JP4419425B2

JP4419425B2 - Organic thin film transistor element

Info

Publication number: JP4419425B2
Application number: JP2003115425A
Authority: JP
Inventors: 桂平井; 光弘福田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP2004006827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高いＯＮ電流が得られる有機薄膜トランジスタ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。またさらに情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては液晶、有機ＥＬ、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、画像駆動素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により構成されたアクティブ駆動素子を用いる技術が主流になっている。
【０００４】
ここでＴＦＴ素子は、通常、ガラス基板上に、主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）などの半導体薄膜や、ソース、ドレイン、ゲート電極などの金属薄膜を基板上に順次形成していくことで製造される。このＴＦＴを用いるフラットパネルディスプレイの製造には通常、ＣＶＤ、スパッタリングなどの真空系設備や高温処理工程を要する薄膜形成工程に加え、精度の高いフォトリソグラフ工程が必要とされ、設備コスト、ランニングコストの負荷が非常に大きい。さらに、近年のディスプレイの大画面化のニーズに伴い、それらのコストは非常に膨大なものとなっている。
【０００５】
近年、従来のＴＦＴ素子のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴ素子の研究開発が盛んに進められている（特許文献１、非特許文献１等参照）。この有機ＴＦＴ素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている（非特許文献２参照）。また、大気圧下で、印刷や塗布などのウェットプロセスで製造できる有機半導体材料を用いることで、生産性に優れ、非常に低コストのディスプレイが実現できる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１９０００１号公報
【０００７】
【非特許文献１】
ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌ誌２００２年第２号９９頁（レビュー）
【０００８】
【非特許文献２】
ＳＩＤ‘０２Ｄｉｇｅｓｔｐ５７
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の有機ＴＦＴ素子はキャリア移動度が低く、ＯＮ電流が小さく、駆動に必要なドレインバイアスやゲートバイアスが大きくなる問題があった。キャリア移動度の低い有機半導体材料を用いて駆動バイアスを低減するには、例えば素子のチャネル長を短くすることで効果が得られるが、チャネル長の小さいＴＦＴ素子を精度よく作製するには、煩雑な工程が必要になり製造コストも高くなる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡易的な作製法により、駆動バイアスが低減され、高いＯＮ電流が得られる有機ＴＦＴ素子を提供することをその目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記構成は、
１）ソース電極及びドレイン電極を連結する有機半導体層中に、電界が付与されない時には前記電極の少なくとも一方と絶縁状態にある金属微粒子が含有され、前記有機半導体層は、前記金属微粒子が分散された有機半導体材料の溶液又は分散液が塗設されて形成される有機薄膜トランジスタ素子（但し、前記金属微粒子がシリコン粒子であることは無い。）
、
２）前記金属微粒子と前記有機半導体層は海島構造を形成していることを特徴とする１）に記載の有機薄膜トランジスタ素子、
３）ソース電極及びドレイン電極を連結する有機半導体層中に、電界が付与されない時には前記電極の少なくとも一方と絶縁状態にある金属微粒子が含有される有機薄膜トランジスタ素子であって、前記有機半導体層は、ゲート絶縁膜又は支持体上に、前記金属微粒子が塗設された後に前記有機半導体材料からなる層が塗設されて形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタ素子（但し、前記金属微粒子がシリコン粒子であることは無い。）
、
４）前記有機半導体層と前記ゲート絶縁層を介してゲート電極が設けられ、前記金属微粒子が前記ゲート絶縁層に接合して形成されたことを特徴とする１）〜３）のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ素子、
５）前記金属微粒子の平均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする１）〜４）のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ素子、
によって達成される。
【００１２】
即ち本発明者は、有機半導体層中に、電界が付与されない時には前記電極の少なくとも一方と絶縁状態にある導電性領域を形成すれば、実効的なチャネル長を低減することになり、素子のキャリア移動度を向上させることができると考え、本発明に至った。
【００１３】
以下、本発明について詳しく述べる。
有機薄膜トランジスタ素子１は、図１に構成例で示す様に、支持体７上に有機半導体チャネル（有機半導体層）４で連結されたソース電極２とドレイン電極３を有し、その上にゲート絶縁層６を介してゲート電極５を有するトップゲート型と、支持体７上にまずゲート電極５を有し、ゲート絶縁層６を介して有機半導体チャネル４で連結されたソース電極２とドレイン電極３を有するボトムゲート型に大別される。
【００１４】
さて本発明の有機薄膜トランジスタ素子１は、ソース電極２及びドレイン電極３を連結する有機半導体層４中に、電界が付与されない時には前記電極の少なくとも一方と絶縁状態にある導電性領域８を有することを特徴とする。
【００１５】
導電性領域８の形態を図２にモデル的に示す。
本発明の導電性領域８は電界が付与されない時にはソース電極２及びドレイン電極３の少なくとも一方と絶縁状態にある（両者の絶縁状態を確保する）状態であれば図２に示す様に様々な形態をとり得る。
【００１６】
例えば図２（ｄ）のように薄膜を形成した後にパターン化した導電性領域でもよいが、プロセスの簡易化の観点から、導電性微粒子の分散液を塗布することが好ましい。
【００１７】
本発明に用いる導電性微粒子としては導電性ポリマーからなるものや金属微粒子が挙げられ、導電性ポリマーとしては、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、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など、金属微粒子としては白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物などを挙げることができる。
【００１８】
好ましくは金属微粒子であり、例えば、金、白金、銀などの様な仕事関数が４．５〜５．７ｅＶの金属が好ましい。
【００１９】
導電性微粒子の粒径は１μｍ以下が好ましく、より好ましくは５〜５０ｎｍである。
【００２０】
図２（ａ）〜（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）の様な形態にするのには、導電性微粒子を半導体材料の溶液または分散液に分散し、塗布、乾燥することで半導体層を形成してもよいし、導電性微粒子の分散液を塗工した後に、半導体材料を、塗布してもよい。導電性材料の溶液もしくは分散液を、相溶しない溶媒中に分散して形成される海島構造を利用して、導電性領域を形成してもよい。更に、相溶しない溶媒中に有機半導体材料を溶解させた分散液を用いて、導電性領域／有機半導体材料の海島構造を形成させてもよい。なお図２（ｆ）はトップゲート型の例である。
【００２１】
とりわけ導電性微粒子がゲート絶縁膜に接合していることが好ましく、更に導電性微粒子がゲート絶縁膜に融着した形態にすることでより大きな効果が得られる。
【００２２】
有機半導体材料としては公知のものが用いられ、好ましくはπ共役系材料で、例えばポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）などのポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェンなどのポリチオフェン類、ポリイソチアナフテンなどのポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレンなどのポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）、ポリ（３−置換アニリン）、ポリ（２，３−置換アニリン）などのポリアニリン類、ポリアセチレンなどのポリアセチレン類、ポリジアセチレンなどのポリジアセチレン類、ポリアズレンなどのポリアズレン類、ポリピレンなどのポリピレン類、ポリカルバゾール、ポリ（Ｎ−置換カルバゾール）などのポリカルバゾール類、ポリセレノフェンなどのポリセレノフェン類、ポリフラン、ポリベンゾフランなどのポリフラン類、ポリ（ｐ−フェニレン）などのポリ（ｐ−フェニレン）類、ポリインドールなどのポリインドール類、ポリピリダジンなどのポリピリダジン類、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのポリアセン類およびポリアセン類の炭素の一部をＮ、Ｓ、Ｏなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体（トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノンなど）、ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーや特開平１１−１９５７９０に記載された多環縮合体などを用いることができる。
【００２３】
また、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有するたとえばチオフェン６量体であるα−セクシチオフェンα，ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α，ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α，ω−ビス（３−ブトキシプロピル）−α−セクシチオフェン、スチリルベンゼン誘導体などのオリゴマーも好適に用いることができる。
【００２４】
さらに銅フタロシアニンや特開平１１−２５１６０１に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドとともに、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）及びＮ，Ｎ’−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及びアントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、Ｃ₆₀、Ｃ₇₀、Ｃ₇₆、Ｃ₇₈、Ｃ₈₄等フラーレン類、ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などがあげられる。
【００２５】
これらのπ共役系材料のうちでも、チオフェン、ビニレン、チェニレンビニレン、フェニレンビニレン、ｐ−フェニレン、これらの置換体またはこれらの２種以上を繰返し単位とし、かつ該繰返し単位の数ｎが４〜１０であるオリゴマーもしくは該繰返し単位の数ｎが２０以上であるポリマー、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも１種が好ましい。
【００２６】
また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン（ＢＥＤＴＴＴＦ）−過塩素酸錯体、ＢＥＤＴＴＴＦ−ヨウ素錯体、ＴＣＮＱ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開２０００−２６０９９９に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
【００２７】
本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。
【００２８】
前記ドーピングとは電子授与性分子（アクセプター）または電子供与性分子（ドナー）をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って，ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしては公知のものを採用することができる。
【００２９】
有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。
【００３０】
本発明おいて、ソース電極２、ドレイン電極３及びゲート電極５を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯおよび炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、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なども好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【００３１】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００３２】
ゲート絶縁層６としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【００３３】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００３４】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。
【００３５】
これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法である。
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６、同１１−１３３２０５、特開２０００−１２１８０４、同２０００−１４７２０９、同２０００−１８５３６２等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する）。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【００３６】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。
【００３７】
有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【００３８】
また支持体７はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えばプラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【００３９】
【実施例】
実施例１
塩化金酸の水溶液を撹拌させながら、ジメチルエタノールアミンを少量ずつ添加することで、平均粒径２０ｎｍの金微粒子の水分散液１を調製した。
【００４０】
次に、ＺｎおよびＮｉの含有量が１０ｐｐｍ以下になるようキレート法により良く精製した、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）のｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ体（アルドリッチ社製）のクロロホルム溶液を調製した後、前記水分散液１に添加し攪拌すると、金微粒子の一部がクロロホルム相に混合した。このクロロホルム相を分注し、さらに超純水との混合攪拌処理と分注を５回繰り返しながら精製することにより、クロロホルム分散液２を得た。
【００４１】
比抵抗０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに厚さ２０００Åの熱酸化膜を形成した。熱酸化膜上に、アプリケーターを用いて前記分散液２を塗布し、クロロホルムを乾燥させた後、Ｎ₂ガス置換雰囲気中で、５０℃、３０分間の熱処理を施した。このとき、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）と金微粒子からなる半導体層の膜厚は３０ｎｍであった。その上に、マスクを用いて厚さ１５０ｎｍの金を蒸着し、チャネル長Ｌ＝２０μｍ、チャネル幅Ｗ＝４ｍｍとなるソース、ドレイン電極を形成して有機薄膜トランジスタ素子１を得た。
【００４２】
この有機薄膜トランジスタ素子１は、Ｓｉ基板をゲート電極として駆動させると、ｐチャネルエンハンスメント型ＦＥＴの良好な動作特性を示した。
【００４３】
実施例２
比抵抗０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに厚さ２０００Åの熱酸化膜を形成した。熱酸化膜上に、アプリケーターを用いて前記水分散液１を塗布し、乾燥させた後、１８０℃で１５分間の熱処理を行ったところ、金微粒子が、熱酸化膜上に融着した。これをよく超純水で洗浄し、ＵＶ光照射によるオゾン処理を行った。
【００４４】
次にＺｎおよびＮｉの含有量が１０ｐｐｍ以下になるようキレート法により良く精製した、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）のｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ体（アルドリッチ社製）のクロロホルム溶液を調製し、熱酸化膜および前記の融着した金微粒子の上に、アプリケーターを用いて塗布し、クロロホルムを乾燥させた後、Ｎ₂ガス置換雰囲気中で、５０℃、３０分間の熱処理を施した。このとき、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）の平均膜厚は３０ｎｍであった。その上に、マスクを用いて厚さ１５０ｎｍの金を蒸着し、チャネル長Ｌ＝２０μｍ、チャネル幅Ｗ＝４ｍｍとなるソース、ドレイン電極を形成して有機薄膜トランジスタ素子２を得た。
【００４５】
この有機薄膜トランジスタ素子２は、Ｓｉ基板をゲート電極として駆動させると、ｐチャネルエンハンスメント型ＦＥＴの良好な動作特性を示した。
【００４６】
実施例３
水分散液１を下記水分散液２に替えた以外は実施例１と同様に有機薄膜トランジスタ素子３を作製したところ、ｐチャネルエンハンスメント型ＦＥＴの良好な動作特性を示した。
【００４７】
〈水分散液２の調製〉
塩化白金酸の水溶液を撹拌させながら、ジメチルエタノールアミンを少量ずつ添加することで、平均粒径２０ｎｍの白金微粒子の水分散液２を調製した。
【００４８】
比較例
比抵抗０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに厚さ２０００Åの熱酸化膜を形成した。ＺｎおよびＮｉの含有量が１０ｐｐｍ以下になるようキレート法により良く精製した、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）のｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ体（アルドリッチ社製）のクロロホルム溶液を調製し、前記熱酸化膜の上に、アプリケーターを用いて塗布し、クロロホルムを乾燥させた後、Ｎ₂ガス置換雰囲気中で、５０℃、３０分間の熱処理を施した。このとき、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）の平均膜厚は３０ｎｍであった。その上に、マスクを用いて厚さ１５０ｎｍの金を蒸着し、チャネル長Ｌ＝２０μｍ、チャネル幅Ｗ＝４ｍｍとなるソース、ドレイン電極を形成して比較有機薄膜トランジスタ素子を得た。
【００４９】
以上で作製した有機薄膜トランジスタ素子のＯＦＦ電流とＯＮ電流を図３に示す回路構成で、ＯＦＦ電流時のドレインバイアス−５０Ｖ、ゲートバイアス０Ｖ、またＯＮ電流時のドレインバイアス−５０Ｖ、ゲートバイアス−２０Ｖの条件で比較した結果を以下に示す。
【００５０】

【００５１】
【発明の効果】
実施例で実証した如く、本発明の有機薄膜トランジスタ素子によれば、高いＯＮ電流が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機薄膜トランジスタ素子の構成例を示す図である。
【図２】導電性領域の形態を示す図である。
【図３】トランジスタ特性評価回路の模式図。
【符号の説明】
１有機薄膜トランジスタ素子
２ソース電極
３ドレイン電極
４有機半導体層
５ゲート電極
６ゲート絶縁層
７支持体
８導電性領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic thin film transistor element capable of obtaining a high ON current.
[0002]
[Prior art]
With the widespread use of information terminals, there is an increasing need for flat panel displays as computer displays. In addition, with the progress of computerization, the information provided by paper media has increased the opportunity to be provided electronically, and as a mobile display medium that is thin, light and easy to carry, electronic paper or digital The need for paper is also increasing.
[0003]
In general, in a flat display device, a display medium is formed using an element utilizing liquid crystal, organic EL, electrophoresis, or the like. In such a display medium, a technique using an active drive element formed of a thin film transistor (TFT) as an image drive element has become mainstream in order to ensure uniformity of screen brightness, screen rewrite speed, and the like.
[0004]
Here, the TFT element is usually formed on a glass substrate, mainly a semiconductor thin film such as a-Si (amorphous silicon) or p-Si (polysilicon), or a metal thin film such as a source, drain, or gate electrode on the substrate. Manufactured by sequentially forming. The production of flat panel displays using TFTs usually requires high-precision photolithographic processes in addition to vacuum equipment such as CVD and sputtering and thin film forming processes that require high-temperature processing processes. The load is very large. Furthermore, along with the recent needs for larger display screens, their costs have become enormous.
[0005]
In recent years, research and development of organic TFT elements using organic semiconductor materials has been actively promoted as a technique to compensate for the disadvantages of conventional TFT elements (see Patent Document 1, Non-Patent Document 1, etc.). Since this organic TFT element can be manufactured by a low-temperature process, it is said that a light and hard-to-break resin substrate can be used, and further, a flexible display using a resin film as a support can be realized (non-patent) Reference 2). Further, by using an organic semiconductor material that can be manufactured by a wet process such as printing or coating under atmospheric pressure, a display with excellent productivity and a very low cost can be realized.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-190001
[Non-Patent Document 1]
Advanced Material 2002 2002 No. 2 page 99 (Review)
[0008]
[Non-Patent Document 2]
SID'02 Digest p57
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional organic TFT element has a problem in that the carrier mobility is low, the ON current is small, and the drain bias and gate bias necessary for driving are increased. In order to reduce the drive bias by using an organic semiconductor material having low carrier mobility, for example, an effect can be obtained by shortening the channel length of the element. However, it is complicated to accurately manufacture a TFT element having a small channel length. And a high manufacturing cost is required.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an organic TFT element in which a driving bias is reduced and a high ON current can be obtained by a simple manufacturing method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above configuration of the present invention is as follows.
1) The organic semiconductor layer connecting the source electrode and the drain electrode contains metal fine particles that are insulated from at least one of the electrodes when no electric field is applied, and the organic semiconductor layer has the metal fine particles dispersed therein. the organic thin film transistor component solution or dispersion of the organic semiconductor material Ru is formed by coated (However, it is not the metal fine particles are silicon particles.)
,
2) The organic thin film transistor element according to 1), wherein the metal fine particles and the organic semiconductor layer form a sea-island structure,
3) An organic thin film transistor element in which, in an organic semiconductor layer that connects a source electrode and a drain electrode, metal fine particles that are in an insulating state with at least one of the electrodes when an electric field is not applied, the organic semiconductor layer includes: a gate insulating film or support member, the organic thin-film transistor element in which the metal fine particles is a layer made of the organic semiconductor material after being coating is characterized in that it is formed by coated (however, the fine metal particles are silicon particles Never.)
,
4) a gate electrode provided through the gate insulating layer and the organic semiconductor layer, any one of the fine metal particles, characterized in that it is formed by joining the gate insulating layer 1) to 3) Organic thin-film transistor element as described in
5) The organic thin film transistor element according to any one of 1) to 4), wherein an average particle diameter of the metal fine particles is 1 μm or less ,
Thus it is achieved.
[0012]
That is, the present inventor reduces the effective channel length by forming a conductive region in an insulating state with at least one of the electrodes when an electric field is not applied in the organic semiconductor layer, thereby reducing the element carrier. The inventors have considered that the mobility can be improved, and have reached the present invention.
[0013]
The present invention will be described in detail below.
An organic thin film transistor element 1 has a source electrode 2 and a drain electrode 3 connected by an organic semiconductor channel (organic semiconductor layer) 4 on a support 7 as shown in a configuration example in FIG. A top gate type having a gate electrode 5 through a layer 6, and a source electrode 2 and a drain electrode 3 having a gate electrode 5 on a support 7 and connected by an organic semiconductor channel 4 through a gate insulating layer 6. The bottom gate type having
[0014]
The organic thin film transistor element 1 of the present invention has a conductive region 8 in an insulating state with at least one of the electrodes when an electric field is not applied in the organic semiconductor layer 4 connecting the source electrode 2 and the drain electrode 3. Features.
[0015]
The form of the conductive region 8 is schematically shown in FIG.
The conductive region 8 of the present invention has various forms as shown in FIG. 2 as long as it is in an insulated state (to ensure the insulation state of both) when at least one of the source electrode 2 and the drain electrode 3 is not applied. Can take.
[0016]
For example, a conductive region patterned after forming a thin film as shown in FIG. 2D may be used, but from the viewpoint of simplification of the process, it is preferable to apply a dispersion of conductive fine particles.
[0017]
Examples of the conductive fine particles used in the present invention include those made of a conductive polymer and metal fine particles. Examples of the conductive polymer include conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, a complex of polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonic acid. As metal fine particles, platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, tin oxide, etc. Antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver paste and carbon paste, lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium Scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture And lithium / aluminum mixtures.
[0018]
Metal fine particles are preferable, and metals having a work function of 4.5 to 5.7 eV, such as gold, platinum, and silver, are preferable.
[0019]
The particle diameter of the conductive fine particles is preferably 1 μm or less, more preferably 5 to 50 nm.
[0020]
2 (a) to (c), (e), and (f) are formed by dispersing conductive fine particles in a solution or dispersion of a semiconductor material, coating and drying the semiconductor layer. The semiconductor material may be applied after the dispersion of conductive fine particles is applied. The conductive region may be formed using a sea-island structure formed by dispersing a solution or dispersion of a conductive material in an incompatible solvent. Furthermore, the sea-island structure of the conductive region / organic semiconductor material may be formed using a dispersion obtained by dissolving the organic semiconductor material in an incompatible solvent. FIG. 2F shows an example of a top gate type.
[0021]
In particular, it is preferable that the conductive fine particles are bonded to the gate insulating film, and a larger effect can be obtained by forming the conductive fine particles fused to the gate insulating film.
[0022]
Known organic semiconductor materials are used, preferably π-conjugated materials such as polypyrrole, poly (N-substituted pyrrole), poly (3-substituted pyrrole), poly (3,4-disubstituted pyrrole), etc. Polypyrroles, polythiophene, poly (3-substituted thiophene), poly (3,4-disubstituted thiophene), polythiophenes such as polybenzothiophene, polyisothianaphthenes such as polyisothianaphthene, polychenylene vinylene, etc. Of polychenylene vinylene, poly (p-phenylene vinylene) such as poly (p-phenylene vinylene), polyaniline, poly (N-substituted aniline), poly (3-substituted aniline), poly (2,3-substituted) Aniline), polyacetylenes such as polyacetylene, polydiacetylene, etc. Polyazenes such as lydiaacetylene, polyazulene, polypyrenes such as polypyrene, polycarbazoles such as polycarbazole and poly (N-substituted carbazole), polyselenophenes such as polyselenophene, polyfurans such as polyfuran and polybenzofuran , Poly (p-phenylene) s such as poly (p-phenylene), polyindoles such as polyindole, polypyridazines such as polypyridazine, naphthacene, pentacene, hexacene, heptacene, dibenzopentacene, tetrabenzopentacene, pyrene, Polybenzones such as dibenzopyrene, chrysene, perylene, coronene, terylene, obalene, quaterrylene, and circumanthracene, and some of the carbons of polyacenes are atoms such as N, S, and O, and carbonyl groups. Derivatives substituted with functional groups (triphenodioxazine, triphenodithiazine, hexacene-6,15-quinone, etc.), polymers such as polyvinyl carbazole, polyphenylene sulfide, polyvinylene sulfide, and the like described in JP-A-11-195790 Polycyclic condensates and the like can be used.
[0023]
Further, for example, α-sexual thiophene α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (α, which is a thiophene hexamer having the same repeating unit as those polymers. Oligomers such as 3-butoxypropyl) -α-sexithiophene and styrylbenzene derivatives can also be preferably used.
[0024]
Further, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and fluorine-substituted copper phthalocyanine described in JP-A-11-251601,

naphthalene

1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N′-bis (4-trifluoromethylbenzyl) Along with

naphthalene

1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N′-bis (1H, 1H-perfluorooctyl), N, N′-bis (1H, 1H-perfluorobutyl) and N, N′-

Dioctylnaphthalene

1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide derivatives,

naphthalene

2,3,6,7 tetracarboxylic acid diimides and other naphthalene tetracarboxylic acid diimides, and

anthracene

2,3,6,7-tetracarboxylic acid Anthracene tetracarboxylic acid diimides such as diimides Condensed ring tetracarboxylic acids such as diimides Examples include diimides, fullerenes such as C ₆₀ , C ₇₀ , C ₇₆ , C ₇₈ , and C ₈₄ , carbon nanotubes such as SWNT, merocyanine dyes, and dyes such as hemicyanine dyes.
[0025]
Among these π-conjugated materials, thiophene, vinylene, chelenylene vinylene, phenylene vinylene, p-phenylene, a substituent thereof, or two or more of these are used as a repeating unit, and the number n of the repeating units is 4 to 4 At least 1 selected from the group consisting of an oligomer of 10 or a polymer in which the number n of repeating units is 20 or more, a condensed polycyclic aromatic compound such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic diimides, and metal phthalocyanine Species are preferred.
[0026]
Other organic semiconductor materials include tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex. Organic molecular complexes such as can also be used. Furthermore, (sigma) conjugated polymers, such as polysilane and polygermane, and organic-inorganic hybrid material as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-260999 can also be used.
[0027]
In the present invention, for example, a material having a functional group such as acrylic acid, acetamide, dimethylamino group, cyano group, carboxyl group, nitro group, benzoquinone derivative, tetracyanoethylene, and tetracyanoquinodimethane are used in the organic semiconductor layer. And materials that can accept electrons, such as derivatives thereof, materials that have functional groups such as amino groups, triphenyl groups, alkyl groups, hydroxyl groups, alkoxy groups, and phenyl groups, substituted amines such as phenylenediamine , So-called doping, containing materials that serve as donors of electrons such as anthracene, anthracene, benzoanthracene, substituted benzoanthracene, pyrene, substituted pyrene, carbazole and its derivatives, tetrathiafulvalene and its derivatives, etc. Processing Good.
[0028]
The doping means introducing an electron-donating molecule (acceptor) or an electron-donating molecule (donor) into the thin film as a dopant. Accordingly, the doped thin film is a thin film containing the condensed polycyclic aromatic compound and the dopant. A well-known thing can be employ | adopted as a dopant used for this invention.
[0029]
Although there is no restriction | limiting in particular as a film thickness of an organic-semiconductor layer, Generally 1 micrometer or less, Especially 10-300 nm is preferable.
[0030]
In the present invention, the material for forming the source electrode 2, the drain electrode 3, and the gate electrode 5 is not particularly limited as long as it is a conductive material. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead , Tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, tin oxide / antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, Silver paste and carbon paste, lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium, scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum, mug Cium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, lithium / aluminum mixture, etc. are used, especially platinum, gold, silver, copper, aluminum, indium, ITO and carbon are preferred. Alternatively, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, or the like is also preferably used. Among them, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable.
[0031]
As a method for forming an electrode, a method for forming an electrode using a known photolithographic method or a lift-off method, using a conductive thin film formed by a method such as vapor deposition or sputtering using the above as a raw material, or a metal foil such as aluminum or copper There is a method of etching using a resist by thermal transfer, ink jet or the like. Alternatively, a conductive polymer solution or dispersion, or a conductive fine particle dispersion may be directly patterned by ink jetting, or may be formed from a coating film by lithography or laser ablation. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing can also be used.
[0032]
Although various insulating films can be used as the gate insulating layer 6, an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is particularly preferable. Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples thereof include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide. Of these, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide are preferable. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.
[0033]
Examples of the method for forming the film include a vacuum process, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, a low energy ion beam method, an ion plating method, a CVD method, a sputtering method, an atmospheric pressure plasma method, and a spray process. Wet processes such as coating methods, spin coating methods, blade coating methods, dip coating methods, casting methods, roll coating methods, bar coating methods, die coating methods, and other wet processes such as printing and ink jet patterning methods, etc. Can be used depending on the material.
[0034]
The wet process is a method of applying and drying a liquid in which fine particles of inorganic oxide are dispersed in an arbitrary organic solvent or water using a dispersion aid such as a surfactant as required, or an oxide precursor, for example, A so-called sol-gel method in which a solution of an alkoxide body is applied and dried is used.
[0035]
Among these, the atmospheric pressure plasma method is preferable.
The method for forming an insulating film by plasma film formation under atmospheric pressure is a process in which a reactive gas is discharged under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure to excite reactive gas to form a thin film on a substrate. The method is described in JP-A-11-61406, JP-A-11-133205, JP-A-2000-121804, 2000-147209, 2000-185362, etc. (hereinafter also referred to as atmospheric pressure plasma method). Accordingly, a highly functional thin film can be formed with high productivity.
[0036]
In addition, as the organic compound film, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo radical polymerization type, photo cation polymerization type photo curable resin, or a copolymer containing an acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, Also, cyanoethyl pullulan or the like can be used.
[0037]
As the method for forming the organic compound film, the wet process is preferable.
An inorganic oxide film and an organic oxide film can be laminated and used together. The thickness of these insulating films is generally 50 nm to 3 μm, preferably 100 nm to 1 μm.
[0038]
The support 7 is made of glass or a flexible resin sheet. For example, a plastic film can be used as the sheet. Examples of the plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), Examples thereof include films made of cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. Thus, by using a plastic film, the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, the portability can be improved, and the resistance to impact can be improved.
[0039]
【Example】
Example 1
While stirring the aqueous solution of chloroauric acid, dimethylethanolamine was added little by little to prepare an aqueous dispersion 1 of gold fine particles having an average particle diameter of 20 nm.
[0040]
Next, after preparing a chloroform solution of a regioregular body (manufactured by Aldrich) of poly (3-hexylthiophene), which was well purified by a chelate method so that the contents of Zn and Ni were 10 ppm or less, the aqueous dispersion 1 When added to and stirred, some of the gold fine particles were mixed in the chloroform phase. The chloroform phase was dispensed, and further purified by repeating mixing and stirring with ultrapure water and dispensing 5 times to obtain a chloroform dispersion 2.
[0041]
A thermal oxide film having a thickness of 2000 mm was formed on a Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm. The dispersion 2 was applied onto a thermal oxide film using an applicator, and chloroform was dried, followed by heat treatment at 50 ° C. for 30 minutes in an N ₂ gas replacement atmosphere. At this time, the film thickness of the semiconductor layer composed of poly (3-hexylthiophene) and gold fine particles was 30 nm. On top of this, gold having a thickness of 150 nm was deposited using a mask, and source and drain electrodes having a channel length L = 20 μm and a channel width W = 4 mm were formed to obtain an organic thin film transistor element 1.
[0042]
The organic thin film transistor element 1 exhibited good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET when driven with a Si substrate as a gate electrode.
[0043]
Example 2
A thermal oxide film having a thickness of 2000 mm was formed on a Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm. The aqueous dispersion 1 was applied onto a thermal oxide film using an applicator and dried, followed by heat treatment at 180 ° C. for 15 minutes. As a result, gold fine particles were fused on the thermal oxide film. This was thoroughly washed with ultrapure water and subjected to ozone treatment by UV light irradiation.
[0044]
Next, a chloroform solution of a poly (3-hexylthiophene) regioregular body (manufactured by Aldrich), which is well purified by a chelate method so that the Zn and Ni contents are 10 ppm or less, is prepared. The applied gold fine particles were coated on the deposited gold fine particles using an applicator, dried chloroform, and then heat-treated at 50 ° C. for 30 minutes in an N ₂ gas replacement atmosphere. At this time, the average film thickness of poly (3-hexylthiophene) was 30 nm. On top of this, gold having a thickness of 150 nm was deposited using a mask to form source and drain electrodes having a channel length L = 20 μm and a channel width W = 4 mm, thereby obtaining an organic thin film transistor element 2.
[0045]
This organic thin film transistor element 2 exhibited good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET when driven with a Si substrate as a gate electrode.
[0046]
Example 3
An organic thin film transistor element 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion 1 was replaced with the following aqueous dispersion 2. The p-channel enhancement type FET showed good operating characteristics.
[0047]
<Preparation of aqueous dispersion 2>
While stirring the aqueous solution of chloroplatinic acid, dimethylethanolamine was added little by little to prepare an aqueous dispersion 2 of platinum fine particles having an average particle diameter of 20 nm.
[0048]
Comparative Example A thermal oxide film having a thickness of 2000 mm was formed on a Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm. A chloroform solution of a poly (3-hexylthiophene) regioregular body (manufactured by Aldrich), which is well purified by a chelate method so that the content of Zn and Ni is 10 ppm or less, is prepared. After drying with chloroform, heat treatment was performed at 50 ° C. for 30 minutes in an N ₂ gas replacement atmosphere. At this time, the average film thickness of poly (3-hexylthiophene) was 30 nm. On top of this, gold having a thickness of 150 nm was deposited using a mask to form source and drain electrodes having a channel length L = 20 μm and a channel width W = 4 mm to obtain a comparative organic thin film transistor element.
[0049]
The OFF current and the ON current of the organic thin film transistor element fabricated as described above are the circuit configuration shown in FIG. The results of comparison under conditions are shown below.
[0050]

[0051]
【The invention's effect】
As demonstrated in Examples, according to the organic thin film transistor element of the present invention, a high ON current can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an organic thin film transistor element.
FIG. 2 is a diagram showing a form of a conductive region.
FIG. 3 is a schematic diagram of a transistor characteristic evaluation circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic thin-film transistor element 2 Source electrode 3 Drain electrode 4 Organic-semiconductor layer 5 Gate electrode 6 Gate insulating layer 7 Support body 8 Conductive region

Claims

ソース電極及びドレイン電極を連結する有機半導体層中に、電界が付与されない時には前記電極の少なくとも一方と絶縁状態にある金属微粒子が含有され、前記有機半導体層は、前記金属微粒子が分散された有機半導体材料の溶液又は分散液が塗設されて形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタ素子。（但し、前記金属微粒子がシリコン粒子であることは無い。）The organic semiconductor layer connecting the source electrode and the drain electrode contains metal fine particles that are insulated from at least one of the electrodes when an electric field is not applied, and the organic semiconductor layer is an organic semiconductor in which the metal fine particles are dispersed. the organic thin film transistor component solution or dispersion of the material, characterized in Rukoto formed is coated. (However, it is not the metal fine particles are silicon particles.)

前記金属微粒子と前記有機半導体層は海島構造を形成していることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ素子。 2. The organic thin film transistor element according to claim 1, wherein the metal fine particles and the organic semiconductor layer form a sea-island structure.

ソース電極及びドレイン電極を連結する有機半導体層中に、電界が付与されない時には前記電極の少なくとも一方と絶縁状態にある金属微粒子が含有される有機薄膜トランジスタ素子であって、前記有機半導体層は、ゲート絶縁膜又は支持体上に、前記金属微粒子が塗設された後に前記有機半導体材料からなる層が塗設されて形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタ素子。（但し、前記金属微粒子がシリコン粒子であることは無い。） The organic semiconductor layer connecting the source electrode and the drain electrode, an organic thin film transistor component metal particles in at least one the insulation state of the electrode is contained when no electric field is applied, the organic semiconductor layer, a gate insulating on a membrane or support, the organic thin-film transistor element in which a layer made of the organic semiconductor material after the metal fine particles are coating is characterized in that it is formed by coated. (However, the metal fine particles are not silicon particles.)

前記有機半導体層と前記ゲート絶縁層を介してゲート電極が設けられ、前記金属微粒子が前記ゲート絶縁層に接合して形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ素子。 The organic semiconductor layer and a gate electrode provided through the gate insulating layer, according to claim 1, wherein the metal fine particles are characterized by being formed by joining the gate insulating layer Organic thin-film transistor element.

前記金属微粒子の平均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ素子。 5. The organic thin film transistor element according to claim 1, wherein an average particle diameter of the metal fine particles is 1 μm or less.