(57)【要約】【課題】駆動電圧が低い有機トランジスタを提供することを課題とする。また、簡便に作製することができ、発光を得ることができる有機トランジスタを提供することを課題とする。【解決手段】ソース電極及びドレイン電極のうち、正孔を注入する方の電極の一部として正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とからなる複合層を用い、電子を注入する方の電極の一部として電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属からなる複合層とを用い、前記複合層がどちらも有機半導体層と接する構成を有する。【選択図】図１
2006324655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記第１の電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
前記半導体層に電子を注入する第２の電極と、
前記半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、
前記第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第２の電極は少なくとも一部に、電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接することを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
第１の電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記第１の電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
前記半導体層に電子を注入する第２の電極と、
前記半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、
前記第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第２の電極は少なくとも一部に、電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記第３の電極は前記第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接しないことを特徴とする半導体素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記導電層のチャネル長方向の長さは、前記第１の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短いことを特徴とする半導体素子。
【請求項４】
請求項２において、
前記導電層は、前記第１の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする半導体素子。
【請求項５】
第１の電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記第１の電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
前記半導体層に電子を注入する第２の電極と、
前記半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、
前記第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第２の電極は少なくとも一部に、電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記第３の電極は前記第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接することを特徴とする半導体素子。
【請求項６】
請求項５において、
前記導電層は、前記第１の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする半導体素子。
【請求項７】
第１の電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記第１の電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
前記半導体層に電子を注入する第２の電極と、
前記半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、
前記第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第２の電極は少なくとも一部に、電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記第２の電極は前記第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接しないことを特徴とする半導体素子。
【請求項８】
請求項７において、
前記導電層のチャネル長方向の長さは、前記第２の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短いことを特徴とする半導体素子。
【請求項９】
請求項７において、
前記導電層は、前記第２の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする半導体素子。
【請求項１０】
第１の電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記第１の電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
前記半導体層に電子を注入する第２の電極と、
前記半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、
前記第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第２の電極は少なくとも一部に、電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記第２の電極は前記第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接することを特徴とする半導体素子。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記導電層は、前記第２の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする半導体素子。
【請求項１２】
第１の電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記第１の電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
前記半導体層に電子を注入する第２の電極と、
前記半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、
前記第２の電極は少なくとも一部に、電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第２の電極において、前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接して形成され、
前記第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層とを有し、
前記第３の電極は、前記第１の複合材料よりなる層、前記第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成され、
前記第３の電極において、前記第１の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、前記第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする半導体素子。
【請求項１３】
第１の電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記第１の電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
前記半導体層に電子を注入する第２の電極と、
前記半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、
前記第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第３の電極において、前記第１の複合材料よりなる層は前記半導体層に接して形成され、
前記第２の電極は少なくとも一部に、電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層と前記第１の複合材料よりなる層とを有し、
前記第２の電極は、前記第１の複合材料よりなる層、前記第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成され、
前記第２の電極において、前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、前記第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする半導体素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第２の電極と前記第３の電極との間に電圧をかけた際、前記半導体層が発光することを特徴とする半導体素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第２の電極と前記第３の電極との間に電圧をかけた際、前記半導体層が発光し、
前記第１の電極にかける電圧を変化させることで発光輝度が変化することを特徴とする半導体素子。
【請求項１６】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項１７】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ソース電極は、前記第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接しないことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記導電層のチャネル長方向の長さは、前記第１の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短いことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項１９】
請求項１７において、
前記導電層は、前記第１の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２０】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ソース電極は、前記第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記導電層は、前記第１の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２２】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ドレイン電極は、前記第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接しないことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記導電層のチャネル長方向の長さは、前記第２の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短いことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２４】
請求項２２において、
前記導電層は、前記第２の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２５】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ドレイン電極は、前記第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２６】
請求項２５において、
前記導電層は、前記第２の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２７】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極において、前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接して形成され、
前記ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層とを有し、
前記ソース電極は、前記第１の複合材料よりなる層、前記第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成され、
前記ソース電極において、前記第１の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、前記第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２８】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記ソース電極において、前記第１の複合材料よりなる層は前記半導体層に接して形成され、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層と前記第１の複合材料よりなる層とを有し、
前記ドレイン電極は、前記第１の複合材料よりなる層、前記第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成され、
前記ドレイン電極において、前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、前記第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２９】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３０】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ソース電極は、前記第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接しないことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３１】
請求項３０において、
前記導電層のチャネル長方向の長さは、前記第２の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短いことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３２】
請求項３０において、
前記導電層は、前記第２の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３３】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ソース電極は、前記第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３４】
請求項３３において、
前記導電層は、前記第２の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３５】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ドレイン電極は、前記第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接しないことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３６】
請求項３５において、
前記導電層のチャネル長方向の長さは、前記第１の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短いことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３７】
請求項３５において、
前記導電層は、前記第１の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３８】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、
前記ドレイン電極は、前記第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成され、前記導電層は、前記半導体層に接することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項３９】
請求項３８において、
前記導電層は、前記第１の複合材料よりなる層に覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項４０】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、
前記ドレイン電極において、前記第１の複合材料よりなる層は前記半導体層に接して形成され、
前記ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層と前記第１の複合材料よりなる層とを有し、
前記ソース電極は、前記第１の複合材料よりなる層、前記第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成され、
前記ソース電極において、前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、前記第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項４１】
ゲート電極と、
有機化合物を含む半導体層と、
前記ゲート電極と前記半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、
前記ソース電極において、前記第２の複合材料よりなる層は前記半導体層に接して形成され、
前記ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層とを有し、
前記ドレイン電極は、前記第１の複合材料よりなる層、前記第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成され、
前記ドレイン電極において、前記第１の複合材料よりなる層は前記半導体層に接しており、前記第１の複合材料よりなる層と前記第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項４２】
請求項１６乃至請求項４１のいずれか一項において、
前記ソース電極と前記ドレイン電極の間に電圧をかけた際、前記半導体層が発光することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項４３】
請求項１６乃至請求項４１のいずれか一項において、
前記ソース電極と前記ドレイン電極の間に電圧をかけた際、前記半導体層が発光し、
前記ゲート電極にかける電圧を変化させることで発光輝度が変化することを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項４４】
請求項１６乃至請求項４３のいずれか一項に記載の有機トランジスタを画素部に備え、
前記有機トランジスタを制御する手段を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項４５】
請求項１６乃至請求項４３のいずれか一項に記載の有機トランジスタを画素部に備え、
前記有機トランジスタを制御する手段を備えた表示部を有することを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子や増幅素子として利用できる半導体素子（例えば、有機トランジスタ）に関するものである。また、それらを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む積層体に、一方の電極から電子を、もう一方の電極から正孔を注入し、積層体中で電子と正孔が再結合することによって積層体中の発光材料が励起されて発光を得ることができる発光素子の開発が進められている。
【０００３】
当該発光素子は自発光型であることから視野角依存性が小さく視認性に優れ、薄型軽量化も容易であることから次世代のフラットパネルディスプレイへの使用に注目が集まっている。また、プラスチック等の可撓性を有するフィルムに素子を作製することもでき、モバイルディスプレイとしての用途も見込まれている。
【０００４】
この発光素子を用いた発光装置の種類としては大きく分けてパッシブマトリクス型とアクティブマトリクス型の２種類がある。アクティブマトリクス型の発光装置は画素毎にトランジスタが電気的に接続され、発光素子の発光を制御している。
【０００５】
これまでアクティブマトリクス型の発光装置のトランジスタには、シリコンに代表される無機半導体材料が広く用いられてきた。しかし、シリコンに代表される無機半導体材料を半導体層として成膜するためには高温で処理する必要があるため、基板にプラスチックやフィルム等の可撓性を有する材料を用いることが難しい。
【０００６】
これに対し、有機半導体材料を半導体層として用いるトランジスタは、比較的低温度でも成膜が可能であるため、ガラス基板のみならずプラスチックなどの熱耐久性の小さい基板上にも原理的にトランジスタを作製が可能となる。
【０００７】
このように、有機半導体材料を半導体層とした電界効果トランジスタ（以下、「有機トランジスタ」と記す）の例として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）をゲート絶縁層とし、ペンタセンを半導体層としたもの（下記非特許文献１参照）が挙げられる。この報告では電界効果移動度が１ｃｍ２／Ｖｓと報告されており、有機半導体材料を半導体層としても、アモルファスシリコンに匹敵するトランジスタ性能が得られることが報告されている。
【０００８】
この有機トランジスタを用いて発光素子を駆動するアクティブマトリクス型発光装置についても提案がなされている。さらに、有機トランジスタの有機半導体層にソース電極から正孔を、ドレイン電極から電子を注入し半導体層中で再結合させ、有機半導体層自体から発光を得る有機トランジスタ（以下、有機発光トランジスタと称する）に関する報告もいくつかなされている（例えば非特許文献２、非特許文献３参照）。
【０００９】
これらの有機発光トランジスタは、トランジスタの機能と発光素子との機能を同時に併せ持つ素子であるため、発光素子を駆動するトランジスタと発光素子とを別々に作製するよりも開口率の面で有利であるとされている。また、トランジスタと発光素子と両方を作製する場合と比較して作製する要素が少なくなることから製品の歩留まりや製造コストの面でも有利と考えられる。
【００１０】
ところで、有機発光トランジスタでは発光を得る為にソース電極及びドレイン電極から正孔及び電子をそれぞれ半導体層中に注入しなければいけないが、その界面にエネルギー障壁が存在すると、発光がうまく起こらない、キャリア移動度などのトランジスタ特性が低下する、駆動電圧が上昇する、などの問題が起こる。
【００１１】
半導体層に正孔や電子を注入する際のエネルギー障壁は、電極に用いる材料と有機半導体材料との関係で決まっており、電極に用いる材料の仕事関数に大きく影響する。そのため、効率よく半導体層に正孔や電子を注入することができ、駆動電圧を小さくすることが可能な電極材料はその選択の幅が非常に小さい。
【００１２】
さらに、金属電極を形成する場合、電極を形成する際のエッチングによって仕事関数が変化してしまったり、下部層が劣化してしまったりする場合もあり、駆動電圧が小さく簡便に作製することができる有機発光トランジスタを得ることは容易ではない。
【非特許文献１】Ｙ．Ｙ．Ｌｉｎ，Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌａｃｈ，Ｓ．Ｆ．Ｎｅｌｓｏｎ，Ｔ．Ｎ．Ｊａｃｋｓｏｎ，  ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１８，６０６−６０８（１９９７）
【非特許文献２】Ｍ．Ａｈｌｅｓ，Ａ．Ｈｅｐｐ，Ｒ．Ｓｃｈｍｅｃｈｅｌ，Ｆ．ｖ．Ｓｅｇｇｅｒｎ、  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．８４，Ｎｏ．３，４２８−４３０（２００４）
【非特許文献３】Ｔ．Ｓａｋａｎｏｕｅ，Ｅ．Ｆｕｊｉｗａｒａ，Ｒ．Ｙａｍａｄａ，Ｈ．Ｔａｄａ，  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．４，４９４−４９５（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明では、駆動電圧が低い半導体素子を提供することを課題とする。また、発光を得ることができ、当該発光の制御をそれ自身で行うことが可能で且つ簡便に作製することができる半導体素子を提供することを課題とする。
【００１４】
また、本発明では、駆動電圧が低い有機トランジスタを提供することを課題とする。また、発光を得ることができ、当該発光の制御をゲート電極の電圧を変化させることによって行うことが可能で且つ簡便に作製することができる有機トランジスタを提供することを課題とする。
【００１５】
また、本発明では開口率が高く、歩留まりが高い発光装置を提供することを課題とする。また本発明ではさらに簡便に作製することが可能な発光装置を提供することを課題とする。また、本発明では、駆動電圧が低く消費電力の小さい発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、ソース電極及びドレイン電極のうち、正孔を注入する方の電極の一部として正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む複合層を用い、電子を注入する方の電極の一部として電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む複合層とを用い、前記複合層がどちらも有機半導体層と接する構成を有する有機発光トランジスタが上記課題を解決できることを見いだした。
【００１７】
本発明の半導体素子は、第１の電極と、有機化合物を含む半導体層と、第１の電極と半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と半導体層に電子を注入する第２の電極と、半導体層に正孔を注入する第３の電極とを有し、第３の電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、第２の電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は半導体層に接することを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体素子は、上記構成において、第２の電極は前記第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成されていることを特徴とする。導電層が半導体層に接しない場合、導電層のチャネル長方向の長さが第１の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短くてもよく、また、導電層が第１の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。導電層が半導体層に接する場合、導電層が第１の複合材料よりなる層に覆われる構成としてもよい。
【００１９】
本発明の半導体素子は、上記構成において、第３の電極は前記第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成されていることを特徴とする。導電層が半導体層に接しない場合、導電層のチャネル長方向の長さが第２の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短くてもよく、また、導電層が第２の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。導電層が半導体層に接する場合、導電層が第２の複合材料よりなる層に覆われる構成としてもよい。
【００２０】
本発明の半導体素子は、上記構成において、第２の電極は、さらに第２の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする。また、第２の電極は、第１の複合材料よりなる層、第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体素子は、上記構成において、第３の電極は、さらに第１の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする。また、第３の電極は、第１の複合材料よりなる層、第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の有機トランジスタは、ゲート電極と、有機化合物を含む半導体層と、ゲート電極と半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極とを有し、ソース電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、ドレイン電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は半導体層に接することを特徴とする。
【００２３】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ソース電極は、第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成されていることを特徴とする。導電層が半導体層に接しない場合、導電層のチャネル長方向の長さが、第１の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短くてもよく、また、導電層が第１の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。導電層が半導体層に接する場合、導電層が第１の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。
【００２４】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ドレイン電極は、第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成されていることを特徴とする。導電層が半導体層に接しない場合、導電層のチャネル長方向の長さが第２の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短くてもよく、また、導電層が第２の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。導電層が半導体層に接する場合、導電層が第２の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。
【００２５】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ソース電極は、さらに第２の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする。また、ソース電極は、第１の複合材料よりなる層、第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ドレイン電極は、さらに第１の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする。また、ドレイン電極は、第１の複合材料よりなる層、第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の有機トランジスタは、ゲート電極と、有機化合物を含む半導体層と、ゲート電極と半導体層を電気的に絶縁する絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極とを有し、ソース電極は少なくとも一部に電子輸送性を有する有機化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを含む第２の複合材料よりなる層を有し、ドレイン電極は少なくとも一部に正孔輸送性を有する有機化合物と金属酸化物とを含む第１の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層及び第２の複合材料よりなる層は半導体層に接することを特徴とする。
【００２８】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ソース電極は、第２の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成されていることを特徴とする。導電層が半導体層に接しない場合、導電層のチャネル長方向の長さが第２の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短くてもよく、また、導電層が第２の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。導電層が半導体層に接する場合、導電層が第２の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。
【００２９】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ドレイン電極は、第１の複合材料よりなる層と導電層との２層で形成されていることを特徴とする。導電層が半導体層に接しない場合、導電層のチャネル長方向の長さが第１の複合材料よりなる層のチャネル長方向の長さよりも短くてもよく、また、導電層が第１の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。導電層が半導体層に接する場合、導電層が第１の複合材料よりなる層に覆われていてもよい。
【００３０】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ソース電極は、さらに第１の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする。また、ソース電極は、第１の複合材料よりなる層、第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ドレイン電極は、さらに第２の複合材料よりなる層を有し、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層は、少なくとも一部において接していることを特徴とする。また、ドレイン電極は、第１の複合材料よりなる層、第２の複合材料よりなる層、及び導電層の３層で形成されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明の有機トランジスタは、上記構成において、ソース電極とドレイン電極の間に電圧をかけた際、半導体層が発光することを特徴とする。また、ゲート電極にかける電圧を変化させることで発光輝度が変化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の半導体素子は、駆動電圧が低い半導体素子である。また、発光を得ることができ、当該発光の制御をそれ自身で行うことが可能で且つ簡便に作製することができる半導体素子である。
【００３４】
また、本発明の有機トランジスタは、駆動電圧が低い有機トランジスタである。また、発光を得ることができ、当該発光の制御をゲート電極の電圧を変化させることによって行うことが可能で且つ簡便に作製することができる有機トランジスタである。
【００３５】
また、本発明の発光装置は開口率が高く、歩留まりが高い発光装置である。また本発明の発光装置は、さらに、簡便に作製することが可能な発光装置である。また、本発明の発光装置は、駆動電圧が小さい発光装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３７】
（実施の形態１）
本発明の実施の態様である半導体素子について図１乃至図８に記載の図面を例に挙げながら説明する。
【００３８】
図１（Ａ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００３９】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２と第１の電極１００を電気的に絶縁している。また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは半導体層１０２に接していなくとも良い。
【００４０】
図示していないが、第１の電極１００を形成することができる絶縁体のうち、基板としてはガラス基板、石英基板、結晶性ガラスなどの絶縁性基板や、セラミック基板、ステンレス基板、金属基板（タンタル、タングステン、モリブデン等）、半導体基板、プラスチック基板（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン等）等を用いることができる。また、これらの基板上に酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素及び酸素を含む窒化ケイ素などの無機絶縁材料や、アクリルやポリイミドなどの有機絶縁材料、珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基として少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）、フルオロ基、又は少なくとも水素を含む有機基及びフルオロ基を有する材料、いわゆるシロキサン系の材料による絶縁膜を形成してもよい。これら絶縁膜はＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法、湿式法などの方法によって形成されていても良い。
【００４１】
第１の電極１００、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの材料としては特に限定されるものではないが、白金、金、アルミニウム、クロム、ニッケル、コバルト、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム、タングステンなどの金属及びそれらを含む合金、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリジアセチレンなどの導電性高分子化合物、シリコン、ドープドシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などの無機半導体、さらにこれらに酸（ルイス酸も含む）、ハロゲン原子、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの金属原子などがドーピングされているものも挙げられる。一般にはソース電極及びドレイン電極に用いる導電性材料としては、金属を用いることが多い。これらは、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法、湿式法などの方法によって形成されていても良い。
【００４２】
絶縁膜１０１の材料も特に限定されるものではないが、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素及び酸素を含む窒化ケイ素などの無機絶縁材料や、アクリルやポリイミドなどの有機絶縁材料、珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基として少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）、フルオロ基、又は少なくとも水素を含む有機基及びフルオロ基を有する材料、いわゆるシロキサン系の材料による絶縁膜により形成することができる。
【００４３】
半導体層１０２の材料は低分子、中分子、高分子のいずれも用いることができ、その種類は特に限定されるものではないが、多環芳香族化合物、共役二重結合化合物、マクロ環化合物、金属フタロシアニン錯体、電荷移動錯体、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、オリゴチオフェン類、フラーレン類、カーボンナノチューブ、などが挙げられる。例えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリチエニレンビニレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリアニリン、ポリジアセチレン、ポリアズレン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリセレノフェン、ポリフラン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリインドール、ポリビリダジン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノン、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィド、ポリビニルピリジン、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、アントラセンテトラカルボン酸ジイミド、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４及びこれらの誘導体を用いることができる。また、これらの具体例としては、一般的にｐ型半導体とされるペンタセン、セクシチオフェン（６Ｔ）、銅フタロシアニン、ビス−（１，２，５−チアジアゾロ）−ｐ−キノビス（１，３−ジチオール）、ルブレン、一般的にｎ型半導体とされる７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、１，４，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、３’，４’−ジブチル−５，５”−ビス（ジシアノメチレン）−５，５”−ジヒドロ−２，２’：５’，２”−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）等がある。なお、有機半導体においてｐ型やｎ型の特性はその物質固有のものでは無く、キャリアを注入する電極との関係や注入の際の電界の強度に依存し、どちらになりやすいという傾向はあるもののｐ型にもｎ型にも、バイポーラ型にもなりうる可能性がある。本発明では少なくとも第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４などの一部が半導体層１０２に接して設けられることによって、正孔、電子とも注入障壁が減少し、過大な電界をかけずとも容易に正孔や電子を注入することが出来るようになるため、一般にｐ型もしくはｎ型と言われている材料であっても、正孔、電子両方のキャリアを注入することが出来るようになり、再結合の結果として発光を得ることができる。このように、本発明において半導体層１０２の材料としては、一般にｐ型もしくはｎ型と言われている材料を用いても駆動電圧の上昇などを低減することができる。なお、バイポーラ性の高い材料を用いるとさらに駆動電圧を低減させることができるため、なお好ましい構成である。
【００４４】
その他、本発明の半導体素子における半導体層１０２の材料として用いることが可能な化合物としては４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等を用いることができる。
【００４５】
また、ホスト材料として正孔又は電子もしくはその両方に対して輸送性を有する材料（例えば、正孔輸送性の材料として、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）、電子輸送性の材料として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ））等のトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、４，４−ビス（５−メチルベンゾオキサゾル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）、バイポーラ性を有する材料として、ポリ（２、５−チエニレンビニレン）（略称：ＰＴＶ）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２、５−ジイル）（略称：Ｐ３ＨＴ）、ポリ（９，９’−ジオクチルーフルオレン−ｃｏ−ビチオフェン）（略称：Ｆ８Ｔ２）、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体等）に、ゲスト材料として発光中心となる材料（例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン、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（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］（ピコリナト）イリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝（ピコリナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）））を分散させたホスト−ゲスト型の混合材料でもよい。ホスト材料中のゲスト材料の濃度に制限は無いが、５ｗｔ％〜８ｗｔ％程度が好ましい。
【００４６】
これら材料よりなる半導体層１０２はＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法、湿式法など、どの方法によって形成されていても良い。
【００４７】
第２の複合材料よりなる層１０３を形成する第２の複合材料は、無機化合物と電子輸送性を有する有機化合物とを複合した材料である。無機化合物としてはアルカリ金属及びアルカリ土類金属、もしくはそれらを含む酸化物や窒化物が望ましく、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リチウム酸化物、マグネシウム窒化物、カルシウム窒化物であることが好ましい。また、電子輸送性を有する有機化合物としては、ペリレンテトラカルボン酸無水物及びその誘導体、ペリレンテトラカルボキシジイミド誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸無水物及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボキシジイミド誘導体、金属フタロシアニン誘導体、フラーレン類の他、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。第２の複合材料よりなる層１０３はアルカリ金属及びアルカリ土類金属、もしくはそれらを含む酸化物や窒化物と電子輸送性を有する有機化合物との共蒸着法によって作製することができるが、湿式法やその他の方法によって形成されていても良い。
【００４８】
第１の複合材料よりなる層１０４を形成する第１の複合材料は、無機化合物と正孔輸送性を有する有機化合物とを複合した材料である。無機化合物としては、遷移金属の酸化物や窒化物が望ましく、具体的には、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化マンガン、酸化レニウムが好適であり、正孔輸送性を有する有機化合物としては４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）等のアリールアミノ基を有する有機材料や、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等も用いることができる。
【００４９】
また、下記一般式（１）で表されるような有機材料も好適に用いることができ、その具体例としては３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）等を挙げることができる。この構造を有する有機化合物を用いた第１の複合材料は熱的安定性に優れ、信頼性が良い。
【００５０】
【化１】
2006324655.tif 000003
（式中、Ｒ１およびＲ３は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ１は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ２は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表し、Ｒ４は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基、一般式（２）で示される置換基のいずれかを表し、一般式（２）で示される置換基において、Ｒ５は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ２は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ６は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表す。）
【００５１】
【化２】
2006324655.tif 000004
【００５２】
また、下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで示されるような有機材料も好適に用いることができる。下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで表される有機化合物の具体例としては、Ｎ−（２−ナフチル）カルバゾール（略称：ＮＣｚ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＣＰＡ）、３，５−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ビフェニル（略称：ＢＣＰＢｉ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）等を挙げることができる。
【００５３】
【化３】
2006324655.tif 000005
（式中Ａｒは炭素数６〜４２の芳香族炭化水素基を表し、ｎは１〜３の自然数を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５４】
【化４】
2006324655.tif 000006
（式中Ａｒは炭素数６〜４２の１価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５５】
【化５】
2006324655.tif 000007
（式中Ａｒは炭素数６〜４２の２価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ４は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５６】
【化６】
2006324655.tif 000008
（ただし、式中Ａｒは炭素数６〜４２の３価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ６は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５７】
さらに、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、テトラセン、ルブレン、ペンタセン等の芳香族炭化水素も用いることができる。
【００５８】
第１の複合材料よりなる層１０４は上述した無機化合物と正孔輸送性を有する有機化合物との共蒸着法によって作製することができるが、湿式法やその他のどの方法によって形成されていても良い。なお、第１の複合材料よりなる層１０４において有機化合物と無機化合物とは重量比で９５：５〜２０：８０、より好ましくは９０：１０〜５０：５０であることが望ましい。
【００５９】
このような構成を有する本発明の半導体素子は第２の電極１０７の半導体層１０２と接する部分に第２の複合材料よりなる層１０３を有している為、第２の電極１０７から半導体層１０２に電子を注入する為のエネルギー障壁が小さい。また、第３の電極１０８の半導体層１０２と接する部分に第１の複合材料よりなる層１０４を有する為、第３の電極１０８から半導体層１０２に正孔を注入する為のエネルギー障壁が小さい。これらのことより、本発明の半導体素子は駆動電圧が低い半導体素子とすることができる。また、第２の電極１０７及び第３の電極１０８に第１の複合材料及び第２の複合材料でなくその他の材料を用いる従来の構成では、第２の電極１０７と第３の電極１０８を形成する導電層を選択する際に仕事関数による制約を受け、導電性や安定性などのその他の特性をも考慮するとその選択の幅が非常に小さい。一方、本発明の半導体素子における第２の電極１０７及び第３の電極１０８はそれぞれに第２の複合材料よりなる層１０３、第１の複合材料よりなる層１０４を半導体層１０２に接するように設けるだけで、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂはある程度の導電性を有していれば良く、先に述べた材料はどれも好適に用いることができ、非常に選択の幅を広げることができる。
【００６０】
さらに、第１の複合材料よりなる層１０４、第２の複合材料よりなる層１０３のどちらも蒸着や湿式法により形成することも可能であり、本発明の半導体素子は簡便に作製することができる。
【００６１】
さらに、本発明の半導体素子は、第２の電極１０７と第３の電極１０８との間に第３の電極側の電圧を第２の電極側の電圧より高くなるように、ある一定以上の電圧をかけることによって発生した電界によって、第２の電極１０７から電子が半導体層１０２中に注入され、第３の電極１０８から半導体層１０２中に正孔が注入されて注入された正孔と電子が半導体層１０２中で再結合することによって半導体層１０２の分子が励起され、励起された分子が基底状態に戻る際に半導体層１０２から発光を得ることができる。このとき、第１の電極１００に電圧をかけ、その電圧を変化させることによって、第２の電極１０７と第３の電極１０８との間にかける電流や電圧を変化させることなく電子または正孔の注入量を変えることが出来、発光の制御を行うことが可能となる。
【００６２】
また、駆動用のトランジスタと発光素子とを別々に設けずとも、発光の制御が可能となることから開口率が向上し、高精細化に有利である。また、作製プロセスも少ないことから本発明の半導体素子または有機トランジスタもしくは有機発光トランジスタを用い、それらを制御する機能を備えた本発明の発光装置は不良の発生率が小さく、歩留まりの良い発光装置とすることができる。
【００６３】
図１（Ｂ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図１（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００６４】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２と第１の電極１００を電気的に絶縁している。また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されている。すなわち、図１（Ｂ）の半導体素子は、図１（Ａ）と異なり、第２の複合材料よりなる層１０３、第１の複合材料よりなる層１０４、導電層１０５ａ、及び導電層１０５ｂがそれぞれ半導体層１０２と接するよう形成されている。そのため、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの表面を覆うように、第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４が形成されている。
【００６５】
なお、図１（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明は省略する。
【００６６】
図１（Ｃ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図１（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００６７】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２と第１の電極１００を電気的に絶縁している。また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されており、半導体層１０２に接していない。すなわち、図１（Ｃ）の半導体素子は、図１（Ａ）と同様、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは半導体層１０２に接していない。図１（Ａ）と異なり、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向１０９の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３の幅（チャネル長方向１０９の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向１０９の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４の幅（チャネル長方向１０９の長さ）よりも短く形成されている。
【００６８】
図１に記載したような、半導体層１０２上に電極が配置されるような素子である場合、電極を形成する際に半導体層１０２の表面にダメージが入り、半導体素子としての性能が低下する場合がある。しかし、図１（Ｃ）のような構成であれば、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されており、半導体層１０２に接していないため、半導体層１０２にダメージを与えずに金属導電層を形成することが出来るようになる。具体的にはマスクを用いて複合材料よりなる層の上のみに導電層を形成すればよい。
【００６９】
図１（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずる。
【００７０】
図２（Ａ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図２（Ａ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００７１】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は絶縁膜１０１に接して形成され、半導体層１０２は絶縁膜１０１、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【００７２】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されていてもよい。すなわち、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは絶縁膜１０１に接しておらず、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていてもよい。
【００７３】
図２（Ａ）では第２の電極１０７及び第３の電極１０８はより第１の電極１００に近い方に各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４が形成され、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは絶縁膜１０１から離れて形成されているが、図２（Ｃ）のように導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂをより第１の電極１００に近い方に形成し、第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４を絶縁膜１０１から離れて形成しても良い。図２（Ｃ）のような構成は、半導体層１０２と第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４と半導体層１０２とが接触する面積が広くなるので、正孔及び電子の注入に関し有利な構成である。図２（Ｃ）の構造は電極の積層順以外は図２（Ａ）と同じである。
【００７４】
図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【００７５】
図２（Ｂ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図２（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００７６】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は絶縁膜１０１に接して形成され、半導体層１０２は絶縁膜１０１、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【００７７】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されている。すなわち、図２（Ｂ）の半導体素子は、図２（Ａ）及び（Ｃ）と異なり、第２の複合材料よりなる層１０３、第１の複合材料よりなる層１０４、導電層１０５ａ、及び導電層１０５ｂがそれぞれ絶縁膜１０１と接するよう形成されている。そのため、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの表面を覆うように、第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４が形成されており、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは半導体層１０２と接しない構成となっている。
【００７８】
図２（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【００７９】
図３（Ａ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図３（Ａ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００８０】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は絶縁膜１０１に接して形成され、半導体層１０２は絶縁膜１０１、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【００８１】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａ、第１の複合材料よりなる層１０４ａの３層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂ、第１の複合材料よりなる層１０４ｂとの３層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３ａと、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂとは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。また、第２の電極１０７における第１の複合材料よりなる層１０４ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａはその少なくとも一部が接して設けられており、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂはその少なくとも一部が接して設けられる。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部はこれら複合材料よりなる層の周辺部に至らない内側に形成されていても良い。すなわち、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは絶縁膜１０１に接しておらず、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ａの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていてもよい。
【００８２】
なお、第２の複合材料よりなる層１０３ａ、１０３ｂは図１（Ａ）の説明における第２の複合材料よりなる層１０３の材料で形成することができ、第１の複合材料よりなる層１０４ａ、１０４ｂは図１（Ａ）の説明における第１の複合材料よりなる層１０４の材料で形成することが出来る。
【００８３】
図３（Ａ）に記載の本発明の半導体素子は、第２の電極１０７及び第３の電極１０８が、第２の複合材料よりなる層、第１の複合材料よりなる層の両方の層を有し、さらに第２の複合材料よりなる層と第１の複合材料よりなる層が接していることから、電子または正孔の注入性が向上し、より駆動電圧を低下させることが出来るようになる。
【００８４】
また、図３（Ａ）に記載の構成は同じマスクで三度成膜を繰り返すのみで第２の電極１０７及び第３の電極１０８を作製することが可能である為、さらに簡便に作製することができる半導体素子とすることができる。なお、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層の積層順はこの逆であっても良い。
【００８５】
図３（Ａ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【００８６】
図３（Ｂ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図３（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００８７】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は絶縁膜１０１に接して形成され、半導体層１０２は絶縁膜１０１、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【００８８】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａ、第１の複合材料よりなる層１０４ａの３層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂ、第１の複合材料よりなる層１０４ｂとの３層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３ａと、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂとは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。また、第２の電極１０７における第１の複合材料よりなる層１０４ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａはその少なくとも一部が接して設けられており、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂはその少なくとも一部が接して設けられる。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部はこれら複合材料よりなる層の周辺部に至らない内側に形成されていても良い。すなわち、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは絶縁膜１０１に接しておらず、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ａの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていてもよい。
【００８９】
なお、第２の複合材料よりなる層１０３ａ、１０３ｂは図１（Ａ）の説明における第２の複合材料よりなる層１０３の材料で形成することができ、第１の複合材料よりなる層１０４ａ、１０４ｂは図１（Ａ）の説明における第１の複合材料よりなる層１０４の材料で形成することが出来る。
【００９０】
図３（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は、第２の電極１０７及び第３の電極１０８が、第２の複合材料よりなる層、第１の複合材料よりなる層の両方の層を有し、さらに第２の複合材料よりなる層と第１の複合材料よりなる層が接していることから、電子または正孔の注入性が向上し、より駆動電圧を低下させることが出来るようになる。なお、図３（Ｂ）に示した本発明の半導体素子では、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置していることから、電子及び正孔の再結合確率や注入効率が向上すると考えられ、好ましい構成である。
【００９１】
また、図３（Ｂ）に記載の構成は第２の電極１０７及び第３の電極１０８の３層のうち、１層目を成膜した後同じマスクを少しずらして２層目、３層目の成膜を行うのみで第２の電極１０７及び第３の電極１０８を作製することが可能である為、非常に簡便に作製することができる半導体素子とすることができる。なお、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層の積層順はこの逆であっても良いが、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置するように、第２の電極１０７の形状と第３の電極１０８の形状も逆にする。
【００９２】
図３（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【００９３】
図３（Ｃ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図３（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【００９４】
第１の電極１００は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は絶縁膜１０１に接して形成され、半導体層１０２は絶縁膜１０１、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【００９５】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａ、第１の複合材料よりなる層１０４ａの３層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂ、第１の複合材料よりなる層１０４ｂとの３層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３ａと、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂとは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。また、第２の電極１０７における第１の複合材料よりなる層１０４ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａその少なくとも一部が接して設けられており、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂはその少なくとも一部が接して設けられる。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部はこれら複合材料よりなる層の周辺部に至らない内側に形成されていても良い。すなわち、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは絶縁膜１０１に接しておらず、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ａの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていてもよい。
【００９６】
なお、第２の複合材料よりなる層１０３ａ、１０３ｂは図１（Ａ）の説明における第２の複合材料よりなる層１０３の材料で形成することができ、第１の複合材料よりなる層１０４ａ、１０４ｂは図１（Ａ）の説明における第１の複合材料よりなる層１０４の材料で形成することが出来る。
【００９７】
図３（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子は、第２の電極１０７及び第３の電極１０８が、第２の複合材料よりなる層、第１の複合材料よりなる層の両方の層を有し、さらに第２の複合材料よりなる層と第１の複合材料よりなる層が接していることから、電子または正孔の注入性が向上し、より駆動電圧を低下させることが出来るようになる。なお、図３（Ｂ）に示した本発明の半導体素子では、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置していることから、電子及び正孔の再結合確率や注入効率が向上すると考えられ、好ましい構成である。なお、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層の積層順はこの逆であっても良いが、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置するように、第２の電極１０７の形状と第３の電極１０８の形状も逆にする。
【００９８】
図３（Ｄ）は図３（Ｃ）の応用例であり、図４に示したような櫛形の電極を有し、いくつもの半導体素子が繋がっている構成の場合に図３（Ｃ）の形状の半導体素子を適用した例であり、図３（Ｄ）は図４におけるα―βの断面図に相当する。この構成は第２の電極１０７の両側に第３の電極１０８が存在し、そのどちら側の半導体層１０２からも発光を得ることができる。また、第１の電極１００を別にすれば別々に発光を制御することができる。もちろん第１の電極１００は同一としても良い。また、図示はされていないが、第２の電極１０７の両側にも第３の電極１０８が設けられ、このような構造が繰り返し設けられた構造である。
【００９９】
図３（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１００】
図５（Ａ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図５（Ａ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１０１】
半導体層１０２は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は半導体層１０２上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【０１０２】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されていてもよい。すなわち、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは半導体層１０２に接しておらず、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていてもよい。
【０１０３】
図５（Ａ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１０４】
図５（Ｂ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図５（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１０５】
半導体層１０２は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は半導体層１０２上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【０１０６】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されている。すなわち、図５（Ｂ）の半導体素子は、図５（Ａ）と異なり、第２の複合材料よりなる層１０３、第１の複合材料よりなる層１０４、導電層１０５ａ、及び導電層１０５ｂがそれぞれ半導体層１０２と接するよう形成されている。そのため、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの表面を覆うように、第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４が形成されており、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは絶縁膜１０１と接しない構成となっている。
【０１０７】
図５（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１０８】
図５（Ｃ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図５（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１０９】
半導体層１０２は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７及び第３の電極１０８から第１の電極１００を電気的に絶縁している。第２の電極１０７及び第３の電極１０８は半導体層１０２上に形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成される。
【０１１０】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されており、半導体層１０２に接していない。すなわち、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは半導体層１０２に接しておらず、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されている。
【０１１１】
図５に記載したような、半導体層１０２上に電極が配置されるような素子である場合、電極を形成する際のスパッタリングによって半導体層１０２の表面にダメージが入り、半導体素子としての性能が低下する場合がある。しかし、図５（Ｃ）のような構成であれば、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されており、半導体層１０２に接していないため、半導体層１０２にダメージを与えずに金属導電層を形成することが出来るようになる。具体的にはマスクを用いて複合材料よりなる層の上のみに導電層を形成すればよい。
【０１１２】
図５（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１１３】
図６（Ｂ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図６（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１１４】
第２の電極１０７及び第３の電極１０８は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成される。半導体層１０２は第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２から第１の電極１００を電気的に絶縁している。
【０１１５】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されていてもよい。すなわち、導電層１０５ａは、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第１の複合材料よりなる層１０４の幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていてもよい。
【０１１６】
図６（Ｂ）では第２の電極１０７及び第３の電極１０８はより第１の電極１００に近い方に各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４が形成され、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは絶縁膜１０１から離れて形成されているが、図６（Ａ）のように導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂをより第１の電極１００に近い方に形成し、第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４を絶縁膜１０１から離れて形成しても良い。図６（Ｂ）のような構成は、半導体層１０２と第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４と半導体層１０２とが接触する面積が広くなるので、正孔及び電子の注入に関し有利な構成である。図６（Ｂ）の構造は電極の積層順以外は図６（Ａ）と同じである。
【０１１７】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１１８】
図６（Ｃ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図６（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１１９】
第２の電極１０７及び第３の電極１０８は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成される。半導体層１０２は第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２から第１の電極１００を電気的に絶縁している。
【０１２０】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３の２層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第１の複合材料よりなる層１０４との２層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３と、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４とは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部は各々第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４の周辺部に至らない内側に形成されている。すなわち、図６（Ｃ）の半導体素子は、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの表面を覆うように、第２の複合材料よりなる層１０３及び第１の複合材料よりなる層１０４が形成されており、導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂは半導体層１０２と接しない構成となっている。
【０１２１】
図６（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１２２】
図７（Ａ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図７（Ａ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１２３】
第２の電極１０７及び第３の電極１０８は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成される。半導体層１０２は第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２から第１の電極１００を電気的に絶縁している。
【０１２４】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａ、第１の複合材料よりなる層１０４ａの３層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂ、第１の複合材料よりなる層１０４ｂとの３層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３ａと、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂとは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。また、第２の電極１０７における第１の複合材料よりなる層１０４ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａはその少なくとも一部が接して設けられており、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂはその少なくとも一部が接して設けられる。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部はこれら複合材料よりなる層の周辺部に至らない内側に形成されていても良い。すなわち、導電層１０５ａは、幅が（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ａ及び第１の複合材料よりなる層１０４ａの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長ｈ横行の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ｂ及び第１の複合材料よりなる層１０４ｂの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていても良い。
【０１２５】
なお、第２の複合材料よりなる層１０３ａ、１０３ｂは図１（Ａ）の説明における第２の複合材料よりなる層１０３の材料で形成することができ、第１の複合材料よりなる層１０４ａ、１０４ｂは図１（Ａ）の説明における第１の複合材料よりなる層１０４の材料で形成することが出来る。
【０１２６】
図７（Ａ）に記載の本発明の半導体素子は、第２の電極１０７及び第３の電極１０８が、第２の複合材料よりなる層、第１の複合材料よりなる層の両方の層を有し、さらに第２の複合材料よりなる層と第１の複合材料よりなる層が接していることから、電子または正孔の注入性が向上し、より駆動電圧を低下させることが出来るようになる。
【０１２７】
また、図７（Ａ）に記載の構成は同じマスクで三度成膜を繰り返すのみで第２の電極１０７及び第３の電極１０８を作製することが可能である為、さらに簡便に作製することができる半導体素子とすることができる。なお、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層の積層順はこの逆であっても良い。
【０１２８】
図７（Ａ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１２９】
図７（Ｂ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図７（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１３０】
第２の電極１０７及び第３の電極１０８は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成される。半導体層１０２は第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２から第１の電極１００を電気的に絶縁している。
【０１３１】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａ、第１の複合材料よりなる層１０４ａの３層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂ、第１の複合材料よりなる層１０４ｂとの３層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３ａと、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂとは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。また、第２の電極１０７における第１の複合材料よりなる層１０４ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａその少なくとも一部が接して設けられており、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂはその少なくとも一部が接して設けられる。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部はこれら複合材料よりなる層の周辺部に至らない内側に形成されていても良い。すなわち、導電層１０５ａは、幅が（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ａの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ｂの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていても良い。
【０１３２】
なお、第２の複合材料よりなる層１０３ａ、１０３ｂは図１（Ａ）の説明における第２の複合材料よりなる層１０３の材料で形成することができ、第１の複合材料よりなる層１０４ａ、１０４ｂは図１（Ａ）の説明における第１の複合材料よりなる層１０４の材料で形成することが出来る。
【０１３３】
図７（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子は、第２の電極１０７及び第３の電極１０８が、第２の複合材料よりなる層、第１の複合材料よりなる層の両方の層を有し、さらに第２の複合材料よりなる層と第１の複合材料よりなる層が接していることから、電子または正孔の注入性が向上し、より駆動電圧を低下させることが出来るようになる。なお、図７（Ｂ）に示した本発明の半導体素子では、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置していることから、電子及び正孔の再結合確率や注入効率が向上すると考えられ、好ましい構成である。
【０１３４】
また、図７（Ｂ）に記載の構成は第２の電極１０７及び第３の電極１０８の３層のうち、１層目を成膜した後同じマスクを少しずらして２層目、３層目の成膜を行うのみで第２の電極１０７及び第３の電極１０８を作製することが可能である為、非常に簡便に作製することができる半導体素子である。なお、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層の積層順はこの逆であっても良いが、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置するように、第２の電極１０７の形状と第３の電極１０８の形状も逆にする。
【０１３５】
図７（Ｂ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１３６】
図７（Ｃ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図７（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１３７】
第２の電極１０７及び第３の電極１０８は図示しない絶縁性の基板や絶縁膜など任意の絶縁体上に形成される。半導体層１０２は第２の電極１０７、第３の電極１０８を覆って形成され、絶縁膜１０１は半導体層１０２から第１の電極１００を電気的に絶縁している。
【０１３８】
また、第２の電極１０７は導電層１０５ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａ、第１の複合材料よりなる層１０４ａの３層、第３の電極１０８は導電層１０５ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂ、第１の複合材料よりなる層１０４ｂとの３層でそれぞれ形成されている。第２の電極１０７における第２の複合材料よりなる層１０３ａと、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂとは半導体層１０２に少なくとも一部が接触するように設けられている。また、第２の電極１０７における第１の複合材料よりなる層１０４ａと第２の複合材料よりなる層１０３ａその少なくとも一部が接して設けられており、第３の電極１０８における第１の複合材料よりなる層１０４ｂと第２の複合材料よりなる層１０３ｂはその少なくとも一部が接して設けられる。導電層１０５ａ及び導電層１０５ｂの周辺部はこれら複合材料よりなる層の周辺部に至らない内側に形成されていても良い。すなわち、導電層１０５ａは、幅が（チャネル長方向の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ａの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成され、導電層１０５ｂも、幅（チャネル長ｈ横行の長さ）が、第２の複合材料よりなる層１０３ｂの幅（チャネル長方向の長さ）よりも短く形成されていても良い。
【０１３９】
なお、第２の複合材料よりなる層１０３ａ、１０３ｂは図１（Ａ）の説明における第２の複合材料よりなる層１０３の材料で形成することができ、第１の複合材料よりなる層１０４ａ、１０４ｂは図１（Ａ）の説明における第１の複合材料よりなる層１０４の材料で形成することが出来る。
【０１４０】
図７（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子は、第２の電極１０７及び第３の電極１０８が、第２の複合材料よりなる層、第１の複合材料よりなる層の両方の層を有し、さらに第２の複合材料よりなる層と第１の複合材料よりなる層が接していることから、電子または正孔の注入性が向上し、より駆動電圧を低下させることが出来るようになる。なお、図７（Ｂ）に示した本発明の半導体素子では、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置していることから、電子及び正孔の再結合確率や注入効率が向上すると考えられ、好ましい構成である。なお、第１の複合材料よりなる層と第２の複合材料よりなる層の積層順はこの逆であっても良いが、電子を注入する側の第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３ａの半導体層１０２と接する部分が第１の複合材料よりなる層１０４ａより第３の電極１０８側に位置し、正孔を注入する側の第３の電極１０８においては、第１の複合材料よりなる層１０４ｂの半導体層１０２と接する部分が第２の複合材料よりなる層１０３ｂより第２の電極１０７側に位置するように、第２の電極１０７の形状と第３の電極１０８の形状も逆にする。
【０１４１】
図７（Ｄ）は図７（Ｃ）の応用例であり、図４に示したような櫛形の電極を有し、いくつもの半導体素子が繋がっている構成の場合に図７（Ｃ）の形状の半導体素子を適用した例であり、図７（Ｄ）は図４におけるα―βの断面図に相当する。この構成は第２の電極１０７の両側に第３の電極１０８が存在し、そのどちら側の半導体層１０２からも発光を得ることができる。また、第１の電極１００を別にすれば別々に発光を制御することができる。もちろん第１の電極１００は同一としても良い。また、図示はされていないが、第２の電極１０７の両側にも第３の電極１０８が設けられ、このような構造が繰り返し設けられた構造である。
【０１４２】
図７（Ｃ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１４３】
図８（Ａ）〜（Ｄ）に異なる構成を有する本発明の半導体素子を示す。図８（Ａ）〜（Ｄ）に記載の本発明の半導体素子は第１の電極１００、絶縁膜１０１、半導体層１０２、第２の電極１０７、第３の電極１０８よりなっている。
【０１４４】
図８の構成において、図８（Ａ）は図１（Ａ）、図８（Ｂ）は図２（Ａ）、図８（Ｃ）は図５（Ａ）、図８（Ｄ）は図６（Ａ）の構成とほぼ同じであるが、第２の電極１０７が第２の複合材料よりなる層１０３、第１の複合材料よりなる層１０４ａ、導電層１０５ａからなる３層構造であり、第２の複合材料よりなる層１０３と第１の複合材料よりなる層１０４ａが接していることが各々異なる点である。
【０１４５】
第２の電極１０７において、第２の電極１０７に第２の複合材料よりなる層１０３と第１の複合材料よりなる層１０４ａの積層構造が含まれることによって、第２の複合材料よりなる層１０３から半導体層１０２により電子が注入されやすくなり、駆動電圧がより低下した半導体素子とすることができる。
【０１４６】
なお、図８では図１（Ａ）、図２（Ａ）、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に対応する図面のみ示したが、もちろん図８の構成は図１、図２、図５及び図６に記載の本発明の半導体素子に適宜適用することが可能である。
【０１４７】
図８（Ａ）〜（Ｄ）に記載の本発明の半導体素子におけるその他の構成、材料及び効果については図１（Ａ）と同じであるため、図１（Ａ）の記載に準ずることとし、繰り返しの説明を省略する。
【０１４８】
図１〜図８の半導体素子は第１の電極１００をゲート電極、第２の電極１０７及び第３の電極１０８のどちらかがソース電極、他方がドレイン電極である有機トランジスタである。また、半導体層１０２より発光を得ることができることから有機発光トランジスタと言うこともできる。
【０１４９】
この有機トランジスタもしくは有機発光トランジスタは半導体層１０２が、電子と正孔、どちらが主要キャリアであるかによってｐ型トランジスタとｎ型トランジスタとに分かれる。そのため、ｐ型の本発明の有機トランジスタもしくは有機発光トランジスタの場合は、それらを駆動する際に第２の電極１０７と第３の電極１０８のうち、高い電圧をかける方の電極をソース電極、低い電圧をかける方の電極をドレイン電極と呼び、ｎ型の本発明の有機トランジスタもしくは有機発光トランジスタの場合は、それらを駆動する際に第２の電極１０７と第３の電極１０８のうち、低い電圧をかける方の電極をソース電極、高い電圧をかける方の電極をドレイン電極と呼ぶ。
【０１５０】
ｐ型の本発明の有機トランジスタもしくは有機発光トランジスタにおいてはソース電極に少なくとも第１の複合材料よりなる層を含み、ソース電極における当該第１の複合材料よりなる層が半導体層１０２に接しており、ドレイン電極に少なくとも第２の複合材料よりなる層を含み、ドレイン電極における当該第２の複合材料よりなる層が半導体層１０２に接している構成となっている。また、ｎ型の本発明の有機トランジスタもしくは有機発光トランジスタにおいてはソース電極に少なくとも第２の複合材料よりなる層を含み、ソース電極における当該第２の複合材料よりなる層が半導体層１０２に接しており、ドレイン電極に少なくとも第１の複合材料よりなる層を含み、ドレイン電極における当該第１の複合材料よりなる層が半導体層１０２に接している構成となっている。
【０１５１】
（実施の形態２）
本実施の形態では図１〜図８とは異なる構成を有する本発明の半導体素子を図９〜図１２を参照しながら説明する。
【０１５２】
図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す本発明の半導体素子は、第１の電極１００、絶縁膜１０１、電子輸送性を有する層１０６ｅ、第２の電極１０７、第３の電極１０８、半導体層１０２よりなっており、基本的な構成において図９（Ａ）は図２（Ａ）、図９（Ｂ）は図３（Ｂ）、図９（Ｃ）は図８（Ｂ）に各々対応する。それぞれ対応する構成において異なる部分は絶縁膜１０１と第２の電極１０７、第３の電極１０８、半導体層１０２との間に電子輸送性を有する層１０６ｅが形成されていることである。
【０１５３】
図９（Ａ）〜（Ｃ）いずれの構成も第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３もしくは１０３ａが少なくとも電子輸送性を有する層１０６ｅに接するように形成し、第３の電極１０８においては第１の複合材料よりなる層１０４もしくは１０４ｂが少なくとも半導体層１０２に接するように形成する。
【０１５４】
このような構成を有する本発明の半導体素子では、第２の電極１０７と第３の電極１０８との間に第３の電極１０８の方が電圧が高くなるように一定以上の電圧をかけると第２の電極１０７から電子輸送性を有する層１０６ｅに対して電子が注入され、第３の電極１０８から半導体層１０２に対して正孔が注入される。このような構成とすることによって、半導体層１０２の電子輸送性が小さい場合にも電子が電子輸送性を有する層１０６ｅの方に注入されるため、さらに、正孔及び電子の注入性や輸送性も向上させることができ、駆動電圧を低下させることが可能となる。注入された電子と正孔が再結合することによって半導体層１０２の分子が結果として励起され、励起された分子が基底状態に戻る際に発光を得ることができる。
【０１５５】
電子輸送性を有する層１０６ｅの材料としてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ））等のトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、４，４−ビス（５−メチルベンゾオキサゾル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等、電子輸送性の比較的高い材料を用いる。図９の構成においては、半導体層１０２の材料としては実施の形態１で述べた材料を用いることができるが、図９の構成は特に、一般的にｐ型半導体と言われている材料もしくはホスト材料として正孔輸送性の材料を用いた場合に効果的な構成である。なお、正孔と電子の再結合をしやすくする為、電子輸送性を有する層１０６ｅと半導体層１０２とのエネルギー障壁はなるべく小さくなるような組み合わせを選択することが望ましい。
【０１５６】
その他の構成及びその効果については、図９（Ａ）は図２（Ａ）、図９（Ｂ）は図３（Ｂ）、図９（Ｃ）は図８（Ｂ）と同じであるため、繰り返しの説明を省略する。各々対応する図の説明を参照されたい。なお、図２については図２（Ａ）のみ、図３については図３（Ｂ）のみ例を挙げて説明したたが、図２（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）についても図９の構成を適用することが可能である。
【０１５７】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す本発明の半導体素子は、第１の電極１００、絶縁膜１０１、正孔輸送性を有する層１０６ｈ、第２の電極１０７、第３の電極１０８、半導体層１０２よりなっており、基本的な構成は図１０（Ａ）は図２（Ａ）、図１０（Ｂ）は図３（Ｂ）、図１０（Ｃ）は図８（Ｂ）に各々対応する。それぞれ対応する構成において異なる部分は絶縁膜１０１と第２の電極１０７、第３の電極１０８、半導体層１０２との間に正孔輸送性を有する層１０６ｈが形成されていることである。
【０１５８】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）いずれの構成も第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３もしくは１０３ａが少なくとも半導体層１０２に接するように形成し、第３の電極１０８においては第１の複合材料よりなる層１０４もしくは１０４ｂが少なくとも正孔輸送性を有する層１０６ｈに接するように形成する。
【０１５９】
このような構成を有する本発明の半導体素子では、第２の電極１０７と第３の電極１０８との間に第３の電極１０８の方が電圧が高くなるように一定以上の電圧をかけると第２の電極１０７から半導体層１０２に対して電子が注入され、第３の電極１０８から正孔輸送性を有する層１０６ｈに対して正孔が注入される。このような構成にすることによって、半導体層１０２の正孔輸送性が小さい場合にも大きな電界をかけることなく発光を得ることができる。また、正孔及び電子の注入性や輸送性も向上させることができることから、駆動電圧を低下させることも可能となる。注入された電子と正孔が再結合することによって半導体層１０２の分子が結果として励起され、励起された分子が基底状態に戻る際に発光を得ることができる。
【０１６０】
正孔輸送性を有する層１０６ｈの材料としては４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等正孔輸送性の比較的高い材料を用いる。図１０の構成においては、半導体層１０２の材料としては実施の形態１で述べた材料を用いることができるが、図１０の構成は特に、一般的にｎ型半導体と言われている材料もしくはホスト材料として電子輸送性の材料を用いた場合に効果的な構成である。なお、正孔と電子の再結合をしやすくする為、正孔輸送性を有する層１０６ｈと半導体層１０２とのエネルギー障壁はなるべく小さくなるような組み合わせを選択することが望ましい。
【０１６１】
その他の構成及びその効果については、図１０（Ａ）は図２（Ａ）、図１０（Ｂ）は図３（Ｂ）、図１０（Ｃ）は図８（Ｂ）と同じであるため、繰り返しの説明を省略する。各々対応する図の説明を参照されたい。なお、図２については図２（Ａ）のみ、図３については図３（Ｂ）のみ例を挙げて説明したたが、図２（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）についても図１０の構成を適用することが可能である。
【０１６２】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示す本発明の半導体素子は、第１の電極１００、絶縁膜１０１、電子輸送性を有する層１０６ｅ、第２の電極１０７、第３の電極１０８、半導体層１０２よりなっており、基本的な構成は図１１（Ａ）は図６（Ａ）、図１１（Ｂ）は図７（Ｂ）、図１１（Ｃ）は図８（Ｄ）に各々対応する。それぞれ対応する構成において異なる部分は第２の電極１０７、第３の電極１０８及び半導体層１０２に接して電子輸送性を有する層１０６ｅが形成されていることである。
【０１６３】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）いずれの構成も第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３もしくは１０３ａが少なくとも電子輸送性を有する層１０６ｅに接するように形成し、第３の電極１０８においては第１の複合材料よりなる層１０４もしくは１０４ｂが少なくとも半導体層１０２に接するように形成する。
【０１６４】
このような構成を有する本発明の半導体素子では、第２の電極１０７と第３の電極１０８との間に第３の電極１０８の方が電圧が高くなるように一定以上の電圧をかけると第２の電極１０７から電子輸送性を有する層１０６ｅに対して電子が注入され、第３の電極１０８から半導体層１０２に対して正孔が注入される。このような構成とすることによって、正孔及び電子の注入性や輸送性も向上させることができることから、駆動電圧を低下させることが可能となる。また、注入された電子と正孔が再結合することによって半導体層１０２の分子が結果として励起され、励起された分子が基底状態に戻る際に発光を得ることができる。このような構成では、半導体層１０２の電子輸送性が小さい場合にも大きな電界をかけることなく発光を得ることができる。
【０１６５】
電子輸送性を有する層１０６ｅの材料としてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ））等のトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、４，４−ビス（５−メチルベンゾオキサゾル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等電子輸送性の比較的高い材料を用いる。図１１の構成においては、半導体層１０２の材料としては実施の形態１で述べた材料を用いることができるが、図１１の構成は特に、一般的にｐ型半導体と言われている材料もしくはホストとして正孔輸送性の材料を用いた場合に効果的な構成である。なお、正孔と電子の再結合をしやすくする為、電子輸送生成を有する層１０６ｅと半導体層１０２とのエネルギー障壁はなるべく小さくなるような組み合わせを選択することが望ましい。
【０１６６】
その他の構成及びその効果については、図１１（Ａ）は図６（Ａ）、図１１（Ｂ）は図７（Ｂ）、図１１（Ｃ）は図８（Ｄ）と同じであるため、繰り返しの説明を省略する。各々対応する図の説明を参照されたい。なお、図６については図６（Ａ）のみ、図７については図７（Ｂ）のみ例を挙げて説明したたが、図６（Ｂ）、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）についても図１１の構成を適用することが可能である。
【０１６７】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示す本発明の半導体素子は、第１の電極１００、絶縁膜１０１、正孔輸送性を有する層１０６ｈ、第２の電極１０７、第３の電極１０８、半導体層１０２よりなっており、基本的な構成は図１２（Ａ）は図６（Ａ）、図１２（Ｂ）は図７（Ｂ）、図１２（Ｃ）は図８（Ｄ）に各々対応する。それぞれ対応する構成において異なる部分は第２の電極１０７、第３の電極１０８及び半導体層１０２に接して正孔輸送性を有する層１０６ｈが形成されていることである。
【０１６８】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）いずれの構成も第２の電極１０７においては第２の複合材料よりなる層１０３もしくは１０３ａが少なくとも半導体層１０２に接するように形成し、第３の電極１０８においては第１の複合材料よりなる層１０４もしくは１０４ｂが少なくとも正孔輸送性を有する層１０６ｈに接するように形成する。
【０１６９】
このような構成を有する本発明の半導体素子では、第２の電極１０７と第３の電極１０８との間に第３の電極１０８の方が電圧が高くなるように一定以上の電圧をかけると第２の電極１０７から半導体層１０２に対して電子が注入され、第３の電極１０８から正孔輸送性を有する層１０６ｈに対して正孔が注入される。このような構成とすることによって、正孔及び電子の注入性や輸送性も向上させることができることから、駆動電圧を低下させることが可能となる。そして、注入された電子と正孔が再結合することによって半導体層１０２の分子が結果として励起され、励起された分子が基底状態に戻る際に発光を得ることができる。このような構成では、半導体層１０２の正孔輸送性が小さい場合にも大きな電界をかけることなく発光を得ることができる。
【０１７０】
正孔輸送性を有する層１０６ｈの材料としては４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等正孔輸送性の比較的高い材料を用いる。図１２の構成においては、半導体層１０２の材料としては実施の形態１で述べた材料を用いることができるが、図１２の構成は特に、一般的にｎ型半導体と言われている材料、もしくはホスト材料として電子輸送性の材料を用いた場合に効果的な構成である。なお、正孔と電子の再結合をしやすくする為、正孔輸送生成を有する層１０６ｈと半導体層１０２とのエネルギー障壁はなるべく小さくなるような組み合わせを選択することが望ましい。
【０１７１】
その他の構成及びその効果については、図１２（Ａ）は図６（Ａ）、図１２（Ｂ）は図７（Ｂ）、図１２（Ｃ）は図８（Ｄ）と同じであるため、繰り返しの説明を省略する。各々対応する図の説明を参照されたい。なお、図６については図６（Ａ）のみ、図７については図７（Ｂ）のみ例を挙げて説明したたが、図６（Ｂ）、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）についても図１２の構成を適用することが可能である。
【０１７２】
（実施の形態３）
本発明の半導体素子の作製方法について図２（Ｃ）を例に挙げて図１３を参照しながら説明する。
【０１７３】
まず、石英基板１６上にタングステンからなる第１の電極１５を１００ｎｍ成膜し、第１の電極上１５に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜１２を１００ｎｍ成膜し、絶縁膜１２上にタングステンからなる導電層１７ａ、１７ｂを１００ｎｍ成膜する。第１の電極１５はタングステンをスパッタ法などにより基板全面に成膜した後、フォトリソグラフィーによってマスクを形成し、エッチングを行い所望の形状とすればよい。エッチングはウエットエッチング、ドライエッチングのいずれを用いてもよい。絶縁膜１２はＣＶＤ法により、形成する。また、導電層１７ａ、１７ｂは第１の電極１５と同様に形成すればよい。そして、導電層１７ａの上に第２の複合材料よりなる層１３ａとしてＡｌｑとリチウムを重量比で１：０．０１になるように抵抗加熱による真空蒸着でマスクを用いて共蒸着して、１０ｎｍ成膜し、導電層１７ｂの上に第１の複合材料よりなる層１３ｂとして酸化モリブデンとＮＰＢをモル比で１：１になるように抵抗加熱による真空蒸着でマスクを用いて共蒸着して、１０ｎｍ成膜した。これにより導電層１７ａと第２の複合材料よりなる層１３ａからなる第２の電極と導電層１７ｂと第１の複合材料よりなる層１３ｂからなる第３の電極を形成する。その後、半導体層１１としてペンタセンを第２の電極と第３の電極の間に蒸着にて成膜し、本発明の半導体素子を作成することができる。半導体層１１はマスクを用いて蒸着すると良い。
【０１７４】
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３、図５、図６、図７及び図８に記載の本発明の半導体素子の作製方法については基本的に上記した作製順とマスクの形状を変更するのみであって大きな違いは無く、同様に作製することができ、当業者が適宜なし得ることである。なお、図１（Ｂ）、図５（Ｂ）に記載の構成のように半導体層１１上に導電層を形成する場合はマスクを用いた真空蒸着によって金を蒸着することによって形成すれば半導体層１１のダメージが少なくて済む。
【０１７５】
なお、図９〜図１２に記載の本発明の半導体素子については各々所定の位置に正孔輸送性を有する層１０６ｈもしくは電子輸送性を有する層１０６ｅを真空蒸着法などによって成膜することによって作製でき、当業者が適宜なし得ることである。正孔輸送性を有する層１０６ｈもしくは電子輸送性を有する層１０６ｅの膜厚は１０〜１００ｎｍが好ましいがこの限りではない。
【０１７６】
（実施の形態４）
本実施の形態では実施の形態１または２に記載の半導体素子を用いた本発明の発光装置について説明する。なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネル、該パネルにＩＣなどの半導体素子を制御する手段が実装されたモジュール、外部にＩＣなどの半導体素子を制御する手段を備えるモジュールとをその範疇に含む。
【０１７７】
図１４に本発明の発光装置の断面図（Ａ）と上面図（Ｂ）の例を示した。図１４に示した発光装置は本発明の発光装置の極単純な一例であり、もちろん本発明の発光装置はこれ以外の構造を有していても構わず、本発明の発光装置は少なくとも実施の形態１または２に記載の半導体素子と当該半導体素子を制御する手段とを備えるものである。
【０１７８】
図１４（Ａ）は基板２００上に下地絶縁膜２０１が設けられ、下地絶縁膜２０１上に第１の電極２０２及び外部接続部２０３が形成されている。第１の電極２０２を覆って第１の絶縁膜２０４が形成され、その上に第２の複合材料よりなる層２０５、導電層２０７ａからなる第２の電極、第１の複合材料よりなる層２０６、導電層２０７ｂからなる第３の電極が設けられている。さらに、第２の電極、第３の電極及びその間を覆って半導体層２０８が形成され、半導体素子２１４が形成される。
【０１７９】
半導体素子２１４は第２の絶縁膜２０９によって保護されていても良い。このような半導体素子２１４を複数形成し、発光装置の表示部を形成する。半導体素子２１４が形成された画素部はシール材２１０を用いて封止基板２１１などによって封止し、外部環境から保護すると良い。封止基板２１１と第２の絶縁膜２０９との間にできた空間には不活性気体を充填したり、乾燥材を設置したりしても良い。
【０１８０】
外部接続部２０３は異方性導電膜２１２を介してフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２１３などと電気的に接続される。半導体素子２１４を制御する手段（図示せず）からの信号はこのＦＰＣ２１３を介して画素部に入力される。
【０１８１】
図１４（Ｂ）は発光装置の上面から見た模式図である。本実施の形態における発光装置は、半導体素子が形成された素子基板５０１と封止基板５０２とが張り合わされ、素子基板５０１に形成された画素部５０３は封止基板５０２とシール材により封止されている。画素部５０３の周辺に設けられた外部接続部５０４にはフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）が接続され、外部からの信号が入力される。なお、本実施の形態のように、駆動回路とフレキシブルプリント配線とは独立して設けられていてもよいし、または配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップが実装されたＴＣＰ等の様に複合して設けられていてもよい。
【０１８２】
なお、発光装置の封止構造やモジュールの形態については、もちろんこれに限らず、有機ＥＬパネルに関する技術を踏襲して公知の技術により作製することができる。
【０１８３】
本発明の発光装置は基板をプラスチックのような軽いが熱的に弱い基板を用いて作製することができるため、非常に軽量な発光装置とすることができる。また、プラスチックなどはまた可撓性を有することから可撓性を有する発光装置とすることができる。また、作製する要素が少ないため、歩留まりが高く、コストダウンに有利なため、安価に作製することができる発光装置である。
【０１８４】
（実施の形態５）
実施の形態４に示したような発光装置は、図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、電話機や、テレビ受像機等に実装することができる。また、ＩＤカードの様な個人情報を管理する機能を有するカード等に実装してもよい。
【０１８５】
図１５（Ａ）は本発明の携帯電話機の図であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されており、表示部５５５１に実施の形態４に記載の発光装置が用いられている。この携帯電話機は、表示部５５５１が非常に軽量であるため軽量な携帯電話機とすることができる。また、表示部５５５１が安価に作製できるため、コストパフォーマンスに優れた携帯電話機とすることができる。
【０１８６】
図１５（Ｂ）は、本発明のテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されており、表示部５５３１に実施の形態４に記載の発光装置が用いられている。このテレビ受像機は、表示部５５３１が非常に軽量であるため軽量なテレビ受像器とすることができる。また、表示部５５３１が安価に作製できるため、コストパフォーマンスに優れたテレビ受像器とすることができる。
【０１８７】
図１５（Ｃ）は、本発明のＩＤカードであり、支持体５５４１、表示部５５４２、支持体５５４１内に組み込まれた集積回路チップ５５４３等によって構成されおり、表示部５５４２に実施の形態４に記載の発光装置が用いられている。なお、表示部５５４２を駆動するための集積回路５５４４、５５４５についても支持体５５４１内に組み込まれている。このＩＤカードは、表示部５５４２を有しながら非常に軽量で薄い形状を保っている。また、表示部５５４２が安価に作製できるため、表示部５５４２を有しながら安価に作製できるＩＤカードである。また、例えば、表示部５５４２において、集積回路チップ５５４３において入出力された情報を表示し、どのような情報が入出力されたかを確認することができる。
【０１８８】
（実施の形態６）
本発明の他の実施の形態として実施の形態１又は２に記載の半導体素子を可撓性を有する発光装置に適用した例について図１６を参照しながら示す。
【０１８９】
図１６に示す本発明の発光装置は筐体に入っていても良く、本体６１０、画像を表示する画素部６１１、ドライバＩＣ６１２、受信装置６１３、フィルムバッテリー６１４などを含んでいる。ドライバＩＣや受信装置などは半導体部品を用い実装しても良い。本発明の発光装置は本体６１０を構成する材料をプラスチックやフィルムなど可撓性を有する材料で形成する。これらの様な材料は熱的に脆弱なものが多いが、実施の形態１又は２に記載の半導体素子を用いて画素部を形成することによってこのような熱に弱い材料を用いて発光装置を作製することができるようになる。
【０１９０】
このような発光装置は非常に軽く、可撓性を有していることから筒状に丸めることも可能であり、持ち運びに非常に有利な発光装置である。本発明の発光装置により大画面の表示媒体を自由に持ち運びすることができる。
【０１９１】
また、このような本発明の発光装置は開口率が高い発光装置である。また、有機ＥＬ素子を用いた発光装置と比較して作製するべき要素が少ないため、歩留まりが高い発光装置である。また本発明の発光装置は簡便に作製することが可能な発光装置でもある。さらに、本発明の発光装置は、駆動電圧が小さく消費電力の小さい発光装置である。
【０１９２】
尚、図１６に示した発光装置は、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）に加え、冷蔵庫装置、洗濯機、炊飯器、固定電話装置、真空掃除機、体温計など家庭電化製品から、電車内の吊し広告、鉄道駅や空港の発着案内版など大面積のインフォメーションディスプレイまで、主に静止画像を表示する手段として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図２】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図３】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図４】本発明の有機発光トランジスタの上面模式図。
【図５】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図６】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図７】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図８】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図９】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図１０】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図１１】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図１２】本発明の有機発光トランジスタの断面模式図。
【図１３】本発明の有機発光トランジスタの作製方法を示す図。
【図１４】本発明の発光装置の断面及び上面模式図。
【図１５】本発明の電子機器を表す図。
【図１６】本発明の電子機器を表す図。
【符号の説明】
【０１９４】
１１    半導体層
１２    絶縁膜
１３ａ    第２の複合材料よりなる層
１３ｂ    第１の複合材料よりなる層
１５    第１の電極
１６    石英基板
１７ａ    導電層
１７ｂ    導電層
１００    第１の電極
１０１    絶縁膜
１０２    半導体層
１０３    第２の複合材料よりなる層
１０３ａ    第２の複合材料よりなる層
１０３ｂ    第２の複合材料よりなる層
１０３ｃ    第２の複合材料よりなる層
１０３ｄ    第２の複合材料よりなる層
１０３ｅ    第２の複合材料よりなる層
１０４    第１の複合材料よりなる層
１０４ａ    第１の複合材料よりなる層
１０４ｂ    第１の複合材料よりなる層
１０４ｃ    第１の複合材料よりなる層
１０４ｄ    第１の複合材料よりなる層
１０４ｅ    第１の複合材料よりなる層
１０５ａ    導電層
１０５ｂ    導電層
１０５ｃ    導電層
１０５ｄ    導電層
１０５ｅ    導電層
１０６ｅ    電子輸送性を有する層
１０６ｈ    正孔輸送性を有する層
１０７    第２の電極
１０８    第３の電極
１０９    チャネル長方向
２００    基板
２０１    下地絶縁膜
２０２    第１の電極
２０３    外部接続部
２０４    絶縁膜
２０５    第２の複合材料よりなる層
２０６    第１の複合材料よりなる層
２０７ａ    導電層
２０７ｂ    導電層
２０８    半導体層
２０９    絶縁膜
２１０    シール材
２１１    封止基板
２１２    異方性導電膜
２１３    フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
２１４    半導体素子
５０１    素子基板
５０２    封止基板
５０３    画素部
５０４    外部接続部
６１０    本体
６１１    画素部
６１２    ドライバＩＣ
６１３    受信装置
６１４    フィルムバッテリー
５５３１    表示部
５５３２    筐体
５５３３    スピーカー
５５４１    支持体
５５４２    表示部
５５４３    集積回路チップ
５５４４    集積回路
５５５１    表示部
５５５２    本体
５５５３    アンテナ
５５５４    音声出力部
５５５５    音声入力部
５５５６    操作スイッチ
【図１】
2006324655.tif 000009
【図２】
2006324655.tif 000010
【図３】
2006324655.tif 000011
【図４】
2006324655.tif 000012
【図５】
2006324655.tif 000013
【図６】
2006324655.tif 000014
【図７】
2006324655.tif 000015
【図８】
2006324655.tif 000016
【図９】
2006324655.tif 000017
【図１０】
2006324655.tif 000018
【図１１】
2006324655.tif 000019
【図１２】
2006324655.tif 000020
【図１３】
2006324655.tif 000021
【図１４】
2006324655.tif 000022
【図１５】
2006324655.tif 000023
【図１６】
2006324655.tif 000024