(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体層（１１）および第２の誘電体層（１２）と、第１の制御電極（１４）および第２の制御電極（１３）と、ソース電極（１５）、ドレイン電極（１６）および両極性チャンネル（１７、１８、１９）を含む組立て体（１５、１６、１７、１８、１９）とを含み、
前記組立て体（１５、１６、１７、１８、１９）は、前記第１の誘電体層（１１）と前記第２の誘電体層（１２）との間に配置され、
前記第１の誘電体層（１１）は、前記第１の制御電極（１４）と前記組立て体との間に配置され、
前記第２の誘電体層（１２）は、前記第２の制御電極（１３）と前記組立て体との間に配置され、
前記両極性チャンネル（１７、１８、１９）は、半導体材料の第１の層（１７）、半導体材料の第２の層（１８）および半導体材料の前記第１の層（１７）と半導体材料の前記第２の層（１８）との間に配置される発光材料の層（１９）を含む、有機電界発光トランジスタ（１）であって、
前記ソース電極（１５）および前記ドレイン電極（１６）の両方が、前記両極性チャンネル（１７、１８、１９）の層のうちの同じ１つの層の上に形成されること、および
前記ソース電極（１５）および前記ドレイン電極（１６）が両方とも、半導体材料の前記第１の層（１７）と半導体材料の前記第２の層（１８）との間で選択される同じ層と接触することを特徴とする、有機電界発光トランジスタ（１）。
【請求項２】
第１の平面の上に半導体材料の前記第１の層（１７）または半導体材料の前記第２の層（１８）があり、前記ソース電極（１５）および前記ドレイン電極（１６）の両方が、前記第１の平面に平行な平面の上にあることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光トランジスタ。
【請求項３】
半導体材料の前記第１の層（１７）の厚さおよび半導体材料の前記第２の層（１８）の厚さが、５ｎｍから５０ｎｍの間であることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光トランジスタ。
【請求項４】
半導体材料の前記第１の層（１７）の厚さおよび半導体材料の前記第２の層（１８）の厚さが、５ｎｍから２０ｎｍの間であることを特徴とする、請求項３に記載の有機電界発光トランジスタ。
【請求項５】
発光材料（１９）の前記層が、１０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光トランジスタ。
【請求項６】
発光材料（１９）の前記層が、１０ｎｍから４０ｎｍの間の厚さを有することを特徴とする、請求項５に記載の有機電界発光トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光有機二重ゲートトランジスタおよび前記トランジスタの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１０／０４９８７１号により、２つの誘電体層と、２つの制御またはゲート電極と、ソース電極またはソース、ドレイン電極またはドレイン、ならびに前記ソースおよびドレインと接触する有機半導体から成る組立て体とを含む電界効果トランジスタが、周知である。そのような組立て体は、前記２つの誘電体層の間に位置決めされ、その誘電体層のそれぞれは、前記組立て体と制御電極との間に位置決めされる。そのようなトランジスタを含む発光トランジスタが、開示され、前記有機半導体は、両極性有機半導体層である。前記半導体層の厚さは、必然的に数分子層に制限され、好ましくは半導体層の前記厚さは、ソースおよびドレインからそれぞれ注入され、半導体層が誘電体層間に配置された状態で前記半導体層の２つの界面に輸送される電子およびホールの放射再結合を可能にするために、１０ｎｍ未満である。
【０００３】
しかしながら、国際公開第２０１０／０４９８７１号による発光トランジスタの発光特性は、固有の要因によって制限される。
【０００４】
実際のところ、周知のトランジスタの半導体層の最大厚さに対する上述の寸法制約に起因して、電荷の放射再結合がその中で行われる半導体材料の体積は小さく、従って発光強度が制限される。
【０００５】
加えて、周知のトランジスタでは、単一半導体層が、電子およびホールの両方の輸送に関与し、従って実用時にはデバイスの電気的性能を制限する。
【０００６】
さらに、国際公開第２０１０／０４９８７１号による発光トランジスタは、デバイスの駆動に関して柔軟性が制限されている。
【０００７】
また米国特許出願公開第２００９／０００８６２８号から、２つの誘電体層と、２つの制御またはゲート電極と、２つの輸送層、２つの輸送層の間に位置決めされる発光層ならびにソースおよびドレイン電極から成る、２つの誘電体層の間に位置決めされる組立て体とを含む電界効果トランジスタも、周知であり、ソースおよびドレイン電極は、接点の垂直面と導電層の垂直面との間の相互作用によって両方の導電層と両方とも接触するか、または片方の導電層の垂直面と接触する片方の電極（ソースまたはドレイン）の垂直面およびもう一方の導電層の垂直面と接触するもう一方の電極（ドレインまたはソース）の垂直面を有する。
【０００８】
米国特許出願公開第２００９／０００８６２８号による有機電界効果トランジスタの実用は、輸送層への電荷注入の効率を、従ってデバイスの全体の電気的特性を制限する、輸送層／ソースおよびドレイン接点形状によって影響を受ける。加えて、実際のところ、米国特許出願公開第２００９／０００８６２８号による電界効果トランジスタの実用化は、標準的な製造技術を使用して満足のゆく品質および工業的再現性歩留まりで実現される可能性が低い。米国特許出願公開第２００９／０００８６２８号の多層構造は、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および第２の絶縁層がソース電極とドレイン電極との間でこれらの電極に平行な方向に連続して形成されることを必要とするので、導電層の垂直面と接点との間の不良接触点および影効果が、製作プロセスの間に生じる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０４９８７１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０００８６２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記欠点のない電界発光有機トランジスタを提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的は、その主要特徴が第１の請求項で明記され、他の特徴が残りの請求項で明記される、電界発光有機トランジスタで達成される。
【００１２】
本発明による電界発光有機トランジスタの第１の利点は、従来技術の単一層トランジスタと比較して改善された発光特性にある。実際のところ、光の生成で優れた効率を有する、特に発光専用の材料は、本発明によるトランジスタの両極性チャンネルに提供される。
【００１３】
加えて、本発明による電界発光有機トランジスタのチャンネルでの発光層は、周知の単一層トランジスタで再結合が生じる半導体層よりも大きな厚さを有してもよく、従って本発明によるデバイスでの発光強度は、周知の単一層トランジスタの発光強度と比較してより高い。
【００１４】
周知の単一層トランジスタの利点と比較して本発明による電界発光有機トランジスタのさらなる利点は、電荷輸送の最適化が可能であるということにある。実際のところ、２つの制御電極の存在および、それぞれが１つだけの種類の電荷の輸送に最適化される、２つの半導体層を含む両極性チャンネルの存在のおかげで、前記２つの半導体層での電荷の移動度および電流密度の差は、２つの制御電極の電位の適切な変調を用いてより効率的に平衡を保つことができる。
【００１５】
周知の三層トランジスタの利点と比較して本発明による電界発光有機トランジスタのさらなる利点は、デバイスの活性チャンネルへのより効率的な電荷注入にあり、そのことは、全体のより高い電子的および光電子的性能をもたらす。
【００１６】
本発明による電界発光トランジスタは、直接モードまたは反転モードで駆動されてもよい。実際、本発明によるデバイスでは、電荷は、半導体層と誘電体層との間の界面だけでなく、半導体層と発光層との間の界面で輸送されてもよく、発光効率および強度に直接恩恵をもたらす。
【００１７】
本発明による電界発光有機トランジスタのさらなる利点および特徴は、添付の図面を参照してその一実施形態の次の詳細なかつ限定されない説明から当業者には明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】本発明の可能性のある実施形態によるトランジスタの概略断面図を示す図である。
【図１ｂ】本発明の可能性のある実施形態によるトランジスタの概略断面図を示す図である。
【図２ａ】直接モード駆動での電荷の理想的蓄積が示される、図１ａの第１の実施形態によるトランジスタの概略断面図を示す図である。
【図２ｂ】直接モード駆動での電荷の理想的蓄積が示される、図１ｂの第２の実施形態によるトランジスタの概略断面図を示す図である。
【図３ａ】反転モード駆動での電荷の理想的蓄積が示される、図１ａの第１の実施形態によるトランジスタの断面での概略図を示す図である。
【図３ｂ】反転モード駆動での電荷の理想的蓄積が示される、図１ｂの第２の実施形態によるトランジスタの断面での概略図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面の特徴は原寸に比例しておらず、それらの寸法は、図面の明瞭さを高めるために拡大または縮小される。
【００２０】
図１ａおよび図１ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態による電界発光有機トランジスタ１は、第１の誘電体層１１、第２の誘電体層１２、第１の制御電極１４および第２の制御電極１３を含むことが、示される。
【００２１】
本発明の本実施形態によるトランジスタはさらに、前記第１の誘電体層１１と前記第２の誘電体層１２との間に位置決めされ、ソース電極１５、ドレイン電極１６および両極性チャンネルで形成される組立て体を含む。
【００２２】
前記第１の誘電体層１１は、第１の制御電極１４と前記組立て体との間に位置決めされ、同様に、第２の誘電体層１２は、前記第２の制御電極１３と前記組立て体との間に位置決めされる。言い換えれば、２つの制御電極１３および１４は、デバイスの外側で２つの誘電体層１２および１１とそれぞれ接触して位置決めされ、その誘電体層は続いて、両極性チャンネルならびにソース電極１５およびドレイン電極１６で形成される組立て体を包み込む。
【００２３】
第１の誘電体層１１および第２の誘電体層１２の材料は、電界発光有機トランジスタのための従来の誘電材料の中で選択されてもよい。特に、二酸化シリコン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ジルコニウム、二酸化ハフニウム、例えば商品Ｃｙｔｏｐ（商標）などのフッ素重合体、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびポリスチレン（ＰＳ）から成る群から選択される材料または材料の組合せが、使用されてもよい。好ましくは、前記第１の誘電体層１１は、酸化ジルコニウムおよびポリメチルメタクリレートの２つの層を含み、前記層１２は、ポリメチルメタクリレートまたはＣｙｔｏｐ（商標）から成る。
【００２４】
第１の制御電極１４および第２の制御電極１３の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、金、銅、銀、アルミニウムから成る群で選択されてもよい。特に、インジウムスズ酸化物および／または金が、使用されてもよい。
【００２５】
ソース電極１５およびドレイン電極１６は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、金、銅、銀、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、クロム、鉄およびポリ（スチレンスルホン酸）と結合されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）または前記材料の組合せの中で選択されてもよい。
【００２６】
好ましくは、前記ソース電極１５のための材料として、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、または金が、使用されてもよい。
【００２７】
好ましくは、前記ドレイン電極１６のための材料として、金またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）が、使用されてもよい。
【００２８】
本発明によると、両極性チャンネルは、半導体材料の第１の層１７、半導体材料の第２の層１８および半導体材料の前記第１の層１７と半導体材料の前記第２の層１８との間に配置される発光材料の層１９を含む。
【００２９】
前記層１７および１８のための半導体材料は、オリゴアセン、オリゴチオフェン、オリゴフルオレン、オリゴチオフェンのピリミジン誘導体、αおよびω位置をアルキル鎖で置換されたテトラチオフェン、ペリレンおよびオリゴチオフェンのジイミド誘導体、オリゴチオフェンのピリミジン誘導体、チアゾールコアを有するオリゴチオフェン、コロネン誘導体ならびにαおよびω位置を過フッ素化鎖で置換されたテトラチオフェン誘導体から成る群から選択されてもよい。特に有利な方法では、αおよびω位置をアルキル鎖で置換されたテトラチオフェンが、層１７のために使用され、αおよびω位置を過フッ素化鎖で置換されたテトラチオフェン誘導体が、層１８のために使用される。
【００３０】
発光層１９のための材料として、様々にドープされた、例えば４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン、白金オクタエチルポルフィリン、アセチルアセトネートイリジウムフェニルイソキノリンをドープされたアルミニウムキノリンマトリクスのホスト−ゲスト型系が、有利には使用されてもよい。
【００３１】
半導体材料の第１の層１７および第２の層１８の厚さは、５ｎｍから５０ｎｍの間である。好ましくは、これらの厚さは、５ｎｍから２０ｎｍの間である。
【００３２】
発光材料の層１９は、１０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有する。好ましくは、この厚さは、１０から４０ｎｍの間である。
【００３３】
組立て体内では、前記ソース電極１５および前記ドレイン電極１６は両方とも、半導体材料の前記第１の層１７または半導体材料の前記第２の層１８と接触する。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態によると、前記ソース電極１５および前記ドレイン電極１６は、それらが接触する半導体材料の層の両方とも上または両方とも下に位置決めされる。本発明のさらなる実施形態によると、前記ソース電極１５および前記ドレイン電極１６は、それらが接触する半導体材料の層と同じ厚さを有し、その半導体材料の層に関して同一平面上にある。従って、いずれにしても、前記ソース電極１５および前記ドレイン電極１６は両方とも、半導体材料の前記第１の層または半導体材料の前記第２の層の平面に平行な平面の上にある。
【００３５】
本発明の一態様によると、電荷の蓄積および電荷の輸送が、図２で示されるように、層１７および１８の半導体材料と誘電体層１１および１２との間の界面で行われる、電界発光有機トランジスタの駆動方法が、提供される。この駆動方法は、制御電極１３に印加される電圧が誘電体層１２との界面で半導体材料の層１８に電荷の蓄積を誘導し、制御電極１４に印加される電圧が誘電体層１１との界面で半導体材料の層１７に電荷の蓄積を誘導すると規定する。例として、このことは、誘電体層１２との界面でｐ型半導体材料の層１８に正電荷の蓄積を誘導する負電圧値を制御電極１３に印加し、同時に誘電体層１１との界面でｎ型半導体材料の層１７に負電荷の蓄積を誘導する正電圧値を制御電極１４に印加することによって達成されてもよい。
【００３６】
本発明のさらなる態様によると、電荷の蓄積および電荷の輸送が、図３で示されるように、層１７および１８の半導体材料と発光層１９との間の界面で行われる、電界発光有機トランジスタの駆動方法が、提供される。この駆動方法は、制御電極１３に印加される電圧が発光層１９との界面で半導体材料の層１７に電荷の蓄積を誘導し、制御電極１４に印加される電圧が発光層１９との界面で半導体材料の層１８に電荷の蓄積を誘導すると規定する。例として、このことは、発光層１９との界面でｎ型半導体材料の層１７に負電荷の蓄積を誘導する正電圧値を制御電極１３に印加し、同時に発光層１９との界面でｐ型半導体材料の層１８に正電荷の蓄積を引き起こす負電圧値を制御電極１４に印加することによって達成されてもよい。
【００３７】
本発明による電界発光有機トランジスタは、多層有機トランジスタの製造で周知の方法を使用して作製されてもよい。好ましくは、有機電界発光トランジスタは、有機材料、金属ならびに導電性および絶縁性酸化物の真空蒸着法および／または溶液析出法および／またはスパッタリング法の技術を用いることによって実現されてもよい。
【００３８】
可能性のある変更および／または追加が、次の特許請求の範囲内にとどまりながら、上で開示され、例示された実施形態に対して当業者によってなされてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  電界発光有機トランジスタ
１１  第１の誘電体層
１２  第２の誘電体層
１３  第２の制御電極
１４  第１の制御電極
１５  ソース電極
１６  ドレイン電極
１７  半導体材料の第１の層
１８  半導体材料の第２の層
１９  発光材料の層、発光層
【図１ａ】
0005872038.tif 000002
【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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