(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタ基板上に配置されたゲート電極と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料を含み、酸化ジルコニウム粒子を含まない誘電体層であって、前記誘電体層が前記ゲート電極及び前記誘電体層の間に挟まれた無機層上に配置された誘電体層と、
前記誘電体層、前記ソース電極及び前記ドレーン電極上に配置された半導体層であって、非高分子の有機半導体材料を含み、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない半導体層と、
を備え、
前記ソース電極及び前記ドレーン電極が前記誘電体層上に配置されており、
前記イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料は、少なくとも２つの（メタ）アクリロイル基を含むフリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む単量体組成物の硬化物である、有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
ゲート電極と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料を含み、酸化ジルコニウム粒子を含まない誘電体層と、
前記誘電体層と接触する半導体層であって、非高分子の有機半導体材料を含み、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まず、トランジスタ基板上に配置された半導体層と、
を備え、
前記ゲート電極が前記誘電体層上に配置された無機酸化物層上に配置されており、
前記ソース電極及び前記ドレーン電極が前記半導体層上に配置されており、
前記イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料は、少なくとも２つの（メタ）アクリロイル基を含むフリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む単量体組成物の硬化物である、有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
トランジスタ基板上に配置されたゲート電極と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料を含み、酸化ジルコニウム粒子を含まない誘電体層であって、前記ゲート電極及び前記誘電体層の間に挟まれた無機層上に配置された誘電体層と、
前記誘電体層上に配置された半導体層であって、非高分子の有機半導体材料を含み、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない半導体層と、
を備え、
前記ソース電極及び前記ドレーン電極が前記半導体層上に配置されており、
前記イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料は、少なくとも２つの（メタ）アクリロイル基を含むフリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む単量体組成物の硬化物である、有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
トランジスタ基板上に配置されたソース電極及びドレーン電極と、
前記ソース電極、前記ドレーン電極及び前記トランジスタ基板上に配置された半導体層であって、非高分子の有機半導体材料を含み、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない半導体層と、
イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料を含み、酸化ジルコニウム粒子を含まない誘電体層であって、前記半導体層上に配置された誘電体層と、
ゲート電極及び前記誘電体層の間に挟まれた無機酸化物層上に配置されたゲート電極と、
を備え、
前記イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料は、少なくとも２つの（メタ）アクリロイル基を含むフリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む単量体組成物の硬化物である、有機薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景］
多くの電子デバイスは、半導体を含むコンポーネント、例えば、誘電体層と接触する半導体層を有するコンポーネントを含む。例えば、一般的に「ゲート誘電体」と称される半導体層及び誘電体層は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の一部であってもよい。
【０００２】
ゲート誘電体の物理的性格及び化学的性格の両方が、ゲート誘電体との界面において有機半導体の電子的性能に影響すると考えられている。有機ＴＦＴ（ＯＴＦＴ）がＯＮ状態のとき、すなわち、ある特定のゲートからソースへの電圧バイパスに達し、又はこれを超えて、ドレーン電流が急激に上昇したときに、電荷は有機半導体を通してこの界面に沿ってソース電極からドレーン電極へと運ばれるので、この界面は性能に対して重要である。したがって、ゲート誘電体には、電荷キャリアの高い移動度、高いＯＮ／ＯＦＦ電流比、低いＯＦＦ電流、及び有機半導体と組み合わせた低い閾値下の傾きなどの、優れた電子的性能を可能にすることが求められる。
【０００３】
商用製品のＯＴＦＴの実装に対する改善が必要な１つの領域は、同一の方法により製造されたＯＴＦＴ間でのより一貫性のある、又はより繰り返し可能な電気的性能、及びサイクル間での、同一のＯＴＦＴのより一貫性のある、又はより繰り返し可能な性能である。ＯＴＦＴの動作中には、そのより低いヒステリシスが求められる。ＯＴＦＴの駆動の間に、有機半導体とゲート誘電体との間に捕捉され、蓄積された電荷、又はゲート誘電体の一時的な分極、若しくはゲート誘電体によって吸収された水分を含む様々な要因に起因して、ヒステリシスがもたらされる場合がある。
【０００４】
［概要］
１つの態様では、本開示は、組立品であって、
イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料を含み、酸化ジルコニウム粒子を含まない誘電体層と、
誘電体層と接触する半導体層であって、非高分子の有機半導体材料を含み、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない半導体層と、を備える組立品を提供する。
【０００５】
本開示による組立品は、例えば、電子コンポーネント及び電子デバイスに有用である。
【０００６】
したがって、本開示による組立品を備える電子デバイスも提供される。
【０００７】
更に別の態様では、本開示は、
ゲート電極と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
本開示による組立品と、を備え、ゲート電極は誘電体層に隣接し、ソース電極及びドレーン電極は、半導体層に隣接している、有機薄膜トランジスタを提供する。
【０００８】
更に別の態様では、本開示は、
ゲート電極と、
無機酸化物層と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
本開示による組立品と、を備え、無機酸化物層は、ゲート電極と誘電体層との間に挟まれ、ソース電極及びドレーン電極は半導体層に隣接している、有機薄膜トランジスタを提供する。
【０００９】
本明細書で使用するとき、
「（メタ）アクリル」は、アクリル及び／又はメタクリルを示し、
【００１０】
「イソシアヌレート基」は、下記の構造で表される複素環基を示し、
【化１】
0005931083.tif 000002
式中
【化２】
0005931083.tif 000003
は、共有結合の形成のために使用できる部位を示す。
【００１１】
本開示の特徴及び利点は、発明を実施するための形態、及び添付の特許請求の範囲を考慮することで更に深い理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示による、例示の組立品の概略側面図。
【図２Ａ】例示的な薄膜トランジスタの実施形態の概略断面図。
【図２Ｂ】例示的な薄膜トランジスタの実施形態の概略断面図。
【図２Ｃ】例示的な薄膜トランジスタの実施形態の概略断面図。
【図２Ｄ】例示的な薄膜トランジスタの実施形態の概略断面図。
【図３】ドレーンソース電流対ゲートソース電圧バイアスの、実施例１及び比較例Ｃ−２に対するプロット。
【００１３】
上記に示した図面は、本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明するが、他の実施形態も、考察の中で記述した通り企図されるいかなる場合も、本開示は本開示を代表して提示するものであって、限定するものではない。図は、縮尺どおりに描かれていない場合もある。
【００１４】
［詳細な説明］
ここで図１を参照すると、例示の組立品１００は、誘電体層１１０、及び誘電体層１１０に接触している半導体層１２０を備える。
【００１５】
誘電体層１１０は、イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料からなり、誘電体層は、酸化ジルコニウム粒子を含まない。イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料は、イソシアヌレート基を有する任意の高分子材料とすることができる。例としては、重合された、重合性組成物が挙げられ、重合性組成物としては、イソシアヌレート基、及び例えば、エポキシ基、イソシアネート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）、加水分解性シラン基（例えば、−Ｓｉ（ＯＲ）３、式中、ＲはＣ１〜Ｃ４アルキル又はＣ１〜Ｃ４アシル）、フリーラジカル重合性基（例えば、（メタ）アクリルロイル基）、及び／又はこれらの組み合わせなどの少なくとも１つの重合性基を有する少なくとも１つの化合物が挙げられる。重合性組成物は、イソシアヌレート基を含まない更なる重合性材料も含んでもよい。例としては、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート類、加水分解シラン類、（メタ）アクリレート類、及びこれらの組み合わせが挙げられる。例えば、縮合重合などの、重合方法の影響を受けやすい他の官能基も使用されてもよい。追加的な重合性材料、硬化剤／開始剤、及び重合のタイプの選択は、当業者には明白であろう。架橋を確実にするためには、重合性組成物のうちの少なくとも１つの重合性成分は、多官能性（すなわち、少なくとも２つの重合性基を有する）であることが一般に望ましい。
【００１６】
イソシアヌレート基を有する１つの例示的なエポキシ樹脂は、数多くの供給元から市販されているトリグリシジルイソシアヌレートとしても知られる、トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレートである。有用なエポキシ樹脂としては、その一部のみがイソシアヌレート基を有するエポキシ化合物の組み合わせが挙げられる場合がある。エポキシ樹脂に対する硬化剤としては、例えば、アミン類、アミジン類（例えば、ジシアンジアミド）、及びチオール類が挙げられる場合がある。
【００１７】
イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートは、例えば、ＤＥＳＭＯＤＵＲ  Ｎ３３００としてＢａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ＵＳＡ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から入手可能なヘキサメチレンジイソシアネート三量体として市販されている。有用なポリイソシアネート類としては、例えば、その一部のみがイソシアヌレート基を有する、ポリイソシアネート化合物の組み合わせが挙げられる場合がある。ポリイソシアネートに対する硬化剤としては、例えば、ポリアミン類、ポリオール類、及び水分が挙げられる場合がある。
【００１８】
加水分解性シラン基及びイソシアヌレート基を有する例示的な化合物は、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．（Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から市販されている、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレートである。加水分解性シラン基を有する化合物は、典型的には、水分硬化性である。
【００１９】
例示的に、フリーラジカル重合可能にイソシアヌレート基を含む化合物としてはＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．（Ｅｘｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）からＳＲ３６８として、及びＥａｓｔａｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｃｒａｍｅｎｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）からトリアリルイソシアヌレートとして入手可能なトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート（トリス（２−アクリロイロキシエチル）イソシアヌレートとも呼ばれる）が挙げられる。熱反応開始剤及び／又は光開始剤及び／又は電子ビーム照射は、フリーラジカル重合化を開始するのに有用な場合がある。
【００２０】
同様に、イソシアヌレート基は、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、及び／又は例えば、トリス（アミノエチル）イソシアヌレート、トリス（アミノプロピル）イソシアヌレート、トリス（アミノへキシル）イソシアヌレートなどのポリイソシアネートに対する硬化剤に組み込まれてもよい。
【００２１】
例示的な、フリーラジカル重合性イソシアヌレート基を含む化合物を共重合することができるフリーラジカル重合性化合物としては、モノ（メタ）アクリレート及び例えば、ジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート、テトラ（メタ）アクリレート、ペンタ（メタ）アクリレート、及びオリゴマー（メタ）アクリレートなどの、多官能（メタ）アクリレートが挙げられる。
【００２２】
モノ（メタ）アクリレート類の例としては、Ｃ１２〜Ｃ１４メタクリレート類、イソデシルアクリレート、２−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、イソボルニルアクリレート、及びエポキシアクリレートが挙げられる。
【００２３】
ジ（メタ）アクリレート類の例としては、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールモノアクリレートモノメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、アルコキシル化脂肪族ジアクリレート、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アルコキシル化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化（１０）ビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化（３）ビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化（３０）ビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化（４）ビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化（４）ビスフェノールＡジメタクリレート、ヒドロキシピバルアルデヒド変性トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコール、ジアクリレート、ポリエチレングリコール（２００）ジアクリレート、ポリエチレングリコール（４００）ジアクリレート、ポリエチレングリコール（６００）ジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノール、及びトリプロピレングリコールジアクリレートが挙げられる。
【００２４】
トリ（メタ）アクリレートの例としては、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリアクリレート（例えば、エトキシ化（３）トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化（６）トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化（９）トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化（１５）トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化（２０）トリメチロールプロパントリアクリレート）、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシル化トリアクリレート（例えば、プロポキシル化（３）グリセリルトリアクリレート、プロポキシル化（５．５）グリセリルトリアクリレート、プロポキシル化（３）トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化（６）トリメチロールプロパントリアクリレート）、トリメチロールプロパントリアクリレートが挙げられる。
【００２５】
より高官能価の（メタ）アクリレート化合物としては、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、エトキシ化（４）ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、及びカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。
【００２６】
オリゴマーの重合性（メタ）アクリレート化合物の例としては、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類、及びエポキシアクリレート類が挙げられる。追加的な有用な（メタ）アクリレート材料としては、ヒダントイン部分含有ポリ（メタ）アクリレート類、例えば、米国特許第４，２６２，０７２号（Ｗｅｎｄｌｉｎｇら）に記載のものが挙げられる。
【００２７】
望ましくは、重合性組成物は、重合性組成物中のフリーラジカル重合性化合物の総重量に基づいて、少なくとも５０、６５、７５、８０、８５、９０、９５、又は少なくとも９９重量パーセントものフリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む。
【００２８】
上記のそれぞれの場合、少なくともいくつかの重合性材料は、分子ごとに２つ以上の架橋を生じる、重合性基を有するべきである。
【００２９】
重合性組成物は、典型的には、重合が生じるように有効量の適切な開始剤及び／又は硬化剤を含み、その選択は、当業者には容易に明白であり、重合性組成物の化学的性質によることになる。
【００３０】
重合性組成物が、（例えば）重合性（メタ）アクリル樹脂である場合のように、フリーラジカル重合可能な場合、熱開始剤及び／又は光開始剤が、重合性組成物に含まれてもよい。アゾ化合物（２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、及び過酸化化合物（過酸化ベンゾイル又は過酸化ラウロイルなど）を含む例示的な熱開始剤を使用することができる。例示的な光開始剤としては、１−ヒドロキシ−シクロへキシルフェニルケトンとして、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン、α，α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、及びフェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）酸化ホスフィンが挙げられる。典型的には、重合開始剤（熱開始剤又は光開始剤のいずれであっても）は、誘電体層の総重量に基づいて、約０．１重量パーセント〜約２０重量パーセントの量で、より典型的には、約１重量パーセント〜約５重量パーセントの量で使用されるが、これは要件ではない。
【００３１】
所望により、重合性組成物及び／又は結果としてもたらされる架橋された高分子材料は、例えば、阻害物質、湿潤剤、レオロジー調整剤、充填剤、着色剤、及び光安定剤などの添加物を含んでもよい。
【００３２】
誘電体層を形成するために、重合性組成物は、任意の液体堆積技法を使用して基板上に堆積されてもよい。基板は、電子デバイス全体を支持する基板（「デバイス基板」）とすることができ、又はデバイスの別の層若しくは特徴とすることができる。例えば、重合性組成物は、ゲート電極上の二酸化ケイ素若しくはアルミナなどの、ゲート電極上又は無機酸化物層上に堆積されてもよい。重合性組成物は、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、メニスカスコーティング、グラビアコーティング、又はインクジェット印刷、フレキソ印刷等の印刷技法によって、堆積させることができる。
【００３３】
コーティング組成物を形成するために重合性組成物を、整然と堆積させる、又は溶媒中に溶解させる、若しくは分散させることができる。広くは、樹脂と適合性のある、いずれの溶媒（例えば、有機溶媒）も利用することができる。溶媒の選択及びその量は、典型的には、利用される液体堆積技法、及び堆積される重合性組成物の層の厚さに依存する。利用される溶媒の量を使用して、コーティング組成物の粘度を制御することができる。しかしながら、好適な粘度範囲は、典型的には、異なる方法に関連した広い範囲の剪断速度により、コーティング組成物が堆積される方法に依存する。
【００３４】
コーティング組成物の堆積の後、重合性組成物に溶媒を残したままにする、又は残さないようするために、コーティング組成物を乾燥させて、溶媒の一部又は全てを除去することができる。乾燥後、重合性組成物は、５重量パーセント未満の溶媒を含むことが望ましい。
【００３５】
重合性組成物の重合及び架橋は、一般に、例えば、熱エネルギー、マイクロ波エネルギー、紫外線（ＵＶ）、可視光、及び／又は微粒子放射線（例えば、電子ビーム放射線）などのエネルギーの使用に影響される場合がある。いくつかの実施形態では、重合性組成物は、フリーラジカル光重合機構を介して重合化される。かかる場合、重合は典型的には、例えば窒素などの不活性気体下で実施される。エネルギー照射量は、典型的には、誘電体層の厚さ及び組成物に依存する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、誘電体層は、無機酸化物粒子を実質的に含まないか又は含まない。本明細書で使用されるとき、「無機酸化物粒子を実質的に含まない」という用語は、誘電体層が３重量パーセント未満の無機酸化物粒子を含むことを意味する。
【００３７】
絶縁体層は、例えば、インクジェット印刷又はマスキング技法を使用してパターン化することができる。マスキング技法を使用してパターン化するために、上記のように、重合性組成物の層が堆積される可能性がある。次いで、層は、所望のパターンに従ってのみ光を通過させるフォトマスクを通して、層の所定の領域をＵＶ光に暴露することによって、パターン形成することができる。光に暴露される領域のみ硬化する。次いで、重合されない領域は、除去することができる（例えば、溶媒によって）。
【００３８】
半導体層１２０は、非高分子の有機半導体材料を含む。有用な有機半導体材料としては、アセン類、ヘテロアセン類、及びこれらの置換誘導体が挙げられる。アセンの具体的な例には、アントラセン、ナフタレン、テトラセン、ペンタセン、置換ペンタセン類が挙げられる。別の例としては、ペリレン類、及び置換誘導体が挙げられる。有用なビス−（２−アセニル）アセチレン半導体材料は、米国特許第７，１０９，５１９号（Ｇｅｒｌａｃｈ）に記載される。有用なアセン−チオフェン半導体材料は、米国特許第６，９９８，０６８号（Ｇｅｒｌａｃｈ）に記載される。
【００３９】
アセン類の置換誘導体には、少なくとも１つの、電子供与基、ハロゲン原子、若しくはこれらの組み合わせ、又は所望により、少なくとも１つの電子供与基、ハロゲン原子、若しくはこれらの組み合わせで置換される、ベンゾ環化アセン若しくはポリベンゾ環化アセンで置換されたアセン類が挙げられる。電子供与基は、１〜２４の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、又はチオアルコキシ基から選択される。例示的なアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、２−メチルヘキシル、２−エチルヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−オクタデシル、及び３，５，５−トリメチルヘキシルが挙げられる。置換ペンタセン及びそれらを作製する方法は、米国特許第６，９７４，８７７号（Ｖｏｇｅｌら）及び同第６，８６４，３９６号（Ｓｍｉｔｈら）において教示される。
【００４０】
有用な有機半導体材料の他の例としては、フラーレン類、フタロシアニン類、金属フタロシアニン類、及び置換誘導体が挙げられる。
【００４１】
望ましくは、半導体材料は、溶液堆積することができるものである。溶液堆積することができる適切な半導体材料の例としては、
【化３】
0005931083.tif 000004
【化４】
0005931083.tif 000005
が挙げられる。
【００４２】
追加的な適切な半導体材料としては、
６，１３−ビス（イソプロペニルジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（アリルジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（シクロプロピルジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（（１−メチレンプロピル）ジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（シクロプロピルジイソプロピルシリルエチニル）−２，３，９，１０−テトラメチル−ペンタセン、
６，１３−ビス（アリルジシクロプロピルシリルエチニル）ペンタセン、並びにＰＣＴ出願公開番号第ＷＯ  ２００９／１５５１０６（Ａ１）（Ａｎｔｈｏｎｙら）及び同第ＷＯ  ２００９／１５８２０１（Ａ１）（Ｃｌｏｕｇｈら）に記載された有機半導体が挙げられ、関連する開示は参照によって本願明細書に引用したものとする。望ましくは、半導体層は、シリルエチニル置換ペンタセン類（例えば、ＴＩＰＳペンタセン）を含む。
【００４３】
半導体層は、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、半導体層は、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない。電気的に絶縁性のポリマーの例としては、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレートが挙げられる。本明細書で使用されるとき、「電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない」という句は、半導体層の総重量に基づいて、電気的に絶縁性のポリマーを３重量パーセント未満含むこと意味する。
【００４４】
半導体層は、例えば、溶液堆積又は蒸着などの液体堆積などの任意の有用な手段によって（望ましくは溶液堆積によって）提供される可能性がある。液体及び溶液堆積技法としては、スピンコーティング、ディップコーティング、ダイコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、及び印刷技法を挙げることができる。半導体層のパターン化は、開口マスキング、アディティブフォトリソグラフィー、サブトラクティブフォトリソグラフィー、パターンコーティング、及びインクジェット印刷、マイクロコンタクト印刷、及びフレキソ印刷などの印刷などの既知の方法によって（望ましくは印刷によって）達成することができる。
【００４５】
本開示による誘電体層／半導体層組み立て品は、例えば、トランジスタ（例えば、ジャンクショントランジスタ又は薄膜トランジスタ）、ダイオード（例えば、発光ダイオード）、光電池、センサー、及びディスプレイなどの様々な種類の電子デバイスに有用である。電子デバイスの残りの特徴及び層は、例えば、適切及び周知の方法を使用して作成することができる。
【００４６】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、特に有用な種類の電子デバイスである。ＴＦＴは、一般に、トランジスタ基板、ゲート電極、ゲート誘電体（本開示の誘電体層に対応する）、ソース電極及びドレーン電極、並びにゲート誘電体に隣接し、ソース電極及びドレーン電極に隣接している半導体層（本開示の半導体層に対応する）を含む。これらの構成要素は、様々な構成で組み立てることができる。例えば、ソース及びドレーン電極を、半導体層がソース及びドレーン電極を覆った状態で、ゲート誘電体に隣接させることができ、又は半導体層を、ソース及びドレーン電極とゲート誘電体との間に置くことができる。より具体的には、ＴＦＴは、（１）底面ゲート、底面接触ＴＦＴ、（２）上面ゲート、上面接触ＴＦＴ、（３）底面ゲート、上面接触ＴＦＴ、又は（４）上面ゲート、底面接触ＴＦＴとして構成することができる。
【００４７】
図２Ａは、底面ゲート、底面接触ＴＦＴを示す。ゲート電極２１１は、トランジスタ基板２１０上に配置されている。誘電体層２１２（ゲート誘電体）は、ゲート電極２１１上、又は存在する場合にはゲート電極２１１と誘電体層２１２との間に挟まれる任意選択による無機酸化物層２１９上に配置されている。パターン化されたソース電極及びドレーン電極２１３、２１４は、誘電体層２１２の上に配置されている。半導体層２１５は、ソース電極及びドレーン電極２１３、２１４、並びに誘電体層２１２の上に配置されている。所望により、封入層２１６は、半導体層２１５の上に配置することができる。
【００４８】
図２Ｂは、上面ゲート、上面接触ＴＦＴを示す。半導体層２２１は、トランジスタ基材２２０上に配置されている。パターン化されたソース電極及びドレーン電極２２２、２２３は、半導体層２２１上に配置されている。誘電体層２２４（ゲート誘電体）は、ソース電極及びドレーン電極２２２、２２３、並びに半導体層２２１上に配置されている。ゲート電極２２５は、誘電体層２２４上、又は存在する場合にはゲート電極２２５と誘電体層２２４との間に挟まれる任意選択の無機酸化物層２２９上に配置されている。所望により、封入層２２６は、ゲート電極２２５上に配置することができる。
【００４９】
図２Ｃは、底面ゲート、上面接触ＴＦＴを示す。ゲート電極２３１は、トランジスタ基板２３０上に配置されている。誘電体層２３２（ゲート誘電体）は、ゲート電極２３１、又は存在する場合にはゲート電極２３１と誘電体層２３２との間に挟まれる任意選択の無機酸化物層２３９上に配置されている。半導体層２３３は、絶縁体層２３２上に配置されている。パターン化されたソース電極及びドレーン電極２３４、２３５は、半導体層２３３上に配置されている。任意選択の封入層２３６は、ソース電極２３４及びドレーン電極２３５、並びに半導体層２３３上に配置されている。
【００５０】
図２Ｄは、上面ゲート、底面接触ＴＦＴを示す。パターン化されたソース電極及びドレーン電極２４１、２４２は、トランジスタ基板２４０上に配置されている。半導体層２４３は、ソース電極２４１及びドレーン電極２４２、並びに基板２４０上に配置されている。誘電体層２４４（ゲート誘電体）は、半導体層２４３上に配置されている。ゲート電極２４５は、誘電体層２４４上、又は存在する場合にはゲート電極２４５と誘電体層２４４との間に挟まれる任意選択の無機酸化物層２４９上に配置されている。任意選択の封入層２４６は、ゲート電極２４５上に配置されている。
【００５１】
任意選択の無機層は、例えば、ケイ素酸化物類（例えば、ＳｉＯ２）又はアルミニウムの酸化物類（例えば、Ａｌ２Ｏ３）などの無機酸化物を含んでもよい。
【００５２】
本開示に従って作成されるＴＦＴを、基板（「トランジスタ基板」）上に提供することができる。トランジスタ基板は、典型的には、製造、試験、及び／又は使用の間、ＴＦＴを支持する。例えば、あるトランジスタ基板を、様々な実施形態を試験又はスクリーニングするために選択することができ、他方、別のトランジスタ基板は、商業的な実施形態のために選択される。所望により、トランジスタ基板は、ＴＦＴの電気的機能を提供することもできる。有用なトランジスタ基板材料としては、有機又は無機材料が挙げられる。例えば、トランジスタ基板は、無機ガラス類、セラミックホイル、高分子材料（例えば、アクリル類、エポキシ類、ポリアミド類、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリケトン類、ポリ（オキシ−１，４−フェニレンオキシ−１，４−フェニレンカルボニル−１，４−フェニレン）（ポリ（エーテルエーテルケトン）又はＰＥＥＫと称される場合もある）、ポリノルボルネン類、ポリフェニレンオキシド類、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ））、充填高分子材料（例えば、繊維強化プラスチック（ＥＲＰ））、紙及び織物等の繊維性材料、並びにコーティングされた又はコーティングされていない金属ホイルを含むことができる。望ましくは、トランジスタ基板は、高分子材料を含む。
【００５３】
可撓性トランジスタ基板を使用することができる。可撓性トランジスタ基板は、連続的なものとすることのできるロール加工を可能にし、平坦及び／又は剛性基板を上回る規模の経済性並びに製造の経済性をもたらす。選択される可撓性トランジスタ基板は、望ましくは、歪曲又は破壊することなく、直径が約５０ｃｍ未満（望ましくは直径が約２５ｃｍ未満、より望ましくは直径が約１０ｃｍ未満、最も望ましくは約５ｃｍ未満）の円筒の周囲を覆う能力を有する。本開示の可撓性トランジスタ基板が特定の円筒の周囲を覆うために使用される力は、典型的には、補助のない（つまり、レバー、機械、油圧等の支援のない）手によるように低い。
【００５４】
ＴＦＴのゲート電極は、任意の有用な導電性材料であることができる。例えば、ゲート電極は、ドープシリコン、又はアルミニウム、銅、クロム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金、タンタル、及びチタン等の金属、並びに酸化インジウムスズ若しくはドープ酸化亜鉛等の透明な導電性酸化物（例えば、アルミニウムドープ酸化亜鉛又はガリウムドープ酸化亜鉛）を含むことができる。また、導電性ポリマー、例えば、ポリアニリン又はポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）なども使用することができる。加えて、これらの材料の合金、組み合わせ、及び多層は、有用である可能性がある。いくつかのＴＦＴでは、同一の材料は、ゲート電極機能を提供し、トランジスタ基板の支持機能も提供することもできる。例えば、ドープシリコンは、ゲート電極として機能すること、及びＴＦＴを支持することができる。
【００５５】
ゲート誘電体は、ゲート電極をＴＦＴデバイスの平衡から電気的に絶縁する。ゲート誘電体は望ましくは、約２よりも高い（より望ましくは、約３よりも高い）比誘電率を有する。本開示による誘電体層は、ＴＦＴのゲート誘電体として有用である。
【００５６】
ＴＦＴのソース電極及びドレーン電極は、任意の有用な導電材料とすることができる。有用である材料としては、例えば、アルミニウム、バリウム、クロム、銅、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金、チタニウム、インジウムスズ酸化物又はドープ酸化亜鉛（例えば、アルミニウムドープ酸化亜鉛若しくはガリウムドープ酸化亜鉛）等の透明導電酸化物類、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、他の導電性ポリマー類、これらの合金類、これらの組み合わせ、並びにこれらの多層が挙げられる。
【００５７】
ＴＦＴ電極（すなわち、ゲート電極、ソース電極、及びドレーン電極）は、例えば、めっき、インクジェット印刷、又は気相堆積（例えば、熱蒸発若しくはスパッタリング）によるなど、任意の有用な手段によって提供することができる。薄膜電極のパターン形成は、開口マスキング、フォトリソグラフィのアディティブ法、フォトリソグラフィのサブトラクティブ法、印刷、ミクロ接触印刷、パターンコーティング等の既知の方法によって達成することができる。
【００５８】
任意選択の無機酸化物層は、例えば、ゲート電極表面の熱酸化若しくは電気化学的酸化、ゲート電極上への無機酸化物の電子ビーム蒸発、ゲート電極上への化学気相成長、又はゲート電極上へのスパッタリングなどの任意の有用な手段によって、提供することができる。無機酸化物層のパターン化は、開口マスキング、アディティブフォトリソグラフィ、サブトラクティブフォトリソグラフィなどの既知の方法によって達成することができる。
【００５９】
複数個のＴＦＴを相互接続し、集積回路（ＩＣ）を形成することができる。集積回路は、例えば、リング発振器、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）回路、論理素子、増幅器、及びクロックを含むが、これらに限定されない。したがって、本開示のＴＦＴは、当該技術分野において既知の手段によって、他のＴＦＴと相互接続し、ＩＣを形成することができる。また、本開示のＴＦＴは、例えば、ＲＦＩＤタグ、ディスプレイのバックプレーン（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯デバイスに使用するための）、スマートカード、及び記憶装置などの様々な電子物品に使用することもできる。
【００６０】
本開示によって作成される少なくとも１つのＴＦＴを含むＴＦＴのアレイも作製することができる。例えば、それぞれのＴＦＴの様々なトランジスタ層及び特長を、順にトランジスタ基板上に同時に堆積させることによって、ＴＦＴのアレイを作製することができる。
【００６１】
本開示によって作製されたＴＦＴは、例えば、高い電荷キャリア移動度、高いＯＮ／ＯＦＦ電流比、低いＯＦＦ電流、及び小さい閾値下の傾きを含む望ましい性能を呈する場合がある。これらは、同一の方法で製造されたＴＦＴに対する、これらの性能特性、並びに閾値電圧及び起動電圧において一貫性を呈する場合がある。ＴＦＴは、動作中に低いヒステリシスを呈する場合がある。
【００６２】
［本開示の実施形態の選択］
第１の実施形態では、本開示は、
イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料を含み、酸化ジルコニウム粒子を含まない誘電体層と、
誘電体層と接触する半導体層であって、非高分子の有機半導体材料を含み、電気的に絶縁性のポリマーを実質的に含まない半導体層と、を備える組み立て品を提供する。
【００６３】
第２の実施形態において、本開示は、第１の実施形態による組立品を提供し、半導体層は、高分子有機半導体を含まないか又は実質的に含まない。
【００６４】
第３の実施形態において、本開示は、第１の実施形態又は第３の実施形態による組立体を提供し、イソシアヌレート基を有する架橋された高分子材料が、フリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む単量体組成物から調製される。
【００６５】
第４の実施形態において、本開示は、第３の実施形態による組立体を提供し、フリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体が、少なくとも２つの（メタ）アクリレート基を有する。
【００６６】
第５の実施形態において、本開示は、第３の実施形態又は第４の実施形態による組立体を提供し、単量体組成物は、単量体組成物中のフリーラジカル重合性化合物の総重量に基づいて、少なくとも９５重量パーセントのフリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む。
【００６７】
第６の実施形態において、本開示は、第３の実施形態又は第４の実施形態による組立体を提供し、単量体組成物は、単量体組成物中のフリーラジカル重合性化合物の総重量に基づいて、少なくとも９９重量パーセントのフリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体を含む。
【００６８】
第７の実施形態において、本開示は、第３から第６の実施形態のうちのいずれか１つによる組立体を提供し、フリーラジカル重合性イソシアヌレート単量体が、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレートを含む。
【００６９】
第８の実施形態において、本開示は、第３から第７の実施形態のうちのいずれか１つによる組立体を提供し、非高分子の有機半導体が、アセン、ヘテロアセン、又はこれらの置換誘導体を含む。
【００７０】
第９の実施形態において、本開示は、第８の実施形態による組立体を提供し、前記アセン、ヘテロアセン、又はこれらの置換誘導体が、少なくとも１つのシリルエチニル置換基を含む。
【００７１】
第１０の実施形態において、本開示は、第９の実施形態による組み立て品を提供し、アセンは、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（イソプロペニルジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（アリルジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（シクロプロピルジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（（１−メチレンプロピル）ジイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（アリルジシクロプロピルシリルエチニル）ペンタセン、
６，１３−ビス（シクロプロピルジイソプロピルシリルエチニル）−２，３，９，１０−テトラメチル−ペンタセンからなる群から選択される。
【００７２】
第１１の実施形態において、本開示は、第１から第１０の実施形態のうちのいずれか１つによる組立体を備える電子デバイスを提供する。
【００７３】
第１２の実施形態において、本開示は、
ゲート電極と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
第１から第１０の実施形態のうちのいずれか１つによる組立体と、を備え、ゲート電極は誘電体層に隣接し、ソース電極及びドレーン電極は半導体層に隣接している、有機薄膜トランジスタを提供する。
【００７４】
第１３の実施形態において、本開示は、第１２の実施形態による組み立て品を提供し、有機薄膜トランジスタは、高分子基板上に配置されている。
【００７５】
第１４の実施形態において、本開示は、
ゲート電極と、
無機酸化物層と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
第１から第１０の実施形態のうちのいずれか１つによる組立体と、を備え、無機酸化物層は、ゲート電極と誘電体層との間に挟まれ、ソース電極及びドレーン電極は半導体層に隣接している、有機薄膜トランジスタを提供する。
【００７６】
第１５の実施形態において、本開示は、第１４の実施形態による組立体を提供し、有機薄膜トランジスタは、高分子基板上に配置されている。
【００７７】
以下の非限定的な実施例によって本開示の目的及び利点を更に例示するが、これらの実施例に記載する特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【００７８】
特に断らないかぎり、本実施例及び本明細書の残りの部分における部、百分率、比などはすべて重量に基づいたものである。以下で具体的に供給元を示していない薬品は、例えば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）などの、標準的な薬品供給業者から容易に入手可能である。
【００７９】
【表１】
0005931083.tif 000006
【００８０】
［ＺｒＯ２−Ｐ樹脂の調製］
酸化ジルコニウム（ジルコニア）ナノ粒子は、米国特許第７，２４１，４３７号（Ｄａｖｉｄｓｏｎら）に記載される、熱水技術を使用して調製された。ジルコニウム塩を含有する第一の供給原料に、最初の熱水処理を施し、ジルコニウム含有中間体及び副生成物を生成した。第二の供給原料は、第一の熱水処理中に生成された酸性の副生成物の少なくとも一部を除去することによって調製された。第二の供給原料に、その後、第二の熱水処理を施し、ジルコニアナノ粒子を含有するジルコニアゾルを形成した。ナノ粒子の寸法は、透過型電子顕微鏡によって測定された。サイズは、約１．８〜１１．２ナノメートル（ｎｍ）の範囲であり、平均粒径は４．７ｎｍ、標準偏差は１．３ｎｍであった。ナノ粒子の縦横比は約１〜３．４の範囲であった。ジルコニアゾルのジルコニアナノ粒子は、次いで（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン（Ａ−１７４）により、米国特許第７，２６４，８７２号（Ｗａｌｋｅｒ，Ｊｒ．ら）の実施例２に記載されるものと同様のプロセスによって表面改変され、この開示は、１つのシラン、Ａ−１７４のみが使用されたことを除いて、その内容を参照によって本願明細書に引用するものとする。このプロセスにより、表面改変されたジルコニアナノ粒子分散液が得られた。表面改変されたジルコニアナノ粒子分散液は、ＴＨＥＩＴＡ及びＩＲＧ１８４とイソホロン溶媒中で組み合わせられた。合わせた材料を、磁気攪拌によって混合した。この混合物を、浴温６５℃及び真空（６ｍｍ  Ｈｇ（８００Ｐａ））を使用して回転蒸発にかけ、水、メチルエチルケトン、及び１−メトキシプロパン−２−オールの選択的除去を確実に実施した。得られた混合物は、約８．５重量パーセントのＴＨＥＩＴＡ、並びに４０．０重量パーセントの表面改変されたジルコニアナノ粒子、１．５重量パーセントのＩＲＧ１８４、及び５０．０重量パーセントのイソホロンを含んだ。結果として得られた混合物は、５０重量パーセントの固形物、及び４０重量パーセントの表面改変されたジルコニアナノ粒子を含んだ。混合物を室温まで冷却し、次いできれいな茶色ガラス瓶に、１．０マイクロメートルのフィルタを通して濾過した。
【００８１】
［誘電体配合物の調製］
［配合物１］
ＴＨＥＩＴＡ（１．２０６１ｇ）、０．２０９９ｇのＩＲＧ１８４、及び１８．６０２６ｇのｎ−ブチルベンゼンを、電磁攪拌棒とともに茶色ガラス広口瓶に入れた。広口瓶に蓋をして内容物を撹拌し、配合物１を準備した。
【００８２】
［配合物２］
ＺｒＯ２−Ｐ樹脂及びイソホロンを、電磁攪拌棒とともに茶色ガラス広口瓶に入れた。広口瓶に蓋をして内容物を撹拌し、配合物２を準備した。
【００８３】
［配合物３］
ＴＭＰＴＡ（１６．９９９２ｇ）及び２．９９５９ｇのＩＲＧ１８４を、電磁攪拌棒とともに茶色ガラス広口瓶に入れて、広口瓶に蓋をし、ＩＲＧ１８４が溶解されるまで内容物を撹拌した。この溶液の一部（１．０４５９ｇ）及び１３．８９３０ｇのｎ−ブチルベンゼンを、電磁攪拌棒とともに別個の茶色ガラス広口瓶に加えた。広口瓶に蓋をして内容物を撹拌し、配合物３を準備した。
【００８４】
［配合物４］
ＰＶＰ（０．６４７６ｇ）及び１７．１１８５ｇのＰＧＭＥＡを、電磁攪拌棒とともに茶色ガラス広口瓶に入れた。広口瓶に蓋をして、ＰＶＰが溶解されるまで内容物を撹拌した。次いで、０．１９２４ｇのメラミン−ＣＯ−ホルムアルデヒド溶液を広口瓶に加え、内容物を撹拌して、配合物４を準備した。
【００８５】
配合物１〜４は、表１（下記）にまとめられる。
【００８６】
【表２】
0005931083.tif 000007
【００８７】
［ゲート電極／ゲート誘電体基板の調製］
［ゲート電極／ゲート誘電体基板１］
シリコンウェハは、ほぼ半分に分割され、次いで酸素プラズマを使用してクリーニングされた。分割されたウェハは、プラズマ洗浄システムで、５００Ｗの出力設定、及び標準状態で１立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の酸素流量を使用して、３分間処理された。結果として得られた、プラズマ洗浄された、分割されたウェハは、クリーニングの後、確実に室温となるように数分間冷却され、次いで配合物１は、ウェハの熱酸化物表面の上を２０００ｒｐｍで、４３２回転毎分／秒（ｒｐｍ／ｓｅｃ）のランプ速度で、２分間スピンコーティングされた。コーティングされた基板は、窒素でパージされたＵＶ照射チャンバ（２５４ｎｍ殺菌ランプ）に移され、そこでコーティングされた基板誘電体は、１０分間照射された（照射量＝１．２ジュール／ｃｍ２）。ＵＶ照射の後、基板は１００℃に予熱されたホットプレート上に１０分間配置された。誘電体層の厚さは、約６６ｎｍであった。
【００８８】
［ゲート電極／ゲート誘電体基板２］
シリコンウェハは、酸素プラズマを使用してクリーニングされた。ウェハは、５００Ｗの出力設定及び標準状態で１立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の酸素流量を使用して、プラズマクリーニングシステムで、３分間処理された。プラズマクリーニングされたウェハは、クリーニング後に、確実に室温になるように数分間冷却され、次いで配合物２は、ウェハの熱酸化物表面上を、４３２回転毎分／秒（ｒｐｍ／ｓｅｃ）のランプ速度で、２０００ｒｐｍで１分間、スピンコーティングされた。コーティングされた基板は、１００℃に予熱されたホットプレート上に１０分間配置された。次いで基板は、窒素でパージされたＵＶ照射チャンバ（２５４ｎｍ殺菌ランプ）に移され、そこでコーティングされた誘電体は、１０分間照射された（照射量＝１．２ジュール／ｃｍ２）。ＵＶ照射後、基板は１００℃に予熱されたホットプレート上に１０分間配置された。
【００８９】
［ゲート電極／ゲート誘電体基板３］
シリコンウェハは、ほぼ半分に分割され、次いで酸素プラズマを使用してクリーニングされた。分割されたウェハは、プラズマ洗浄システムで、５００Ｗの出力設定、及び標準状態で１立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の酸素流量を使用して３分間処理された。プラズマ洗浄され、分割されたウェハは、クリーニング後、確実に室温となるように数分間冷却され、次いで配合物３は、ウェハの熱酸化物表面の上を２０００ｒｐｍで、４３２回転毎分／秒（ｒｐｍ／ｓｅｃ）のランプ速度で、２分間スピンコーティングされた。コーティングされた基板は、窒素でパージされたＵＶ照射チャンバ（２５４ｎｍ殺菌ランプ）に移され、そこでコーティングされた基板誘電体は、１０分間照射された（照射量＝１．２ジュール／ｃｍ２）。ＵＶ照射後、基板は１００℃に予熱されたホットプレート上に１０分間配置された。誘電体層の厚さは、約６５ｎｍであった。
【００９０】
［ゲート電極／ゲート誘電体基板４］
シリコンウェハは、ほぼ半分に分割され、次いで酸素プラズマを使用してクリーニングされた。分割されたウェハは、プラズマ洗浄システムで、５００Ｗの出力設定、及び標準状態で１立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の酸素流量を使用して３分間処理された。プラズマ洗浄された、分割されたウェハは、クニーニング後、確実に室温となるように数分間冷却され、次いで配合物４は、ウェハの熱酸化物表面の上を２０００ｒｐｍで、４３２回転毎分／秒（ｒｐｍ／ｓｅｃ）のランプ速度で、１分間スピンコーティングされた。コーティングされた基板は、１００℃に予熱されたホットプレート上に２分間配置された。その後、コーティングされた基板は１６０℃に予熱された別のホットプレート上に３０分間配置された。
【００９１】
［有機半導体溶液の調製］
アニソール及びデカンは、ガラス瓶の中で重量を計量され、瓶に蓋をして振とうし、９１／９ｗ／ｗアニソール／デカン溶媒混合物を準備した。ＴＩＰＳペンタセン及びアニソール／デカン溶液混合物を、茶色のガラス広口瓶内で、電磁攪拌棒を伴って組み合わせ、広口瓶を金属の缶でカバーして光から遮蔽し、室温で約４８時間撹拌して、アニソール／デカン溶液中に１．８重量パーセントのＴＩＰＳペンタセンを準備した。ゲート電極／ゲート誘電体基板をディップコーティングする前に、溶液はＰＴＦＥフィルタで濾過された。
【００９２】
［実施例１、並びに比較例Ｃ−１、Ｃ−２、及びＣ−３］
ゲート電極／ゲート誘電体基板は、約２５ｍｍ×３５ｍｍの小片に分割された。ゲート電極／ゲート誘電体基板のそれぞれ一片は、基板に対するゲート誘電体の静電容量を測定するために使用され、もう一片は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製するために使用された。ゲート誘電体の静電容量は、以下のように測定された。直径５ｍｍの金の回路パッド、すなわち電極が、ゲート誘電体表面上にシャドウマスクにより蒸着される。複合材料ゲート誘電体（コーティングにＳｉＯ２を加えたもの）の、高度にドープされたＳｉ電極（ゲート電極）と金電極との間の静電容量は、ＡＧＩＬＥＮＴ  Ｅ４９８０Ａ精密ＬＣＲメータ（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ））によって測定される。１００ｎｍの熱酸化物（ＳｉＯ２）の静電容量は、３４５ピコファラド／ミリメートル２（ｐＦ／ｍｍ２）だった。実施例１、比較例Ｃ−１，比較例Ｃ−２、及び比較例Ｃ−３でそれぞれ利用された、ゲート電極／ゲート誘電体基板１、２、３、及び４に対する、複合材料ゲート誘電体（コーティングにＳｉＯ２を加えたもの）の合計静電容量は、表２（下記）に報告される。
【００９３】
【表３】
0005931083.tif 000008
【００９４】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、以下のように製造される。約５ｍＬの有機半導体溶液がディップコーティングタンク（長さ約５０ｍｍ、幅約５ｍｍ、高さ約３０ｍｍ）内に配置されている。それぞれのゲート電極／ゲート誘電体基板の一片が、有機半導体溶液内で、約３ミリメートル毎分のドロー速度で、Ｎｉｍａ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｔｄ．（Ｃｏｖｅｎｔｒｙ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）のＮＩＭＡ  Ｄ１Ｌなどの入手可能なディップコーティング装置を使用して、ディップコーティングされる。各試料を室温で乾燥させた。金のソース電極及びドレーン電極（厚さ約８０〜１００ｎｍ）は、熱エバポレータを使用してシャドウマスクを通して蒸着され、これにより底面ゲート、上面コンタクト構造のトランジスタが形成された。ソース電極及びドレーン電極は、長方形であり、互いに平行で、電極の長い寸法で配向され、この長い寸法はチャネル幅に対応し、ディップコーティング方向、すなわちディップ軸に垂直である。ソース電極及びドレーン電極は寸法設定され、トランジスタの幅は約１０００マイクロメートルであり、チャネル幅は、約１００マイクロメートルであった。
【００９５】
ＴＦＴの移動度は、下記のようにして測定された。それぞれの実施例及び比較例に対して、１０個のＴＦＴが、連続して測定された。選択されたＴＦＴが基板のエッジに隣接していなかったという条件を除いて、ＴＦＴは無作為で選択された。飽和電界効果移動度（μ）は、周囲条件下で、２つのソースメジャーユニット（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ）のＭｏｄｅｌ  ２４００）を使用して測定された。装置はＳ−１１６０シリーズプローブステーション上に置かれ、プローブはＳ−７２５−ＰＲＭマニピュレータを使用して接続された（どちらもＳｉｇｎａｔｏｎｅ  Ｃｏｒｐ．（Ｇｉｌｒｏｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能）。ドレーンソース間バイアス電圧（ＶＤＳ）は、−４０Ｖに保持され、一方でゲート・ソース間バイアス電圧（ＶＧＳ）は、＋１０Ｖ〜−４０Ｖの範囲にわたり１Ｖ刻みで増加させた。ドレーンソース間電流（ＩＤＳ）は、ＶＧＳの関数として、−４０Ｖの一定のＶＤＳにおいて、＋１０Ｖ〜−４０Ｖで、測定された。飽和電界効果移動度（μ）を、ＶＧＳに対してＩＤＳの平方根をプロットした直線部分の傾きから次式を使用して計算した。
【００９６】
ＩＤＳ＝μＷＣ（ＶＧＳ−Ｖｔ）２÷２Ｌ
【００９７】
飽和電界効果移動度（μ）は、以下の式により、ＩＤＳの平方根対ＶＧＳのプロットの傾き（ｍ）に関係し、
【数１】
0005931083.tif 000009
式中、Ｃは、ゲート誘電体比静電容量（すなわち、表２に示された合計静電容量）、Ｗはチャネル幅、及びＬはチャネル長さである。ＩＤＳの平方根対ＶＧＳ曲線のプロットを使用すると、Ｘ軸の線形部分（すなわち、ＩＤＳの平方根がゼロに等しいところ）の直線フィットの外挿は、閾値電圧（Ｖｔ）として取られるＸ軸切片を提供する。加えて、ＩＤＳをＶＧＳの関数として（対数目盛を使用して）プロットし、直線フィットがＶｔを含む曲線の部分に沿って描かれた曲線が生成される。閾値下曲線（Ｓ）は、この線の傾きの逆数となるように定義される。ＯＦＦ電流は、ＩＤＳの急激かつ連続的な上昇の直前のＩＤＳの値として取られる。ＯＮ／ＯＦＦ電流比は、ＩＤＳ対ＶＧＳ測定値からＯＦＦ電流への、最大のＩＤＳ値の比として取られる。全てのデバイスは、実施例１、比較例Ｃ−２、及び比較例Ｃ−３に対しては、約２５℃、３１％の相対湿度（Ｒ．Ｈ．）、比較例Ｃ−１に対しては、約２４℃、２２％のＲ．Ｈ．の周囲条件下で測定された。
【００９８】
試料からの１０個のＴＦＴが測定された後、試料からの２個の更なるＴＦＴが、ＶＧＳが、デバイスのシステリシスを評価するために、１Ｖ刻みで、＋１０Ｖから−４０Ｖへスウィープされ（前進スウィープ）、次いで＋１０Ｖへ戻される（後退スウィープ）ことを除いて同様の様式で測定された。前進スウィープにおいてＩＤＳが同じ電圧で得られたその値から５％より多く逸脱した後退スィープにおける最初のＶＧＳを、本明細書では発散電圧と定義する。全てのデバイスは、実施例１、比較例Ｃ−２、及び比較例Ｃ−３に対しては、約２５℃、３１％の相対湿度（Ｒ．Ｈ．）、比較例Ｃ−１に対しては、約２４℃、２２％のＲ．Ｈ．の周囲条件下で測定された。
【００９９】
表３（下記）は、実施例１、並びに比較例Ｃ−１、比較例Ｃ−２、及び比較例Ｃ−３に対して性能特性を報告する。
【０１００】
【表４】
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【０１０１】
図３は、−２．７５Ｖの発散電圧を有する実施例１のＴＦＴ及び−１８．４３Ｖの発散電圧を有する比較例Ｃ−２のＴＦＴに対する、ＶＧＳの前進スウィープ及び後退スウィープの両方の間の、ＶＧＳのＩＤＳを示す。
【０１０２】
当業者であれば本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく本開示の様々な改変及び変更を行うことが可能であり、また、本開示は上記に記載した例示的な実施形態に不要に限定されるべきではない点は理解されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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