(57)【要約】      （修正有）【課題】  有機ＴＦＴにおいて、分子量の適正化を行い、溶液から膜形成もでき、印刷法、インクジェット法など簡便な方法で、低コストかつ大面積に素子を作製でき、キャリア移動度の高い有機ＴＦＴを提供する。【解決手段】  有機薄膜トランジスタに於いて、有機半導体材料が下記一般式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とし、その重量平均分子量Ｍｗが２００００以上である。2006228935.tif 000009（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4はハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基を、Ｒ3は上記の基以外にアリール基から選択される基を表す。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体材料を通じて電流を流すための対をなす電極と、第三の電極とからなる有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体材料が一般式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とし、その重量平均分子量Ｍｗが２００００以上であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【化１】
2006228935.tif 000006
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4はそれぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基またはアルコキシ基もしくはアルキルチオ基から選択される基を表し、Ｒ3はハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基から選択される基を表す。ｚは０から５の整数を表し、ｘ、ｙ、ｗはそれぞれ独立に０から４の整数を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。）
【請求項２】
前記有機半導体材料が、前記一般式（Ｉ）のＲ4がアルキル基またはアルコキシ基であり、ｗが０から４の整数で表される重合体を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記有機半導体材料が、一般式（II）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【化２】
2006228935.tif 000007
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4はそれぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基またはアルコキシ基もしくはアルキルチオ基から選択される基を表し、Ｒ3はハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基から選択される基を表す。ｚは０から５の整数を表し、ｘ、ｙ、ｗはそれぞれ独立に０から４の整数を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。）
【請求項４】
前記有機半導体材料が、一般式（III）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【化３】
2006228935.tif 000008
（式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基またはアルコキシ基もしくはアルキルチオ基から選択される基を表し、Ｒ3はハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基から選択される基を表す。Ｒ5、Ｒ6は直鎖状または分岐状の、置換もしくは無置換の、アルキル基を表す。ｚは０から５の整数を表し、ｘ、ｙはそれぞれ独立に０から４の整数を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタ（薄膜トランジスタ）及び液晶、電気泳動、有機ＥＬ等の表示素子とから成る各種ディスプレイにスイッチング素子として用いられる有機薄膜トランジスタに関し、特にトリアリールアミン系の高分子を使用する有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体材料を活性層として備えた薄膜トランジスタは、シリコンベース薄膜トランジスタの安価な代替品として近年大きな注目を集めてきている。有機材料を用いてデバイスを構成することにより、印刷法、スピンコート法、浸漬法などの湿式法によって簡便に薄膜や回路を形成することが可能となる。すなわちシリコンベース薄膜トランジスタの製造プロセスで必要とされるコスト高の工程を経ることなくデバイスを製造することが可能であり、製造コストの大幅なコストダウンや大面積化等が期待されている。
【０００３】
加えて有機材料ベースのデバイスの利点には機械的フレキシビリティー、軽量化という点も挙げられる。現状、有機材料はキャリアの移動度の観点からは無機半導体材料の性能には及ばないものの、幾つかの前述の利点により、有機半導体デバイスは大きな注目を集めている。
【０００４】
まず、本発明が適用される有機薄膜トランジスタについて、図１（ａ）を用いて説明する。図１（ａ）は有機薄膜トランジスタ の断面を示す断面図であり、これに基づき有機薄膜トランジスタの代表的な構成とその動作について説明する。
【０００５】
図１（ａ）中の一対の電極（ソース電極２およびドレイン電極３）の間に電圧をかけると、有機半導体層１を通じてソース電極２とドレイン電極３の間に電流が流れる。この際、絶縁層４により有機半導体層１と隔てられたゲート電極５に電圧を印加すると、電界効果によって有機半導体層１のキャリア電導度が変化し、したがってソース電極２・ドレイン電極３間に流れる電流を変調することができる。６は基板であり、導電性基板を用いた場合には、ゲート電極としても作用するものである。同様に、ゲート電極５に導電性基板を用いた場合には、基板としても作用する。
【０００６】
また、同一の高分子有機半導体材料を使用した例（アルキルチオフェン系の高分子有機半導体を用いた例）においても、その数平均分子量の違いにより、特性が異なることが示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
このような有機薄膜トランジスタの半導体材料としては、例えば低分子材料ではペンタセン（例えば、非特許文献１参照）、フタロシアニン（例えば、非特許文献２参照）、フラーレン（例えば、特許文献１、非特許文献３参照、）、アントラジチオフェン（例えば、特許文献２参照）、チオフェンオリゴマー（例えば、特許文献３、非特許文献４参照）、ビスジチエノチオフェン（例えば、非特許文献５参照）などが、また高分子材料ではポリチオフェン（例えば、非特許文献６参照）、ポリチエニレンビニレン（例えば、非特許文献７参照）などの幾つかの材料が提案されている。
【０００８】
上記の材料は、薄膜トランジスタデバイス用の有機半導体として魅力的なキャリア移動度を有している。しかし、商用としての有機半導体を用いた薄膜トランジスタデバイスに適用するには、これらの材料を幾つかの点で改良することが求められている。例えば、ペンタセンは約１ｃｍ2／Ｖｓの移動度を有すると報告されている。
【０００９】
しかし、ペンタセンは溶媒に難溶性であり、ペンタセンから成る活性層を溶液から膜形成することは困難である。また、ペンタセンは酸素を含有する雰囲気下では経時酸化する傾向が有り、酸化に対して不安定である。同様にフタロシアニン、フラーレンなども溶媒への溶解性が低く、一般に真空蒸着法を用いて半導体層を作製せねばならず、製造工程の低コスト化、大面積化等の有機ベースのデバイスに特徴的な恩恵を享受することができない。加えて、これら材料には基板の変形によって膜の剥がれ、割れ等が生じる場合があるという問題もある。
【００１０】
また、活性層を溶液から膜形成することが可能であり、比較的高移動度を有する材料として前記ポリアルキルチオフェン系材料が注目されている（例えば、非特許文献６参照）。しかしデバイスのオンオフ比が低いことや、酸化されやすく特性が経時変化してしまうという欠点を有する。
【００１１】
以上のように、幾つかの材料が薄膜トランジスタ 用の有機半導体材料として提案されているものの、必要とされる全ての特性を満たした有機半導体材料は未だに得られていないのが現状である。好ましい有機半導体材料においては、良好なトランジスタ特性を示すことに加えて、良好な薄膜がウェットプロセスにより作製され得るような溶媒への溶解性を示し、加えて耐酸化性をはじめとする安定性が求められる。
【特許文献１】特開平８−２２８０３４号公報
【特許文献２】特開平１１−１９５７９０号公報
【特許文献３】特許第３１４５２９４号公報
【特許文献４】特開平６−１７７３８０号公報
【非特許文献１】Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．，５１，４１９，１９９２
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６９，３０６６，１９９６
【非特許文献３】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６７，１２１，１９９５．
【非特許文献４】Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，４，４５７，１９９８．
【非特許文献５】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７１，３８７１，１９９７．
【非特許文献６】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６９，４１０８，１９９６．
【非特許文献７】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６３，１３７２，１９９３．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これら要請に対し、本件出願人は以前、前記一般式（Ｉ）を基本とする新材料の提案を行った。一方、特許文献４において、同一材料においてもその数平均分子量の違いにより、特性が異なることが示されている。分子量の増加による特性向上のメカニズムは、分子鎖の重なり確率が向上したことにより鎖間のホッピングが容易になったことが理由の１つとして考えられる。しかし巨大分子量の場合には、溶解性の低下等の不具合を生じる可能性もある。
【００１３】
液晶、電気泳動、有機ＥＬ画素駆動を想定した場合、ディスプレイ解像度及び表示面積にも依存するが、有機薄膜トランジスタのキャリア移動度は設計上、１×１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上が要求される。
【００１４】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、分子量の適正化を行い、溶液から膜形成が可能な材料であり、印刷法やＩＪ（インクジェット）法などの簡便な方法で、低製造コストかつ大面積に素子を作製でき、キャリア移動度の高い有機薄膜トランジスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討した結果、特定の構造を有する重合体が有効であることを見出し、さらに上記重合体の重合度の適正化により同じ材料でありながら高い移動度を得ることができる重合体を認識するに至った。
【００１６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、有機半導体材料を通じて電流を流すための対をなす電極と、第三の電極とからなる有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体材料が下記一般式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とし、その重量平均分子量Ｍｗが２００００以上である有機薄膜トランジスタで、下記一般式（Ｉ）の式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4はそれぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基またはアルコキシ基もしくはアルキルチオ基から選択される基を表し、Ｒ3はハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基から選択される基を表す。ｚは０から５の整数を表し、ｘ、ｙ、ｗはそれぞれ独立に０から４の整数を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい有機半導体材料を最も主要な特徴とする。
【化１】
2006228935.tif 000002
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の有機薄膜トランジスタにおける有機半導体材料が、上記一般式（Ｉ）のＲ4がアルキル基またはアルコキシ基であり、ｗが０から４の整数で表される重合体を主成分とする有機半導体材料を使用した有機薄膜トランジスタを主要な特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の有機薄膜トランジスタにおける有機半導体材料が、下記一般式（II）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とし、一般式（II）の式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4はそれぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基またはアルコキシ基もしくはアルキルチオ基から選択される基を表し、Ｒ3はハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基から選択される基を表す。ｚは０から５の整数を表し、ｘ、ｙ、ｗはそれぞれ独立に０から４の整数を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい有機半導体材料である有機薄膜トランジスタを主要な特徴とする。
【化２】
2006228935.tif 000003
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の有機薄膜トランジスタに於ける有機半導体材料が、下記一般式（III）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とし、一般式（III）式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基またはアルコキシ基もしくはアルキルチオ基から選択される基を表し、Ｒ3はハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基から選択される基を表す。Ｒ5、Ｒ6は直鎖状または分岐状の、置換もしくは無置換の、アルキル基を表し、ｚは０から５の整数を表し、ｘ、ｙはそれぞれ独立に０から４の整数を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい有機半導体材料である有機薄膜トランジスタを主要な特徴とする。
【化３】
2006228935.tif 000004
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、有機半導体材料を通じて電流を流すための対をなす電極と、第三の電極とからなる有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体材料が前記一般式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とし、その重量平均分子量Ｍｗが２００００以上である有機薄膜トランジスタで、上記一般式（Ｉ）の式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4はそれぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基またはアルコキシ基もしくはアルキルチオ基から選択される基を表し、Ｒ3はハロゲン原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基から選択される基を表す。ｚは０から５の整数を表し、ｘ、ｙ、ｗはそれぞれ独立に０から４の整数を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい有機半導体材料を電界効果型トランジスタの半導体層にすることにより、１×１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上のキャリア移動度を有する電界効果型トランジスタの製造が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明が適用される有機薄膜トランジスタの概略構造の一例を示す概略構造図である。
【００２３】
本発明に係る有機薄膜トランジスタの有機半導体層１は、下記一般式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有する重合体であり、その重量平均分子量Ｍｗは２００００以上である。デバイスには有機半導体層１を通じて電流を流すための対をなすソース電極２、ドレイン電極３と、第三の電極であるゲート電極５とからなり、ゲート電極５と有機半導体層１の間には絶縁層４が設けられている。有機薄膜トランジスタはゲート電極５への電圧の印加により、ソース電極２とドレイン電極３の間の有機半導体層１内を流れる電流がコントロールされる。
【００２４】
以下に、本発明における一般式（Ｉ）で表される、重合体の繰り返し単位の具体例を下記に示す。なおこの具体例は本発明を制限的に提示しているものでも、限定する意図で開示しているものでもない。
【００２５】
【化４】
2006228935.tif 000005
この一般式（１）に示される繰り返し単位を含む重合体の製造方法は、例えばアルデヒドとホスホネートを用いたＷｉｔｔｉｇ−Ｈｏｒｎｅｒ反応、アルデヒドとホスホニウム塩を用いたＷｉｔｔｉｇ反応、ビニル置換体とハロゲン化物を用いたＨｅｃｋ反応、アミンとハロゲン化物を用いたＵｌｌｍａｎｎ反応などを用いることができ、公知の方法により製造可能である。特にＷｉｔｔｉｇ−Ｈｏｒｎｅｒ反応およびＷｉｔｔｉｇ反応は反応操作の簡便さから有効である。尚、重合体の製造方法の詳細については、特願２００３−１８５４０２号公報に記載されている。
【００２６】
上記一般式（１）に示される重量平均分子量Ｍｗ２００００以上の重合体は、ＧＰＣ（ゲルパーミエイションクロマトグラフィ）で測定した重量平均分子量がポリスチレン換算で２００００以上であることを意味している。この重合体の好ましい分子量は１００００〜１００００００であり、より好ましくは２００００〜５０００００である。分子量が大きすぎる場合には、一般の有機溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗工が困難になり、実用上問題になる。
【００２７】
本発明の有機半導体層に用いられる材料は種々の一般的有機溶媒、例えばジクロロメタン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、ジクロロベンゼン及びキシレン等に対し、良好な溶解性を示す。従って本発明の高分子材料を溶解できる適当な溶媒により適当な濃度の溶液を作製し、これを用いて湿式成膜法により半導体薄膜を作製することができる。
【００２８】
有機半導体層を形成するための湿式成膜法としては、スピンコート法、ディッピング法、ブレード塗工法、スプレー塗工法、キャスト法、インクジェット法、印刷法等の公知の湿式成膜技術によって薄膜化することができる。これら各種成膜法に対し、上記記載の溶媒種から適切な溶媒が選択される。尚、本発明に係る有機半導体材料は、固体もしくは溶液の状態では、空気中でも実質的に酸化されることはない。
【００２９】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記重合体にて形成される有機半導体材層１は、図１（ａ）〜（ｄ）に示す様にいずれの構造においても有機半導体層はソース電極およびドレイン電極に挟まれるようになっている。有機半導体層１の厚みは、均一なフィルム（即ち、材質のキャリア輸送特性に悪影響を及ぼすギャップやホールがない薄膜）が形成されるような厚みに選択される。有機半導体層１の厚みは、約２００ｎｍ〜約５ｎｍが好ましく、特に約１００ｎｍ〜約５ｎｍが好適である。
【００３０】
本発明の有機薄膜トランジスタは、通常、ガラス、シリコン、プラスチックよりなる基板６に形成される。デバイスにフレキシビリティー、軽量、安価等の特性が所望される場合、通常はプラスチック基板が用いられる。図１（ａ）、（ｂ）に示すトランジスタ構造は、導電性の基板を用いることにより、基板がゲート電極を兼ねることが可能であるため一般的によく用いられている。なお、ゲート電極５上に絶縁層４を形成した後に有機半導体層１の形成が困難となる場合がある。例えば、絶縁層４の表面張力が大きい場合には、スピンコート等による有機半導体層１の成膜が不可能となったり、有機半導体材料が高分子の場合には、使用している溶媒が絶縁層４を溶解してしまったりすることがある。このような場合には図１（ｃ）、（ｄ）のように有機半導体層１を形成した後に絶縁層４を形成することが必要となる。
【００３１】
また絶縁層４はゲート電極５及び有機半導体層１の間に配置される。絶縁層４に好適な絶縁材として酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン等の無機系材料や、またはフレキシビリティー、軽量、安価なデバイスが所望される場合にはポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシリレン、ポリアクリロニトリル、シアノエチルプルラン等はじめとする高分子化合物や、各種絶縁性ＬＢ 膜等の種々の有機系材料が挙げられ、これらの材料を２つ以上合わせて用いてもよい。
【００３２】
これら絶縁層４の作製法としては特に制限はなく、たとえばＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、プラズマ重合法、蒸着法、スピンコーティング法、ディッピング法、印刷法、インクジェット法、およびＬＢ法などが挙げられ、いずれも使用可能である。また、シリコンをゲート電極と基板を兼ねて用いる場合にはシリコンの熱酸化により得られる酸化シリコンが好適である。
【００３３】
本発明の有機薄膜トランジスタは、ソース電極２、ドレイン電極３、ゲート電極５の３つの電極を有する。ゲート電極５は、絶縁層４と接触している。各電極は周知の従来技術を用いて基板６上に形成される。
【００３４】
ソース電極２、ドレイン電極３、ゲート電極５の材質としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機および有機半導体、たとえばシリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン等が挙げられる。ソース電極２およびドレイン電極３は、上記導電性物質の中でも有機半導体層１との接触面においてオーミックに接続されるものが好ましい。
【００３５】
図４、５はトランジスタの性能評価についてのグラフである。このグラフは、後述の有機半導体材料を半導体層として用いた有機薄膜トランジスタの特性例である（図４参照）。以下の式を用いて有機半導体の電界効果移動度を算出する。
Ｉds＝μＣinＷ（Ｖg−Ｖth）2 ／２Ｌ
ただし、Ｃinはゲート絶縁膜の単位面積あたりのキャパシタンス、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｖｇはゲート電圧、Ｉdsはソース・ドレイン電流、μは移動度、Ｖthはチャネルが形成し始めるゲートの閾値電圧である。
【００３６】
具体的には、ソース・ドレイン間に−２０Ｖを印加して、ゲート電圧を１０から−２０Ｖ挿引した時の、ソース・ドレイン電流を測定し、ゲート電圧が−２０Ｖに於けるソース・ドレイン電流値を上式に代入すること及びソース・ドレイン電流値の平方根をゲート電圧に対しプロットして直線近似を行う。近似曲線においてソース・ドレイン電流の平方根が０Ａになるゲート電圧値をＶｔｈとし、これら値を用いて移動度を算出する（図５参照。なお、図５中においては破線と√(-IDS)=0.0000との交点がＶｔｈとなる）。
【００３７】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
合成例は、特願２００４−２４８６６号公報に記載された方法に準じて実施した。
【実施例１】
【００３８】
重量平均分子量１２３０００の一般式（１）の前記合成例の方法による重合体を用いて図１（ｂ）に示される構造の有機薄膜トランジスタを作製した。ｐ−ドープされてゲート電極として作用するシリコン基板表面を熱酸化してＳｉＯ2の絶縁層を１００ｎｍ形成した後、酸化膜を片面だけ除去し、除去した面にＡｌを蒸着した。次に該ＳｉＯ2の絶縁層をヘキサメチルジシラザン処理し、合成例にて製造した分子量１２３０００の重合体、約１．０ｗｔ％のＴＨＦ／ｐ−キシレン（ＴＨＦ／ｐ−キシレン＝８０：２０）溶液をスピンコート、乾燥することにより、膜厚３０ｎｍの有機半導体層を作製した。有機半導体層上にチャネル長３０μｍ 、チャネル幅１０ｍｍのソース・ドレイン電極としてＡｕを蒸着した。
【００３９】
図２は上記工程で作製された有機薄膜トランジスタのトランジスタ特性を示す特性図である。図２から明らかなように、作製したデバイスは良好なトランジスタ特性を示した。
【００４０】
また、以下の式を用いて有機半導体の電界効果移動度を算出した。
Ｉds＝μＣinＷ（Ｖg−Ｖth）2 ／２Ｌ
ただし、Ｃinはゲート絶縁膜の単位面積あたりのキャパシタンス、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｖgはゲート電圧、Ｉdsはソースドレイン電流、μは移動度、Ｖthはチャネルが形成し始めるゲートのしきい値電圧である。作製した薄膜トランジスタのオン電流は−２.２８μＡであり、移動度は８.８×１０-4（ｃｍ2／Ｖｓ）であった。
【００４１】
またオンオフ比（Ｖds＝−２０Ｖ、Ｖg＝−２０ＶにおけるＩdsと、Ｖds＝−２０Ｖ、Ｖｇ＝＋１０〜−２０Ｖの範囲内で観測された最小のＩdsの比）は２．４×１０3で、閾値電圧は−０．２８Ｖであった。以上のように、作製した有機薄膜トランジスタ は優れた特性を示した。
【実施例２】
【００４２】
重量平均分子量１１００００の一般式（１）の重合体を用いた以外は、実施例１記載の方法に従って図１（ｂ）に示される構造の有機薄膜トランジスタを作製した。作製した有機薄膜トランジスタは良好なトランジスタ特性を示した。
作製した薄膜トランジスタのオン電流は−２．３５μＡ、閾値電圧は０．２５Ｖ、移動度は９．２０×１０-4（ｃｍ2／Ｖｓ）であり、オンオフ比は３．３×１０3であった。結果を図２に示す。
【実施例３】
【００４３】
重量平均分子量７５０００の一般式（１）の重合体を用いた以外は、実施例１記載の方法に従って図１（ｂ）に示される構造の有機薄膜トランジスタを作製した。作製した有機薄膜トランジスタは良好なトランジスタ特性を示した。
【００４４】
作製した薄膜トランジスタ のオン電流は−１．７２μＡ、閾値電圧は−０．５３Ｖ、移動度は７．４９×１０-4（ｃｍ2／Ｖｓ）であり、オンオフ比は２．８×１０3であった。結果を図２に示す。
【実施例４】
【００４５】
重量平均分子量２５０００の一般式（１）の重合体を用いた以外は、実施例１記載の方法に従って図１（ｂ）に示される構造の有機薄膜トランジスタを作製した。作製した有機薄膜トランジスタは良好なトランジスタ特性を示した。
作製した薄膜トランジスタのオン電流は−１．４５μＡ、閾値電圧は−０．３５Ｖ、移動度は６．１９×１０-4（ｃｍ2／Ｖｓ）であり、オンオフ比は２．５×１０3であった。結果を図２に示す。
【実施例５】
【００４６】
重量平均分子量２００００の一般式（１）の重合体を用いた以外は、実施例１記載の方法に従って図１（ｂ）に示される構造の有機薄膜トランジスタを作製した。作製した有機薄膜トランジスタは良好なトランジスタ特性を示した。
作製した薄膜トランジスタのオン電流は−０．８９μＡ、閾値電圧は−０．７３Ｖ、移動度は４．０４×１０-4（ｃｍ2／Ｖｓ）であり、オンオフ比は５．０×１０3であった。結果を図２に示す。
【００４７】
〈比較例１〉
重量平均分子量４４００の一般式（１）の重合体を用いた以外は、実施例１記載の方法に従って図１（ｂ）に示される構造の薄膜デバイスを作製した。作製した有機薄膜トランジスタはトランジスタ特性を示すが、低い移動度となった（図２参照）。
作製した薄膜トランジスタのオン電流は−０．０７８μＡ、閾値電圧は−２．１３Ｖ、移動度は３．５２×１０-5（ｃｍ2／Ｖｓ）であり、オンオフ比は１．６×１０3であった。重量平均分子量と移動度の関係を図３に示す。
【００４８】
図３から明らかなように、重量平均分子量が１００００以上の試料（実施例１〜５）は、重量平均分子量４４００の試料（比較例１）と比較すると良好な移動度を示した。また、重量平均分子量の増加に伴い、移動度も増加する傾向が得られた。本実施例から、重合体の重量平均分子量は２００００以上が好適になる。
【００４９】
以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの概略構造の例の断面図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタのトランジスタ特性の説明図である。
【図３】本発明の有機半導体材料の分子量と電界効果移動度の関係を示す説明図である。
【図４】本発明の有機薄膜トランジスタのＶds＝−２０Ｖの薄膜トランジスタ特性の説明図である。
【図５】本発明の図４の薄膜トランジスタ特性から閾値電圧を求める説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    有機半導体層
２    ソース電極
３    ドレイン電極
４    絶縁層
５    ゲート電極
６    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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