(57)【要約】  高い移動度が得られる有機薄膜トランジスタ、および、この有機薄膜トランジスタの製造方法の提供を課題とする。基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソースおよびドレイン電極を有し、さらに、ソース電極とドレイン電極との対向側で、ソース電極とソース電極の基材側の層との間およびドレイン電極とドレイン電極の基材側の層との間に設けられる、ソース電極とドレイン電極との対向方向と逆に向かって厚さが減少する電荷注入層を有すること、および、金属層をレーザ走査してソースおよびドレイン電極を形成し、レーザ走査部に電荷注入層となる溶液を滴下することにより、課題を解決する。
2017051730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材に形成される、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極とを有し、
さらに、前記ソース電極のドレイン電極と対向する側および前記ドレイン電極のソース電極と対向する側において、前記ソース電極と前記ソース電極の前記基材側の層との間および前記ドレイン電極と前記ドレイン電極の前記基材側の層との間に設けられる、前記ソース電極とドレイン電極との対向方向と逆方向に向かって厚さが減少する電荷注入層を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記ソース電極側の電荷注入層と前記ドレイン電極側の電荷注入層とが繋がっている請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とが、前記基材から、この順番で積層されている請求項１または２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記有機半導体層とソース電極およびドレイン電極とが、前記基材から、この順番で積層され、さらに、前記有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との間に緩衝層を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記基材が可撓性を有するフィルム状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記有機半導体層がｐ型有機半導体からなり、前記電荷注入層が正孔輸送性を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記有機半導体層がｎ型有機半導体からなり、前記電荷注入層が電子輸送性を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項８】
ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極、ならびに電荷注入層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極およびドレイン電極となる金属層を形成する工程と、
レーザ光の走査によって前記金属層の一部を除去することにより、前記ソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
前記金属層を除去した領域に、前記電荷注入層の形成材料を含む溶液を滴下して乾燥する工程と、を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記金属層を形成する工程において、前記金属層の形成面が撥水性を有する請求項８に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記金属層を形成する工程において、前記金属層の形成面が有機半導体層である請求項８または９に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタ、および、有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化、低コスト化、柔軟化が可能であることから、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイに用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ＲＦＩＤ（ＲＦタグ）およびメモリなどの論理回路を用いる装置等に、有機半導体材料からなる有機半導体層（有機半導体膜）を有する有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）が利用されている。【０００３】
近年では、有機薄膜トランジスタを利用する電子回路の高集積化によって、ソース電極とドレイン電極との間隔すなわちチャネル長を短くすることが要求されている。また、移動度すなわちスイッチング速度および応答性等の点でも、チャネル長は短い方が有利である。
しかしながら、単純にチャネル長を短くしても、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体との接触抵抗がｏｎ電流を制限してしまう。【０００４】
一方で、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との間に電荷注入層（バッファ層、緩衝層）を挿入することで、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体との接触抵抗を低減させて、移動度を向上する方法も知られている。
しかしながら、この構成では、電荷注入層自体の抵抗が無視できないため、有機薄膜トランジスタの特性の改善は限定的である。【０００５】
これに対して、特許文献１には、有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極およびドレイン電極（第１電極および第２電極）を、金属層と、金属層を被覆する電荷注入層（混合物層）とで形成し、かつ、電荷注入層が、導電性高分子材料と、導電型制御用のドーパントが表面に付着した金属粒子との混合物からなるものである構成が記載されている。また、特許文献１には、少なくとも、ソース電極およびドレイン電極のチャネル領域と接触する領域に、電荷注入層を形成することが記載されている。
特許文献１に記載される有機薄膜トランジスタによれば、ソース電極およびドレイン電極を電荷注入層で被覆することにより、有機半導体層との間の接触抵抗を低減して、有機薄膜トランジスタの移動度を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５４４５５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との間に電荷注入層を形成する構成では、チャネル間の電荷注入層自体が電流経路となる。そのため、電荷注入層の抵抗が低すぎると、有機薄膜トランジスタのｏｆｆ電流が増大してしまい、短絡故障が生じやすくなってしまう。
すなわち、有機薄膜トランジスタにおいて、電荷注入層の抵抗率の増減は、移動度と安定性との間でトレードオフの関係にあり、現状では、電荷注入層を用いる方法で、十分な移動度の向上効果を得られていない。【０００８】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、電荷注入層を用いて高い移動度が得られる有機薄膜トランジスタ、および、この有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明の有機薄膜トランジスタは、基材と、基材に形成される、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極とを有し、
さらに、ソース電極のドレイン電極と対向する側およびドレイン電極のソース電極と対向する側において、ソース電極とソース電極の基材側の層との間およびドレイン電極とドレイン電極の基材側の層との間に設けられる、ソース電極とドレイン電極との対向方向と逆方向に向かって厚さが減少する電荷注入層を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタを提供する。【００１０】
このような本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極側の電荷注入層とドレイン電極側の電荷注入層とが繋がっているのが好ましい。
また、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とが、基材から、この順番で積層されているのが好ましい。
また、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極とが、基材から、この順番で積層され、さらに、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との間に緩衝層を有するのが好ましい。
また、基材が可撓性を有するフィルム状であるのが好ましい。
また、有機半導体層がｐ型有機半導体からなり、電荷注入層が正孔輸送性を有するのが好ましい。
さらに、有機半導体層がｎ型有機半導体からなり、電荷注入層が電子輸送性を有するのが好ましい。【００１１】
また、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極、ならびに電荷注入層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
ソース電極およびドレイン電極となる金属層を形成する工程と、
レーザ光の走査によって金属層の一部を除去することにより、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
金属層を除去した領域に、電荷注入層の形成材料を含む溶液を滴下して乾燥する工程と、を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【００１２】
このような本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法において、金属層を形成する工程において、金属層の形成面が撥水性を有するのが好ましい。
さらに、金属層を形成する工程において、金属層の形成面が有機半導体層であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高い移動度を有する有機薄膜トランジスタを得ることができ、かつ、この有機薄膜トランジスタを好適に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の有機薄膜トランジスタの一例を概念的に示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの部分拡大図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を概念的に示す断面図ある。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を概念的に示す断面図ある。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を概念的に示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を概念的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例および比較例を説明するための概念図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施例および比較例を説明するための概念図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施例および比較例を説明するための概念図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の比較例を説明するための概念図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の比較例を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１６】
図１Ａに、本発明の有機薄膜トランジスタの一例の断面図を概念的に示す。なお、図１Ａ（図１Ａ〜図１Ｄ）は、有機薄膜トランジスタを、チャネル長方向に切断した断面図である。
図１Ａに示すように、有機薄膜トランジスタ１０は、基材１２と、ゲート電極１４と、ゲート絶縁層１６と、有機半導体層１８と、ソース電極２０およびドレイン電極２４と、電荷注入層２８および３０とを有する。
【００１７】
図示例の有機薄膜トランジスタ１０においては、ソース電極２０およびドレイン電極２４は、互いに対向する側の端部が、若干、浮き上がった形状（持ち上がった形状）を有する。有機薄膜トランジスタ１０は、この電極が浮き上がっている領域において、有機半導体層１８とソース電極２０との間に電荷注入層２８が形成され、有機半導体層１８とドレイン電極２４との間に電荷注入層３０が形成される。
さらに、電荷注入層２８および３０は、ソース電極２０とドレイン電極２４との対向方向と逆方向に向かって、厚さが減少する形状を有する。
この点に関しては、後に詳述する。
【００１８】
本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２０およびドレイン電極２４の対向する側の端部の下に、ソース電極２０とドレイン電極２４との対向方向と逆方向に向かって、厚さが減少する形状を有する電荷注入層２８および３０を有する以外は、基本的に、公知の有機薄膜トランジスタである。
従って、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６、有機半導体層１８、ソース電極２０およびドレイン電極２４等の各部位の大きさ、形状、厚さ等は、各部位の形成材料、作製する有機薄膜トランジスタ１０の大きさ、有機薄膜トランジスタ１０の配列、有機薄膜トランジスタ１０（有機薄膜トランジスタアレイ）に要求される性能等に応じて、公知の有機薄膜トランジスタ（有機薄膜トランジスタアレイ）と同様に、適宜、決定すればよい。
【００１９】
本発明の有機薄膜トランジスタ１０において、基材１２は、有機薄膜トランジスタで基材（基板）として利用されている各種の材料からなるシート状物が、各種、利用可能である。
具体的には、ガラス、表面に酸化物層等の絶縁層を形成した金属、セラミック、樹脂など、各種の材料からなるシート状物（板状物、フィルム状物）が例示される。
【００２０】
中でも可撓性を有する有機薄膜トランジスタ（有機薄膜トランジスタアレイ）が形成可能である等の点で、可撓性を有するフィルム状の基材は、好適に利用される。具体的には、各種の樹脂材料からなる樹脂フィルムは、基材１２として好適に利用される。
基材１２に用いられる樹脂フィルムの形成材料としては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、弗素樹脂、ポリイミド、弗素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が例示される。
【００２１】
本発明において、基材１２は、複数の樹脂フィルムを貼り合わせてなる構成など、多層構成を有するものであってもよい。
【００２２】
基材１２の一方の表面にはゲート電極１４が形成される。
ゲート電極１４も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のゲート電極である。
従って、ゲート電極１４の形成材料は、同様に、有機薄膜トランジスタでゲート絶縁層として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。ゲート電極１４の形成材料としては、具体的には、アルミニウム、クロム、銅、モリブデン、タングステン、金、銀等の金属、合金、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等の導電性高分子が例示される。
また、ゲート電極１４は、これらの材料からなる層を積層してなる、積層構造を有するものであってもよい。
【００２３】
ゲート電極１４の上には、ゲート絶縁層１６が形成される。なお、本明細書において、『上』とは基材１２と逆側を、『下』とは基材１２側を、それぞれ示す。
ゲート絶縁層１６も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のゲート絶縁層である。
従って、ゲート絶縁層１６の形成材料も、同様に、有機薄膜トランジスタでゲート絶縁層として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。ゲート絶縁層１６の形成材料としては、具体的には、酸化硅素（ＳｉＯx）、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル等の金属酸化物、窒化硅素（ＳｉxＮｙ）等の金属窒化物、窒化酸化硅素（ＳｉxＯＮy）等の金属窒化酸化物（金属酸化窒化物）、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）等の無機材料および各種高分子材料が例示される。
また、ゲート絶縁層１６は、これらの材料からなる層を積層してなる、積層構造を有するものであってもよい。
【００２４】
ゲート絶縁層１６の上には、有機半導体層１８が形成される。
有機半導体層１８も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知の有機半導体材料からなる有機半導体層である。また、有機半導体層１８は、ｐ型の有機半導体層でも、ｎ型の有機半導体層でもよい。
従って、有機半導体材料は、有機薄膜トランジスタの製造において有機半導体層に利用される公知の材料が、各種、好適に利用可能である。具体的には、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）等のペンタセン誘導体、５，１１‐ビス(トリエチルシリルエチニル)アントラジチオフェン（ＴＥＳ‐ＡＤＴ）等のアントラジチオフェン誘導体、ベンゾジチオフェン（ＢＤＴ）誘導体、ジオクチルベンゾチエノベンゾチオフェン（Ｃ８−ＢＴＢＴ）等のベンゾチエノベンゾチオフェン（ＢＴＢＴ）誘導体、ジナフトチエノチオフェン（ＤＮＴＴ）誘導体、ジナフトベンゾジチオフェン（ＤＮＢＤＴ）誘導体、６，１２‐ジオキサアンタントレン（ペリキサンテノキサンテン）誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（シクロヘキシル）ナフタレン−１，４，５，８−ビス（ジカルボキシイミド）等のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＰＴＣＤＩ）誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ（２，５‐ビス（チオフェン‐２‐イル）チエノ［３，２‐ｂ］チオフェン）（ＰＢＴＴＴ）誘導体、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）誘導体、オリゴチオフェン類、フタロシアニン類、フラーレン類などが例示される。
【００２５】
有機半導体層１８の上には、ソース電極２０およびドレイン電極２４が形成される。
ソース電極２０およびドレイン電極２４は、対向する側の端部が浮き上がった状態になっており、この浮き上がった領域と下層の有機半導体層１８との間に電荷注入層２８および３０が設けられる以外は、基本的に、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のソース電極２０およびドレイン電極２４である。
従って、ソース電極２０およびドレイン電極２４の形成材料も、同様に、有機薄膜トランジスタでソース電極２０およびドレイン電極２４として利用されてる公知の物が、各種、利用可能である。形成材料としては、具体的には、前述のゲート電極１４で例示した各種の材料が例示される。
【００２６】
なお、図示例の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２０およびドレイン電極２４は、対向する側の端部の浮き上がりに応じて、この端部において上面が凸状になっているが、本発明は、これに限定はされず、ソース電極２０およびドレイン電極２４の上面は、平面状であってもよい。
【００２７】
本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、電荷注入層２８および３０を有する。
前述のように、ソース電極２０およびドレイン電極２４は、対向する側の端部が、有機半導体層１８から、若干、浮き上がった形状を有する。言い換えれば、ソース電極２０およびドレイン電極２４は、対向する側の端部が、有機半導体層１８から、若干、捲り上がったような形状を有する。
ソース電極２０の端部の浮き上がった部分において、ソース電極２０と下層の有機半導体層１８との間には、電荷注入層２８が形成される。すなわち、ソース電極２０のドレイン電極２４と対向する側の端部において、ソース電極２０の下側すなわち基材１２側に挿入するように、電荷注入層２８が設けられる。
ドレイン電極２４の端部の浮き上がった部分において、ドレイン電極２４と下層の有機半導体層１８との間には、電荷注入層３０が形成される。すなわち、ドレイン電極２４のソース電極２０と対向する側の端部において、ドレイン電極２４の下側すなわち基材１２側に挿入するように、電荷注入層３０が設けられる。
【００２８】
また、図１Ｂにソース電極２０側の電荷注入層２８を代表例として示すように、電荷注入層２８および３０は、ソース電極２０とドレイン電極２４との対向方向と逆方向に向かって、次第に、厚さが減少する形状を有する。
本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２０とドレイン電極２４との対向する側において、このような形状を有する電荷注入層２８および３０を有することにより、移動度の高い有機薄膜トランジスタを実現している。
【００２９】
周知のように、有機薄膜トランジスタに設けられる電荷注入層とは、有機半導体層に電荷（電子あるいは正孔）を注入する層である。有機薄膜トランジスタは、このような電荷注入層を有することにより、電荷の注入効率を向上して、移動度を向上できる。
従来の有機薄膜トランジスタにおいて、電荷注入層は、厚さが均一である平坦な膜として、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間に設けられる。また、特許文献１に示されるように、ソース電極およびドレイン電極のチャネル領域と接触する領域を、電荷注入層で被覆することも、知られている。
有機薄膜トランジスタにおいて、電荷は、ソース電極あるいはドレイン電極から、ゲート絶縁層と有機半導体層との界面を流れて、対応する電極に流れる。
従って、電荷注入層を有する構成では、例えば図１Ａに示すようなボトムゲート−トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタの場合には、ｐ型であれば、正孔（ホール）は、ソース電極から電荷注入層および有機半導体層を突き抜けて、ゲート絶縁層と有機半導体層との界面を流れて、再度、有機半導体層および電荷注入層を突き抜けて、ドレイン電極に到る経路を移動する。
そのため、従来の電荷注入層を有する有機薄膜トランジスタでは、移動度を向上するための電荷注入層自身が、電荷の流れの抵抗になってしまい、十分な移動度の向上効果を得られない。また、電荷注入層の抵抗が低すぎると、ｏｆｆ電流が増大して、短絡故障の発生など、有機薄膜トランジスタの動作が不安定になってしまう。
【００３０】
これに対し、本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、電荷注入層２８および３０を、ソース電極２０とドレイン電極２４との対向する側において、ソース電極２０およびドレイン電極２４と下層の有機半導体層１８との間に形成し、かつ、ソース電極２０とドレイン電極２４との対向方向と逆側に向かって、厚さが減少する形状とする。本発明においては、このような構成を有することにより、電荷注入層２８および３０を有することの効果を好適に得て、移動度を向上できる。
以下の説明では、このソース電極２０とドレイン電極２４との対向方向と逆側に向かって厚さが減少する形状を、便宜的に『クサビ状』とも言う。
【００３１】
ソース電極２０とドレイン電極２４との対向する側に、両電極の下方に挿入するようにクサビ状の電荷注入層を形成することにより、有機薄膜トランジスタ１０の移動度を向上できる理由は明らかでは無いが、本発明者は、以下のように推測している。
有機薄膜トランジスタ１０において、電荷は、ソース電極２０およびドレイン電極２４と有機半導体層１８とが接触する領域の、ソース電極２０とドレイン電極２４とが対向する側の端部間を流れる。
従って、図１Ｂに示すように、クサビ状の電荷注入層２８（電荷注入層３０）では、ソース電極２０（ドレイン電極２４）から有機半導体層１８に電荷が流れる、ソース電極２０と有機半導体層１８とが接触する領域のドレイン電極２４側の端部では、電荷注入層２８の厚さは、限りなく薄い。
そのため、電荷注入層２８が電荷の流れの抵抗になることを防止して、電荷注入層２８を有する効果を十分に得て、有機半導体層１８への電荷注入効率を向上することができ、その結果、移動度が高い有機薄膜トランジスタ１０を得ることができる。
【００３２】
また、有機半導体層１８と、一般的に金属材料からなるソース電極２０およびドレイン電極２４との密着性は、必ずしも、高くない。
これに対し、本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２０およびドレイン電極２４の下に入る電荷注入層２８および３０が密着層としても作用する。そのため、本発明によれば、ソース電極２０およびドレイン電極２４と有機半導体層１８（下層）との密着性を向上して、電極の剥離故障を防止できる。
【００３３】
本発明の有機薄膜トランジスタ１０において、ソース電極２０側の電荷注入層２８は、ソース電極２０のドレイン電極２４と対向する側の面において、ソース電極２０と有機半導体層１８（ソース電極２０の下層）との間に挿入され、かつ、ソース電極２０とドレイン電極２４との対向方向と逆方向に向かって厚さが減少する形状すなわちクサビ状であれば、形状には、特に限定は無い。
従って、ソース電極２０のドレイン電極２４との対向面から両電極との対向方向と逆方向への電荷注入層２８の長さｗ、および、電荷注入層２８の厚さの減少角度すなわち電荷注入層２８の上面と下面とが成す角度すなわちクサビの角度θ等は、有機薄膜トランジスタ１０の大きさ、ソース電極２０の大きさ、電荷注入層２８の形成材料、有機半導体層１８の形成材料、電荷注入層２８に要求される特性等に応じて、適宜、決定すればよい。
ただし、電荷注入層２８の長さｗが長すぎると、電荷の移動距離が長くなってしまい、応答性および／またはスイッチング速度等の点で不利になる可能性があるので、注意を要する。
また、図示例の有機薄膜トランジスタ１０では、電荷注入層２８は、ソース電極２０の浮き上がった領域の下側のみに形成されているが、電荷注入層２８は、ソース電極２０の浮き上がった領域を上方に超え、ソース電極２０のドレイン電極２４との対向面まで覆うように形成してもよい（図１Ｄ等参照）。
なお、図示例において、電荷注入層２８の上面とは、ソース電極２０との接触面であり、すなわちソース電極２０の浮き上がっている領域の下面と一致する。また、電荷注入層２８の下面とは、有機半導体層１８との接触面であり、すなわち有機半導体層１８の上面と一致する。
以上の点に関しては、ドレイン電極２４側の電荷注入層３０も同様である。
【００３４】
また、電荷注入層２８および３０は、チャネル幅方向には断続的に形成されても連続的に形成されてもよい。
しかしながら、電荷の注入面積等を考慮すれば、電荷注入層２８および３０は、チャネル幅方向の全域に対応して、連続的に形成されるのが好ましい。
【００３５】
電荷注入層２８および３０の形成材料は、有機半導体層１８への電荷（正孔または電子）の注入機能を有するものであれば、各種のものが利用可能である。
一例として、有機半導体がｐ型半導体である場合、すなわち有機薄膜トランジスタ１０がｐ型の有機薄膜トランジスタである場合には、電荷注入層２８および３０の形成材料としては、正孔輸送性（正孔注入機能）を有する各種の材料が利用可能である。
正孔輸送性を有する材料としては、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等が例示される。
具体的には、低分子材料では、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）および４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アニールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体等が例示される。高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体、および、その誘導体等が例示される。
正孔輸送性を有する材料としては、無機材料を用いることもできる。具体的には、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀、酸化タングステン、酸化イリジウム、よう化銅等が例示される。
なお、正孔輸送性を有する材料としては、これらに限らず、ｐ型の有機半導体層として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい材料であれば、各種の材料を用いることができる。
【００３６】
他方、有機半導体がｎ型半導体である場合、すなわち有機薄膜トランジスタ１０がｎ型の有機薄膜トランジスタである場合には、電荷注入層２８および３０の形成材料としては、電子輸送性（電子注入機能）を有する各種の材料が利用可能である。
電子輸送性を有する材料としては、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する５〜７員のヘテロ環化合物（例えば、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等）、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等が例示される。
電子輸送性を有する材料としては、フラーレンおよびフラーレン誘導体も利用可能である。フラーレン誘導体の具体例としてはＣ60、フェニル−Ｃ61−酪酸メチルエステル（文献等で、ＰＣＢＭ、[６０]ＰＣＢＭ、あるいはＰＣ61ＢＭと称されるフラーレン誘導体）、Ｃ70、フェニル−Ｃ71−酪酸メチルエステル（多くの文献等で、ＰＣＢＭ、[７０]ＰＣＢＭ、あるいはＰＣ71ＢＭと称されるフラーレン誘導体）、およびアドバンスト  ファンクショナル  マテリアルズ第１９巻、７７９〜７８８頁（２００９年）に記載のフラーレン誘導体、ジャーナル  オブ  ジ  アメリカン  ケミカル  ソサエティー第１３１巻、１６０４８頁（２００９年）に記載のフラーレン誘導体ＳＩＭＥＦ等が例示される。
電子輸送性を有する材料としては、無機材料を用いることもできる。具体的には、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化ニオブ、酸化ルテニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化バリウム等が例示される。また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、炭酸塩等も利用可能である。
なお、電子輸送性を有する材料としては、これらに限らず、ｎ型の有機半導体層として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きい材料であれば、各種の材料を用いることができる。
【００３７】
図１Ｄに、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を断面図で概念的に示す。
なお、以下に説明する各種の有機薄膜トランジスタは、多くの部位が図１Ａに示す有機薄膜トランジスタ１０と同様であるので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
【００３８】
図１Ａに示す有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２０側の電荷注入層２８と、ドレイン電極２４側の電荷注入層３０とが、離間している。
これに対して、図１Ｄに示す有機薄膜トランジスタ４０は、電荷注入層４２が、ソース電極２０側とドレイン電極２４側とで繋がっている。すなわち、有機薄膜トランジスタ４０では、ソース電極２０およびドレイン電極２４の両者に対応する１つの電荷注入層４２が、チャネル領域を覆って形成される。
この構成では、電荷注入層４２がチャネル領域における有機半導体層の保護層としても作用するため、より耐久性が良好な有機薄膜トランジスタが得られる。
【００３９】
また、図１Ａに示す有機薄膜トランジスタ１０は、ボトムゲート−トップコンタクト型であるが、本発明は、これに限定されない。
例えば、本発明は、図１Ｄに示すような、ソース電極２０およびドレイン電極２４を覆う有機半導体層４８を有する、ボトムゲート−ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ４６にも利用可能である。
この場合には、ソース電極２０側の電荷注入層２８は、ソース電極２０のドレイン電極２４と対向する側の端部において、ソース電極２０と下層のゲート絶縁層１６との間に挿入されるように形成される。また、ドレイン電極２４側の電荷注入層３０は、ドレイン電極２４のソース電極２０と対向する側の端部において、ドレイン電極２４と下層のゲート絶縁層１６との間に挿入されるように形成される。
【００４０】
さらに、本発明の有機薄膜トランジスタは、これ以外にも、ゲート電極がソース電極およびドレイン電極の上層に位置する、トップゲート−トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタにも、利用可能である。
トップゲート−トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタでは、ソース電極側の電荷注入層は、ソース電極のドレイン電極と対向する側の端部において、ソース電極と下層の有機半導体層との間に挿入されるように形成される。また、ドレイン電極側の電荷注入層は、ドレイン電極のソース電極と対向する側の端部において、ドレイン電極と下層の有機半導体層との間に挿入して形成される。
【００４１】
以下、図２Ａ〜図２Ｄの概念図を参照して、有機薄膜トランジスタ１０の製造方法を説明することにより、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法を説明する。
【００４２】
まず、図２Ａに示すように、基材１２の上にゲート電極１４を形成し、ゲート電極１４の上にゲート絶縁層１６を形成し、ゲート絶縁層１６の上に有機半導体層１８を形成した、積層体を形成する。
なお、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６および有機半導体層１８の形成は、いずれも、有機薄膜トランジスタ（有機半導体素子）の製造方法で利用されている公知の方法で行えばよい。
【００４３】
次いで、図２Ａに示すように、有機半導体層１８の上に、ソース電極２０およびドレイン電極２４となる金属層６０を形成する。
金属層６０の形成は、真空蒸着およびスパッタリングなどの気相成膜法、塗布および印刷による湿式成膜法など、金属層６０の形成材料に応じた、公知の方法で形成すればよい。また、金属層６０は、必要に応じて、マスクを用いる方法、フォトレジストとエッチングとを用いる公知の方法で、パターニングしてもよい。
金属層６０の厚さは、目標とするソース電極２０およびドレイン電極２４の厚さに応じて、適宜、設定すればよい。
【００４４】
次いで、図２Ａに示すように、ソース電極２０とドレイン電極２４との間すなわちチャネル領域となる位置をレーザ光Ｌによって走査して、アブレーション（レーザアブレーション）によってチャネル領域となる位置の金属層６０を除去して、図２Ｂに示すように、ソース電極２０およびドレイン電極２４を形成する（図５Ａ参照）。
【００４５】
このアブレーションを利用する金属層６０の除去によるソース電極２０およびドレイン電極２４の形成の際に、アブレーションによって除去される領域に隣接する金属層６０が、浮き上がった（捲り上がった）ような状態になる。これにより、図２Ｂに示すように、ソース電極２０およびドレイン電極２４は、対向する端部側が、若干、浮き上がった形状となり、此処にクサビ状の空間が形成される。
【００４６】
金属層６０の除去に用いるレーザ光Ｌの波長、出力、パルス幅、繰り返し周波数、走査速度、金属層６０の表面におけるビームスポット系等は、金属層６０の材料および／または厚さ等に応じて、目的とするチャネル領域に対応する金属層６０をアブレーションによって除去できる条件を、適宜、設定すればよい。
【００４７】
一方で、有機溶剤および／または水等に、前述のような電荷注入層となる材料を溶解し、必要に応じて界面活性剤等を添加した溶液Ｐを調製しておく。
この溶液Ｐを、図２Ｃに示すように、アブレーションによって形成したソース電極２０とドレイン電極２４との間すなわちチャネル領域に滴下する。なお、この溶液Ｐの滴下は、滴下ノズルを用いる方法、インクジェットなどの印刷法を用いる方法等、公知の方法で行えばよい。
【００４８】
有機半導体材料は、撥水性（疎水性）を有する場合が多い。従って、水、エタノールなどの水に溶解される溶媒（水系の溶媒）を用いて溶液Ｐを調製することにより、ソース電極２０とドレイン電極２４との間に滴下された溶液Ｐは、有機半導体層１８によって弾かれ、ソース電極２０およびドレイン電極２４に付着し、かつ、ソース電極２０およびドレイン電極２４の浮き上がった部分の下に入り込む。
次いで、加熱等によって溶液Ｐを乾燥することで、図２Ｄに示すように、ソース電極２０側およびドレイン電極２４の対向側の端部において、両電極と有機半導体層１８との間に、互いに離間するクサビ状の電荷注入層２８および３０を形成して、有機薄膜トランジスタ１０を作製する。
【００４９】
なお、有機半導体層１８（有機半導体材料）が親水性を有する材料である場合には、金属層６０を形成する前に、有機半導体層１８のチャネル領域に対応する部分に撥水処理を行うことにより、図１Ａに示すような、互いに離間する電荷注入層２８および３０を有する有機薄膜トランジスタ１０を作製してもよい。
また、有機半導体層１８に対して親液性を有する溶媒を用いて溶液Ｐを調製することにより、図１Ｄに示すような、ソース電極２０側の電荷注入層とドレイン電極２４側の電荷注入層とが繋がった電荷注入層４２を有する有機薄膜トランジスタを作製できる。
さらに、金属層６０を形成する前に、有機半導体層１８のチャネル領域に対応する部分に、溶液Ｐに対する親液処理を行うことにより、図１Ｄに示すような、ソース電極２０側の電荷注入層とドレイン電極２４側の電荷注入層とが繋がった電荷注入層４２を有する有機薄膜トランジスタを作製してもよい。
【００５０】
なお、本発明の有機薄膜トランジスタは、図２Ａ〜図２Ｄに示す方法以外にも、各種の方法で製造できる。
一例として、ソース電極２０およびドレイン電極２４となる金属層を、主に電極となる金などの層と、銅および銀などの金よりもエッチングレートが高い層との２層構成とし、エッチングによってチャネル領域に対応する金属層を除去して、ソース電極２０およびドレイン電極２４を形成する方法が例示される。この方法によれば、エッチングレートの違いによるアンダーカットによって、ソース電極２０およびドレイン電極２４の対向する端部にクサビ状の空間を形成できるので、同様に、此処に溶液Ｐを充填することで、同様のクサビ状の電荷注入層を形成できる。
また、印刷法、リソグラフィ、リフトオフ等の公知の方法でクサビ状の電荷注入層を形成した後、その上にソース電極２０およびドレイン電極２４を形成してもよい。
【００５１】
図３Ａに、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を断面図で概念的に示す。
図３Ａに示す有機薄膜トランジスタ５０は、ソース電極２０およびドレイン電極２４ならびに電荷注入層４２の下層に、緩衝層５２を有する。
【００５２】
前述のように、本発明の製造方法では、金属層６０を形成した後、レーザ光Ｌの走査によってチャネル領域となる位置の金属層６０を除去することで、ソース電極２０およびドレイン電極２４を形成する。
ここで、この製造方法では、レーザ光Ｌの出力および／または波長によっては、有機半導体層１８など、ソース電極２０およびドレイン電極２４の下層の損傷および／または変質が生じる場合がある。
これに対して、ソース電極２０およびドレイン電極２４ならびに電荷注入層４２の下層に緩衝層５２を有することにより、レーザ光の走査によって有機半導体層１８が損傷することを防止できる。すなわち、緩衝層５２は、ソース電極２０およびドレイン電極２４を形成する際における、有機半導体層１８等の保護層として作用するものである。
【００５３】
本発明において、緩衝層５２の形成材料は、電荷が通過可能な導電性を有し、かつ、レーザ光による有機半導体層１８の損傷等を防止できる層を形成できるものであれば、各種の材料が利用可能であり、例えば、先に例示した電荷注入層の形成材料の中から選ぶことができる。特に、レーザ光によって分解されにくく、有機半導体層１８等の保護効果が大きい等の点で、高分子材料（半導体高分子材料）は好ましく例示され、有機半導体層１８の形成材料の分子量よりも大きな分子量を有する材料がより好ましく例示される。
具体的には、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、またはそれらの誘導体等が例示される。
【００５４】
緩衝層５２の厚さは、緩衝層５２の形成材料、レーザ光Ｌの出力、レーザ光Ｌの波長、レーザ光Ｌの走査速度等に応じて、ソース電極２０およびドレイン電極２４の下層の有機半導体層１８等を保護できる厚さを、適宜、設定すればよい。
【００５５】
本発明において、緩衝層は、図３Ａに示す有機薄膜トランジスタ５０のように、ソース電極２０およびドレイン電極２４ならびに電荷注入層４２の下層の全面を覆って形成されるのに限定はされない。
例えば、図３Ｂに示す有機薄膜トランジスタ５６のように、緩衝層５８をソース電極２０およびドレイン電極２４の下層のみに形成して、電荷注入層４２の下層には、緩衝層５８を有さない構成であってもよい。
すなわち、レーザ光Ｌの走査による金属層６０の除去の際に、金属層６０と共に、緩衝層５８もアブレーションによって除去されてもよい。この構成でも、十分に有機半導体層１８等の保護効果を得ることができる。
【００５６】
なお、図３Ａおよび図３Ｂに示す有機薄膜トランジスタ５０および５６は、図１Ｄに示す例と同様、ソース電極２０側の電荷注入層とドレイン電極２４側の電荷注入層とが繋がっている１つの電荷注入層４２を有するものである。
しかしながら、緩衝層５２または緩衝層５８を有する構成は、図１Ａに示すような、ソース電極２０側の電荷注入層２８とドレイン電極２４側の電荷注入層３０とが離間している構成にも、好適に利用可能である。
【００５７】
図３Ａに示す有機薄膜トランジスタ５０は、図２Ａ〜図２Ｄに示す製造方法において、金属層６０を形成する前に、有機半導体層１８の上に緩衝層５２を形成することで、製造できる。
なお、緩衝層５２の形成は、一例として、緩衝層５２となる材料を有機溶媒および／または水に溶解した塗料を調製して、塗布、乾燥する塗布法等、緩衝層５２となる材料に応じた公知の方法で形成すればよい。
図３Ｂに示す有機薄膜トランジスタ５６も、同様にして製造できる。
【００５８】
以上、本発明の有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明の有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法について、より詳細に説明する。【００６０】
［積層体６４の作製］
＜基材１２の準備＞
基材１２となるポリイミドフイルム（宇部興産社製、ユーピレックス−５０Ｓ）に、再剥離性フイルム（パナック社製、パナプロテクトＥＴＹ１００Ａ）を積層した、２．５×２．５ｃｍのラミネート加工品を用意した。
このラミネート加工品を、１５０℃に加熱した真空ラミネータ（エヌ・ピー・シー社製、ＬＭ−２０×２０）内において、両面粘着テープ（住友スリーエム社製、４３９０）を用いて、２．５×２．５ｃｍのガラスキャリアに貼り合わせた。貼り合わせは、ポリイミドフイルムが上面になるように行った。【００６１】
＜ゲート電極１４の形成＞
Ａｒガスを導入した圧力１Ｐａの雰囲気において、アルミニウムターゲットを使用した高周波マグネトロンスパッタリングにより、ポリイミドフイルムの表面に厚さ１００ｎｍのアルミニウム層を成膜して、ゲート電極１４を作製した。【００６２】
＜ゲート絶縁層１６の形成＞
ポリ（４−ビニルフェノール）（SIGMA-ALDRICH社製、４３６２１６）を２０質量％含有するＰＧＭＥＡ溶液と、ポリ（メラミン−ｃｏ−ホルムアルデヒド）（SIGMA-ALDRICH社製、４１８５６０）を１０質量％含有するＰＧＭＥＡ溶液とを、体積比１：２で混合した塗布液を調製した。
なお、『ＰＧＭＥＡ』とは、『プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセタート』である。
この塗布液を、回転塗布によってゲート電極１４の上に塗布した。次いで、乾燥窒素雰囲気のホットプレート上で１５０℃で１時間、加熱することにより、厚さ０．５μｍのゲート絶縁層１６を形成した。
これにより、ポリイミドフィルムからなる基材１２の上に、ゲート電極１４およびゲート絶縁層１６を積層した積層体６４を作製した。【００６３】
［比較例１］
＜有機半導体層１８の形成＞
有機半導体層１８となる塗布液Ａとして、０．３質量％のＣ８−ＢＴＢＴを含有するトルエン溶液を調製した。
積層体６４を９０℃のホットプレート上に載置した。次いで、図４に概念的に示すように、積層体６４のゲート絶縁層１６の上に、支持体６８を載置し、この支持体６８とゲート絶縁層１６の上に、０．７ｍｍ厚のガラス製の溶液吸着体６９を載置した。
ゲート絶縁層１６と溶液吸着体６９との間に、９０℃に加熱した塗布液Ａを注入して、直ちに、溶液吸着体６９を覆って逆さにしたペトリ皿を被せた。
トルエンが完全に蒸発してからペトリ皿と溶液吸着体を外した。このようにして、ゲート絶縁層１６の上にＣ8−ＢＴＢＴの板状結晶膜からなる有機半導体層１８を形成した。
＜ソース電極２０およびドレイン電極２４の作製＞
図５Ａの左側に示すように、有機半導体層１８の上に、ニッケル製のシャドウマスクを介して金を真空蒸着して、ソース電極２０およびドレイン電極２４となる、厚さが５０ｎｍの１×１ｍｍの金属層６０を形成した。金属層６０は、０．１ｍｍ間隔で、複数個を形成した。
次いで、レーザ光Ｌを金属層６０に集光して、図２Ａに示すように走査することにより、図５Ａの右側に示すように、中央を０．０１ｍｍ幅で除去して金属層６０を二分割した。レーザ光Ｌは、Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザ（波長５３２ｎｍ、パルス幅〜１０ｐｓ、繰返し周波数５００ｋＨｚ）を用いた。レーザ光Ｌの走査速度は５ｍ／ｓとした。また、レーザ光Ｌの平均出力は、金属層６０が０．０１ｍｍ幅で除去できるように微調整したが、金属層６０の表面で約０．１Ｗだった。
これにより、二分割された金属層６０が、それぞれソース電極２０およびドレイン電極２４に相当する、チャネル長０．０１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｐ型有機薄膜トランジスタを作製した。
金属層６０を除去して形成したソース電極２０およびドレイン電極２４のチャネル部分の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図５Ｂに示すように、電極端部が、幅０．２μｍ、高さ０．１μｍの形状に浮き上がってクサビ状の空間が形成されていた。
なお、図５Ａおよび図５Ｂは、あくまで概念図であり、図中の各部位の大きさの関係は、記入されている実際の寸法とは異なる。【００６４】
［比較例２］
１質量％の弗素系界面活性剤（Du Pont社製、Zonyl FS-300）と、１質量％の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとを混合したＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ水溶液（Heraeus Clevios社製、Clevios P VP AI 4083）を調製した。
比較例１において、金属層６０を形成する前に、有機半導体層１８の上に調製した水溶液を回転塗布した、次いで、ホットプレート上で１００℃で３０分加熱することで、有機半導体層１８の上に電荷注入層７０を形成した。
これ以降は、比較例１と同様にして、図６Ａに概念的に示すような、有機半導体層１８とソース電極２０およびドレイン電極２４との界面全体にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳからなる電荷（正孔）注入層７０を有する、チャネル長０．０１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｐ型有機薄膜トランジスタを作製した。
［比較例３］
１質量％の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合したＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ水溶液（Heraeus Clevios社製、Clevios P VP AI 4083）を調製した。
比較例１において、レーザ光Ｌの走査を行わずに、０．１ｍｍ間隔で隣り合った２つの１×１ｍｍの金属層６０を、それぞれ、ソース電極７２およびドレイン電極７４とみなして、電極間（チャネル部）に、調製した水溶液を滴下した。
有機半導体層１８（Ｃ８−ＢＴＢＴ）は撥水性を有するので、水溶液は、有機半導体層１８によって弾かれて、ソース電極７２およびドレイン電極７４の対向する端面から上面の端部近傍に付着した状態で安定した。
次いで、ホットプレート上で１００℃で３０分加熱することで、ソース電極７２のドレイン電極７４と対向する端面に電荷（正孔）注入層７６を、ドレイン電極７４のソース電極７２と対向する端面に電荷注入層７８を、それぞれ形成した。
これにより、図６Ｂに概念的に示すような、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳからなる電荷（正孔）注入層に電極端部が被覆された構造を有する、チャネル長０．１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｐ型有機薄膜トランジスタを作製した。【００６５】
［比較例４］
有機半導体層１８となる塗布液Ｂとして、０．３質量％のＮ，Ｎ‘−ビス（シクロヘキシル）ナフタレン−１，４，５，８−ビス（ジカルボキシイミド）を含有するアニソール溶液を調製した。
なお、Ｎ，Ｎ‘−ビス（シクロヘキシル）ナフタレン−１，４，５，８−ビス（ジカルボキシイミド）は、下記の構造を有するものである。【００６６】
【化１】
2017051730.tif 000003
塗布液Ａに変えて、この塗布液Ｂを１２０℃にして用い、かつ、塗布液Ｂの乾燥温度を１２０℃にした以外は、比較例１と同様にして、チャネル長０．０１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｎ型有機薄膜トランジスタを作製した。【００６７】
［比較例５］
弗素系界面活性剤（Du Pont社製、Zonyl FS-300）０．５質量％と、亜鉛アセチルアセトナート一水和物２質量％とを含有するエタノール溶液を調製した。
比較例４において、金属層６０を形成する前に、有機半導体層１８の上に調製したエタノール溶液を回転塗布した、次いで、ホットプレート上で１４０℃で１時間加熱することで、有機半導体層１８の上に電荷注入層７０を形成した。
これ以降は、比較例４と同様にして、図６Ａに概念的に示すような、有機半導体層１８とソース電極２０およびドレイン電極２４との界面全体に酸化亜鉛からなる電荷（電子）注入層７０を有する、チャネル長０．０１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｎ型有機薄膜トランジスタを作製した。【００６８】
［比較例６］
２質量％の亜鉛アセチルアセトナート一水和物を含有するエタノール溶液を調製した。
比較例４において、レーザ光Ｌの走査を行わずに、０．１ｍｍ間隔で隣り合った２つの１×１ｍｍの金属層６０を、それぞれ、ソース電極７２およびドレイン電極７４とみなして、電極間（チャネル部）に、調製したエタノール溶液を滴下した。
有機半導体層１８（Ｎ，Ｎ‘−ビス（シクロヘキシル）ナフタレン−１，４，５，８−ビス（ジカルボキシイミド））は撥水性を有するので、エタノール溶液は、有機半導体層１８によって弾かれて、ソース電極７２およびドレイン電極７４の対向する端面から上面の端部近傍に付着した状態で安定した。
次いで、ホットプレート上で１４０℃で１時間加熱することで、ソース電極７２のドレイン電極７４と対向する端面に電荷注入層７６を、ドレイン電極７４のソース電極７２と対向する端面に電荷注入層７８を、それぞれ形成した。
これにより、図６Ｂに概念的に示すような、酸化亜鉛からなる電荷（電子）注入層に電極端部が被覆された構造を有する、チャネル長０．１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｎ型有機薄膜トランジスタを作製した。【００６９】
［実施例１］
比較例１と同様のｐ型有機薄膜トランジスタを作製した。
一方で、１質量％の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合したＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ水溶液（Heraeus Clevios社製、Clevios P VP AI 4083）を調製した。
ソース電極２０とドレイン電極２４との間（チャネル部）に、調製した水溶液を滴下した。
有機半導体層１８（Ｃ８−ＢＴＢＴ）は撥水性を有するので、水溶液は、有機半導体層１８によって弾かれて、ソース電極２０およびドレイン電極２４の浮き上がった部分に侵入し、さらに、電極の端面に付着した状態で安定した。
次いで、ホットプレート上で１００℃で３０分加熱することで、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳからなる電荷（正孔）注入層を形成した。
これにより、図１Ａに示すように、ソース電極２０のドレイン電極２４と対向する端部の下にクサビ状の電荷注入層２８が、ドレイン電極２４のソース電極２０と対向する端部の下にクサビ状の電荷注入層３０が、それぞれ形成された構造を有する、チャネル長０．０１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｐ型有機薄膜トランジスタを作製した。【００７０】
［実施例２］
比較例４と同様のｎ型有機薄膜トランジスタを作製した。
一方で、２質量％の亜鉛アセチルアセトナート一水和物を含有するエタノール溶液を調製した。
ソース電極２０とドレイン電極２４との間（チャネル部）に、調製したエタノール溶液を滴下した。
有機半導体層１８（Ｎ，Ｎ‘−ビス（シクロヘキシル）ナフタレン−１，４，５，８−ビス（ジカルボキシイミド））は撥水性を有するので、水溶液は、有機半導体層１８によって弾かれて、ソース電極２０およびドレイン電極２４の浮き上がった部分に侵入し、さらに、電極の端面に付着した状態で安定した。
次いで、ホットプレート上で１４０℃で１時間加熱することで、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳからなる電荷（電子）注入層を形成した。
これにより、図１Ａに示すように、ソース電極２０のドレイン電極２４と対向する端部の下にクサビ状の電荷注入層２８が、ドレイン電極２４のソース電極２０と対向する端部の下にクサビ状の電荷注入層３０が、それぞれ形成された構造を有する、チャネル長０．０１ｍｍ、チャネル幅１ｍｍのボトムゲート−トップコンタクト型のｎ型有機薄膜トランジスタを作製した。【００７１】
［評価］
作製した有機薄膜トランジスタの外周にＮｄ：ＹＡＧパルスレーザ（波長２６６ｎｍ、パルス幅６ｎｓ）を集光して走査することにより有機半導体層１８を０．０５ｍｍ幅で除去してパターニングした。次いで、積層体６４のガラスキャリアから基材１２であるポリイミドフイルムを剥離した。
ガラスキャリアから剥離した有機薄膜トランジスタから、任意に１０個を選択して、以下の評価を行った。【００７２】
まず、有機薄膜トランジスタの各電極と、Agilent Technologies社製の４１５５Ｃに接続されたマニュアルプローバの各端子とを接続して、ドレイン電流−ゲート電圧（Ｉd−Ｖg）特性を測定し、電界効果移動度（単位：ｃｍ2／（Ｖ・ｓ））を算出した。なお、ｐ型有機薄膜トランジスタはドレイン電圧（Ｖd）を−４０Ｖに、ｎ型有機薄膜トランジスタはドレイン電圧（Ｖd）を４０Ｖに、それぞれ設定した。
この後に、基材１２の裏面（有機薄膜トランジスタの非形成面）を内側にして、半径０．５ｃｍの丸棒に巻き付けて、有機薄膜トランジスタを湾曲させた。そして、丸棒からポリイミドフイルムを取り外した後に、光学顕微鏡観察により、ソース電極２０およびドレイン電極２４が有機半導体層１８（電荷注入層７０）から剥離した有機薄膜トランジスタの数（素子数）を調べた。
結果は、以下のとおりである。なお、括弧内は電荷注入層の形態である。【００７３】
ｐ形有機薄膜トランジスタ
比較例１（電荷注入層なし）
移動度平均値：８×１０-2ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：７個
比較例２（有機半導体全面を被覆）
移動度平均値：５×１０-4ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：５個
比較例３（電極対向面を被覆）
移動度平均値：１×１０-1ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：２個
実施例１（電極端部の下に楔状）
移動度平均値：２×１０-1ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：０個【００７４】
ｎ形有機薄膜トランジスタ
比較例４（電荷注入層なし）
移動度平均値：４×１０-2ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：５個
比較例５（有機半導体全面を被覆）
移動度平均値：３×１０-4ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：２個
比較例６（電極対向面を被覆）
移動度平均値：７×１０-2ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：１個
実施例２（電極端部の下に楔状）
移動度平均値：９×１０-2ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）、電極剥離の素子数：０個【００７５】
以上のように、ソース電極２０およびドレイン電極２４の対向部側の下にクサビ状の電荷注入層を有する本発明の有機薄膜トランジスタは、電荷注入層を有さない、あるいは、電極の下面全面に平面状の電荷注入層を有する、あるいは、電極の対向面に平板状の電荷注入層を有する、従来の有機薄膜トランジスタに比して、移動度が高い、優れた特性を有している。
また、本発明の有機薄膜トランジスタは、電荷注入層が密着層としても機能するので、電極の密着力も高く、剥離故障が生じる事も防止できる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
有機薄膜トランジスタを用いる各種のデバイスの製造に、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０，４０，４６，５０，５６  有機薄膜トランジスタ
１２  基材
１４  ゲート電極
１６ゲート絶縁層
１８，４８  有機半導体層
２０，７２  ソース電極
２４，７４  ドレイン電極
２８，３０，４２，７６，７８  電荷注入層
５２，５８  緩衝層
６０  金属層
６４  積層体
６８  支持体
６９  溶液吸着体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2017051730.tif 000005
【図１Ｃ】
2017051730.tif 000006
【図１Ｄ】
2017051730.tif 000007
【図２Ａ】
2017051730.tif 000008
【図２Ｂ】
2017051730.tif 000009
【図２Ｃ】
2017051730.tif 000010
【図２Ｄ】
2017051730.tif 000011
【図３Ａ】
2017051730.tif 000012
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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