JP5041267B2 - 薄膜電界効果トランジスタ、およびその製造方法 - Google Patents
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基板と、
前記基板の上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に設けられ、電子受容性材料及び電子供与性材料を含まない第1の有機電子材料を含有する第1の有機電子材料膜と、
前記第1の有機電子材料膜の上に設けられ、第2の有機電子材料と第2の有機電子材料膜における含有量が20atom%以下であるF 4 TCNQからなる電子受容性材料またはピロニンBからなる電子供与性材料とを含有する第2の有機電子材料膜と、
前記第1の有機電子材料膜および/または前記第2の有機電子材料膜と電気的に接して別個に設けられたソース電極およびドレイン電極と
を有する薄膜電界効果トランジスタが提供される。
基板を供するステップと、
前記基板の上にゲート電極を設けるステップと、
前記ゲート電極の上にゲート絶縁膜を設けるステップと、
前記ゲート絶縁膜の上に、電子受容性材料及び電子供与性材料を含まない第1の有機電子材料を含有する第1の有機電子材料膜を設けるステップと、
前記第1の有機電子材料膜の上に、第2の有機電子材料と第2の有機電子材料膜における含有量が20atom%以下であるF 4 TCNQからなる電子受容性材料またはピロニンBからなる電子供与性材料とを含有する第2の有機電子材料膜を設けるステップと、
前記第1の有機電子材料膜および/または前記第2の有機電子材料膜に接するように、ソース電極およびドレイン電極を別個に設けるステップと
を有する方法が提供される。
以下のように、実施例1−1にかかる薄膜電界効果トランジスタを作製した。
第2の有機電子材料膜30としてペンタセン(アルドリッチ社製)とF4TCNQ(アルドリッチ社製)を、95atom%:5atom%で成膜した以外は実施例1−1と同様にして、実施例1−2にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
第2の有機電子材料膜30としてペンタセン(アルドリッチ社製)とF4TCNQ(アルドリッチ社製)を、90atom%:10atom%で成膜した以外は実施例1−1と同様にして、実施例1−3にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
F4TCNQのドーピング比率を0.5atom%、残りをペンタセンにした以外は、実施例1−1と同一の条件で成膜して、実施例1−5にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
F4TCNQのドーピング比率を20atom%、残りをペンタセンにした以外は、実施例1−1と同一の条件で成膜して、実施例1−6にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
下記の事項以外は、実施例1−1と同一の条件で成膜して、実施例1−7にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。第1有機電子材料をC60、とし、第2有機電子材料をC60(アルドリッチ社製)とピロニンB(アルドリッチ社製)を、96atom%:4atom%で真空蒸着により、膜厚60nmで成膜し、その時の基板温度をいずれも室温とした。また、ソース電極とドレイン電極をC60の蒸着膜で構成した。
ピロニンB(アルドリッチ社製)ドーピング比率を0.5atom%、残りをペンタセンにした以外は、実施例1−1と同一の条件で成膜して、実施例1−8にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
ピロニンB(アルドリッチ社製)ドーピング比率を20atom%、残りをペンタセンにした以外は、実施例1−1と同一の条件で成膜して、実施例1−9にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
陽極酸化膜形成後、第1有機電子材料膜13を成膜し、次に、ソース電極15とドレイン電極14を金の蒸着膜で形成し、チャネル長は30μm、チャネル幅は600μmとした以外は実施例1−1と同様にして実施例1−10にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
第2の有機電子材料層30を用いない以外は実施例1−1と同様にして比較例1−1にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
F4TCNQのドーピング比率を30atom%にした以外は、実施例1−1と同一の条件で成膜して、比較例1−2にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
第2の有機電子材料層30を用いない以外は実施例1−7と同様にして比較例1−3にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
ピロニンB(アルドリッチ社製)のドーピング比率を25atom%にした以外は、実施例1−7と同一の条件で成膜して、比較例1−4にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
以下のように、実施例2−1にかかる薄膜電界効果トランジスタを作製した。
第2の有機電子材料膜30の膜厚を20nmで成膜した以外は実施例2−1と同様にして、実施例2−2にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
第2の有機電子材料膜30としてペンタセン(アルドリッチ社製)とF4TCNQ(アルドリッチ社製)を、90atom%:10atom%で成膜した以外は実施例2−1と同様にして、実施例2−3にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
第1の有機電子材料膜13成膜時の基板温度を室温とした以外は実施例2−1と同様にして、実施例2−4にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
第2の有機電子材料層30を用いない以外は実施例2−1と同様にして比較例2−1にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
F4TCNQのドーピング比率を0atom%にした以外は、実施例2−1と同一の条件で成膜して、比較例2−2にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
第2の有機電子材料層30を用いない以外は実施例2−4と同様にして比較例2−3にかかる薄膜電界効果トランジスタを得た。
以上の実施例1−1〜1−6、比較例1−1〜1−2にかかる薄膜トランジスタではそれぞれpチャンネル型、実施例1−7〜1−9、比較例1−3〜1−4にかかる薄膜トランジスタではnチャンネル型のトランジスタ動作が確認された。また、実施例2−1〜2−4、比較例2−1〜2−2にかかる薄膜トランジスタではそれぞれpチャンネル型のトランジスタ動作が確認された。
ここで、ISD 1/2 :ドレイン電流、W:当該薄膜電界効果トランジスタのチャネル幅、L:同チャネル長、C:同ゲート絶縁膜静電容量、μ:同チャネル移動度、VGS:ゲート電圧、Vth:ゲート電圧閾値を表す。
111〜911:ゲート電極
112〜912:ゲート絶縁膜
113〜913:(第1の)有機電子材料膜
114〜914:ドレイン電極
115〜915:ソース電極
116〜916:チャネル
820,920:有機電子材料分子結晶
821,921:有機電子材料膜の表面
822,922:有機電子材料膜の空間的欠陥
823,923:有機電子材料膜へ拡散した電極材料
824,924:チャネル内の電流
130〜330:第2の有機電子材料膜
Claims (16)
- 基板と、
前記基板の上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に設けられ、電子受容性材料及び電子供与性材料を含まない第1の有機電子材料を含有する第1の有機電子材料膜と、
前記第1の有機電子材料膜の上に設けられ、第2の有機電子材料と第2の有機電子材料膜における含有量が20atom%以下であるF 4 TCNQからなる電子受容性材料またはピロニンBからなる電子供与性材料とを含有する第2の有機電子材料膜と、
前記第1の有機電子材料膜および/または前記第2の有機電子材料膜と電気的に接して別個に設けられたソース電極およびドレイン電極と
を有する薄膜電界効果トランジスタ。 - 前記ソース電極および前記ドレイン電極が、前記ゲート絶縁膜の上であって、前記第1の有機電子材料膜の下に設けられている、請求項1に記載の薄膜電界効果トランジスタ。
- 前記ソース電極および前記ドレイン電極が、前記第1の有機電子材料膜の上であって、前記第2の有機電子材料膜の下に設けられている、請求項1に記載の薄膜電界効果トランジスタ。
- 前記ソース電極および前記ドレイン電極が、前記第2の有機電子材料膜の上に設けられている、請求項1に記載の薄膜電界効果トランジスタ。
- 前記第2の有機電子材料膜における前記ピロニンBの含有量が20atom%以下である、請求項7に記載の薄膜電界効果トランジスタ。
- 薄膜電界効果トランジスタを製造する方法であって、
基板を供するステップと、
前記基板の上にゲート電極を設けるステップと、
前記ゲート電極の上にゲート絶縁膜を設けるステップと、
前記ゲート絶縁膜の上に、電子受容性材料及び電子供与性材料を含まない第1の有機電子材料を含有する第1の有機電子材料膜を設けるステップと、
前記第1の有機電子材料膜の上に、第2の有機電子材料と第2の有機電子材料膜における含有量が20atom%以下であるF 4 TCNQからなる電子受容性材料またはピロニンBからなる電子供与性材料とを含有する第2の有機電子材料膜を設けるステップと、
前記第1の有機電子材料膜および/または前記第2の有機電子材料膜に接するように、ソース電極およびドレイン電極を別個に設けるステップと
を有する方法。 - 前記ソース電極および前記ドレイン電極を別個に設けるステップが、前記ゲート絶縁膜を設けるステップの後であって、前記第1の有機電子材料膜を設けるステップの前に行われる、請求項9に記載の方法。
- 前記ソース電極および前記ドレイン電極を別個に設けるステップが、前記第1の有機電子材料膜を設けるステップの後であって、前記第2の有機電子材料膜を設けるステップの前に行われる、請求項9に記載の方法。
- 前記ソース電極および前記ドレイン電極を別個に設けるステップが、前記第2の有機電子材料膜を設けるステップの後に行われる、請求項9に記載の方法。
- 前記第2の有機電子材料膜における前記ピロニンBの含有量が20atom%以下である、請求項15に記載の方法。
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