粘度調整剤としては、特に制限は無く、架橋剤の種類に応じて選択すればよい。粘度調整剤として具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ブタノール、メチルエチルケトン、トルエン、ベンゼン、アセトン、クロロホルム、塩化メチレン、アセトニトリル、ジエチルエーテル、ＴＨＦ等が挙げられる。
これら粘度調整剤の中には、その添加量によっては溶剤としての機能を有するものがあるが、両者を明確に区別することに意義は無い。
粘度調整剤の添加量としては、塗布適性を考慮して設定すればよいが、特に制限は無い。
A viscosity modifier is also added when the coating suitability is not sufficient with only the crosslinking agent.
There is no restriction | limiting in particular as a viscosity modifier, What is necessary is just to select according to the kind of crosslinking agent. Specific examples of the viscosity modifier include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, butanol, methyl ethyl ketone, toluene, benzene, acetone, chloroform, methylene chloride, acetonitrile, diethyl ether, and THF.
Some of these viscosity modifiers have a function as a solvent depending on the amount of addition, but there is no significance in clearly distinguishing between the two.
The addition amount of the viscosity modifier may be set in consideration of application suitability, but is not particularly limited.
分散剤は、カーボンナノチューブインク中でのカーボンナノチューブないし架橋剤の分散安定性を保持するために添加するものであり、従来公知の各種界面活性剤、水溶性有機溶剤、水、酸水溶液やアルカリ水溶液等が挙げられる。ただし、カーボンナノチューブインクの成分は、それ自体分散安定性が高いため、分散剤は必ずしも必要ではない。また、カーボンナノチューブ２４Ｂを金属層２４Ａの表面に付着させた後は、分散剤等の不純物が含まれないことが好まれる場合が多く、その場合には勿論、分散剤は、添加しないか、極力少ない量で添加する。 The dispersant is added in order to maintain the dispersion stability of the carbon nanotube or the crosslinking agent in the carbon nanotube ink, and various conventionally known surfactants, water-soluble organic solvents, water, acid aqueous solutions and alkaline aqueous solutions. Etc. However, since the components of the carbon nanotube ink itself have high dispersion stability, a dispersant is not always necessary. Further, after the carbon nanotube 24B is attached to the surface of the metal layer 24A, it is often preferred that impurities such as a dispersing agent are not included. In that case, of course, the dispersing agent is not added as much as possible. Add in small amounts.
カーボンナノチューブインクにおける、カーボンナノチューブ濃度は、例えば、１質量％以上５０質量％以下であることがよく、好ましくは５質量％以上２０質量％以下である。 The carbon nanotube concentration in the carbon nanotube ink is, for example, preferably from 1% by mass to 50% by mass, and preferably from 5% by mass to 20% by mass.
カーボンナノチューブインクの粘度は、付着性（又は成膜性）、インクの吐出（滴下）特性の観点から、例えば、２ｃｐｓ以上３０ｃｐｓ以下（好ましくは１０ｃｐｓ以上１２ｃｐｓ以下）であることがよく、表面張力は１０ｄｙｎ／ｃｍ以上６０ｄｙｎ／ｃｍ以下（好ましくは２８ｄｙｎ／ｃｍ以上３３ｄｙｎ／ｃｍ以下）であることがよい。 The viscosity of the carbon nanotube ink is preferably 2 cps or more and 30 cps or less (preferably 10 cps or more and 12 cps or less), for example, from the viewpoint of adhesion (or film forming property) and ink ejection (dropping) characteristics, and the surface tension is It is good that they are 10 dyn / cm or more and 60 dyn / cm or less (preferably 28 dyn / cm or more and 33 dyn / cm or less).
カーボンナノチューブインクは、例えば、分散媒（又は分散媒となる架橋剤）に、カーボンナノチューブと共に、必要に応じて、その他添加剤を添加した後、分散器（例えば超音波分散器）により分散させることで得られる。 For example, the carbon nanotube ink may be dispersed with a disperser (for example, an ultrasonic disperser) after adding other additives to the disperse medium (or a cross-linking agent serving as a disperse medium), if necessary, together with the carbon nanotubes. It is obtained by.
次に、図２（Ｅ）に示すように、ソース電極１８及びドレイン電極２０の間のゲート絶縁層１６上であって、ソース電極１８及びドレイン電極２０と接触するようにチャネル層２２を形成する。
チャネル層２２を形成する方法としては、例えば、上記半導体を蒸着法、スパッタ法によりパターニングして成膜する方法、上記半導体を含む溶液を各種塗布法（インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、マイクロシリンジにより滴下する方法、スクリーン印刷等）等を利用してパターニングして成膜する方法が挙げられるが、これらの方法に限られない。
Next, as shown in FIG. 2E, a channel layer 22 is formed on the gate insulating layer 16 between the source electrode 18 and the drain electrode 20 so as to be in contact with the source electrode 18 and the drain electrode 20. .
As a method of forming the channel layer 22, for example, a method of forming a film by patterning the semiconductor by a vapor deposition method or a sputtering method, and various coating methods (an ink jet method, a dispenser method, a spin coating method, a micro coating method) Examples of the method include a method of dropping by a syringe, a method of screen printing, and the like, and a method of forming a film by patterning. However, the method is not limited to these methods.
これら工程を経て、本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０が製造される。 Through these steps, the organic transistor element 10 according to this embodiment is manufactured.
以上説明した本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０では、金属層２４Ａと金属層２４Ａの表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブ２４Ｂとで構成される有機電子素子用電極を、ソース電極１８及びドレイン電極２０として適用している。 In the organic transistor element 10 according to the present embodiment described above, the electrode for the organic electronic element composed of the metal layer 24A and the carbon nanotube 24B attached to at least a part of the surface of the metal layer 24A is used as the source electrode 18 and the drain. It is applied as the electrode 20.
ここで、金属材料で構成された電極と有機半導体で構成された有機半導体層とを接触させ、電気的に接続した場合、接触抵抗が大きく、電極に印加した電圧の大部分が消費されてしまう。これは、金属材料と有機半導体とのエネルギー準位差が大きいためであると考えられる。 Here, when an electrode made of a metal material and an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor are brought into contact and electrically connected, the contact resistance is large, and most of the voltage applied to the electrode is consumed. . This is presumably because the energy level difference between the metal material and the organic semiconductor is large.
一方、カーボンナノチューブ２４Ｂは、金属材料と有機半導体との中間のエネルギー準位を持つ材料であることから、カーボンナノチューブ２４Ｂが金属材料と有機半導体との間に介在すると、見かけ上、金属材料と有機半導体との間のエネルギー準位差が小さくなるものと考えられる。 On the other hand, the carbon nanotube 24B is a material having an intermediate energy level between the metal material and the organic semiconductor. Therefore, when the carbon nanotube 24B is interposed between the metal material and the organic semiconductor, it appears that the metal material and the organic semiconductor are organic. It is considered that the energy level difference with the semiconductor becomes small.
また、金属層２４Ａの表面は微小な凹凸を有していることから、付着させたカーボンナノチューブ２４Ｂが固定され易く、カーボンナノチューブ２４Ｂが付着した領域において有機半導体が接触したとき、金属層２４Ａと有機半導体との間に介在した状態になると考えられる。
また、金属層２４Ａの表面に微小な凹凸を有することから、有機半導体との接触面積も増えるものと考えられる。
Further, since the surface of the metal layer 24A has minute irregularities, the attached carbon nanotubes 24B are easily fixed, and when the organic semiconductor contacts in the region where the carbon nanotubes 24B are attached, It is considered to be in a state of being interposed between the semiconductor.
In addition, since the surface of the metal layer 24A has minute irregularities, the contact area with the organic semiconductor is also considered to increase.
以上から、金属層２４Ａと金属層２４Ａの表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブ２４Ｂとで構成される有機電子素子用電極は、有機半導体に対する接触抵抗が低減されると考えられる。 From the above, it is considered that the contact resistance with respect to the organic semiconductor is reduced in the electrode for an organic electronic element composed of the metal layer 24A and the carbon nanotube 24B attached to at least a part of the surface of the metal layer 24A.
なお、カーボンナノチューブ単独で構成された有機電子素子用電極（以下、カーボンナノチューブ電極と称する）も知られているものの、カーボンナノチューブは、抵抗率が１０−５Ωｃｍ以上１０−４Ωｃｍ以下程度と、金属材料の抵抗率１０−６程度に比べ、１桁から２桁抵抗率が大きい。このため、カーボンナノチューブ電極では電圧降下が生じることが多く、この点で、上記構成の有機電子素子用電極では電界降下が生じ難く有利である。
加えて、カーボンナノチューブ電極は、通常、カーボンナノチューブを含む溶液を塗布（滴下）することで形成するが、被形成面の表面エネルギーの違いからか、その電極のパターニングが困難である。これに対して、上記構成の有機電子素子用電極では、金属層２４Ａ自体のパターニングが容易であり、これにカーボンナノチューブ２４Ｂを付着させることから、この点でも有利である。
In addition, although the electrode for organic electronic elements comprised only with the carbon nanotube (henceforth a carbon nanotube electrode) is also known, the carbon nanotube has a resistivity of about 10 −5 Ωcm to 10 −4 Ωcm, Compared to the resistivity of metal material of about 10 −6 , the resistivity is larger by one to two digits. For this reason, a voltage drop often occurs in the carbon nanotube electrode, and in this respect, the organic electronic device electrode having the above-described configuration is advantageous in that an electric field drop hardly occurs.
In addition, the carbon nanotube electrode is usually formed by applying (dropping) a solution containing carbon nanotubes. However, patterning of the electrode is difficult because of the difference in surface energy of the formation surface. On the other hand, the organic electronic device electrode having the above-described structure is advantageous in that the metal layer 24A itself can be easily patterned, and the carbon nanotubes 24B are attached thereto.
そして、上記構成の本有機電子素子用電極をソース電極１８及びドレイン電極２０として適用すると、有機半導体を含んで構成されたチャネル層２２との接触抵抗が低減される、これにより、キャリアの注入効率が向上する。
その結果、本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０では、駆動電圧が低減される。
When the organic electronic device electrode having the above configuration is applied as the source electrode 18 and the drain electrode 20, the contact resistance with the channel layer 22 including the organic semiconductor is reduced. Will improve.
As a result, in the organic transistor element 10 according to the present embodiment, the drive voltage is reduced.
なお、本実施形態に係る有機トランジスタ素子１０の構成は、上記に限られず、他の構成の有機トランジスタ素子であってもよい。
他の一例である本実施形態に係るトランジスタ素子１０２としては、例えば、図３に示すように、基板１２上にソース電極１８及びドレイン電極２０が離間した位置に設けられると共に、ソース電極１８及びドレイン電極２０を被覆するようにチャネル層２２が設けられ、そして、このチャネル層２２上に、ゲート絶縁層１６、ゲート電極１４がこの順に設けられた形態が挙げられる。
In addition, the structure of the organic transistor element 10 which concerns on this embodiment is not restricted above, The organic transistor element of another structure may be sufficient.
As the transistor element 102 according to the present embodiment, which is another example, for example, as shown in FIG. 3, the source electrode 18 and the drain electrode 20 are provided on the substrate 12 at positions separated from each other. A channel layer 22 is provided so as to cover the electrode 20, and the gate insulating layer 16 and the gate electrode 14 are provided in this order on the channel layer 22.
また、本実施形態に係るトランジスタ素子１０において、ソース電極１８及びドレイン電極２０として適用した、金属層２４Ａと金属層２４Ａの表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブ２４Ｂとで構成される有機電子素子用電極、例えば、有機電界発光素子、太陽電池、有機トランジスタからなるドライバー、ＩＣ、不揮発性メモリ等、本有機電子素子用電極と有機半導体（例えば、電荷輸送性材料等の有機半導体で構成された有機半導体層）とが接触し、電気的に接続される構成を持つ有機電子素子（有機電子デバイス）の電極として適用し得る。
これらの有機電子素子においても、電極の有機半導体に対する接触抵抗が低減され、素子機能が向上されると考えられる。
Further, in the transistor element 10 according to the present embodiment, an organic electronic element composed of the metal layer 24A and the carbon nanotube 24B attached to at least a part of the surface of the metal layer 24A, which is applied as the source electrode 18 and the drain electrode 20. Electrode for use, for example, organic electroluminescence element, solar cell, driver made of organic transistor, IC, nonvolatile memory, etc., and electrode for organic electronic element and organic semiconductor (for example, organic semiconductor such as charge transport material) It can be applied as an electrode of an organic electronic element (organic electronic device) having a configuration in which the organic semiconductor layer is in contact with and electrically connected.
In these organic electronic devices, it is considered that the contact resistance of the electrode to the organic semiconductor is reduced, and the device function is improved.
本実施形態に係る有機トランジスタ素子（有機電子素子用電極）の効果を確かめるために実施した実施例について説明する。 The Example implemented in order to confirm the effect of the organic transistor element (electrode for organic electronic elements) concerning this embodiment is described.
−実施例１−
以下に示すようにして、図４に示す層構成の有機トランジスタ素子１０３を作製した。
まず、基板１２としてガラス基板を準備し、ガラス基板上に、Ａｇナノメタルインク（アルバックマテリアル株式会社製、「Ｌ−Ａｇ１ＴｅＨ」、粒径（最大径）：３ｎｍ７ｎｍ、溶媒：テトラデカン）を用いて、インクジェット法により、幅 ８０ｕｍ、厚み２００ｎｍのＡｇ粒子層を形成した。
そして、オーブンにより、ガラス基板上に形成した２つのＡｇ粒子層を加熱し、層全体のＡｇ粒子を融着させて、Ａｇ粒子の融着層を形成した。
これをゲート電極１４とした。
Example 1
As shown below, the organic transistor element 103 having the layer configuration shown in FIG. 4 was produced.
First, a glass substrate is prepared as the substrate 12, and an Ag nanometal ink (“L-Ag1TeH” manufactured by ULVAC MATERIAL CO., LTD., Particle size (maximum diameter): 3 nm, 7 nm, solvent: tetradecane) is used on the glass substrate to perform inkjet. By the method, an Ag particle layer having a width of 80 μm and a thickness of 200 nm was formed.
Then, the two Ag particle layers formed on the glass substrate were heated in an oven to fuse the Ag particles of the entire layer, thereby forming a fused layer of Ag particles.
This was used as the gate electrode 14.
次に、基板１２上に形成したゲート電極１４を覆うようにして、京セラケミカル「ＣＴ４０００」をスピンコートにより塗布して、大気中１５０℃で６０分間乾燥した後、３００℃で６０分間加熱し、ゲート絶縁層１６を形成した。 Next, Kyocera Chemical “CT4000” was applied by spin coating so as to cover the gate electrode 14 formed on the substrate 12, dried in air at 150 ° C. for 60 minutes, and then heated at 300 ° C. for 60 minutes. A gate insulating layer 16 was formed.
次に、ゲート絶縁層１６上に、Ａｇナノメタルインク（アルバックマテリアル株式会社製、「Ｌ−Ａｇ１ＴｅＨ」、粒径（最大径）：３ｎｍ〜７ｎｍ、溶媒：テトラデカン）を用いて、インクジェット法により、厚み２００ｕｍのＡｇ粒子層を離間させて２つ形成した。
そして、オーブンにより、シリコン基板のゲート絶縁層（シリコン熱酸化膜）上に形成した２つのＡｇ粒子層を加熱し、層全体のＡｇ粒子を融着させて、２つのＡｇ粒子の融着層（金属層２４Ａ）を形成した。
Next, on the gate insulating layer 16, the thickness is measured by an inkjet method using an Ag nanometal ink (“L-Ag1TeH” manufactured by ULVAC Material Co., Ltd., particle diameter (maximum diameter): 3 nm to 7 nm, solvent: tetradecane). Two 200 μm Ag particle layers were formed apart from each other.
Then, the two Ag particle layers formed on the gate insulating layer (silicon thermal oxide film) of the silicon substrate are heated by an oven to fuse the Ag particles of the entire layer, and the two Ag particle fusion layers ( A metal layer 24A) was formed.
次に、２つのＡｇ粒子の融着層（金属層２４Ａ）のうち、一方の層上に、それぞれカーボンナノチューブインクを滴下し、ホットプレート（１００℃、１０分）で乾燥させ、２つのＡｇ粒子の融着層の表面にカーボンナノチューブ２４Ｂを付着させた。
なお、カーボンナノチューブインクは以下の方法で調製した。
まず、グリセリン（関東化学製）と１−ブタノール（アルドリッチ社製）を、質量比で１：４で混合、攪拌した。その後、この溶液に多層カーボンナノチューブ（アルドリッチ製）を１０ｍｇ／ｍｌの割合で混合した。そして、その混合溶液を超音波ホモジナイザー（ＶｉｂｒａＣｅｌｌ、Ｓｏｎｉｃｓ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ製）で５分間、攪拌して、カーボンナノチューブインクを調製した。
Next, the carbon nanotube ink is dropped on one of the two Ag particle fusion layers (metal layer 24A) and dried on a hot plate (100 ° C., 10 minutes). Carbon nanotubes 24B were adhered to the surface of the fused layer.
The carbon nanotube ink was prepared by the following method.
First, glycerin (manufactured by Kanto Chemical) and 1-butanol (manufactured by Aldrich) were mixed and stirred at a mass ratio of 1: 4. Thereafter, multi-walled carbon nanotubes (manufactured by Aldrich) were mixed with this solution at a rate of 10 mg / ml. Then, the mixed solution was stirred with an ultrasonic homogenizer (VibraCell, manufactured by Sonics & Materials Inc) for 5 minutes to prepare a carbon nanotube ink.
これら操作により、Ａｇ粒子の融着層（金属層２４Ａ）の表面にカーボンナノチューブ２４Ｂが付着した電極（以下、「ＣＮＴ付きＡｇ電極」と称する）と、Ａｇ粒子の融着層（カーボンナノチューブが付着していないＡｇ粒子の融着層：金属層２４Ａ）からなる電極（以下、「Ａｇ電極」と称する）と、の２つの電極を形成した。
なお、これら２つの電極は、ソース電極１８・ドレイン電極２０として機能する電極であり、ソース電極１８−ドレイン電極２０間のチャネル長が２０μｍ、チャネル幅が５００μｍとなるように形成した。
By these operations, an electrode having carbon nanotubes 24B attached to the surface of a fused layer of Ag particles (metal layer 24A) (hereinafter referred to as “Ag electrode with CNT”) and a fused layer of Ag particles (carbon nanotubes adhered) Two electrodes were formed: an electrode composed of an unfused layer of Ag particles (metal layer 24A) (hereinafter referred to as "Ag electrode").
These two electrodes function as the source electrode 18 and the drain electrode 20, and were formed so that the channel length between the source electrode 18 and the drain electrode 20 was 20 μm and the channel width was 500 μm.
次に、有機半導体としてＴＩＰＳ−ペンタセン（６，１３−ｂｉｓ（ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌ−ｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ） ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）をトルエンに３質量％溶解させた溶液を、ＣＮＴ付きＡｇ電極とＡｇ電極との間（ソース電極・ドレイン電極間）に０．１ｍｌ滴下し、その後、６０℃で３０分間、真空乾燥して、ＣＮＴ付きＡｇ電極とＡｇ電極との間隙と共に、当該電極の対向する端部を覆うようにして、チャネル層２２を形成した。 Next, a solution obtained by dissolving 3 mass% of TIPS-pentacene (6,13-bis (triisopropyl-silylylpentylene) pentacene) as an organic semiconductor in toluene was used between the Ag electrode with CNT and the Ag electrode (source electrode / drain electrode). Then, 0.1 ml is dropped at 60 ° C. and then vacuum-dried at 60 ° C. for 30 minutes, so that the opposite end of the electrode is covered with the gap between the Ag electrode with CNT and the Ag electrode, and the channel layer 22 Formed.
以上の工程を経て、試験例の有機トランジスタ素子１０３を作製した（図４参照）。 Through the above steps, the organic transistor element 103 of the test example was manufactured (see FIG. 4).
（評価）
−有機トランジスタ素子のＦＥＴ特性−
試験例１の有機トランジスタ素子のＦＥＴ特性（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ特性）を、半導体パラメータアナライザ（アジレントテクノロジー製４１５６Ｂ）を用いて、大気中で測定した。
(Evaluation)
-FET characteristics of organic transistor elements-
The FET characteristics (Field Effect Transistor characteristics) of the organic transistor element of Test Example 1 were measured in the atmosphere using a semiconductor parameter analyzer (4156B manufactured by Agilent Technologies).
具体的には、ＣＴＮ付きＡｇ電極をソース電極とし、Ａｇ電極をドレイン電極とし、ＣＮＴ付きＡｇ電極をグランド（接地）した状態で、Ａｇ電極にドレイン電圧Ｖｄｒａｉｎ、ゲート電極にゲート電圧Ｖｇａｔｅ（−４０Ｖから１０Ｖ刻みで２０Ｖまで）を印加して、目的とするドレイン電圧Ｖｄｒａｉｎにおいて、ドレイン電極−ソース電極間に流れる電流（Ｉｄｓ）を調べた（出力特性（その１）：図５）。
一方、ＣＴＮ付きＡｇ電極をドレイン電極とし、Ａｇ電極をソース電極とし、Ａｇ電極をグランド（接地）した状態で、ＣＮＴ付きＡｇ電極にドレイン電圧Ｖｄｒａｉｎ、ゲート電極にゲート電圧Ｖｇａｔｅ（−４０Ｖから１０Ｖ刻みで２０Ｖまで）を印加して、目的とするドレイン電圧Ｖｄｒａｉｎにおいて、ドレイン電極−ソース電極間に流れる電流（Ｉｄｓ）を調べた（出力特性（その２）：図６）。
Specifically, in a state where the Ag electrode with CTN is used as a source electrode, the Ag electrode is used as a drain electrode, and the Ag electrode with CNT is grounded (grounded), the drain voltage Vdrain is applied to the Ag electrode and the gate voltage Vgate (−40 V is applied to the gate electrode). The current (Ids) flowing between the drain electrode and the source electrode at the target drain voltage Vdrain was examined (output characteristic (part 1): FIG. 5).
On the other hand, in the state where the Ag electrode with CTN is the drain electrode, the Ag electrode is the source electrode, and the Ag electrode is grounded (grounded), the drain voltage Vdrain is applied to the Ag electrode with CNT and the gate voltage Vgate is applied to the gate electrode in increments of 10V to 10V. The current (Ids) flowing between the drain electrode and the source electrode at the target drain voltage Vdrain was examined (output characteristic (part 2): FIG. 6).
本出力特性の結果から、例えば、ＣＮＴ付きＡｇ電極をグランド（接地）した状態で、Ａｇ電極にドレイン電圧Ｖｄｒａｉｎ（−４０Ｖ）、ゲート電極にゲート電圧Ｖｇａｔｅ（−４０Ｖ）を印加したとき、ドレイン電極−ソース電極間に流れる電流（Ｉｄｓ）が約０．０３μｍ流れたのに対して（出力特性（その１）：図５）、ＣＮＴ付きＡｇ電極をグランド（接地）した状態で、Ａｇ電極にドレイン電圧Ｖｄｒａｉｎ（−４０Ｖ）、ゲート電極にゲート電圧Ｖｇａｔｅ（−４０Ｖ）を印加したとき、ドレイン電極−ソース電極間に流れる電流（Ｉｄｓ）が約０．１１μＡ流れたことがわかり、当該電流（Ｉｄｓ）が改善されていることがわかる（出力特性（その２）：図６）。 From the result of this output characteristic, for example, when the drain electrode Vdrain (−40 V) is applied to the Ag electrode and the gate voltage Vgate (−40 V) is applied to the gate electrode while the Ag electrode with CNT is grounded, the drain electrode -While the current (Ids) flowing between the source electrodes flowed about 0.03 μm (output characteristics (part 1): FIG. 5), the drain electrode is connected to the Ag electrode with the CNT-attached Ag electrode grounded. When the voltage Vdrain (−40 V) and the gate voltage Vgate (−40 V) are applied to the gate electrode, it can be seen that the current (Ids) flowing between the drain electrode and the source electrode flows about 0.11 μA, and the current (Ids) (Output characteristic (part 2): FIG. 6).
これにより、ＣＮＴ付きＡｇ電極は、Ａｇ電極に比べ、有機半導体に対する接触抵抗が低減されていることがわかり、また、電圧降下も生じず、有機トランジスタ素子の駆動電圧低減に寄与することもわかる。 Thus, it can be seen that the Ag electrode with CNT has a reduced contact resistance with respect to the organic semiconductor as compared with the Ag electrode, and no voltage drop occurs, contributing to a reduction in the driving voltage of the organic transistor element.
１０ 有機トランジスタ素子
１２ 基板
１４ ゲート電極
１６ ゲート絶縁層
１８ ソース電極
２０ ドレイン電極
２２ チャネル層
２４Ａ 金属層
２４Ｂ カーボンナノチューブ
１０２有機トランジスタ素子
１０３有機トランジスタ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Organic transistor element 12 Substrate 14 Gate electrode 16 Gate insulating layer 18 Source electrode 20 Drain electrode 22 Channel layer 24A Metal layer 24B Carbon nanotube 102 Organic transistor element 103 Organic transistor element
Claims (2)
前記金属層の表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブと、
を有する有機電子素子用電極。 A metal layer,
Carbon nanotubes attached to at least part of the surface of the metal layer;
An electrode for an organic electronic device.
前記ソース電極と間隔を持って配置されるドレイン電極であって、金属層と前記金属層の表面の少なくとも一部に付着したカーボンナノチューブとを有するドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極の前記カーボンナノチューブとそれぞれ接触するようにして、前記ソース電極及びドレイン電極を接続して配置されるチャネル層であって、有機半導体を含んで構成されたチャネル層と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極間に流れる電流を制御するためのゲート電極と、
前記チャネル層と前記ゲート電極とを絶縁するためのゲート絶縁層と、
を備える有機トランジスタ素子。 A source electrode having a metal layer and a carbon nanotube attached to at least a portion of the surface of the metal layer;
A drain electrode disposed at a distance from the source electrode, the drain electrode having a metal layer and a carbon nanotube attached to at least a part of the surface of the metal layer;
A channel layer disposed to connect the source electrode and the drain electrode so as to be in contact with the carbon nanotubes of the source electrode and the drain electrode, respectively, and a channel layer including an organic semiconductor;
A gate electrode for controlling a current flowing between the source electrode and the drain electrode;
A gate insulating layer for insulating the channel layer and the gate electrode;
An organic transistor element comprising:
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