(57)【要約】電子デバイスは、一置換のジフェニルヒドラゾンおよびバインダーを含む半導体ポリマーフィルム（１１０）に電気的に接続されている第１および第２の電気的コンタクト（１２０および１２２）を備えている。半導体ポリマーフィルムへのＵＶ照射（１１２）はその導電率を減少させ、その後、ポリマーフィルムをバインダーのガラス転移温度よりも高い温度まで加熱することにより、半導体ポリマーフィルムの導電率は戻る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導電性ポリマーフィルム（１１０、２１０、３１０、４１０、６１０）を含んでなる電子デバイスであって、この第１の半導電性ポリマーフィルムは、一置換のジフェニルヒドラゾン（ＤＰＨ）を含み、第１の電気的コンタクト（１２０、２２０、３２０、４２０、６７０）と第２の電気的コンタクト（１２２、２２２、３２２、４２２、６７２）との両方に電気的に接続されている電子デバイス。
【請求項２】
前記第１の半導電性ポリマーフィルムが紫外線に対して所定の暴露（１１２）を受けると、この暴露を受けた半導電性ポリマーの導電率は下がり、前記半導電性ポリマーフィルムがバインダーポリマーのガラス転移温度よりも高い温度まで加熱されると、前記半導電性ポリマーフィルムの導電率は上がる請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
第１の側および第２の側を有する基板（２３０、２３０’、４３０、４３０’、６３０）であって、該基板の該第１の側に前記第１の電気的コンタクト、前記第２の電気的コンタクトおよび前記第１の半導電性ポリマー層が配置されている基板と、
前記基板の前記第２の側に配置されている第４の電気的コンタクト（２２０’、４２０’、６７０’）および第５の電気的コンタクト（２２２’、４２２’、６７２’）と、
一置換のジフェニルヒドラゾン（ＤＰＨ）を含み、前記基板の前記第２の側に配置され、前記第３の電気的コンタクトおよび前記第４の電気的コンタクトに電気的に接続されている第２の半導電性ポリマーフィルム（２１０’、４１０’、６１０’）と
をさらに含んでなる請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記一置換のジフェニルヒドラゾンがＲ１−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ（Ｃ６Ｈ６）２であって、Ｒ１は、Ｃ１からＣ６までの飽和炭素鎖、Ｃ１からＣ６までの不飽和炭素鎖、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、未置換フェニル基、置換フェニル基、未置換ベンジル基、置換ベンジル基およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記一置換のジフェニルヒドラゾンが、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノベンズアルデヒド−１，１−ジフェニルヒドラゾン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノベンズアルデヒド−１，１−ジフェニルヒドラゾン、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノベンズアルデヒド−１，１−ジフェニルヒドラゾン、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノベンズアルデヒド−１，１−ジフェニルヒドラゾンおよびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
第１の側および第２の側を有する前記第１の半導電性ポリマーフィルム、ならびに前記第１の電気的コンタクトは、前記第１の半導電性ポリマーフィルムの前記第１の側に電気的に接触し、互いに実質的に平行である第１の複数の導電体（６７２）をさらに含んでなり、前記第２の電気的コンタクトは、前記第１の半導電性ポリマーフィルムの前記第２の側に電気的に接触し、前記第１の複数の導電体に対して実質的に互いに直交し、かつ互いに実質的に平行である第１の複数の紫外線透過導電体（６７０）をさらに含んでなる請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項７】
第１の側および第２の側を有する基板（６３０）であって、前記第１の複数の導電体が該基板の該第１の側に配置されている基板と、
前記基板の前記第２の側に配置されており、互いに実質的に平行である第２の複数の導電体（６７２’）と、
一置換のジフェニルヒドラゾン（ＤＰＨ）を含み、前記基板の前記第２の側に配置され、前記第２の複数の導電体と接触する第２の半導電性ポリマーフィルム（６１０’）と、
前記第２の半導電性ポリマー層と接触し、前記第２の複数の導電体に対して実質的に互いに直交し、かつ互いに実質的に平行である第２の複数の紫外線透過導電体（６７０’）と
をさらに含んでなる請求項６に記載の電子デバイス。
【請求項８】
一置換のジフェニルヒドラゾン（ＤＰＨ）を含む第１の半導電性ポリマーフィルム（１１０、２１０、３１０、４１０、６１０）上に、第１の電気的コンタクトおよび第２の電気的コンタクトを形成するステップ（７０４）を含んでなる電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
第１の側および第２の側を有する基板を形成するステップであって、該基板の該第１の側に前記第１の電気的コンタクト、前記第２の電気的コンタクトおよび前記第１の半導電性ポリマー層が形成されるステップと、
前記基板の前記第２の側に形成される一置換のジフェニルヒドラゾン（ＤＰＨ）を含む第２の半導電性ポリマーフィルム上に、第４の電気的コンタクトおよび第５の電気的コンタクトを形成するステップ（７０４）と
をさらに含んでなる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の電気的コンタクトを形成するステップが、前記第１の半導電性ポリマー層の第１の側に接触し、互いに実質的に平行である第１の複数の導電体（６７２）を形成するステップをさらに含んでなり、前記第２の電気的コンタクトを形成するステップが、前記第１の半導電性ポリマー層の第２の側と接触し、前記第１の複数の導電体に対して実質的に互いに直交し、かつ互いに実質的に平行である第１の複数の紫外線透過導電体（６７０）を形成するステップをさらに含んでなる請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
半導電性ポリマーフィルムの特性を変化させる方法であって、
一置換のジフェニルヒドラゾン（ＤＰＨ）を含む半導電性ポリマーを紫外線に暴露させるステップと、
所定の時間待つステップと、
前記半導電性ポリマーフィルムの紫外線への暴露を止めて、前記半導電性ポリマーのゼロ電界正孔移動度を下げるステップと
を含んでなる方法。
【請求項１２】
一置換のジフェニルヒドラゾン（ＤＰＨ）を含む半導電性ポリマーを、バインダーポリマーのガラス転移温度よりも高い温度まで加熱して、前記半導電性ポリマーの導電率を上げるステップをさらに含んでなる請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料を含む電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここ数年の間に、携帯電話、個人情報端末、ポータブルコンピュータ、スマートクレジットおよびデビットカードなどのさらに安価で、さらに軽量のポータブル電子デバイスの需要が劇的に高まっている。この結果として、耐久性があり、軽量で、低コストの電子回路を製造する必要に迫られている。そのような回路を製造する能力は通常、シリコンをベースにする半導体および処理を利用する必要があることによって制約を受ける。
【０００３】
現在、シリコンをベースにする材料の場合、高温などの通常過酷な処理条件によって、ポリマー基板上に、特にフレキシブルポリマー基板上に半導体回路を作製することが妨げられている。半導体処理において用いられる堆積あるいはアニール温度に比べると、大部分のポリマー基板は比較的低い溶融あるいは劣化温度を有する。したがって、半導体回路素子は通常、単結晶シリコンのような半導体基板上に作製され、その後、ポリマー基板上に個別に搭載されるので、さらに配線および処理を必要とし、コストもかかる。
【０００４】
シリコンをベースにするデバイスにおいて特有の機械的な可撓性を欠いていることに対処するために利用される他の技術は、超薄の可撓性単結晶シリコンウェーハを用いることである。しかしながら、この技術では、そのような超薄ウェーハを製造することに関連して高いコストがかかるだけでなく、そのようなウェーハおよびダイの取扱いに関連する脆性が問題になる。
【０００５】
ウェーハレベルで処理する必要性を回避するために利用される別の方法は、アモルファスシリコンをベースにする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を利用することである。しかしながら、この技術は一般的に３００〜４００℃の範囲の処理温度を必要とし、その結果として典型的には、大部分のポリマー基板において溶融あるいは深刻な劣化が生じる。
【０００６】
ポリマー基板上に半導体回路を作製する際には、他にも数多くの問題がある。一般的に、シリコン半導体回路を作製する際に用いられる温度に耐えることができる入手可能なポリマーは、ポリイミドなどの限られた数しかない。さらに、適合性が１つの課題になるであろう。たとえば、シリコンとポリマーとの間の熱膨張の差は大きく、その結果として通常熱応力が生じ、それがデバイスの性能に影響を及ぼすようになる。ある条件下では、その結果として、ポリマー基板からシリコンが剥離するようになる。さらに、これらのポリマーは、ディスプレイに適用するには光学品質が悪すぎる傾向があり、一般的にコストがかかる特定用途向けのポリマーである。シリコンの堆積は通常、真空を必要とし、ウェーハ上での堆積のために最適化された精巧で、高額な装置を必要とする。これらの問題によって、耐久性があり、軽量で、低コストの電子回路を製造することは現実的ではなく、将来も実現することは難しいであろう。
【発明の開示】
【０００７】
電子デバイスは、半導体ポリマーフィルムに電気的に接続されている第１および第２の電気的コンタクトを備えており、この半導体ポリマーフィルムは、一置換のジフェニルヒドラゾンを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１を参照すると、本発明の２端子デバイスの１つの典型的な実施形態の断面図が示されている。この実施形態では、電気的コンタクト１２０および１２２が半導電性ポリマーフィルム１１０上に形成されている。半導電性ポリマーフィルム１１０において用いられるドーパント材料は、構造Ｒ１−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ（Ｃ６Ｈ６）２を有する一置換のジフェニルヒドラゾン化合物（ＤＰＨ）であり、好ましくは、Ｒ１は、Ｃ１からＣ６までの飽和炭素鎖、Ｃ１からＣ６までの不飽和炭素鎖、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、未置換フェニル基、置換フェニル基、未置換ベンジル基、置換ベンジル基およびそれらの混合物とすることができる。より好ましくは、ドーパント材料は、構造Ｒ２Ｒ３−Ｎ−Ｃ６Ｈ６−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ（Ｃ６Ｈ６）２を有する二置換のアミノベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾンであり、Ｒ２およびＲ３は独立して、Ｃ１からＣ６までの飽和炭素鎖、Ｃ１からＣ６までの不飽和炭素鎖、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、未置換フェニル基、置換フェニル基、未置換ベンジル基、置換ベンジル基およびそれらの混合物とすることができる。特に好ましいのは、化合物ｐ−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾンである。
【０００９】
このドーパント材料は、ＤＰＨが約１０重量パーセントから約８０重量パーセントの範囲内になるようにバインダー材料に加えられることが好ましく、ＤＰＨが約２０重量パーセントから約５０重量パーセントの範囲内になるようにバインダー材料に加えられることがさらに好ましい。半導電性ポリマーフィルム１１０の厚みは約０．１ミクロンから約２５ミクロンの範囲内にあり、約１ミクロンから約１５ミクロンの範囲にあることが好ましい。しかしながら、デバイスの望ましい電気的特性および特定の応用形態によっては、他の厚みを用いることもできる。
【００１０】
図１に示すように、半導電性ポリマーフィルム１１０の導電率をある特定の値に調整するのに、半導電性ポリマーフィルム１１０を紫外線に暴露することを利用することができる。好ましくは、電気的コンタクト１２０および１２２はＵＶ吸収性の材料であり、ＵＶ暴露のためのセルフアラインマスクとしての役割を果たすことができる。しかし、選択的なエリアを暴露するために、シャドーマスク、レーザあるいはフォトリソグラフィによる方法などの他の標準的な技術のうちの任意のものを利用することもできる。
【００１１】
半導電性フィルム１１０のためのバインダーあるいはマトリクスポリマーは、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニルコポリマー、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリケトン、ポリアクリルアミドおよび他の類似の材料から選択することができる。バインダーのために選択される材料は、望ましい特定の電気的特性、処理条件、およびそのデバイスが用いられることになる環境条件によるであろう。しかしながら、大部分の応用形態の場合に、バインダーはポリカーボネート、ポリスチレンあるいはポリエステルであることが好ましく、バインダーはポリカーボネートであることがさらに好ましい。典型的なバインダー材料は、約５，０００から約５０，０００、より好ましくは約３０，０００から約３５，０００の範囲内にある数平均分子量（Ｍｎ）と、約２．５未満の多分散指数とを有するビスフェノール−Ａ−ポリカーボネートである。バインダーあるいはマトリクスポリマーとして用いることができる市販のポリカーボネートの一例は、約３４，５００のＭｎと約２の多分散指数とを有し、商標「ＭＡＫＲＯＬＯＮ−５２０８」でＴｈｅ  Ｂａｙｅｒ  Ｇｒｏｕｐから市販されるビスフェノール−Ａ−ポリカーボネートである。
【００１２】
電気的コンタクト１２０および１２２には金属層を用いることができ、この金属層は、金、クロム、アルミニウム、インジウム、スズ、鉛、アンチモン、白金、チタン、タングステン、タンタル、銀、銅、モリブデンおよび類似の金属ならびにそれらの組み合わせから選択することが好ましい。この実施形態では、電気的コンタクト１２０および１２２は、ポリアニリン、ポリピロール、ペンタセン、アントラセン、ナフタセン、フェナントレン、ピレン、チオフェン化合物、導電性インクおよび類似の材料などの導電性材料から形成することもできる。電気的コンタクトのために選択される材料は、望ましい特定の電気的特性、処理条件およびそのデバイスが利用されることになる環境条件によるであろう。しかしながら、大部分の応用形態の場合に、電気的コンタクトは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）やカンファースルホン酸をドープしたポリアニリンなどのポリアニリンまたはチオフェン化合物から形成することが好ましい。電気的コンタクトの厚みは約０．０１ミクロンから約１．０ミクロンの範囲内にあることが好ましいが、望ましい特性に応じて、さらに厚みのあるコンタクトおよびさらに薄いコンタクトの両方を用いる場合もある。これらの金属および導電性材料ならびに厚みの範囲は、以下に説明および示す別の実施形態における電気的コンタクトにも用いることができる。
【００１３】
本発明の別の実施形態の断面図を図２ａに示す。この実施形態では、半導電性ポリマーフィルムあるいは層２１０が基板２３０上に形成されている。電気的コンタクト２２０および２２２は、図２ａに示すように、半導電性ポリマーフィルム２１０に電気的に接続され、基板２３０内に形成されている。しかしながら、電気的コンタクト２２０および２２２は基板２３０上に形成することもでき、図１に示す実施形態のために先に記載したような金属あるいは導電性材料のうちの任意のものから形成することができる。さらに、電気的コンタクト２２０および２２０は半導体ポリマー層２１０の上に形成することができ（図示せず）、それゆえ、上記のようなＵＶ暴露のためのセルフアラインマスクとしての役割を果たすことができる。半導体ポリマーフィルム２１０上にはパッシベーション層２５０が形成され、半導体ポリマーフィルムを損傷および環境による劣化から保護する。ＵＶ透過窓２４０が半導電性ポリマーフィルム２１０の一部の上に形成され、半導電性ポリマーフィルム２１０の導電率をある特定の値に調整できるようにする。
【００１４】
基板２３０は、シリコン、ガリウムヒ素、ガラス、セラミック材料などの種々の材料から形成することができ、それらよりも硬く、脆性のプラスチックも全て用いることができる。さらに、金属および合金を用いることもできる。詳細には、陽極酸化アルミニウムあるいはタンタルなどの酸化物を電気化学的に形成するアルミニウムおよびタンタルなどの金属を用いることができる。基板２３０は、数例を挙げると、ポリイミド、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアリレート、およびポリエステル系液晶ポリマーなどの可撓性のポリマー材料から形成することが好ましい。基板２３０はＰＥＴあるいはＰＥＮから形成することがさらに好ましい。基板２３０の厚みは、約５から約５００ミクロンの範囲にあることが好ましく、約５から５０ミクロン厚の範囲にあることがさらに好ましく、約１０から約２５ミクロン厚の範囲であることが特に好ましい。
【００１５】
ＵＶ透過窓２４０は、約２５０ｎｍから約５００ｎｍの波長領域において少なくとも７５％の透過率を有する任意の材料から形成することができる。ＵＶ透過窓２４０は、酸化インジウムスズ、二酸化シリコン、ポリカーボネート、ポリスチレンあるいはそれらの組み合わせから形成することが好ましい。ＵＶ透過窓２４０の厚みは、約０．５ミクロンから約１．０ミクロンの範囲内にあることが好ましい。しかしながら、その回路の特定の応用形態によっては、他の厚みを用いることもできる。
【００１６】
パッシベーション層２５０は、約２５０ｎｍから約５００ｎｍの波長領域において約１５％未満の透過率を有する材料から形成することができる。パッシベーション層２５０は、上記の所望の波長領域において５％未満の透過率を有することが好ましい。パッシベーション層２５０は、数例を挙げると、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）あるいはエポキシなどの種々のポリマー材料のうちの任意のものから形成することが好ましい。上記のように、電気的コンタクト２２０および２２２がＵＶ暴露のためのセルフアラインマスクとしての役割を果たすように形成する場合は、パッシベーション層２５０はＵＶ透過窓２４０と同じ材料から形成することができる。
【００１７】
本発明の別の実施形態の断面図を図２ｂに示す。この実施形態では、２つの導電性ポリマーフィルムあるいは層２１０および２１０’が基板２３０’上に形成されている。半導電性ポリマー層２１０は、先に説明した図２ａに示す構造と同じように、基板２３０’の第１の側に形成されている。電気的コンタクト２２０および２２２が半導電性ポリマー層２１０に電気的に接続されており、パッシベーション層２５０およびＵＶ透過層２４０が半導電性ポリマー層２１０上に形成されている。
【００１８】
さらに、この実施形態では、図２ｂに示すように、第２の半導電性ポリマー層２１０’が基板２３０’の第２の側に形成されている。電気的コンタクト２２０’および２２２’が半導電性ポリマー層２１０’に電気的に接続されており、パッシベーション層２５０’およびＵＶ透過窓２４０’が半導電性ポリマー層２１０’上に形成されている。先に記載したこれまでの実施形態において用いられる構造、特性および材料は、この実施形態においても用いることができる。
【００１９】
図３を参照すると、本発明の３端子デバイスの典型的な実施形態の断面図が示されている。この実施形態では、電気的コンタクト３２０および３２２が半導電性ポリマーフィルム３１０上に形成され、かつ電気的に接続されている。さらに、電気的コンタクト３２６が、半導電性ポリマーフィルム３１０に接触している絶縁体３６０を介して、半導電性ポリマーフィルム３１０に電気的に接続されている。半導電性ポリマーフィルム３１０はドーパントＤＰＨを用いる。絶縁体３６０は誘電性材料であり、無極性のポリマーであることが好ましく、ポリスチレンであることがさらに好ましい。しかしながら、数例を挙げると、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリビニルフェノールのような他のポリマー、ならびに金属酸化物および炭化物を用いることもできる。さらに、２端子デバイスにおいて用いられる半導電性ポリマー層のために先に記載した材料および特性をこの実施形態においても用いることができる。さらに、２端子デバイスにおいて先に記載した電気的コンタクトのための構造、特性および材料を、３端子デバイスのためのこの実施形態においても用いることができる。
【００２０】
図３に示すように、半導電性ポリマーフィルム３１０の導電率をある特定の値に調整するのに、半導電性ポリマーフィルム３１０を紫外線に暴露することを利用することができる。電気的コンタクト３２０および３２２は、ＵＶ暴露のためのセルフアラインマスクとしての役割を果たすことができるＵＶ吸収性の材料であることが好ましい。しかしながら、選択的なエリアを暴露するために、シャドーマスクあるいはフォトリソグラフィによる方法などの他の標準的な技術を用いることもできる。
【００２１】
本発明の３端子デバイスの別の実施形態の断面図を図４ａに示す。この実施形態では、電気的コンタクト４２６が基板４３０上に形成されており、絶縁体４６０が少なくとも電気的コンタクト４２６上に形成されている。絶縁体４６０は基板４３０上に１つの層として形成することができる。電気的コンタクト４２０および４２２が絶縁体４６０上に形成されており、図４ａに示すように、半導電性ポリマーフィルム４１０が電気的コンタクト４２０、４２２および絶縁体４６０上に形成されている。先に記載した図２ａに示す２端子デバイスの場合のように、パッシベーション層４５０およびＵＶ透過層４４０が半導電性フィルム４１０上に形成される。用いることができる別の構造は、電気的コンタクト４２０および４２２を半導電性フィルム４１０上に形成する構造であり（図示せず）、それゆえ先に説明したようにＵＶ暴露のためのセルフアラインマスクとしての役割を果たすことができる。
【００２２】
本発明の３端子デバイスの別の実施形態の断面図を図４ｂに示す。この実施形態では、２つの半導電性ポリマーフィルムあるいは層４１０および４１０’が基板４３０’上に形成されている。半導電性ポリマー層４１０は、先に記載した図４ａに示す構造と同じように、基板４３０’の第１の側に形成されている。電気的コンタクト４２６が基板４３０’上に形成されており、絶縁体４６０が少なくとも電気的コンタクト４２６の上に形成されている。絶縁体４６０は基板４３０’上に１つの層として形成することができる。電気的コンタクト４２０および４２２が絶縁体４６０上に形成されており、図４ａに示すように、半導電性ポリマーフィルム４１０が電気的コンタクト４２０、４２２および絶縁体４６０上に形成されている。先に記載した図２ａに示す２端子デバイスの場合のように、半導電性フィルム４１０上にパッシベーション層４５０およびＵＶ透過窓４４０が形成されている。用いることができる別の構造は、半導電性フィルム４１０上に電気的コンタクト４２０および４２２を形成する先に記載したような構造である（図示せず）。
【００２３】
さらに、この実施形態では、図４ｂに示すように、基板４３０’の第２の側の上に第２の半導電性ポリマー層４１０’が形成されている。電気的コンタクト４２６’が半導体ポリマー層４１０’に電気的に接続されており、かつ基板４３０’上に形成されている。絶縁体４６０’が少なくとも電気的コンタクト４２６’上に形成されている。絶縁体４６０’は基板４３０’上に１つの層として形成することができる。電気的コンタクト４２０’および４２２’が半導電性ポリマー層４１０’に電気的に接続されており、パッシベーション層４５０’およびＵＶ透過窓４４０’が半導電性ポリマー層４１０’上に形成されている。先に説明したこれまでの実施形態において用いられる構造、特性および材料をこの実施形態においても用いることができる。
【００２４】
ＵＶ暴露時間（単位：分）に対するゼロ電界正孔移動度（単位：ｃｍ2／ボルト秒）の変化のグラフを図５に示す。他のＵＶ光源を用いることもできたが、中圧４５０Ｗ水銀灯を用いて、半導電性ポリマーフィルムを暴露した。図５のためのデータを得るために用いた半導電性ポリマーフィルムは、ＨＰＬＣグレードのテトラヒドロフランに、４１重量パーセントのＮ，Ｎ−ジエチルアミノベンズアルデヒド−１，１−ジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）とビスフェノール−Ａ−ポリカーボネートを溶解することにより準備した。そして、サンプルは、半透明のアルミニウム蒸着ＰＥＴ基板上に上記の溶液を溶媒塗布することにより調製した。溶媒塗布された基板は、１００℃で１時間、空気中でオーブン乾燥し、残留溶媒成分を除去した。電子ビーム蒸着工程を用いて、電気的コンタクトを形成した。この金コンタクトは直径が約１ｃｍで、厚さが約０．５ミクロンであった。半導電性ポリマーフィルムの平均フィルム厚は約１１．０ミクロンであった。暴露時間が長くなると、より多くのＤＥＨ分子が光変換され、それにより、電荷輸送過程からＤＥＨ分子が効果的に除去され、結果として、分子ドープポリマー製の回路素子の正孔導電率が減少するようになる。図５に示すように、ＵＶ暴露の結果として、半導体ポリマーフィルムの電荷移動度が約３桁減少するようになる。紫外線に暴露することによって生み出される導電率の減少は、半導体ポリマーフィルムに用いられているバインダー材料のガラス転移温度よりも高い温度までサンプルを加熱することによって、戻すことができる。
【００２５】
図６ａを参照すると、本発明の感光性プログラマブルアレイの典型的な実施形態の斜視図が示されている。この実施形態では、半導電性ポリマーフィルム６１０が、非線形のインピーダンス特性を有する機能的な媒体を形成している。半導電性ポリマーフィルム６１０の第１の側とも呼ばれる上側表面上には、複数の導電体６７０が形成されており、Ｕjとして示されている。導電体６７０は互いに実質的に平行である。半導電性ポリマーフィルム６１０の第２の側とも呼ばれる下側表面上には、互いに実質的に平行であり、かつ導電体６７０に対して実質的に互いに直交する、対応する複数の導電体６７２が形成されている。導電体６７２はＣiとして示されている。導電体６７０および６７２の組み合わせは、平坦で直交するｘ、ｙマトリクスを形成する。論理セル６７５が、任意の２つの交差する導電体間の体積内に形成される。
【００２６】
論理セル６７５のさらに詳細な断面図を図６ｂに示す。この実施形態では、導電体６７０’は、約２５０ｎｍから約５００ｎｍの波長領域において少なくとも７５％の透過率を有する酸化インジウムスズなどの導電性材料である。導電体６７２は、上記の２および３端子デバイスのための導電性材料のうちの任意のものから形成することができる。半導電性ポリマーフィルム６１０も２および３端子デバイスにおいて用いられる半導体層のための上記の材料のうちの任意のものから形成される。
【００２７】
先に記載したように（図５を参照）、半導電性ポリマーフィルム６１０を暴露することによって、導電率が減少するであろう。したがって、任意の２つの交差する導電体間にある半導体ポリマーフィルムの体積を選択的に暴露することにより、論理セルの導電率を減少させることができる。導電率の変化は、紫外線への暴露時間に依存する。半導電性ポリマーの暴露される体積の導電率は、導電性から実質的に非導電性に状態を変更する。そのような結果として生じる変化は、図５に示されるように、３桁以上の導電率の差として現れることがあり、それにより光変換過程が高抵抗のブリッジあるいは開リンクを生成する。種々の論理セルの紫外線への選択的な暴露はレーザパルスによることが好ましい。しかしながら、選択的なセルを暴露するために、シャドーマスクあるいはフォトリソグラフィによる方法などの他の標準的な技術のうちの任意のものを用いることもできる。０あるいは１を表す導電状態あるいは非導電状態のいずれであるパッシブ論理セルのアレイを形成することができる。さらに、本発明は、半導体ポリマーフィルムの当該体積を、用いられているバインダー材料のガラス転移温度よりも高い温度まで加熱することにより、紫外線に暴露された非導電性の論理セルを導電状態に戻すことができるようにする。この加熱動作は、レーザパルスを用いて実行できることが好ましいが、他の加熱技術を用いることもできる。
【００２８】
本発明の別の実施形態の断面図を図６ｃに示す。この実施形態では、２つの半導電性ポリマーフィルムあるいは層６１０および６１０’が基板６３０’上に形成されている。複数の導電体６７２が半導電層６１０の下側表面に電気的に接続されており、かつ基板６３０の第１の側に形成されている。しかしながら、複数の導電体６７２は基板６３０上にも形成することができ、先に記載した金属あるいは導電性材料のうちの任意のものから形成することができる。半導電性ポリマーフィルム６１０の上側表面上には、複数の導電体６７０が形成されており、かつ導電体６７２と実質的に互いに直交している。
【００２９】
複数の導電体６７２’が半導電層６１０’の下側表面に電気的に接続されており、かつ基板６３０の第２の側に形成されている。しかしながら、複数の導電体６７２’は基板６３０上にも形成することができ、先に記載した金属あるいは導電性材料のうちの任意のものから形成することができる。半導電性ポリマーフィルム６１０’の上側表面上には、複数の導電体６７０’が形成されており、かつ導電体６７２’と実質的に互いに直交している。そのような二重層感光性プログラマブルアレイは、導電体をパターニングし、形成するための従来のリソグラフィ技術を用いて、５．０Ｇｂｉｔ／ｃｍ2のオーダーを実現する。半導体ポリマー層６１０および６１０’のパターニングは、このビット密度を達成するためには必要とされない。
【００３０】
ＤＰＨを含む半導電層を用いた電子デバイスを製造する方法の流れ図を図７に示す。その説明は、基板の一方の側に単層のデバイスを形成するために用いる工程を説明することになるが、図２ｂ、図４ｂおよび図６ｃに示すような二重層構造を形成するために用いる工程は、基板の第２の側において、説明するステップを繰り返すことにより達成される。ステップ７０２では、ＤＰＨを含む半導電性ポリマー層が形成される。選択される具体的なバインダーは、たとえば、望ましい具体的な電子的特性、そのデバイスが用いられることになる環境、または用いられるのが２端子デバイスであるか、３端子デバイスであるか、プログラマブルアレイであるか、あるいはそれらの組み合わせであるかによるであろう。選択した具体的なバインダーに応じて、バインダーおよびＤＰＨの両方のために十分な可溶性を提供するとともに、選択される具体的なコーティングあるいはキャスト工程のために適した粘度を提供する適切な溶媒が用いられる。半導体ポリマー層を形成するための典型的な工程では、バインダーのビスフェノール−Ａ−ポリカーボネートとＤＰＨを適当な濃度で溶解して所望の電気的特性を得るための溶媒として、ＨＰＬＣグレードのテトラヒドロフランが用いられる。たとえば図２ａおよび図２ｂに示すような、基板を用いる場合には、基板と半導体ポリマー層との間の良好な接着を得るために、その基板の組成および特性も考慮に入れる。
【００３１】
電気的コンタクトの形成がステップ７０４において達成される。電気的コンタクトを作り出すために選択された具体的な材料に応じて、このステップは、金属あるいは合金のいずれかのスパッタ蒸着、電子ビーム蒸着、熱蒸着、あるいは化学気相蒸着で構成するができる。ポリアニリン、ポリピロール、ペンタセン、チオフェン化合物あるいは導電性インクなどの導電性材料を用いることができ、これらは、薄い有機フィルムを形成するために用いられる技術のうちの任意のものを利用することができる。たとえば、利用することができる技術には、スクリーン印刷、スピンコーティング、ディップコーティング、スプレイコーティング、インクジェット堆積があり、ＰＥＤＯＴの場合のようないくつかの事例では、熱蒸着を利用することができる。製造する具体的な電子デバイスに応じて、電気的コンタクトは、基板上に、あるいは半導電性ポリマーフィルムの直接上に形成することができる。電気的コンタクトのパターニングは、半導体処理において用いられる、一般的に利用可能なフォトリソグラフィ技術のうちの任意のものによって達成される。しかしながら、用いる具体的な材料によっては、レーザアブレーションあるいはインクジェット堆積のような他の技術を用いることもできる。さらに、種々の導電性材料の組み合わせも用いることができ、その場合には、結果として様々な工程が利用されるであろう。たとえば、あるプログラマブルアレイでは、下側の電気的トレースのための材料としてＰＥＤＯＴを、上側のＵＶ透過性電気的トレースのために酸化インジウムスズを用いることが望ましいであろう。
【００３２】
ステップ７０６では、適切な場合には、半導体ポリマーフィルムを損傷および環境による劣化から保護するために、パッシベーション層が形成される。電気的コンタクトを形成するために先に記載した技術のうちの任意のものが、パッシベーション層を形成するために用いることができる。それらの技術に加えて、誘電性材料およびフィルムを形成するために用いられる技術のうちの任意のものや、ラミネーションおよびキャスティングなどの技術を用いることもできる。
【００３３】
ＤＰＨ分子の光変換を可能にするためのＵＶ透過窓の形成は、適切な場合には、ステップ７０８において達成される。窓のために選択される具体的な材料に応じて、パッシベーション層あるいは電気的コンタクトを形成するために先に記載された技術のうちの任意のものを、ＵＶ透過窓を形成するためにも用いることができる。たとえば、ＵＶ透過窓がポリカーボネート材料である場合には、数例を挙げると、キャスティング、スピンコーティングあるいはスクリーン印刷が、窓を形成するために用いることができる工程である。しかしながら、窓材料としてたとえば二酸化シリコンを用いる場合には、ガラス材料を回転させるスピンコーティング、スパッタ蒸着あるいは化学気相蒸着を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による２端子電子デバイスの断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による２端子電子デバイスの断面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による２端子電子デバイスの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による３端子電子デバイスの断面図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態による３端子電子デバイスの断面図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による３端子電子デバイスの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による、ＵＶ暴露時間（分）に対するゼロ電界正孔移動度（ｃｍ2／ボルト秒）のグラフである。
【図６ａ】本発明の一実施形態による感光性プログラマブルアレイの斜視図である。
【図６ｂ】本発明の一実施形態による論理セルの断面図である。
【図６ｃ】本発明の一実施形態による感光性プログラマブルアレイの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による電子デバイスを製造する方法の流れ図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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