WO2012124666A1 - Thin-film transistor and manufacturing method therefor - Google Patents

Abstract

The present invention provides a novel thin-film transistor, a manufacturing method therefor, and an electric circuit having such a thin-film transistor. This thin-film transistor has a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a gate insulator, and an organic semiconductor film. The source electrode and the drain electrode are insulated from the gate electrode by the gate insulator, and the electric current that flows from the source electrode to the drain electrode through the semiconductor film is controlled by the voltage applied to the gate electrode. Here, the organic semiconductor film is composed of an organic semiconductor material (1) having an aromatic ring, and is a conformation in which a surface (2) formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material stands substantially perpendicular to a substrate (10); and the molecular axis in which the mobility of the organic semiconductor material (1) is maximum is oriented in the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode in the plane of the organic semiconductor film.

Description

薄膜トランジスタ及びその製造方法Thin film transistor and manufacturing method thereof

　本発明は、新規な薄膜トランジスタ及びその製造方法、並びにこのような薄膜トランジスタを有する電気回路に関する。 The present invention relates to a novel thin film transistor, a method for manufacturing the same, and an electric circuit having such a thin film transistor.

　近年、半導体膜は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に代表される半導体素子、太陽電池等のさまざまな用途に用いられるようになっている。 In recent years, semiconductor films have been used for various applications such as semiconductor elements represented by thin film transistors (TFTs) and solar cells.

　現在主に用いられている無機半導体膜、特にシリコンを半導体材料として用いる無機半導体膜は、製造時に化学気相成長（ＣＶＤ）やスパッタリング等の真空プロセスを用いることから、製造コストが高い。また、無機半導体膜では、プロセス温度の点から、高分子フィルム等の上に形成することが難しい。またさらに、無機半導体膜は、将来的に実用化が期待される軽量でフレキシブルな素子やＲＦ－ＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等の低コストの要求に答えることが難しい。 An inorganic semiconductor film mainly used at present, especially an inorganic semiconductor film using silicon as a semiconductor material, has a high manufacturing cost because a vacuum process such as chemical vapor deposition (CVD) or sputtering is used at the time of manufacture. In addition, it is difficult to form an inorganic semiconductor film on a polymer film or the like from the viewpoint of process temperature. Furthermore, it is difficult for inorganic semiconductor films to meet low-cost requirements such as lightweight and flexible elements and RF-ID (Radio Frequency IDentification) that are expected to be put to practical use in the future.

　上記のような課題を解決するために、有機半導体材料から作られた有機半導体膜を用いることが提案されている。有機半導体膜の製造で用いる真空蒸着装置や塗布装置は、無機半導体膜の製造で用いられるＣＶＤ装置やスパッタリング装置と比較して安価である。また、有機半導体膜の製造では、プロセス温度が低いため、有機半導体膜を高分子フィルムや紙等の上に半導体膜を形成することも可能である。 In order to solve the above problems, it has been proposed to use an organic semiconductor film made of an organic semiconductor material. A vacuum deposition apparatus and a coating apparatus used for manufacturing an organic semiconductor film are less expensive than a CVD apparatus and a sputtering apparatus used for manufacturing an inorganic semiconductor film. In manufacturing an organic semiconductor film, since the process temperature is low, the organic semiconductor film can be formed on a polymer film, paper, or the like.

　ここで、有機半導体膜の形成方法としては、有機半導体材料を含有する溶液を、基材、スタンプ等に塗布し、そして溶媒を除去する溶液法（例えばキャスト法、スピンコート法、コンタクトプリント法のようなプリント法、ディップ法等）、及び有機半導体材料を基材に蒸着させる蒸着法が知られている。これらの方法のうちの溶液法は一般に、製造コスト、製造速度等に関して好ましいことが知られており、したがって様々な研究がなされている。しかしながら、溶液法によって質の高い有機半導体膜を安定的に得ることは、必ずしも充分に達成されていなかった。 Here, as a method of forming the organic semiconductor film, a solution method (for example, a casting method, a spin coating method, a contact printing method, or the like, in which a solution containing an organic semiconductor material is applied to a substrate, a stamp, and the like, and the solvent is removed. Such a printing method, a dip method, and the like) and a vapor deposition method in which an organic semiconductor material is vapor-deposited on a substrate are known. Of these methods, the solution method is generally known to be preferable with respect to production cost, production rate, and the like, and therefore various studies have been made. However, stably obtaining a high-quality organic semiconductor film by a solution method has not always been sufficiently achieved.

　有機半導体の電荷移動度は、その結晶性、結晶形態に強く依存することが知られており、単結晶の有機半導体における電荷移動度は、その結晶方位に依存することが知られている。したがって、有機半導体の特性を最大限に引き出すために、結晶性の有機半導体膜を面内配向させ、移動度が最大となる分子軸を有機半導体素子のチャネル長方向に配向させることが提案されている。 It is known that the charge mobility of an organic semiconductor strongly depends on its crystallinity and crystal morphology, and the charge mobility of a single crystal organic semiconductor is known to depend on its crystal orientation. Therefore, in order to maximize the characteristics of the organic semiconductor, it has been proposed to align the crystalline organic semiconductor film in-plane and align the molecular axis that maximizes the mobility in the channel length direction of the organic semiconductor element. Yes.

　これに関して、特許文献１、並びに非特許文献１及び２では、ラビング（擦り）処理されたポリマー層等である配向膜を基材上に形成し、この配向膜上に有機半導体膜を成膜し、そして有機半導体膜を液晶転移温度まで昇温させて、配向膜の作用によって有機半導体膜を配向させ、それによって面内に一軸異方性を有する有機半導体膜を形成することを提案している。すなわち、これらの文献では、有機半導体材料を面方向に配向させるための配向膜上に有機半導体膜を形成することを提案している。 In this regard, in Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2, an alignment film such as a polymer layer subjected to rubbing (rubbing) is formed on a substrate, and an organic semiconductor film is formed on the alignment film. And, it is proposed to raise the temperature of the organic semiconductor film to the liquid crystal transition temperature and align the organic semiconductor film by the action of the alignment film, thereby forming an organic semiconductor film having uniaxial anisotropy in the plane. . That is, these documents propose forming an organic semiconductor film on an alignment film for aligning an organic semiconductor material in a plane direction.

　また、特許文献２、並びに非特許文献３～７では、溶液状態又は溶融状態の有機半導体材料を、強い剪断を与えながら成膜することにより、一軸異方性を有する有機半導体層を形成することを提案している。 In Patent Document 2 and Non-Patent Documents 3 to 7, an organic semiconductor layer having uniaxial anisotropy is formed by forming a film of an organic semiconductor material in a solution state or a molten state while applying strong shear. Has proposed.

　なお、特許文献３では、有機半導体材料を基材に対して垂直方向に配向させる配向膜を基材上に形成し、有機半導体膜を、スタンプ等の離型性基板からこの配向膜上に、液晶相温度で転写して、配向膜の作用によって有機半導体膜を基材に対して垂直方向に配向させることを提案している。すなわち、この文献では、有機半導体材料を基材に対して垂直方向に配向させることによって、有機半導体膜の面内方向における移動度を向上させることを提案している。 In Patent Document 3, an alignment film for aligning the organic semiconductor material in a direction perpendicular to the base material is formed on the base material, and the organic semiconductor film is formed on the alignment film from a releasable substrate such as a stamp. It has been proposed to transfer at the liquid crystal phase temperature and align the organic semiconductor film in the direction perpendicular to the substrate by the action of the alignment film. That is, this document proposes to improve the mobility in the in-plane direction of the organic semiconductor film by orienting the organic semiconductor material in a direction perpendicular to the base material.

特開２００８－１９２７７３号公報JP 2008-192773 A 特開２００４－３５６４２２号公報JP 2004-356422 A 特開２００９－２００４７９号公報JP 2009-200479 A

　本発明の目的は、新規な薄膜トランジスタ及びその製造方法、並びにこのような薄膜トランジスタを有する電気回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a novel thin film transistor and a manufacturing method thereof, and an electric circuit having such a thin film transistor.

　本件発明者等は、有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面が、基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションであり、かつ有機半導体材料が、有機半導体膜の面内で配向している有機半導体膜を、特定の方法で成膜できることを見出して、下記の薄膜トランジスタ及びその製造方法、並びに電気回路に想到した。 The inventors of the present invention have a conformation in which the surface formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material stands substantially perpendicular to the substrate, and the organic semiconductor material is oriented in the plane of the organic semiconductor film. The present inventors have found that an organic semiconductor film can be formed by a specific method, and have devised the following thin film transistor, a manufacturing method thereof, and an electric circuit.

　〈１〉ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体膜を有し、ゲート絶縁膜によって、ソース電極及びドレイン電極が、ゲート電極から絶縁されており、かつゲート電極に印加される電圧によって、ソース電極からドレイン電極へと半導体膜を通って流れる電流が制御される、薄膜トランジスタであって、
　上記有機半導体膜が、芳香環を有する有機半導体材料からなり、
　上記有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面が、基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションであり、かつ
　上記有機半導体材料の移動度が最大となる分子軸が、有機半導体膜の面内において、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向に配向している、
薄膜トランジスタ。
　〈２〉上記有機半導体材料の主鎖の分子軸の方向が、有機半導体膜の面内において、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向の±６０°以内である、上記〈１〉項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈３〉上記有機半導体材料を面方向に配向させる配向膜に接していない、上記〈１〉又は〈２〉項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈４〉面内で直行する２方向の電荷移動度の比｛（電荷移動度が最大である方向の電荷移動度）／（それと直行する方向の電荷移動度）｝の値が１．５より大きい、上記〈１〉～〈３〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈５〉上記有機半導体膜がコンタクトプリント法よって得られたものである、上記〈１〉～〈４〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈６〉上記有機半導体材料が、液晶状態になり得る有機半導体材料である、上記〈１〉～〈５〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈７〉上記電荷移動度の比の値が５以上である、上記〈１〉～〈６〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈８〉上記有機半導体膜の電荷移動度が最大となる方向の電荷移動度が、０．０１ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）以上である、上記〈１〉～〈７〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈９〉上記有機半導体膜が、水に対する接触角が５０度以上である基板又は膜に接している、上記〈１〉～〈８〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
　〈１０〉薄膜トランジスタを１００個以上有する電気回路であって、
　上記薄膜トランジスタのうちの少なくとも８０％が、上記〈１〉～〈９〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタである、
電気回路。
　〈１１〉有機半導体材料が溶解及び／又は分散している有機半導体溶液を提供するステップ、
　上記有機半導体溶液を、スタンプ上に適用し、乾燥させて、上記スタンプ上に有機半導体膜を得るステップ、
　上記有機半導体層を、上記有機半導体材料が液晶化する温度で転写するステップ
を含む方法によって上記有機半導体膜を製造する、上記〈１〉～〈９〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
　〈１２〉上記転写するステップを、印刷面に上記スタンプを有するロールを用いて行なう、上記〈１１〉項に記載の方法。
　〈１３〉芳香環を有する有機半導体材料からなる有機半導体膜を基板又は膜上に提供するステップ、
　上記有機半導体材料が液晶化する温度で、上記有機半導体層に対して外部から応力を加えて、上記有機半導体材料を上記有機半導体膜の面内で配向させるステップ、
を含む方法によって上記有機半導体膜を製造する、上記〈１～９〉項のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
　〈１４〉上記有機半導体膜が、水に対する接触角が５０度以上である基板又は膜に接している、上記〈１１〉～〈１３〉項のいずれか一項に記載の方法。 <1> It has a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a gate insulating film, and an organic semiconductor film, and the source electrode and the drain electrode are insulated from the gate electrode by the gate insulating film and applied to the gate electrode. A thin film transistor in which the current flowing through the semiconductor film from the source electrode to the drain electrode is controlled by the voltage
The organic semiconductor film is made of an organic semiconductor material having an aromatic ring,
The surface formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material has a conformation that is substantially perpendicular to the substrate, and the molecular axis that maximizes the mobility of the organic semiconductor material is the organic semiconductor film In the plane, oriented in the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode,
Thin film transistor.
<2> Item <1> above, wherein the direction of the molecular axis of the main chain of the organic semiconductor material is within ± 60 ° of the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode in the plane of the organic semiconductor film. A thin film transistor according to 1.
<3> The thin film transistor according to <1> or <2>, wherein the thin film transistor is not in contact with an alignment film that aligns the organic semiconductor material in a plane direction.
<4> Ratio of charge mobility in two directions perpendicular to the plane {(charge mobility in the direction in which the charge mobility is maximum) / (charge mobility in the direction perpendicular to it)} is 1.5 The thin film transistor according to any one of <1> to <3>, which is large.
<5> The thin film transistor according to any one of <1> to <4>, wherein the organic semiconductor film is obtained by a contact printing method.
<6> The thin film transistor according to any one of <1> to <5>, wherein the organic semiconductor material is an organic semiconductor material that can be in a liquid crystal state.
<7> The thin film transistor according to any one of <1> to <6>, wherein the value of the charge mobility ratio is 5 or more.
<8> Any one of <1> to <7> above, wherein the charge mobility in the direction in which the charge mobility of the organic semiconductor film is maximum is 0.01 cm ² / (V · s) or more. A thin film transistor according to 1.
<9> The thin film transistor according to any one of <1> to <8>, wherein the organic semiconductor film is in contact with a substrate or film having a contact angle with water of 50 degrees or more.
<10> An electric circuit having 100 or more thin film transistors,
At least 80% of the thin film transistors are the thin film transistors according to any one of <1> to <9> above,
electric circuit.
<11> providing an organic semiconductor solution in which the organic semiconductor material is dissolved and / or dispersed;
Applying the organic semiconductor solution onto the stamp and drying to obtain an organic semiconductor film on the stamp;
The thin film transistor according to any one of <1> to <9> above, wherein the organic semiconductor film is produced by a method including a step of transferring the organic semiconductor layer at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal. Production method.
<12> The method according to <11>, wherein the transferring step is performed using a roll having the stamp on the printing surface.
<13> providing an organic semiconductor film made of an organic semiconductor material having an aromatic ring on a substrate or film;
Applying a stress from the outside to the organic semiconductor layer at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal, and orienting the organic semiconductor material in a plane of the organic semiconductor film;
The method for producing a thin film transistor according to any one of <1 to 9> above, wherein the organic semiconductor film is produced by a method comprising:
<14> The method according to any one of <11> to <13>, wherein the organic semiconductor film is in contact with a substrate or film having a contact angle with water of 50 degrees or more.

　本発明の薄膜トランジスタは、比較的高速で機能することができる。また、有機半導体膜を生成する本発明の方法によれば、本発明の薄膜トランジスタで用いられる有機半導体膜を生成することができる。 The thin film transistor of the present invention can function at a relatively high speed. Moreover, according to the method of the present invention for producing an organic semiconductor film, the organic semiconductor film used in the thin film transistor of the present invention can be produced.

図１は、本発明で用いられる有機半導体膜を概念的に説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for conceptually explaining an organic semiconductor film used in the present invention. 図２は、従来の有機半導体膜を概念的に説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for conceptually explaining a conventional organic semiconductor film. 図３は、本発明で用いられる有機半導体膜を概念的に説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for conceptually explaining the organic semiconductor film used in the present invention. 図４は、本発明の薄膜トランジスタを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a thin film transistor of the present invention. 図５は、実施例１で得られた有機半導体膜についてのｉｎ－ｐｌａｎｅのＸ線回折（ＸＲＤ）分析の結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of in-plane X-ray diffraction (XRD) analysis of the organic semiconductor film obtained in Example 1. 図６は、実施例３で得られた有機半導体膜についてのｉｎ－ｐｌａｎｅのＸ線回折（ＸＲＤ）分析の結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of in-plane X-ray diffraction (XRD) analysis of the organic semiconductor film obtained in Example 3. 図７は、有機半導体膜を製造する本発明の方法を概念的に説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for conceptually explaining the method of the present invention for producing an organic semiconductor film. 図８は、実施例１Ａ及び８Ａの有機半導体膜について移動度の方向依存性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the direction dependency of mobility for the organic semiconductor films of Examples 1A and 8A.

　《薄膜トランジスタ》
　本発明の薄膜トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体膜を有し、ゲート絶縁膜によって、ソース電極及びドレイン電極が、ゲート電極から絶縁されており、かつゲート電極に印加される電圧によって、ソース電極からドレイン電極へと有機半導体膜を通って流れる電流が制御される。 << Thin Film Transistor >>
The thin film transistor of the present invention includes a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a gate insulating film, and an organic semiconductor film, the source electrode and the drain electrode are insulated from the gate electrode by the gate insulating film, and the gate electrode The current flowing through the organic semiconductor film from the source electrode to the drain electrode is controlled by the voltage applied to.

　本発明の薄膜トランジスタでは、有機半導体膜は、芳香環を有する有機半導体材料からなる。ここで、この有機半導体膜では、有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面が、基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションである。 In the thin film transistor of the present invention, the organic semiconductor film is made of an organic semiconductor material having an aromatic ring. Here, in this organic semiconductor film, the surface formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material has a conformation that stands substantially perpendicular to the substrate.

　また、この有機半導体膜では、有機半導体材料の移動度が最大となる分子軸が、有機半導体膜の面内において、有機半導体素子のチャネル長方向、すなわちソース電極とドレイン電極との間の電界の方向に配向している。具体的には例えば、この有機半導体膜では、有機半導体材料の主鎖の分子軸の方向が、有機半導体膜の面内において、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向の±６０°以内、±４５°以内、±３０°以内、±２０°以内、又は±１０°以内である。 Further, in this organic semiconductor film, the molecular axis that maximizes the mobility of the organic semiconductor material is the channel length direction of the organic semiconductor element, that is, the electric field between the source electrode and the drain electrode in the plane of the organic semiconductor film. Oriented in the direction. Specifically, for example, in this organic semiconductor film, the direction of the molecular axis of the main chain of the organic semiconductor material is within ± 60 ° of the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode in the plane of the organic semiconductor film. , Within ± 45 °, within ± 30 °, within ± 20 °, or within ± 10 °.

　この有機半導体膜は、有機半導体材料を面方向に配向させる配向膜に接していなくてもよく、例えば直下にこのような配向膜を有さなくてもよい。 The organic semiconductor film may not be in contact with the alignment film that aligns the organic semiconductor material in the plane direction. For example, such an alignment film may not be provided directly below.

　（略垂直に立ったコンフォメーション）
　本発明の薄膜トランジスタで用いられる有機半導体膜では、図１で示すように、有機半導体材料（１）を構成する芳香環によって形成される面（２）が、基板（１０）に対して略垂直に立ったコンフォメーションをとった状態であり、かつ有機半導体材料（１）が、有機半導体膜の面内で配向している。 (Conformation standing almost vertically)
In the organic semiconductor film used in the thin film transistor of the present invention, as shown in FIG. 1, the surface (2) formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material (1) is substantially perpendicular to the substrate (10). The organic semiconductor material (1) is oriented in the plane of the organic semiconductor film.

　ここで、この面（２）が、基板（１０）に対して略垂直に立ったコンフォメーションであり、かつ一軸配向していることは例えば、ｉｎ－ｐｌａｎｅのＸ線回折（ＸＲＤ）解析において、この面の間隔に起因するピークのみが観察されることによって確認できる。 Here, the fact that the surface (2) is a conformation standing substantially perpendicular to the substrate (10) and being uniaxially oriented is, for example, in in-plane X-ray diffraction (XRD) analysis. This can be confirmed by observing only the peaks due to the spacing between the surfaces.

　これに対して、特許文献２、並びに非特許文献３～５でのように、溶液状態又は溶融状態の有機半導体材料を、強い剪断を与えながら成膜する場合、配向膜を用いずに、有機半導体材料の配向を達成することができるものの、図２で示すように、有機半導体材料を構成する芳香環（１）によって形成される面（２’）が、基板（１０）に対して略平行に積層されたコンフォメーションであるようにして配向していることが知られている（非特許文献５）。 On the other hand, as in Patent Document 2 and Non-Patent Documents 3 to 5, when an organic semiconductor material in a solution state or a molten state is formed while applying strong shearing, an organic film is used without using an alignment film. Although the orientation of the semiconductor material can be achieved, as shown in FIG. 2, the surface (2 ′) formed by the aromatic ring (1) constituting the organic semiconductor material is substantially parallel to the substrate (10). It is known that the film is oriented so as to have a stacked structure (Non-patent Document 5).

　このようにこの面（２’）が、基板（１０）に対して略平行に積層されたコンフォメーションであることは例えば、ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅのＸ線回折（ＸＲＤ）解析において、この面（２‘）の回折ピークが確認されること、およびｉｎ－ｐｌａｎｅのＸ線回折（ＸＲＤ）解析において、アルキル側鎖（Ｃ_１２Ｈ_２５）に沿った結晶化方向に起因する複数のラメラ晶ピークが観察されることによって確認できる。 The fact that this surface (2 ′) is a layered structure substantially parallel to the substrate (10) is, for example, in the out-of-plane X-ray diffraction (XRD) analysis, this surface ( 2 ′) diffraction peaks are confirmed, and in the in-plane X-ray diffraction (XRD) analysis, a plurality of lamellar peaks due to the crystallization direction along the alkyl side chain (C ₁₂ H ₂₅ ) This can be confirmed by observation.

　これに関して、芳香環を有する有機半導体のコンフォメーションと半導体特性の関係については広く研究されている。具体的には、有機半導体材料（１）を構成する芳香環によって形成される面（２）が、基板（１０）に対して略垂直に立ったコンフォメーション（エッジオンコンフォメーション（図１））を有する場合には、有機半導体材料を構成する芳香環（１）によって形成される面（２’）が、基板（１０）に対して略平行に積層されたコンフォメーション（フェイスオンコンフォメーション（図２））よりも、電荷移動度をはじめとする半導体特性が優れていることが一般的に知られている（特許文献３、非特許文献１、６等）。 In this regard, the relationship between the conformation of organic semiconductors having aromatic rings and semiconductor properties has been extensively studied. Specifically, the surface (2) formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material (1) has a conformation (edge-on-conformation (FIG. 1)) in which the surface (2) stands substantially perpendicular to the substrate (10). In the case of having the surface (2 ′) formed by the aromatic ring (1) constituting the organic semiconductor material, the conformation (face-on conformation (FIG. 2) in which the surface (2 ′) is laminated substantially parallel to the substrate (10). It is generally known that the semiconductor characteristics including charge mobility are superior to those of (ii)) (Patent Document 3, Non-Patent Documents 1, 6, etc.).

　（主鎖の分子軸の方向）
　本発明の薄膜トランジスタで用いられる有機半導体膜では、有機半導体材料の主鎖の分子軸の方向が、有機半導体膜の面内において、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向に一軸配向しており、それによってこの電界の方向において大きい電荷移動度を達成できる。なお、未配向の有機半導体膜では有機半導体材料の配向方向のばらつきが大きく、それによってそのような有機半導体膜を用いる薄膜トランジスタの特性ばらつきが生じやすいといった問題がある。これに対して、本発明で用いられる有機半導体膜は一軸配向していることによって、このような特性のばらつきが小さくなる。 (Direction of molecular axis of main chain)
In the organic semiconductor film used in the thin film transistor of the present invention, the molecular axis direction of the main chain of the organic semiconductor material is uniaxially oriented in the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode in the plane of the organic semiconductor film. Thus, a large charge mobility can be achieved in the direction of this electric field. Note that an unoriented organic semiconductor film has a large variation in the orientation direction of the organic semiconductor material, which causes a problem that characteristic variations of thin film transistors using such an organic semiconductor film are likely to occur. On the other hand, since the organic semiconductor film used in the present invention is uniaxially oriented, such variation in characteristics is reduced.

　したがって、本発明の薄膜トランジスタでのように、有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面が、基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションであり、かつ有機半導体材料の主鎖の分子軸の方向が、有機半導体膜の面内において、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向に配向している場合、比較的高速で機能する薄膜トランジスタを得ることができる。 Therefore, as in the thin film transistor of the present invention, the surface formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material has a conformation standing substantially perpendicular to the substrate, and the molecular axis of the main chain of the organic semiconductor material Is oriented in the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode in the plane of the organic semiconductor film, a thin film transistor that functions at a relatively high speed can be obtained.

　またさらに、本発明で用いられる有機半導体膜が、有機半導体材料を面方向に配向させる配向膜に接していない場合、このような配向膜が有機半導体膜に与えることがある好ましくない影響、例えば配向膜に欠陥が生じた場合及び／又は配向膜が劣化した場合のこれに伴う有機半導体膜の特性の低下を避けることができる。また更には、有機半導体材料を面方向に配向させる配向膜に主として用いられるポリイミドは比較的表面エネルギーが高いため、それに接する有機半導体膜は電気特性上不利となること、有機半導体の芳香環が基板に対して平行となるコンフォメーションを取り易くなることといったデメリットを有するが、このような配向膜に接していない本発明の有機半導体膜では、このような問題を避けることができる。 Furthermore, when the organic semiconductor film used in the present invention is not in contact with an alignment film that aligns the organic semiconductor material in the plane direction, such an alignment film may have an undesirable effect on the organic semiconductor film, for example, alignment. When a defect occurs in the film and / or when the alignment film deteriorates, it is possible to avoid a decrease in the characteristics of the organic semiconductor film. Still further, polyimide, which is mainly used for the alignment film for aligning the organic semiconductor material in the plane direction, has a relatively high surface energy, so that the organic semiconductor film in contact therewith is disadvantageous in terms of electrical characteristics, and the organic semiconductor aromatic ring is a substrate. However, in the organic semiconductor film of the present invention that is not in contact with the alignment film, such a problem can be avoided.

　なお、本発明の薄膜トランジスタで用いられる有機半導体膜は、有機半導体膜を製造する本発明の方法によって製造することができる。 The organic semiconductor film used in the thin film transistor of the present invention can be manufactured by the method of the present invention for manufacturing an organic semiconductor film.

　（電荷移動度）
　本発明で用いられる有機半導体膜では、面内で直行する２方向の電荷移動度の比｛（電荷移動度が最大である方向の電荷移動度）／（それと直行する方向の電荷移動度）｝の値、又は面内の任意の２方向の電荷移動度の比の最大値｛（電荷移動度が最大である方向の電荷移動度）／（電荷移動度が最小である方向の電荷移動度）｝が、１．５より大きくてよい。すなわち例えば、図３で示されているように、基板（１０）上に配置されている本発明の有機半導体膜（２０）では、電荷移動度が最大である方向（矢印２２）の電荷移動度が、電荷移動度が最小である方向（矢印２４）の電荷移動度の１．５倍よりも大きくてよい。 (Charge mobility)
In the organic semiconductor film used in the present invention, the ratio of charge mobility in two directions perpendicular to the surface {(charge mobility in the direction in which the charge mobility is maximum) / (charge mobility in the direction perpendicular thereto)} Or the maximum value of the ratio of the charge mobility in any two directions in the plane {(charge mobility in the direction in which the charge mobility is maximum) / (charge mobility in the direction in which the charge mobility is minimum) } May be greater than 1.5. That is, for example, as shown in FIG. 3, in the organic semiconductor film (20) of the present invention disposed on the substrate (10), the charge mobility in the direction (arrow 22) in which the charge mobility is maximum. However, it may be larger than 1.5 times the charge mobility in the direction (arrow 24) in which the charge mobility is minimum.

　ここで、この電荷移動度の比の値又は最大値は例えば、２以上、１０以上、２０以上であって、５０以下、３０以下、２０以下、又は１５以下であってよい。 Here, the ratio value or maximum value of the charge mobility is, for example, 2 or more, 10 or more, 20 or more, and may be 50 or less, 30 or less, 20 or less, or 15 or less.

　本発明で用いられる有機半導体膜では、移動度が最大となる方向の電荷移動度が例えば、０．０１ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）以上、０．０５ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）以上、又は０．１０ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）以上であってよい。ここで、本発明に関して電荷移動度｛ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）｝は、有機半導体膜の表面における電荷移動度であり、正孔又は電子である電荷の移動のしやすさを表している。 In the organic semiconductor film used in the present invention, the charge mobility in the direction in which the mobility is maximum is, for example, 0.01 cm ² / (V · s) or more, 0.05 cm ² / (V · s) or more, or 0 It may be 10 cm ² / (V · s) or more. Here, in the present invention, the charge mobility {cm ² / (V · s)} is the charge mobility on the surface of the organic semiconductor film, and represents the ease of movement of charges that are holes or electrons. .

　（厚さ）
　本発明で用いられる有機半導体膜は任意の厚さを有することができ、例えば１ｎｍ～１μｍ、又は１０ｎｍ～５００ｎｍの厚さを有することができる。 (thickness)
The organic semiconductor film used in the present invention can have an arbitrary thickness, for example, a thickness of 1 nm to 1 μm, or 10 nm to 500 nm.

　（有機半導体材料）
　本発明で用いられる有機半導体膜を構成する有機半導体材料は、芳香環を有する任意の有機半導体であり、特に液晶状態になり得る有機半導体材料である。このような有機半導体材料としては例えば、ペンタセン系、チオフェン系、ペリレン系、フラーレン系材料のような低分子系の有機半導体分子、ポリアルキルチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン－チオフェンコポリマー等のような高分子系の有機半導体分子を挙げることができる。 (Organic semiconductor materials)
The organic semiconductor material constituting the organic semiconductor film used in the present invention is an arbitrary organic semiconductor having an aromatic ring, and particularly an organic semiconductor material that can be in a liquid crystal state. Examples of such organic semiconductor materials include low molecular organic semiconductor molecules such as pentacene, thiophene, perylene, and fullerene materials, polyalkylthiophene, polyphenylene vinylene, polyfluorene-thiophene copolymers, and the like. Mention may be made of molecular organic semiconductor molecules.

　なお、参考までに、有機半導体材料が液晶状態になりうる温度について、下記に例示する： For reference, the temperature at which the organic semiconductor material can be in a liquid crystal state is exemplified below:

　なお、表１における記号の意味は下記のとおりである：
　ＰＱＴ：　ポリ［ビス（３－ドデシル－２－チエニル）－２，２‘－ジチオフェン－５，５’－ジイル］
　Ｆ８Ｔ２：　ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレニル－２，７－ジイル）－ｃｏ－ビチオフェン］
　Ｆ８ＢＴ：　ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレニル－２，７－ジイル）－ａｌｔ－ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール－４，８－ジイル］
　ｐＢＴＴＴ（Ｃ１０）：　ポリ（２，５－ビス（３－デシルチオフェン－２－イル）チエノ［３，２，ｂ］チオフェン）
　ｐＢＴＴＴ（Ｃ１２）：　ポリ（２，５－ビス（３－ドデシルチオフェン－２－イル）チエノ［３，２，ｂ］チオフェン）
　ｐＢＴＴＴ（Ｃ１４）：　ポリ（２，５－ビス（３－テトラデシルチオフェン－２－イル）チエノ［３，２，ｂ］チオフェン） In addition, the meaning of the symbol in Table 1 is as follows:
PQT: Poly [bis (3-dodecyl-2-thienyl) -2,2′-dithiophene-5,5′-diyl]
F8T2: Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-bithiophene]
F8BT: Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-benzo [2,1,3] thiadiazole-4,8-diyl]
pBTTT (C10): poly (2,5-bis (3-decylthiophen-2-yl) thieno [3,2, b] thiophene)
pBTTT (C12): poly (2,5-bis (3-dodecylthiophen-2-yl) thieno [3,2, b] thiophene)
pBTTT (C14): poly (2,5-bis (3-tetradecylthiophen-2-yl) thieno [3,2, b] thiophene)

　ここで、相転移温度は、下記のようにして得ることができる。すなわち、示差走査熱量計を用いて、ＪＩＳ　Ｋ７１２１－１９８７「プラスチックの転移温度測定方法（Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ）」に準じた示差走査熱分析（ＤＳＣ）で、予想される転移温度よりも約５０℃低い温度において装置が安定するまで保持した後、加熱速度１０℃／分で、予想される転移終了時よりも約３０℃高い温度まで加熱して、示差走査熱分析曲線を得る。その後、得られた示差走査熱分析曲線について、液晶化及び溶融のピークの頂点を、それぞれ液晶相転移温度及び融解温度として特定する。示差走査熱量計としては例えば、ティー・エイ・インスツルメント（株）製の商品名：ＤＳＣ　Ｑ１０を用いることができる。 Here, the phase transition temperature can be obtained as follows. That is, using a differential scanning calorimeter, the differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with JIS K7121-1987 “Testing Methods for Transition Temperature Plastics” than the expected transition temperature. After holding the device at about 50 ° C. until it stabilizes, it is heated at a heating rate of 10 ° C./min to a temperature about 30 ° C. higher than the expected end of the transition to obtain a differential scanning calorimetry curve. Thereafter, for the obtained differential scanning calorimetry curve, the peak of liquid crystallization and melting peaks are specified as the liquid crystal phase transition temperature and melting temperature, respectively. As the differential scanning calorimeter, for example, trade name: DSC Q10 manufactured by TA Instruments Inc. can be used.

　（製造方法）
　本発明で用いられる有機半導体膜は任意の方法で製造することができる。この有機半導体膜は、溶液法、すなわち例えばキャスト法、スピンコート法、コンタクトプリント法のようなプリント法、ディップ法等で製造することが、生産性等に関して好ましいことがある。本発明の有機半導体膜が溶液法によって得られた膜である場合、有機半導体膜中に残留する微量の溶媒の存在、膜の形状及び物性等によって、他の方法によって作られたものと区別することができる。本発明の有機半導体膜は例えば、有機半導体膜を製造する本発明の方法によって製造することができる。 (Production method)
The organic semiconductor film used in the present invention can be produced by any method. It may be preferable in terms of productivity to manufacture the organic semiconductor film by a solution method, that is, a printing method such as a casting method, a spin coating method, or a contact printing method, or a dipping method. When the organic semiconductor film of the present invention is a film obtained by a solution method, it is distinguished from those produced by other methods by the presence of a trace amount of solvent remaining in the organic semiconductor film, the shape and physical properties of the film, etc. be able to. The organic semiconductor film of the present invention can be produced, for example, by the method of the present invention for producing an organic semiconductor film.

　なお、本発明の薄膜トランジスタの有機半導体膜以外の層、例えば電極層、誘電体層等の他の層は、無機材料で作られていても、有機材料で作られていてもよい。 In addition, layers other than the organic semiconductor film of the thin film transistor of the present invention, for example, other layers such as an electrode layer and a dielectric layer, may be made of an inorganic material or an organic material.

　例えば図４に示すように、本発明の薄膜トランジスタは、（ａ）ボトムゲート・トップコンタクト型（ＢＧＴＣ型）、（ｂ）ボトムゲート・ボトムコンタクト型（ＢＧＢＣ型）、（ｃ）トップゲート・トップコンタクト型（ＴＧＴＣ型）、及び（ｄ）トップゲート・ボトムコンタクト型（ＴＧＢＣ型）のいずれであってもよい。これらの本発明の薄膜トランジスタ１３０、１４０、１５０及び１６０では、ソース電極１３４、１４４、１５４、１６４、ドレイン電極１３５、１４５、１５５、１６５、ゲート電極１３１、１４１、１５１、１６１、ゲート絶縁膜１３２、１４２、１５２、１６２、及び半導体膜１３３、１４３、１５３、１６３を有し、ゲート絶縁膜によって、ソース電極及びドレイン電極をゲート電極から絶縁されており、かつゲート電極に印加される電圧によって、ソース電極からドレイン電極へと半導体膜を通って流れる電流が制御される。 For example, as shown in FIG. 4, the thin film transistor of the present invention includes (a) bottom gate / top contact type (BGTC type), (b) bottom gate / bottom contact type (BGBC type), and (c) top gate / top contact. Any of a type (TGTC type) and (d) a top gate / bottom contact type (TGBC type) may be used. In these thin film transistors 130, 140, 150 and 160 of the present invention, source electrodes 134, 144, 154, 164, drain electrodes 135, 145, 155, 165, gate electrodes 131, 141, 151, 161, a gate insulating film 132, 142, 152, 162, and semiconductor films 133, 143, 153, 163, the source electrode and the drain electrode are insulated from the gate electrode by the gate insulating film, and the source is applied by the voltage applied to the gate electrode. The current flowing through the semiconductor film from the electrode to the drain electrode is controlled.

　《電気回路》
　本発明の電気回路は、薄膜トランジスタを１００個以上、１，０００個以上、１０，０００個以上、又は１００，０００個以上有し、かつこれらの薄膜トランジスタのうちの少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％が、本発明の薄膜トランジスタである。 "electric circuit"
The electric circuit of the present invention has 100 or more, 1,000 or more, 10,000 or more, or 100,000 or more thin film transistors, and at least 80%, at least 90%, at least of these thin film transistors. 95% is the thin film transistor of the present invention.

　このような本発明の電気回路によれば、高速で作用する本発明の薄膜トランジスタの特性を有益に利用することができる。 According to such an electric circuit of the present invention, the characteristics of the thin film transistor of the present invention that operates at high speed can be used effectively.

　《有機半導体膜の製造方法－第１の方法》
　有機半導体膜を製造する第１の本発明の方法は、有機半導体材料が溶解及び／又は分散している有機半導体溶液を提供するステップ、有機半導体溶液を、スタンプ上に適用し、乾燥させて、スタンプ上に有機半導体膜を得るステップ、有機半導体層を、有機半導体材料が液晶化する温度で転写するステップを含む。 << Method for Manufacturing Organic Semiconductor Film-First Method >>
A first inventive method for producing an organic semiconductor film comprises providing an organic semiconductor solution in which an organic semiconductor material is dissolved and / or dispersed, applying the organic semiconductor solution onto a stamp and drying, Obtaining an organic semiconductor film on the stamp, and transferring the organic semiconductor layer at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal.

　有機半導体膜を製造するこの本発明の方法によれば、本発明の薄膜トランジスタで用いられる有機半導体膜を製造することができる。 According to the method of the present invention for producing an organic semiconductor film, the organic semiconductor film used in the thin film transistor of the present invention can be produced.

　具体的には、有機半導体膜を製造する本発明の方法によれば、有機半導体層を、有機半導体材料が液晶化する温度で転写することによって、スタンプによる転写を可能としつつ、スタンプと基材との間で液晶状態の有機半導体膜に応力をかけることによって、有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面を、基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションで配向させることが可能になる。 Specifically, according to the method of the present invention for producing an organic semiconductor film, the organic semiconductor layer is transferred at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal, thereby enabling transfer by the stamp and the base material. By applying stress to the organic semiconductor film in the liquid crystal state, the surface formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material can be aligned in a conformation that is substantially perpendicular to the substrate Become.

　理論によって限定されるものではないが、本発明の方法によって、この面を基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションで配向させることができるのは、以下のような理由によると考えられる。 Although not limited by theory, it is thought that the reason why the surface of the present invention can be oriented in a conformation that is substantially perpendicular to the substrate is as follows.

　１．　溶液法を用いてスタンプ上に有機半導体膜を製膜する際、空気側界面では有機半導体材料の芳香環がスタンプに対して略垂直に立ったコンフォメーションで自己組織化する。これは空気が理論上超疎水性であるため、有機半導体に与える影響が少なく、それによって少なくとも有機半導体膜の空気側において、有機半導体材料自身が最も安定なコンフォメーションを取るためと考えられる。 1. When the organic semiconductor film is formed on the stamp using the solution method, the aromatic ring of the organic semiconductor material is self-organized in a conformation that is substantially perpendicular to the stamp at the air side interface. This is presumably because air is theoretically superhydrophobic and therefore has little influence on the organic semiconductor, whereby the organic semiconductor material itself takes the most stable conformation at least on the air side of the organic semiconductor film.

　２．　図６（ａ）で示すようにして、配向した液晶状態の有機半導体膜（２１０）を、例えばローラー（２３０）を用いてスタンプ（２２０）から基材（２５０）等に転写する場合、スタンプ（２２０）と基材（２５０）との間で有機半導体膜（２１０）に、応力、特に剪断応力がかる。これによれば、有機半導体膜（２１０）の有機半導体材料の芳香環が、スタンプに対して予め略垂直に立ったコンフォメーションを維持しつつ、図６（ｂ）で示すように、特定の方向、例えば矢印（２３１）で示すローラーの回転方向（２６１）、又はその垂直方法（２６２）に対して配向すると考えられる。この際、転写温度を有機半導体膜の液晶相温度範囲とすることにより、有機半導体膜が液晶相となり、わずかな剪断応力に対しても分子配向をし易くなる。 2. As shown in FIG. 6A, when the aligned organic semiconductor film (210) in the liquid crystal state is transferred from the stamp (220) to the base material (250) using a roller (230), for example, 220) and the substrate (250) are subjected to stress, particularly shear stress, on the organic semiconductor film (210). According to this, as shown in FIG. 6B, the aromatic ring of the organic semiconductor material of the organic semiconductor film (210) maintains a conformation that is preliminarily standing substantially perpendicular to the stamp. For example, it is considered to be oriented with respect to the rotation direction (261) of the roller indicated by the arrow (231) or the vertical direction (262) thereof. At this time, by setting the transfer temperature within the liquid crystal phase temperature range of the organic semiconductor film, the organic semiconductor film becomes a liquid crystal phase, and molecular orientation is facilitated even with a slight shear stress.

　（有機半導体材料及び溶媒）
　本発明の方法で用いられる有機半導体材料については、本発明の有機半導体膜に関する記載を参照できる。 (Organic semiconductor materials and solvents)
For the organic semiconductor material used in the method of the present invention, the description relating to the organic semiconductor film of the present invention can be referred to.

　本発明の方法で用いられる有機半導体溶液に含有されている溶媒は、有機半導体材料を溶解及び／又は分散させることができる任意の溶媒であってよい。このような溶媒としては、トルエン、キシレン、テトラリン、デカリン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、及びそれらの組み合わせ等を挙げることができる。 The solvent contained in the organic semiconductor solution used in the method of the present invention may be any solvent that can dissolve and / or disperse the organic semiconductor material. Examples of such a solvent include toluene, xylene, tetralin, decalin, chloroform, monochlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, and combinations thereof.

　（基材）
　本発明の方法では、有機半導体層をスタンプから基材又は膜に転写することができる。このような基材又は膜は、有機半導体膜をその上に配置することを意図する任意の基材又は膜であってよい。したがって、例えばこのような基材としては、シリコンウェハ、ガラスのような無機材料、ポリマーフィルムのような有機材料を挙げることができる。 (Base material)
In the method of the present invention, the organic semiconductor layer can be transferred from the stamp to a substrate or film. Such a substrate or film may be any substrate or film that is intended to have an organic semiconductor film disposed thereon. Thus, for example, examples of such a substrate include an inorganic material such as a silicon wafer and glass, and an organic material such as a polymer film.

　また、この基板又は膜は、水に対する接触角が５０度以上、６０度以上、７０度以上、８０度以上、９０度以上、又は１００度以上、であってよい。すなわち、この基板又は膜は、表面エネルギーが小さい基板又は膜であってよい。このように表面エネルギーが小さい基板又は膜に、本発明の方法によって有機半導体膜を転写する場合、有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面が、基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションを取り易くなる。 Further, this substrate or film may have a contact angle with water of 50 degrees or more, 60 degrees or more, 70 degrees or more, 80 degrees or more, 90 degrees or more, or 100 degrees or more. That is, this substrate or film may be a substrate or film having a low surface energy. When the organic semiconductor film is transferred to the substrate or film having a low surface energy by the method of the present invention, the surface formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material is substantially perpendicular to the substrate. It becomes easy to take formation.

　（スタンプ）
　また、本発明の方法で有機半導体溶液を適用されるスタンプは、有機半導体膜をその上で形成して、そしてそこから有機半導体膜を、基材等に転写することができる任意のスタンプ、すなわち有機半導体膜を形成するためのコンタクトプリント用スタンプであってよい。このようなスタンプは、印刷面にスタンプが配置されるようにしてロールに取り付け、そしてロールを回転させながらスタンプを基材等に押し付けて、転写を行わせることができる。 (stamp)
The stamp to which the organic semiconductor solution is applied in the method of the present invention is an arbitrary stamp that can form an organic semiconductor film thereon and transfer the organic semiconductor film from the organic semiconductor film to a substrate or the like, that is, It may be a contact print stamp for forming an organic semiconductor film. Such a stamp can be attached to a roll so that the stamp is arranged on the printing surface, and the stamp can be pressed against a substrate or the like while the roll is rotated to perform transfer.

　本発明の方法において有機半導体溶液を適用されるスタンプは、水に対する接触角が比較的大きい表面、すなわち例えば水に対する接触角が、４０°以上、５０°以上、６０°以上、７０°以上、８０°以上、９０°以上、１００°以上、又は１０５°以上である表面を有していてもよい。このように、基材の表面の水に対する接触角が比較的大きいことは、この表面が比較的疎液性であること、すなわちこの表面の表面エネルギーが比較的小さいことを意味している。 The stamp to which the organic semiconductor solution is applied in the method of the present invention has a surface having a relatively large contact angle with water, that is, for example, a contact angle with water of 40 ° or more, 50 ° or more, 60 ° or more, 70 ° or more, 80 You may have the surface which is (degree) or more, 90 degree or more, 100 degree or more, or 105 degree or more. Thus, a relatively large contact angle of the surface of the substrate with water means that the surface is relatively lyophobic, that is, the surface energy of the surface is relatively small.

　本発明の方法において用いることができるコンタクトプリント用スタンプは、転写部が周縁部よりも疎液性であるコンタクトプリント用スタンプである。ここで、疎液性であることは、表面エネルギーが小さいことを意味するので、このコンタクトプリント用スタンプは、転写部の表面エネルギーが小さく、かつ周縁部の表面エネルギーが大きい転写部－周縁部構造を有するコンタクトプリント用スタンプであるということができる。 The contact print stamp that can be used in the method of the present invention is a contact print stamp in which the transfer portion is more lyophobic than the peripheral portion. Here, being lyophobic means that the surface energy is low, so this contact printing stamp has a transfer portion-peripheral portion structure in which the surface energy of the transfer portion is small and the surface energy of the peripheral portion is large. It can be said that it is a stamp for contact printing having.

　このコンタクトプリント用スタンプの転写部上において、有機半導体溶液から有機半導体膜を形成する場合、疎液性の転写部の周囲に、親液性の周縁部が存在することによって、比較的濡れにくい転写部の表面に有機半導体溶液の膜を保持して、転写部の表面上で有機半導体溶液から有機半導体膜を形成することを促進できる。すなわち、このスタンプによれば、比較的濡れにくい転写部の表面上においても、有機半導体膜を形成できる。 When an organic semiconductor film is formed from an organic semiconductor solution on the contact print stamp transfer portion, the transfer is relatively difficult to wet due to the presence of a lyophilic peripheral portion around the lyophobic transfer portion. By holding the film of the organic semiconductor solution on the surface of the part, it is possible to promote the formation of the organic semiconductor film from the organic semiconductor solution on the surface of the transfer part. That is, according to this stamp, the organic semiconductor film can be formed even on the surface of the transfer portion that is relatively difficult to wet.

　また、このコンタクトプリント用スタンプの転写部上において、有機半導体溶液から有機半導体膜を形成する場合、得られた有機半導体膜と転写部との付着が比較的弱く、したがって比較的疎液性の基材の表面、すなわち例えば水に対する接触角が５０°以上である基材の表面に、有機半導体膜を転写することができる。 Further, when an organic semiconductor film is formed from an organic semiconductor solution on the transfer portion of the contact print stamp, the adhesion between the obtained organic semiconductor film and the transfer portion is relatively weak, and therefore, a relatively lyophobic substrate. The organic semiconductor film can be transferred onto the surface of the material, that is, the surface of the substrate having a contact angle with water of 50 ° or more, for example.

　なお、一般的なコンタクトプリント用スタンプの転写部は一般に、その上での有機半導体溶液に対する濡れ性を改良し、それによって有機半導体溶液の膜を安定的に形成を可能にするために、親液性にされている。したがって、従来のコンタクトプリント用スタンプの転写部上において、有機半導体溶液から有機半導体膜を形成する場合、得られた有機半導体膜と転写部との付着が比較的強く、したがって比較的疎液性の基材の表面、すなわち例えば水に対する接触角が５０°以上である基材の表面に、有機半導体膜を転写することは難しかった。 It should be noted that the transfer part of a general contact print stamp is generally a lyophilic solution in order to improve the wettability with respect to the organic semiconductor solution thereon, thereby enabling the stable formation of a film of the organic semiconductor solution. Have been sexed. Therefore, when an organic semiconductor film is formed from an organic semiconductor solution on a transfer portion of a conventional contact print stamp, the adhesion between the obtained organic semiconductor film and the transfer portion is relatively strong, and therefore relatively lyophobic. It has been difficult to transfer the organic semiconductor film onto the surface of the substrate, that is, the surface of the substrate having a contact angle with water of 50 ° or more, for example.

　本発明に関して、水に対する接触角は、２５℃において、接触角を測定する表面上に５０μＬの水を滴下し、滴下した液滴の形状を側面から観察し、液滴と表面とのなす角度を計測することによって決定できる。 With respect to the present invention, the contact angle with respect to water is that at 25 ° C., 50 μL of water is dropped on the surface for measuring the contact angle, the shape of the dropped droplet is observed from the side, and the angle between the droplet and the surface is determined. It can be determined by measuring.

　このように、本発明の方法において有機半導体溶液を適用されるスタンプが、低表面エネルギー表面を有する場合、有機半導体膜中の有機半導体材料は、スタンプに接している面においても、スタンプの表面の影響を受けにくく、したがって有機半導体材料自身の結晶性等によって再配列することが容易になる。 As described above, when the stamp to which the organic semiconductor solution is applied in the method of the present invention has a low surface energy surface, the organic semiconductor material in the organic semiconductor film can be formed on the surface of the stamp even on the surface in contact with the stamp. It is not easily affected, and therefore it becomes easy to rearrange due to the crystallinity of the organic semiconductor material itself.

　水に対する接触角が比較的大きい表面を有するスタンプは例えば、スタンプの表面を疎液性材料で処理することによって得ることができる。このような疎液性材料としては例えば、シラン、シラザン、フッ素化合物、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリジメチルシロキサン、及びそれらの組み合わせを挙げることができる。 A stamp having a surface with a relatively large contact angle with water can be obtained, for example, by treating the surface of the stamp with a lyophobic material. Examples of such lyophobic materials include silane, silazane, fluorine compounds, polyimide, polyester, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyparaxylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polydimethylsiloxane, and combinations thereof. it can.

　（適用）
　有機半導体膜を製造する本発明の方法において、有機半導体溶液をスタンプに適用するためには、キャスティング法、スピンコート法、ディッピング法等の任意の方法を用いることができる。 (Apply)
In the method of the present invention for producing an organic semiconductor film, in order to apply the organic semiconductor solution to the stamp, any method such as a casting method, a spin coating method, or a dipping method can be used.

　（乾燥）
　有機半導体膜を製造する本発明の方法では、スタンプ上に適用した有機半導体溶液を乾燥して、スタンプ上に有機半導体膜を得る。ここで、この乾燥例えば、スタンプ上の有機半導体溶液を、４０℃超、５０℃超、７０℃超又は１００℃超の雰囲気に露出させることによって行うことができる。またこの乾燥は、減圧によって有機半導体溶液から溶媒を除去して行うこともできる。 (Dry)
In the method of the present invention for producing an organic semiconductor film, the organic semiconductor solution applied on the stamp is dried to obtain the organic semiconductor film on the stamp. Here, this drying can be performed, for example, by exposing the organic semiconductor solution on the stamp to an atmosphere of more than 40 ° C., 50 ° C., 70 ° C. or 100 ° C. This drying can also be performed by removing the solvent from the organic semiconductor solution under reduced pressure.

　（転写）
　有機半導体膜を製造する本発明の方法は、有機半導体材料が液晶化する温度で、スタンプ上の有機半導体層を、転写するステップ、例えば基材又は他のスタンプに転写するステップを含む。 (Transcription)
The method of the present invention for producing an organic semiconductor film includes the step of transferring the organic semiconductor layer on the stamp, for example, to a substrate or other stamp, at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal.

　すなわち例えば、スタンプ上の有機半導体膜を、シリコンウェハ、ポリマーフィルム等の基材上に直接に転写することができる。また、スタンプ上の有機半導体膜を、他のスタンプに転写し、そしてこの他のスタンプから基材に転写することができる。 That is, for example, the organic semiconductor film on the stamp can be directly transferred onto a substrate such as a silicon wafer or a polymer film. Also, the organic semiconductor film on the stamp can be transferred to another stamp and transferred from the other stamp to the substrate.

　なお、第スタンプから基材又は他のスタンプへの有機半導体膜の転写は、有機半導体膜を保持しているスタンプを基材又は他のスタンプと接触させることによって達成できる。ここで、接触時間、スタンプ及び基材の温度等の転写条件は、有機半導体材料が液晶化し、かつ転写が可能なように任意に決定できる。 The transfer of the organic semiconductor film from the first stamp to the base material or another stamp can be achieved by bringing the stamp holding the organic semiconductor film into contact with the base material or another stamp. Here, the transfer conditions such as the contact time, the stamp, and the temperature of the base material can be arbitrarily determined so that the organic semiconductor material becomes liquid crystal and can be transferred.

　具体的にはこの転写は、基材又は他のスタンプの温度が、スタンプの温度よりも高くなるようにして行うことができる。また、この転写は、スタンプの表面を処理して、有機半導体膜に対する付着性を小さくすること、及び／又は基材又は他のスタンプの表面を処理して、有機半導体膜に対する付着性を大きくすることによって達成できる。また更にこの転写は、上記の組み合わせによって達成できる。 Specifically, this transfer can be performed such that the temperature of the base material or other stamp is higher than the temperature of the stamp. This transfer also treats the surface of the stamp to reduce adhesion to the organic semiconductor film and / or treats the surface of the substrate or other stamp to increase adhesion to the organic semiconductor film. Can be achieved. Still further, this transfer can be achieved by a combination of the above.

　なお、この本発明の方法で使用される他のスタンプは、スタンプ上で形成された有機半導体膜を転写され、そしてそこから有機半導体膜を、基材等に転写することができる任意のスタンプ、すなわちコンタクトプリント用スタンプであってよい。このような他のスタンプは、例えばポリシロキサン等で作ることができる。また、他のスタンプから基材への有機半導体膜の転写は、スタンプから基材又は他のスタンプへの有機半導体膜の転写に関して説明したようにして行うことができる。 The other stamp used in the method of the present invention is an arbitrary stamp that can transfer an organic semiconductor film formed on the stamp, and from which the organic semiconductor film can be transferred to a substrate, That is, it may be a contact print stamp. Such other stamps can be made of, for example, polysiloxane. Further, the transfer of the organic semiconductor film from another stamp to the base material can be performed as described for the transfer of the organic semiconductor film from the stamp to the base material or another stamp.

　《有機半導体膜の製造方法－第２の方法》
　有機半導体膜を製造する第２の本発明の方法は、芳香環を有する有機半導体材料からなる有機半導体膜を基板又は膜上に提供するステップ、及び有機半導体材料が液晶化する温度で、有機半導体層に対して外部から応力を加えて、有機半導体材料を有機半導体膜の面内で配向させるステップを含む。ここで、基板又は膜上への有機半導体膜の提供は、任意の方法で行うことができ、例えばキャスト法、スピンコート法、コンタクトプリント法のようなプリント法、ディップ法等の溶液法、及び有機半導体材料を基材に蒸着させる蒸着法を用いて提供することができる。 << Method for Manufacturing Organic Semiconductor Film-Second Method >>
The method of the second present invention for producing an organic semiconductor film includes a step of providing an organic semiconductor film made of an organic semiconductor material having an aromatic ring on a substrate or film, and a temperature at which the organic semiconductor material is liquid crystallized. Applying an external stress to the layer to orient the organic semiconductor material in the plane of the organic semiconductor film. Here, the provision of the organic semiconductor film on the substrate or film can be performed by any method, for example, a casting method, a spin coating method, a printing method such as a contact printing method, a solution method such as a dipping method, and the like. It can be provided using a vapor deposition method in which an organic semiconductor material is vapor-deposited on a substrate.

　有機半導体膜を製造する本発明の方法によれば、有機半導体材料が液晶化する温度で有機半導体層に対して外部から応力、特に剪断応力を加えること、例えば基材にスタンプを押し付けて、スタンプと基材との間で液晶状態の有機半導体膜に応力をかけることによって、有機半導体材料を有機半導体膜の面内で配向させることができる。 According to the method of the present invention for producing an organic semiconductor film, an external stress is applied to the organic semiconductor layer at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal, particularly a shear stress, for example, the stamp is pressed against the base material By applying stress to the organic semiconductor film in a liquid crystal state between the substrate and the substrate, the organic semiconductor material can be aligned in the plane of the organic semiconductor film.

　特に有機半導体膜を製造するこの本発明の方法によれば、本発明の有機半導体膜を製造することができる。 In particular, according to the method of the present invention for producing an organic semiconductor film, the organic semiconductor film of the present invention can be produced.

　なお、この方法で使用できる有機半導体材料、スタンプ、基板等については、第１の本発明の方法に係る上記の記載を参照することができる。 For the organic semiconductor material, stamp, substrate, etc. that can be used in this method, the above description relating to the method of the first invention can be referred to.

　以下の例を用いて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の例では、いずれも、ボトムゲート・トップコンタクト型（ＢＧＴＣ型）のトランジスタを作成した。 The present invention will be described in detail using the following examples, but the present invention is not limited thereto. In the following examples, a bottom gate / top contact type (BGTC type) transistor was formed.

　水接触角：
　水接触角は、協和界面科学製水接触角計ＣＡ－Ｘ型を用いて、２５℃の純水で測定した。 Water contact angle:
The water contact angle was measured with pure water at 25 ° C. using a water contact angle meter CA-X manufactured by Kyowa Interface Science.

　電荷移動度：
　有機半導体膜の電荷移動度は、ケースレー社製４２００－ＳＣＳ型半導体評価装置を用いて評価した。また、電荷移動度の標準偏差は、１０個以上の素子の特性を評価して算出した。 Charge mobility:
The charge mobility of the organic semiconductor film was evaluated using a 4200-SCS type semiconductor evaluation apparatus manufactured by Keithley. The standard deviation of charge mobility was calculated by evaluating the characteristics of 10 or more elements.

　ｉｎ－ｐｌａｎｅのＸ線回折（ＸＲＤ）分析：
　リガク製ＳｍａｒｔＬａｂを用い、ＣｕＫα線、管電圧４５ｋＷ、管電流２００ｍＡの条件にて、入射角０．２°で転写方向に対して、平行方向及び垂直方向からＸ線を入射し、測定を行った。 In-plane X-ray diffraction (XRD) analysis:
Using Rigaku SmartLab, X-rays were incident in parallel and perpendicular to the transfer direction at an incident angle of 0.2 ° under the conditions of CuKα ray, tube voltage 45 kW, and tube current 200 mA. .

　《例１》
　（コンタクトプリント用スタンプの作製）
　シリコーンゴム（信越化学工業製　ＳＩＭ－２６０）を平板状に硬化させ、ヘキサンを用いてオリゴマーを除去したものをスタンプ材料として提供した。 << Example 1 >>
(Production of stamps for contact printing)
A silicone rubber (SIM-260 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was cured into a flat plate shape, and oligomers were removed using hexane as a stamp material.

　スタンプ材料を２０ｍｍ角に切り出し、転写部に対応するマスクをこのスタンプ材料に載せて、転写部をマスクし、このように転写部がマスクされているスタンプ材料に、ＵＶ（紫外線）－オゾン処理を３０分間にわたって行った。すなわち、転写部にＵＶ－オゾン処理を行わず、かつ周縁部にＵＶ－オゾン処理を行った。このＵＶ－オゾン処理によって、周縁部に、親液性の表面を提供した。 The stamp material is cut into 20 mm square, a mask corresponding to the transfer portion is placed on the stamp material, the transfer portion is masked, and the stamp material in which the transfer portion is thus masked is subjected to UV (ultraviolet) -ozone treatment. Performed for 30 minutes. That is, the transfer portion was not subjected to UV-ozone treatment, and the peripheral portion was subjected to UV-ozone treatment. This UV-ozone treatment provided a lyophilic surface at the periphery.

　ＵＶ－オゾン処理を行っていない転写部の水接触角は１１０°であり、ＵＶ－オゾン処理を３０分間行った周縁部の水接触角は４４°であった。また、スタンプ上には、転写部が１２個存在しており、個々の転写部の大きさは、１００μｍ×２ｍｍであった。 The water contact angle of the transfer part not subjected to UV-ozone treatment was 110 °, and the water contact angle of the peripheral part subjected to UV-ozone treatment for 30 minutes was 44 °. Further, twelve transfer portions exist on the stamp, and the size of each transfer portion was 100 μm × 2 mm.

　（有機半導体のインキング）
　ポリ［ビス（３－ドデシル－２－チエニル）－２，２‘－ジチオフェン－５，５’－ジイル］（「ＰＱＴ」）（アメリカンダイソース社製、ＡＤＳ１２ＰＱＴ、ＭＷ＝１８，０００）０．５質量部を、トルエン９９．５質量部に加熱溶解して、有機半導体溶液としてのＰＱＴ溶液を得た。このＰＱＴ溶液を、パターン形成されたスタンプ材料上にスピンコーティング（１８００ｒｐｍ、２０秒間）した。その後、そのまま１０分程度放置してＰＱＴ溶液を熟成及び乾燥し、それによってスタンプ上に有機半導体膜を形成した。 (Inking of organic semiconductors)
Poly [bis (3-dodecyl-2-thienyl) -2,2′-dithiophene-5,5′-diyl] (“PQT”) (American Dye Source, ADS12PQT, MW = 18,000) 0.5 A mass part was dissolved by heating in 99.5 parts by mass of toluene to obtain a PQT solution as an organic semiconductor solution. This PQT solution was spin coated (1800 rpm, 20 seconds) onto the patterned stamp material. Thereafter, the PQT solution was aged and dried for about 10 minutes as it was, thereby forming an organic semiconductor film on the stamp.

　（シリコン基材）
　３００ｎｍの熱酸化膜付のｎ型シリコンウェハ（面方位〈１００〉、比抵抗０．０５Ω）を用い、熱濃硫酸で３０分処理した後、純水、アセトン、トルエン、ヘキサンを用いてそれぞれ数回超音波洗浄を行った。さらにＵＶオゾン洗浄装置にて３０分間洗浄を行ったのち、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）で表面処理を行った。
なお、ＯＴＳによる基材の処理は下記のようにして行った。 (Silicon base)
An n-type silicon wafer with a 300 nm thermal oxide film (plane orientation <100>, specific resistance 0.05Ω) was treated with hot concentrated sulfuric acid for 30 minutes, and then several times using pure water, acetone, toluene, and hexane. Ultrasonic cleaning was performed twice. Further, after cleaning for 30 minutes with a UV ozone cleaning device, surface treatment was performed with octadecyltrichlorosilane (OTS).
In addition, the process of the base material by OTS was performed as follows.

　ＯＴＳの２０ｍＭトルエン溶液を作製した。得られたＯＴＳ溶液中に上記のシリコン基材を浸漬し、７日間保持した。浸漬の後で、基材をトルエン及びエタノールで洗浄し、エタノール中で３０分間にわたって超音波洗浄した。ここまでの工程は全て湿度が３％以下に制御されたグローブボックス中で行った。その後、基材を純水で洗浄し、１００℃で５分間熱処理して、ＯＴＳ処理基材を得た。 A 20 mM toluene solution of OTS was prepared. The above silicon substrate was immersed in the obtained OTS solution and held for 7 days. After soaking, the substrate was washed with toluene and ethanol and ultrasonically washed in ethanol for 30 minutes. All the steps so far were performed in a glove box in which the humidity was controlled to 3% or less. Thereafter, the substrate was washed with pure water and heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes to obtain an OTS-treated substrate.

　（転写）
　有機半導体膜を有するスタンプをローラーに固定して、スタンプ付ローラーを得た。シリコン基材を１３５℃に加熱・保持し、その上に上記のスタンプ付ローラーを接触させ、回転させて、有機半導体膜全体を基材に転写した。 (Transcription)
The stamp which has an organic-semiconductor film was fixed to the roller, and the roller with a stamp was obtained. The silicon substrate was heated and held at 135 ° C., the above-mentioned stamped roller was brought into contact therewith, and rotated to transfer the entire organic semiconductor film to the substrate.

　この転写フィルムについて、転写方向に対して平行方向及び垂直方向のｉｎ－ｐｌａｎｅのＸ線回折測定を実施した。結果を図５に示す。図５では、（０１０）方位のピークが観察されるが、平行方向Ａと垂直方向ＢでＸ線回折強度が明確に異なり、ＰＱＴフィルムが一軸配向していることを示している。また、図５では、（０１０）ピークのみが観測されており、チオフェン環が基板に対して垂直に立ったコンフォメーションを取っていることが明らかである。 For this transfer film, in-plane X-ray diffraction measurement was performed in a direction parallel to and perpendicular to the transfer direction. The results are shown in FIG. In FIG. 5, a peak in the (010) direction is observed, but the X-ray diffraction intensity is clearly different between the parallel direction A and the vertical direction B, indicating that the PQT film is uniaxially oriented. Further, in FIG. 5, only the (010) peak is observed, and it is clear that the thiophene ring has a conformation that stands perpendicular to the substrate.

　（薄膜トランジスタの作製）
　得られた有機半導体膜の転写部に対応する箇所にマスク蒸着法にて金を真空蒸着して、ソース電極及びドレイン電極を形成し（Ｌ／ｗ＝５０μｍ／１．５ｍｍ）、シリコン基材をゲート電極としかつシリコン基材の表面の酸化膜をゲート絶縁膜として、薄膜トランジスタを得た。すなわち、図４の１３０で示すような構成の薄膜トランジスタを得た。 (Production of thin film transistor)
Gold is vacuum-deposited by a mask vapor deposition method at a position corresponding to the transfer part of the obtained organic semiconductor film to form a source electrode and a drain electrode (L / w = 50 μm / 1.5 mm), and a silicon substrate is formed. A thin film transistor was obtained using the gate electrode and the oxide film on the surface of the silicon substrate as the gate insulating film. That is, a thin film transistor having a configuration as indicated by 130 in FIG. 4 was obtained.

　このときローラーの移動方向がチャネル長方向になる素子（移動度最大）と、チャネル方向と直行方向になる素子とを作製した。評価結果を表２に示す。 At this time, an element in which the moving direction of the roller is in the channel length direction (maximum mobility) and an element in which the channel direction is perpendicular to the channel direction were produced. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例１Ａ》
　例１と同様にして、ＰＱＴ膜を製膜し、そしてソース電極及びドレイン電極を形成して、薄膜トランジスタを得た。だたし、この例では、ローラーの移動方向（移動度が最大となる方向、すなわち有機半導体材料の主鎖の分子軸の方向）と、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向との間の角度が、０°、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、９０°になるようにした。 << Example 1A >>
In the same manner as in Example 1, a PQT film was formed, and a source electrode and a drain electrode were formed to obtain a thin film transistor. However, in this example, the moving direction of the roller (the direction in which the mobility is maximum, that is, the direction of the molecular axis of the main chain of the organic semiconductor material) and the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode The angle between them was set to 0 °, 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, and 90 °.

　移動度についての評価結果を図８に示す。 The evaluation results for mobility are shown in FIG.

　《例２》
　転写温度を１４０℃にした以外は、例２と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 2
The same procedure as in Example 2 was performed except that the transfer temperature was 140 ° C. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例３》
　転写温度を１３０℃にした以外は、例１と同様に実施した。評価結果を表２に示す。
またこの転写フィルムについて、転写方向に対して平行方向及び垂直方向のｉｎ－ｐｌａｎｅのＸ線回折測定を実施した結果を図６に示す。図６では、（０１０）方位のピークが観察されるが、平行方向Ａと垂直方向ＢでＸ線回折強度が明確に異なり、ＰＱＴフィルムが一軸配向していることを示している。また、図６では、（０１０）ピークのみが観測されており、チオフェン環が基板に対して垂直に立ったコンフォメーションを取っていることが明らかである。 Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the transfer temperature was 130 ° C. The evaluation results are shown in Table 2.
FIG. 6 shows the result of in-plane X-ray diffraction measurement of the transfer film in the direction parallel to and perpendicular to the transfer direction. In FIG. 6, a peak in the (010) direction is observed, but the X-ray diffraction intensity is clearly different between the parallel direction A and the vertical direction B, indicating that the PQT film is uniaxially oriented. Further, in FIG. 6, only the (010) peak is observed, and it is clear that the thiophene ring has a conformation that stands perpendicular to the substrate.

　《例４》
　転写温度を１２５℃にした以外は、例１と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that the transfer temperature was 125 ° C. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例５（比較）》
　例１と同様にして、スタンプ上にＰＱＴ薄膜を形成した。そのまま１０分間放置して溶剤を乾燥させた後、スタンプ上においてＰＱＴ薄膜を減圧下１３０℃で１０分間熱処理を実施し、そして転写温度８０℃にて基板に転写行った以外は、例１と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 5 (Comparison)
In the same manner as in Example 1, a PQT thin film was formed on the stamp. Same as Example 1 except that the solvent was dried by allowing it to stand for 10 minutes, and then the PQT thin film was heat-treated at 130 ° C. for 10 minutes under reduced pressure and transferred to the substrate at a transfer temperature of 80 ° C. Implemented. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例６（比較）》
　転写温度を８０℃にした以外は、例１と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 6 (Comparison)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the transfer temperature was 80 ° C. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例７（比較）》
　例６で作製した素子を、真空下１３５℃で５分間熱処理をおこなった。評価結果を表２に示す。 Example 7 (Comparison)
The device fabricated in Example 6 was heat-treated at 135 ° C. for 5 minutes under vacuum. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例８（比較）》
　ＰＱＴの０．５％トルエン溶液を用いて、スピンコート法により基板上に直接にＰＱＴ膜を形成した以外は、例７と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 8 (Comparison)
The same procedure as in Example 7 was performed, except that a PQT film was directly formed on the substrate by spin coating using a 0.5% toluene solution of PQT. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例８Ａ（比較）》
　例８と同様にして、ＰＱＴ膜を製膜し、そしてソース電極及びドレイン電極を形成して、薄膜トランジスタを得た。だたし、この例では、ローラーの移動方向（移動度が最大となる方向、すなわち有機半導体材料の主鎖の分子軸の方向）と、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向との間の角度が、０°、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、９０°になるようにした。 << Example 8A (comparison) >>
In the same manner as in Example 8, a PQT film was formed, and a source electrode and a drain electrode were formed to obtain a thin film transistor. However, in this example, the moving direction of the roller (the direction in which the mobility is maximum, that is, the direction of the molecular axis of the main chain of the organic semiconductor material) and the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode The angle between them was set to 0 °, 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, and 90 °.

　移動度についての評価結果を図８に示す。 The evaluation results for mobility are shown in FIG.

　《例９（比較）》
　有機半導体として、ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ：Ｐｏｌｙ（３－ＨｅｘｙｌＴｈｉｏｐｈｅｎｅ））（Ｐｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ．製　Ｐｌｅｘｃｏｒｅ　ＯＳ１１００）を用いた以外は例１と同様にして、素子作製を行った。その後、真空下１００℃にて３０分間熱処理をおこない特性を測定した。評価結果を表２に示す。 Example 9 (Comparison)
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that polyhexylthiophene (P3HT: Poly (3-HexylThiophene)) (Plexcores Inc. Plexcore OS1100) was used as the organic semiconductor. Thereafter, heat treatment was performed at 100 ° C. for 30 minutes under vacuum, and the characteristics were measured. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例１０》
　有機半導体としてポリ［（９，９－ジオクチルフルオレニル－２，７－ジイル）－ｃｏ－ビチオフェン］（「Ｆ８Ｔ２」）（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ２００８Ｐ　分子量４３０００、分散２．８）を用い、転写温度を２８０℃にした以外は、例１と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 10
Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-bithiophene] (“F8T2”) (ADS2008P molecular weight 43000, dispersion 2.8, manufactured by American Dye Source) was used as an organic semiconductor, and was transferred. The same operation as in Example 1 was conducted except that the temperature was 280 ° C. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例１１（比較）》
　転写温度を７０℃にした以外は、例１０と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 11 (Comparison)
The same procedure as in Example 10 was performed except that the transfer temperature was 70 ° C. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例１２（比較）》
　Ｆ８Ｔ２の０．５％トルエン溶液を用いて、スピンコート法により基板上に直接にＦ８Ｔ２膜を形成した以外は、例１０と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 12 (Comparison)
The same procedure as in Example 10 was performed except that a F8T2 0.5% toluene solution was used to directly form an F8T2 film on the substrate by spin coating. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例１２Ａ（比較）》
　有機半導体としてポリ［（９，９－ジオクチルフルオレニル－２，７－ジイル）－ｃｏ－ビチオフェン］（「Ｆ８Ｔ２」）（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ２００８Ｐ、分子量４３０００、分散２．８）を用い、転写温度を２８０℃にした以外は、非特許文献７に準拠して、すなわち強い剪断を与えながら有機半導体層を成膜して、薄膜トランジスタを作成した。評価結果を表２に示す。 << Example 12A (Comparison) >>
As an organic semiconductor, poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-bithiophene] (“F8T2”) (ADS2008P, molecular weight 43000, dispersion 2.8, manufactured by American Dye Source) was used. A thin film transistor was prepared in accordance with Non-Patent Document 7, except that the transfer temperature was 280 ° C., that is, an organic semiconductor layer was formed while applying strong shearing. The evaluation results are shown in Table 2.

　《例１３》
　有機半導体としてポリ（２，５－ビス（３－テトラデシルチオフェン－２－イル）チエノ［３，２，ｂ］チオフェン）（「ｐＢＴＴＴ－Ｃ１４」）を用い、転写温度を１５０℃にした以外は《例１》と同様に実施した。評価結果を表２に示す。 Example 13
Except that poly (2,5-bis (3-tetradecylthiophen-2-yl) thieno [3,2, b] thiophene) (“pBTTT-C14”) was used as the organic semiconductor and the transfer temperature was 150 ° C. The same procedure as in Example 1 was performed. The evaluation results are shown in Table 2.

　１　　有機半導体材料
　２、２’　　有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面
　２　　有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面
　１０　　基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic semiconductor material 2, 2 'The surface formed by the aromatic ring which comprises organic-semiconductor material 2 The surface formed by the aromatic ring which comprises organic-semiconductor material 10 Substrate

Claims (14)

1. 　ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体膜を有し、ゲート絶縁膜によって、ソース電極及びドレイン電極が、ゲート電極から絶縁されており、かつゲート電極に印加される電圧によって、ソース電極からドレイン電極へと半導体膜を通って流れる電流が制御される、薄膜トランジスタであって、
   　前記有機半導体膜が、芳香環を有する有機半導体材料からなり、
   　前記有機半導体材料を構成する芳香環によって形成される面が、基板に対して略垂直に立ったコンフォメーションであり、かつ
   　前記有機半導体材料の移動度が最大となる分子軸が、有機半導体膜の面内において、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向に配向している、
   薄膜トランジスタ。 A source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a gate insulating film, and an organic semiconductor film, wherein the source electrode and the drain electrode are insulated from the gate electrode by the gate insulating film, and the voltage applied to the gate electrode A thin film transistor in which the current flowing through the semiconductor film from the source electrode to the drain electrode is controlled,
   The organic semiconductor film is made of an organic semiconductor material having an aromatic ring,
   The surface formed by the aromatic ring constituting the organic semiconductor material is a conformation that is substantially perpendicular to the substrate, and the molecular axis that maximizes the mobility of the organic semiconductor material is the organic semiconductor film In the plane, oriented in the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode,
   Thin film transistor.
2. 　前記有機半導体材料の主鎖の分子軸の方向が、有機半導体膜の面内において、ソース電極とドレイン電極との間の電界の方向の±６０°以内である、請求項１に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 1, wherein the direction of the molecular axis of the main chain of the organic semiconductor material is within ± 60 ° of the direction of the electric field between the source electrode and the drain electrode in the plane of the organic semiconductor film.
3. 　前記有機半導体材料を面方向に配向させる配向膜に接していない、請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein the thin film transistor is not in contact with an alignment film that orients the organic semiconductor material in a plane direction.
4. 　面内で直行する２方向の電荷移動度の比｛（電荷移動度が最大である方向の電荷移動度）／（それと直行する方向の電荷移動度）｝の値が１．５より大きい、請求項１～３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。 The ratio of charge mobility in two directions perpendicular to the plane {(charge mobility in the direction in which the charge mobility is maximum) / (charge mobility in the direction perpendicular thereto)} is greater than 1.5. Item 4. The thin film transistor according to any one of Items 1 to 3.
5. 　前記有機半導体膜がコンタクトプリント法よって得られたものである、請求項１～４のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic semiconductor film is obtained by a contact printing method.
6. 　前記有機半導体材料が、液晶状態になり得る有機半導体材料である、請求項１～５のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic semiconductor material is an organic semiconductor material that can be in a liquid crystal state.
7. 　前記電荷移動度の比の値が５以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to any one of claims 1 to 6, wherein a value of the charge mobility ratio is 5 or more.
8. 　前記有機半導体膜の電荷移動度が最大となる方向の電荷移動度が、０．０１ｃｍ^２／（Ｖ・ｓ）以上である、請求項１～７のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to any one of claims 1 to 7, wherein a charge mobility in a direction in which the charge mobility of the organic semiconductor film is maximized is 0.01 cm ² / (V · s) or more.
9. 　前記有機半導体膜が、水に対する接触角が５０度以上である基板又は膜に接している、請求項１～８のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to any one of claims 1 to 8, wherein the organic semiconductor film is in contact with a substrate or film having a contact angle with water of 50 degrees or more.
10. 　薄膜トランジスタを１００個以上有する電気回路であって、
    　前記薄膜トランジスタのうちの少なくとも８０％が、請求項１～９のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタである、
    電気回路。 An electric circuit having 100 or more thin film transistors,
    At least 80% of the thin film transistors are the thin film transistors according to any one of claims 1 to 9.
    electric circuit.
11. 　有機半導体材料が溶解及び／又は分散している有機半導体溶液を提供するステップ、
    　前記有機半導体溶液を、スタンプ上に適用し、乾燥させて、前記スタンプ上に有機半導体膜を得るステップ、
    　前記有機半導体層を、前記有機半導体材料が液晶化する温度で転写するステップ
    を含む方法によって前記有機半導体膜を製造する、請求項１～９のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 Providing an organic semiconductor solution in which the organic semiconductor material is dissolved and / or dispersed;
    Applying the organic semiconductor solution onto a stamp and drying to obtain an organic semiconductor film on the stamp;
    The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of claims 1 to 9, wherein the organic semiconductor film is manufactured by a method including a step of transferring the organic semiconductor layer at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal.
12. 　前記転写するステップを、印刷面に前記スタンプを有するロールを用いて行なう、請求項１１に記載の方法。 The method according to claim 11, wherein the transferring step is performed using a roll having the stamp on a printing surface.
13. 　芳香環を有する有機半導体材料からなる有機半導体膜を基板又は膜上に提供するステップ、
    　前記有機半導体材料が液晶化する温度で、前記有機半導体層に対して外部から応力を加えて、前記有機半導体材料を前記有機半導体膜の面内で配向させるステップ、
    を含む方法によって前記有機半導体膜を製造する、請求項１～９のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 Providing an organic semiconductor film made of an organic semiconductor material having an aromatic ring on a substrate or film;
    Applying a stress from the outside to the organic semiconductor layer at a temperature at which the organic semiconductor material becomes liquid crystal, and orienting the organic semiconductor material in a plane of the organic semiconductor film;
    The method for producing a thin film transistor according to any one of claims 1 to 9, wherein the organic semiconductor film is produced by a method comprising:
14. 　前記有機半導体膜が、水に対する接触角が５０度以上である基板又は膜に接している、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 11 to 13, wherein the organic semiconductor film is in contact with a substrate or film having a contact angle with water of 50 degrees or more.

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