JP6252017B2 - 有機半導体層形成用溶液、有機半導体層および有機薄膜トランジスタ - Google Patents
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Description
で示されるヘテロアセン誘導体、JIS R3257記載の方法に従って測定した水の接触角が70°以上を有する高分子化合物、および有機溶媒を含む有機半導体層形成用溶液、それを用いて形成した連続的な相分離構造を有する有機半導体層、並びに有機薄膜トランジスタに関するものである。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
空気下、10mlサンプル管に、テトラリン(沸点206℃)3.0g、2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェン61mg、およびポリ(α−メチルスチレン)(和光純薬工業製、Mw850,000、水の接触角88°)61mgを加え、50℃に加熱して溶解させることで、有機半導体層形成用溶液の調製を行った。
(有機半導体層の作製)
空気下、直径2インチのヒ素でn型にハイドープしたシリコン基板(セミテック製、抵抗値;0.001〜0.004Ω、表面に200nmのシリコン酸化膜付き)上に、上述の方法で調製した有機半導体層形成用溶液0.5mlを滴下してスピンコート(300rpm×3秒、2000rpm×100秒)を行い、膜厚40nmの有機半導体層を作製した。
(有機薄膜トランジスタの作製)
上述の方法で作製した有機半導体層に、チャネル長20μm、チャネル幅1000μmのシャドウマスクを置き、金を真空蒸着することで電極を形成し、ボトムゲートトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製した(ゲート電極はSi、ゲート絶縁層はSiO2、ソース電極は金、ドレイン電極は金)。
(半導体・電気物性の測定)
作製した有機薄膜の電気物性をドレイン電圧(Vd=−50V)で、ゲート電圧(Vg)を+10〜−60Vまで1V刻みで走査し、伝達特性の評価を行った。正孔の移動度は3.33cm2/V・s、電流オン・オフ比は4.0×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により、有機半導体層の作製を行った。該有機半導体層が2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリ(α-メチルスチレン)の連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(有機薄膜トランジスタの作製)
実施例1と同様の方法により、有機薄膜トランジスタの作製を行った。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で、得られた有機薄膜トランジスタの電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は2.52cm2/V・s、電流オン・オフ比は3.5×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ブチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により、有機半導体層の作製を行った。該有機半導体層が2,7−ジ(n−ブチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリ(α-メチルスチレン)の連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(有機薄膜トランジスタの作製)
実施例1と同様の方法により、有機薄膜トランジスタの作製を行った。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で、得られた有機薄膜トランジスタの電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は2.21cm2/V・s、電流オン・オフ比は3.3×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
テトラリンの代わりにメシチレン(沸点165℃)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により、有機半導体層の作製を行った。該有機半導体層が2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリ(α-メチルスチレン)の連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(有機薄膜トランジスタの作製)
実施例1と同様の方法により、有機薄膜トランジスタの作製を行った。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で、得られた有機薄膜トランジスタの電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は1.46cm2/V・s、電流オン・オフ比は2.8×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
テトラリンの代わりにキシレン(沸点144℃)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製し、該有機半導体層が2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリ(α-メチルスチレン)の連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は1.23cm2/V・s、電流オン・オフ比は2.2×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
ポリ(α−メチルスチレン)の代わりにポリスチレン(シグマ−アルドリッチ社製、Mw900,000、水の接触角88°)を用いた以外は実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製し、該有機半導体層が2,7ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリスチレンの連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は2.02cm2/V・s、電流オン・オフ比は3.1×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は実施例6と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製し、該有機半導体層が2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリスチレンの連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は1.82cm2/V・s、電流オン・オフ比は2.8×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
ポリ(α−メチルスチレン)の代わりにポリ(1−ビニルナフタレン)(シグマ−アルドリッチ社製、Mw100,000、水の接触角93°)を用いた以外は実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製し、該有機半導体層が2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリ(1−ビニルナフタレン)の連続的な相分離構造を有することをESCA分析にて確認した。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で有機半導体層の電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は1.76cm2/V・s、電流オン・オフ比は3.0×107であった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
ポリ(α−メチルスチレン)の代わりにポリメタクリル酸メチル(シグマ−アルドリッチ社製、Mw996,000、水の接触角66°)を用いた以外は、実施例3と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調製をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製したが、該有機半導体層は2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリメタクリル酸メチルの不連続的な相分離構造を有していた。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は0.48cm2/V・s、電流オン・オフ比は1.5×106であり、水の接触角が70℃未満の高分子化合物を含む有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いたことから、半導体・電気特性に劣るものであった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は比較例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製したが、該有機半導体層は2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリメタクリル酸メチルの不連続的な相分離構造を有していた。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は0.45cm2/V・s、電流オン・オフ比は1.2×106であり、水の接触角が70℃未満の高分子化合物を含む有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いたことから、半導体・電気特性に劣るものであった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ブチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は比較例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製したが、該有機半導体層は2,7−ジ(n−ブチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリメタクリル酸メチルの不連続的な相分離構造を有していた。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は0.38cm2/V・s、電流オン・オフ比は1.1×106であり、水の接触角が70℃未満の高分子化合物を含む有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いたことから、半導体・電気特性に劣るものであった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
ポリ(α−メチルスチレン)の代わりにポリ酢酸ビニル(Mw500,000、水の接触角57°)を用いた以外は、実施例5と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製したが、該有機半導体層は2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリ酢酸ビニルの不連続的な相分離構造を有していた。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は0.42cm2/V・s、電流オン・オフ比は1.2×106であり、水の接触角が70℃未満の高分子化合物を含む有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いたことから、半導体・電気特性に劣るものであった。
(有機半導体層形成用溶液の調製)
2,7−ジ(n−ヘキシル)ジチエノベンゾジチオフェンの代わりに2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、比較例4と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなった。
(有機半導体層の作製)
実施例1と同様の方法により有機半導体層を作製したが、該有機半導体層は2,7−ジ(n−ペンチル)ジチエノベンゾジチオフェンとポリ酢酸ビニルの不連続的な相分離構造を有していた。
(半導体・電気物性の測定)
実施例1と同様の方法で電気物性評価をおこなったところ、その伝達特性から正孔移動度は0.32cm2/V・s、電流オン・オフ比は1.0×106であり、水の接触角が70℃未満の高分子化合物を含む有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いたことから、半導体・電気特性に劣るものであった。
(有機半導体層の作製)
ポリ(α−メチルスチレン)使用しない以外は実施例1と同様の方法により有機半導体層形成用溶液の調整をおこなったが、高分子化合物を含まない有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層を用いたことから、溶液の塗工性が悪く基板上に薄膜は形成されなかった。
(B):ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(C):トップゲート−トップコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(D):トップゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
1:有機半導体層
2:基板
3:ゲート電極
4:ゲート絶縁層
5:ソース電極
6:ドレイン電極
Claims (3)
- 有機溶媒の沸点が140℃以上であることを特徴とする請求項1に記載の有機半導体層。
- 請求項1又は請求項2に記載の有機半導体層からなる有機薄膜トランジスタ。
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