(57)【要約】本発明は、有機半導体材料からなる半導体経路を備えた半導体デバイスに関するものである。この有機半導体材料には、半導体粒子または半導体クラスターがランダムに分布している。また、これらの半導体粒子および／または半導体クラスターを、リンカー分子を介して結合できる。半導体粒子を有機半導体材料に供給することにより、例えば、このような半導体経路を含んだ電界効果トランジスタの電気特性を改善できる。
2005531132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体材料からなる半導体経路と、荷電粒子を半導体経路に流すための第１接点と、荷電粒子を半導体経路から抽出するための第２接点とを備えた、半導体デバイスであって、
上記半導体経路に沿って、半導体粒子および／または半導体クラスターが有機半導体材料中に含まれていることを特徴とする、半導体デバイス。
【請求項２】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターが、有機半導体材料中にランダムに分布していることを特徴とする、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターが、有機半導体材料からなる半導体経路に沿って、略一平面で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターの表面が、アルキル鎖により修飾されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターが、リンカー分子を介して結合していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
上記リンカー分子が、半導体粒子および／または半導体クラスターと共有結合していることを特徴とする、請求項５に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターは、有機半導体材料中で、孤立した位置、もしくは、半導体粒子および／または半導体クラスターの孤立した集塊として、配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
上記半導体経路に対する半導体粒子および／または半導体クラスターの割合が、２０容量％よりも低いことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
上記半導体経路は、さらに、トランジスタ用の、ソース電極、ドレイン電極、および、ゲート電極を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法であって、
溶媒中の有機半導体の溶液または懸濁液、および、溶媒中の半導体粒子および／または半導体クラスターの溶液または懸濁液を作成し、
この溶液を基板に塗布し、
上記溶媒を気化することにより半導体経路を形成し、
さらに、この半導体経路に半導体デバイス用に他の構成素子を補うことを特徴とする、方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法であって、
溶媒中に有機半導体の第１溶液を作製し、
溶媒中に半導体粒子および／または半導体クラスターを含んだ第２溶液または懸濁液を作成し、
基板を用意し、
少なくとも第１層および第２層からなる積層を形成し、第１層および第２層のうちの一方の層を、第１溶液から形成し、他方の層を第２溶液から形成して、半導体経路を得て、
さらに、上記半導体経路を、半導体デバイス用の他の構成素子を補うことを特徴とする、方法。
【請求項１２】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターの表面を機能させることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記有機半導体の溶液、および／または、半導体粒子および／または半導体クラスターの溶液に、半導体粒子および／または半導体クラスターと結合したリンカー分子を添加することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料からなる半導体経路（Halbleiterstrecke）を備えた半導体デバイス、および、その製造方法に関するものである。
【０００２】
半導体チップは、様々な技術分野で広範に用いられているが、その製造方法は、なおも複雑であり、その製造にはコストがかかる。また、シリコン基板の層厚を非常に薄くすることができ、その結果、シリコン基板はフレキシブルになるのだが、これら基板の製造方法には同様に非常にコストがかかる。したがって、フレキシブルな、または、湾曲するマイクロチップは、コストがかかっても構わない、要求の多い場合にのみ用いられる。そこで、フレキシブルな基板上に超小型電子半導体回路をコストをかけずに製造するために、有機半導体を使用することができる。その一例として、例えば、液晶スクリーン用の集積制御素子を備えた薄膜が挙げられる。また、他の分野では、例えば製品に関する情報をいわゆるタグに格納する、トランスポンダー技術が挙げられる。
【０００３】
有機半導体は、簡単に入手することができ（zugaenglich）、例えば印刷プロセス（Druckprozesse）によって非常に簡単に成形される。しかし、このような有機半導体の使用には、これまで、有機ポリマー半導体中の荷電粒子の移動度が低いために限界があった。この移動度は、現在のところ、最大１〜２ｃｍ２／Ｖｓである。トランジスタの最大動作周波数（したがって電子回路）は、荷電粒子の移動度の影響を受ける。移動度の大きさが１０−１ｃｍ２／Ｖｓあれば、ＴＦＴアクティブマトリックス駆動のディスプレイを製造する際にドライバーを十分に使用できる。しかし、従来の有機半導体は、高周波数には対応していない。例えば、無線情報の転送（ＲＦ‐ＩＤシステム）は、技術的理由から、所定の最小周波数を上回る場合にのみ行われる。これらのシステムでは、エネルギーを電磁交番磁界から直接導くことにより、それ自体では電圧を印加しないでもよいシステムであり、搬送周波数の帯域は、１２５ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚと広範である。このようなシステムが、例えば、スマートカード、ＩＤタグ、または、電子郵便切手による物品の識別またはラベル付けに用いられている。
【０００４】
有機半導体中の荷電粒子の移動度を改善するために、半導体分子（例えばペンタセンまたはオリゴチオフェン）をできる限り一定に配置させて堆積できる方法が、発展してきた。この方法を、例えば、真空昇華（Vakuumsublimation）によって行うことができる。この方法を用いると、有機半導体を適切に堆積することにより、半導体材料の結晶化度が上昇する。また、分子間または側鎖間のπ‐π重複（Ueberlappung）が改善されることにより、荷電粒子が移動しやすいようにエネルギー障壁を下げることができる。また、液相または気相から有機半導体を堆積する際に大きい基（sperrige Gruppen）によって半導体分子ユニットを昇華することにより、液晶特性を有するドメインを形成できる。さらには、合成法が発展してきた。この合成特性とは、対称的なモノマーを用いることにより、ポリマー中のレジオレギュラー（Regioregularitaet「鎖全体が同じ方向に並んで頭と尻がくっつく配列をしている」）をできる限り高くすることができる特性である。
【０００５】
また、多くの有機半導体材料の導電性は、アナログ半導体のように、適切なドーパントを使用することにより上昇するのであるが、その際の課題は、ドープする際にドーパントの位置を選択できるようになることである。これらのドーパントは、有機半導体の中で所定位置に固定されるのではなく、有機半導体材料内で自由に移動できる。ドーピングプロセスを本来ならば所定領域（例えばソース／ドレイン接点）に限定できるのであるが、ドーパントは、その後、トランジスタを駆動するためにソース接点とドレイン接点との間に印加される電界の影響を受けて、全有機半導体層中を移動する。
【０００６】
また、電界効果に基づいた、例えば、電界効果トランジスタまたは電子部品には、電気半導体ポリマーが必要である。このような構成については、例えば、以下の文献に記載されている。M. G. Kane、 J. Campi、 M. S. Hammond、 F. P. Cuomo、 B. Greening、 C. D. Sheraw、 J. A. Nichols、 D. J. Gundlach、 J. R. Huang、 C. C. Kuo、 L. Jia、 H. Klauk、 T. M. Jackson『IEEE Electron Device Letters』（２１巻、１１号、２０００年、５３４ページ）、または、D. J. Gundlach、 H. Klauk、 C. D. Sheraw、 C. C. Kuo、 J. R. Huang、 T. N. Jackson『1999 International Electron Devices Meeting』（１９９９年１２月）。
【０００７】
電界効果トランジスタまたは類似の電子部品中に有機ポリマーを使用するためには、電界が存在していない場合は絶縁体のようなポリマーが必要である。一方、電界の影響下では、このポリマーは、半導体特性または伝導チャネルを形成する。上記特性を有するポリマーとしては、例えば、ポリフェニレン誘導体またはナフタリン誘導体が挙げられる。しかし、これらの誘導体は、不溶性であるために、プロセスに適していない。それゆえ、これらの化合物は、電界効果トランジスタの製造には用いられない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、有機半導体材料からなる半導体経路を備えた、簡単に製造できる（sich einfach darstellen laesst）半導体デバイスを使用し、その結果、有機半導体の電気特性、特にその導電性を改善する点にある。
【０００９】
この目的を、半導体粒子および／または半導体クラスターを半導体経路に沿って含有した有機半導体材料からなる半導体経路を備えた、半導体デバイスによって解決する。
【００１０】
半導体粒子および／または半導体クラスターを有機半導体材料の中に配置することにより、荷電粒子の移動度は、純粋な有機半導体と比べて著しく高くなる。また、有機半導体材料の導電性は、有機半導体材料中の半導体粒子および／または半導体クラスターの割合、および、半導体粒子および／または半導体クラスターを構成する材料に応じて決まる。異なる材料からなる半導体粒子および／または半導体クラスターが半導体経路に供給される場合は、有機半導体材料の導電性は、それら成分の混合比の影響も受ける。その結果、半導体経路の導電性を、所望の値に設定できる。これにより、例えば、トランジスタの閾値電圧およびスイッチＯＦＦ動作が影響を受ける。あるいは、これらのトランジスタの閾値電圧およびスイッチＯＦＦ動作を、用いた半導体粒子および／または半導体クラスターの基型（Art）と量とに応じて設定できる。
【００１１】
ここで、半導体経路とは、有機半導体材料から形成された、２つの接点（Kontakten）間の伝導経路のことである。荷電粒子、電子、または、空孔は、第１接点において半導体経路に流され、半導体経路を通って、第２接点において伝導経路から再び抽出される。本発明では、半導体経路とは、荷電粒子が第１接点から第２接点へ移動する、方向または経路のことである。
【００１２】
また、半導体粒子とは、半導体材料、好ましくは無機半導体材料からなる個々の粒子のことである。これらの粒子は、任意の形状（球形、板状、または、棒状）であってもよい。粒子の直径は、好ましくは２ｎｍ〜１００μｍであり、特に２〜１００ｎｍであることが好ましい。これらの半導体粒子は、個々の粒子として存在してもよいし、または、複数の粒子からなる集団（Agglomerate）であってもよい。
【００１３】
また、半導体クラスターとは、少なくとも３つの金属原子を有する化合物である。ここでは、各金属原子は、金属同士の結合によって、少なくとも２つの他の金属原子に化学結合している。半導体クラスターの金属は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。これらの金属は、自由な配位位置で配位子（例えば、カルボニル基またはシクロペンタジエニル基）により安定になっている。半導体クラスターの金属として、好ましくは遷移元素（例えば、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、または、Ｆｅ）を使用することができる。
【００１４】
半導体粒子を形成する半導体としては、周期表のＩＶ族からなる半導体元素（例えば、ＳｉおよびＧｅ）、および、ＩＩＩ／Ｖ族の半導体（例えば、ＧａＡｓまたはＩｎＰ）、ＩＩｂ／ＶＩ族の半導体（例えば、亜鉛またはカドミウムと、酸素、硫黄、セレニウム、または、テルルとの化合物）、Ｉｂ−ＶＩＩ族の半導体（例えば、ＣｕＣｌ）、および、他の半導体（例えば、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、および、Ｐの所定の変態（Modifikationen））またはＣｕ２Ｏ、ＴｉＯ２、ＧａＳｅのような化合物からなる半導体も、挙げられる。これらの半導体材料の導電性は、ドーピングの影響を受け、これにより、例えばｐ型Ｓｉまたはｎ型Ｓｉが得られる。
【００１５】
微粒子およびナノ粒子の特性および合成に関する詳細については、例えば、A. F. Hollemann、E. Wiberg、N. Wiberg、『無機化学の教科書（Lehrbuch der anorganischen Chemie）』（Walter de Gruyter出版、ベルリン、１９８５年、７６７ページ）または、J. H. Fender『ナノ粒子およびナノ構造の膜作成、特性指摘、および、使用（Nanoparticles and Nanostructure Films-Preparation, Characterisation and Application）』（Wiley-VCA、１９９８年）に記載されている。
【００１６】
有機半導体材料としては、本来、半導体特性を有する全ての有機材料を使用することができる。例えば、適切な化合物としては、縮合（ kondensierte）芳香族化合物（例えば、アントラセン、テトラセン、または、ペンタセン）、ポリマーの芳香族化合物（例えば、ポリフェニレン誘導体またはポリナフタリン誘導体）、ポリチオフェンに基づいた電気的に半導性の化合物（例えば、ポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル）、または、ポリビニルチオフェンまたはポリアニリンに基づいた（auf der Basis von）電気的に半導性の化合物が挙げられる。これらの化合物と共に、他の有機半導体化合物も用いてもよい。例えば、これらの有機半導体材料は、カンファースルホン酸またはポリスチレンスルホン酸といったドーパントを含んでいてもよい。
【００１７】
また、本発明の半導体デバイスの半導体経路の製造に用いられる材料は、簡単に入手でき、市販ルートから購入できるものもある。有機半導体材料またはそれらの製造に用いられる前駆体のほとんどは、有機溶媒に対して可溶性である。同様に、半導体粒子または半導体クラスターを含んだ溶液または懸濁液を生成できる。また、溶媒の可溶性または分散可能性（Dispergierbarkeit）を改善するために、例えば無極性のアルキル鎖をその基を用いてナノ粒子の表面に配位（koordiniert）することにより、半導体粒子の表面を修飾（modifiziert）できる。半導体経路、有機半導体、および、半導体粒子および／または半導体クラスターといった成分を、溶解された形状で、または、懸濁液として、形成でき、液状のまま基板に塗布できる。こうして、本発明の半導体装置の半導体経路を、例えば簡単な印刷方法によって形成でき、これにより、半導体素子の製造を著しく簡略化し、製造コストを下げることができる。
【００１８】
接点の領域では、半導体粒子および／または半導体クラスターの接触抵抗が著しく低下する。粒子材料と接点の材料との荷電粒子の仕事関数が異なっている場合、粒子と接点の材料と間の接触面に荷電粒子の非対称な拡散プロセスが生じる。両方の材料の導電性が高いので、これらの間に生じた界面電位を、非常に短い間隔（数１０分の１ナノメートル）に調整する。これにより、粒子と接点の材料との間の電界の強さが、約１０７〜５×１０７Ｖ／ｃｍの大きさになる。この電界は、半導体と接点の材料との間の接合部に生成された電界に重なる。
電界の強さが増すことにより、上記接触面にはより幅の狭いポテンシャル障壁が生じ、それにより、半導体と接点の材料との間の、トンネル確率またはトンネル電流が、上昇する。接触面での電界の強さは、粒子材料の仕事関数と接点材料の仕事関数との差が大きい程、増す。
【００１９】
また、半導体粒子および／または半導体クラスターは、有機半導体材料の中にランダムに（statistisch）、分布していることが好ましい。本実施形態では、この半導体粒子および／または半導体クラスターは、有機半導体材料全体の中で一様に分布している。さらに、半導体経路の形成については、例えば有機半導体材料および半導体粒子または半導体クラスターを共通の溶媒に溶解でき、共に基板上に形成する。また、有機半導体材料および半導体粒子または半導体クラスターを、別々の溶媒または懸濁液に供給することもできるし、半導体経路を製造する際には、これらの溶液を基板に同時に供給することもできる。さらに、溶媒の気化後には、半導体粒子および／または半導体クラスターを、有機半導体材料に固定する。半導体粒子または半導体クラスターの移動は、電界の影響を受けて、これ以上行われない。
【００２０】
他の実施形態では、半導体粒子および／または半導体クラスターは、有機半導体材料からなる半導体経路に沿って、略一平面に配置されている。半導体経路の製造工程は、初めに、半導体粒子または半導体クラスターを含んだ１つの層を基板に形成し、この層の上に、有機半導体材料からなる１つの層を形成するという工程である。また、この順番を逆にしてもよい。つまり、初めに、基板の上に、有機半導体材料からなる１つの層を形成し、次に、基板と向かい合う有機半導体材料の露出面に、半導体粒子または半導体クラスターを堆積する。これらの半導体粒子または半導体クラスターを、第１接点または第２接点と有機半導体材料との間の接触面をも覆うように、配置することが好ましい。したがって、半導体粒子および／または半導体クラスターが配置されている面は、通常、第１接点と第２接点との間に伸びている。
【００２１】
また、好ましい実施形態では、半導体粒子および／または半導体クラスターが、リンカー分子を介して結合されている。リンカー分子とは、半導体粒子または半導体クラスターの表面に配位できる、少なくとも２つの基を有する分子である。これらのリンカー分子は、官能基間に配置された、共役（konjugiertes）π電子システムを有していることが好ましい。リンカー分子が有機半導体材料内の他の伝道経路を形成し、その結果、半導体経路の伝導特性をさらに改善できる。さらに、リンカー分子は、有機半導体材料内の半導体粒子または半導体クラスターを固定することができる。
【００２２】
これらのリンカー分子は、配位結合によって、半導体粒子または半導体クラスターの表面に結合されるために、例えばチオール基またはアミノ基を有している。また、これらのリンカー分子は、共有結合によって、半導体粒子および／または半導体クラスターと結合されることが好ましい。このような半導体粒子の形成方法は、初めに、半導体粒子の表面を例えば塩素化によって活性化し、次に、活性化された半導体粒子を適切な配位子（例えば、チオール、アルコール、アミン、または、カルボアニオン）に変える（umgesetzt）ことである。
【００２３】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターは、有機半導体材料中で、孤立した位置、もしくは、半導体粒子および／または半導体クラスターの孤立した集塊として、配置されていることが好ましい。
ナノ粒子および／またはナノクラスター、または、ナノ粒子またはナノクラスターの集団の間の平均間隔を、広範囲の中から選択できる。例えば、平均間隔約０．１ｎｍ〜５０００ｎｍが適切である。
【００２４】
また、半導体経路の半導体特性は、主に有機半導体材料から決定される。有機半導体材料の導電特性は、半導体粒子および／または半導体クラスターを添加することにより変更される（modifiziert）。したがって、半導体経路に対する半導体粒子および／または半導体クラスターの割合は、５０容量％よりも少なくなるように選択されることが好ましい。
【００２５】
また、半導体デバイスを、トランジスタとして実行することが好ましい。さらに、トランジスタ用のソース電極、ドレイン電極、および、ゲート電極で補って、半導体経路を完成させる。接点の材料として、導電性の高い材料を選択することが好ましく、例えば、導電性金属（例えば、金、チタン、または、パラジウム）または導電性ポリマー（例えば、カンファースルホン酸をドープしたポリアニリンまたはポリスチレンスルフォン酸をドープしたポリ（ジオキシエチレン）チオフェン）が、適している。この接点の材料は、できる限り高い導電性を有している必要がある。また、ゲート電極を絶縁するために、通常の材料、つまり、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、または、絶縁性ポリマー（例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリエーテル、ポリベンゾオキサゾール、または、これらの化合物の混合物）が、用いられる。
【００２６】
本発明の半導体素子は、すぐに入手できる材料によって非常に低コストで製造されるので、特に、例えば製品を識別するためのラベルのようにコストのかかる装置への使用に適している。
【００２７】
それゆえ、本発明は、上述の半導体デバイスの製造方法に関するものでもある。溶媒中の有機半導体の溶液または懸濁液、および、溶媒中の半導体粒子および／または半導体クラスターの溶液または懸濁液を、製造し、この溶液を基板に塗布し、溶媒を気化することにより、半導体経路を得て、それを、半導体素子用に他の構成素子を補う。
【００２８】
本発明の方法のこの実施形態では、半導体粒子および／または半導体クラスターを、半導体経路の有機半導体の中に一様に分布させている。初めに、有機半導体材料に半導体粒子または半導体クラスターを混ぜた溶液を製造し、次に、それを基板に供給してもよい。あるいは、有機半導体材料と半導体粒子または半導体クラスターとの溶液または懸濁液を別々に製造してもよいし、これらの溶液または懸濁液を基板上で１つの溶液にしてもよい。本発明の方法のこの実施形態では、半導体粒子または半導体クラスターは、有機半導体材料の中に埋設されている。
【００２９】
また、上述した本発明の半導体デバイスの製造方法の第２実施形態では、溶媒に有機半導体を含んだ第１溶液と、溶媒に半導体粒子および／または半導体クラスターを含んだ第２溶液または第２懸濁液とを製造する。その結果、有機半導体材料の溶液、または、半導体粒子および／または半導体クラスターの溶液が、別々に用いられる。両方の溶液または懸濁液の溶媒は、本発明の方法の第１実施形態のように同じであってもよいし、異なっていてもよい。次に、上記実施形態のように、基板を供給し、その上に、少なくとも第１層および第２層からなる積層を形成する。ここでは、第１および第２層のうちのいずれかを第１溶液から、もう１つの層を第２溶液から製造し、これにより、半導体経路が得られる。 次に、この半導体経路を、本発明の方法の第１実施形態のように、半導体デバイス用の他の構成素子を補う。
【００３０】
本発明の半導体デバイスを製造する際に、基板には、曲がらない基板（例えば、ガラスまたは水晶からなるキャリアまたはシリコンウェハー）を使用してもよいが、フレキシブル基板を使用することが好ましい。フレキシブル基板は、例えば、ポリスチロール、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアクリル塩酸、ポリイミド、ポリエーテル、または、ポリベンゾクサゾール、または、紙からなる、プラスチックフィルムであることが好ましい。また、基板上に、すでに、半導体デバイスの構成素子（例えば、ソース電極、ドレイン電極、および、ゲート電極）を固定してもよい。ここでは、ゲート電極は、ゲート誘電体によって絶縁されている。また、この基板に、有機半導体材料と半導体粒子および／または半導体クラスターとを含んだ溶液を供給する。この溶液の供給は、例えば、回転、吹き付け、はねかけ方法、または、好ましくは印刷プロセスによって行われる。 初めに基板に半導体粒子を含んだ層を形成する場合は、この層を、例えば蒸着によって堆積してもよい。また、本発明の方法の実施形態に応じて、有機半導体材料と半導体粒子または半導体クラスターとを、同時に基板に供給してもよいし、層構造を形成するために一連の工程を経て基板に供給してもよい。層構造を形成するために、初めに有機半導体材料を基板に供給し、次に、有機半導体材料の層の上に半導体粒子または半導体クラスターを含んだ層を供給してもよいし、あるいは、初めに、半導体粒子または半導体クラスターを含んだ層を基板に堆積し、この層に有機半導体材料を含んだ層を供給してもよい。最後に、半導体経路に例えば絶縁層または接点の範囲を規定して、堆積することにより、半導体素子用の半導体経路が完成する。配線により、半導体素子をその回路に接続する。
【００３１】
また、半導体粒子および／または半導体クラスターをリンカー分子によって結合する場合、リンカー分子が分配液の役割を果たしていてもよい。この結果、基板上のナノ粒子およびリンカー分子は、配位により、ネットワークを形成する。このネットワークでは、半導体粒子および／または半導体クラスターは、分岐点となる。さらには、初めに、半導体粒子および／または半導体クラスターをリンカー分子に変え、例えば懸濁液の状態で反応生成物を基板に供給してもよい。有機半導体の中に配置された半導体粒子を、リンカー分子によって完全に架橋する必要はない。さらに、半導体粒子の１部分のみをリンカー分子によって架橋し、架橋された半導体粒子とともに、なおも自由な半導体粒子を有機半導体の中に配置できる。
【００３２】
また、ナノ粒子を直接堆積してもよいし、初めに、粒子材料の可溶性前駆体を含んだ（aus）溶液を形成し、次に、ナノ粒子を、例えば凝固による堆積によって形成してもよい。
【００３３】
半導体粒子および／または半導体クラスターの懸濁が困難である場合は、例えばアルキル鎖をその官能基によって半導体粒子および／または半導体クラスターの表面に配位することにより、初めに、半導体粒子および／または半導体クラスターの表面を解離できる。また、初めに、半導体粒子および／または半導体クラスターの表面を、活性化し、次に、表面を解離した化合物に変えることにより、この化合物を半導体粒子および／または半導体クラスターに共有結合してもよい。さらに、リンカー分子について上述したような、同じ方法および材料を用いてもよい。
【００３４】
以下に、添付図面に関連して、および、実施例に基づいて、本発明を詳述する。図１は、本発明の半導体デバイスの実施形態を示す。ここでは、半導体粒子は、有機半導体材料の中でランダムに分布している。図２は、本発明の半導体デバイスの実施形態を示す。ここでは、半導体粒子が、半導体経路の表面に沿って配置されている。図３は、半導体粒子がリンカー分子によって結合されている、本発明の半導体デバイスの実施形態を示す。図４は、有機電界効果トランジスタの電流電圧特性曲線を示すグラフである。図５は、有機電界効果トランジスタの電流電圧特性曲線を示す。図６は、様々な電界効果トランジスタの荷電粒子移動度を示すグラフである。
【００３５】
図１には、ソース電極２とドレイン電極３との間に配置されている半導体経路１を含んだトランジスタの、第２実施形態を示している。荷電粒子チャネルの形成は、半導体経路１の誘電体５またはソース電極２およびドレイン電極３によって絶縁されているゲート電極４の領域によって、制御される。図１ａに示したトランジスタの構成では、ソース電極２およびドレイン電極３は、半導体経路１と共に誘電体に隣接して配置されている。他方、図１ｂに示した構成では、ソース電極２およびドレイン電極３は、上端電極として、半導体経路１の層の上に配置されている。この半導体経路１は、ソース電極２とドレイン電極３との間を繋ぐ有機半導体材料６から、形成されている。半導体材料６には、半導体粒子７が埋設されている。これらの半導体粒子７、または、複数の半導体粒子７ａ〜７ｄから構成される半導体粒子の集団は、互いに絶縁された状態で配置されている。半導体粒子７は、有機半導体材料６または半導体経路１にランダムに配置されている。また、半導体粒子７ｆおよびｆｇが、ソース電極２の平面２ａまたはドレイン電極３の平面３ａに対して隣接して配置されていることにより、ソース電極２またはドレイン電極３と有機半導体材料６との間の荷電粒子の移動に対する接触抵抗を、低減できる。
【００３６】
図２には、半導体粒子７と有機半導体材料６との構成の他の可能性を示している。図２ａおよび２ｂに示したトランジスタの構成は、図１ａおよび図１ｂに示した構成に相当している。しかし、図２に示した実施形態では、半導体粒子７は、有機半導体材料６ランダムに分布しておらず、半導体経路１の平面８に沿って分布している。図２ａに示した実施形態では、平面８は、有機半導体材料６と誘電体５との間の全表面であり、ソース電極２と半導体経路１との間、または、ドレイン電極３と半導体経路１との間に構成された平面部分２ａおよび３ａをも、含んでいる。半導体粒子７は、この平面に沿って、互いに間隔を保って配置されている。また同様に、平面２ａおよび３ａに配置された半導体粒子７ｆ・７ｇによって、ソース電極２と半導体経路１との間、または、半導体経路１とドレイン電極３との間の荷電粒子の移動に対する接触抵抗を、低減できる。図２ｂに示したトランジスタの実施形態では、半導体粒子７は、誘電体５に対向する向きに配置された半導体経路１の平面８に沿って、配置されている。この実施形態では、初めに、有機半導体材料６を、誘電体５に堆積し、有機半導体材料６の層を形成した後で、半導体粒子７をこの層の上面に堆積する。最後に、ソース電極２およびドレイン電極３を形成することにより、電界効果トランジスタ用の半導体経路１が完成する。この実施形態でも、接触面２ａおよび３ａには、半導体粒子７ｆ・７ｇが配置されており、これにより、ソース電極２と有機半導体材料６との間、または、有機半導体材料６とドレイン電極３との間の電荷移動を低減できる。
【００３７】
図３に示した電界効果トランジスタの構成は、図１Ａおよび１Ｂに示した構成に相当する。ここでも、半導体粒子７は、半導体経路１にランダムに分布している。さらに、隣接した半導体粒子７を共有結合するリンカー分子９が、備えられている。半導体粒子７およびリンカー分子９は、ここでは、連続的なネットワークを形成しなくてもよい。
実施例
上述の実施例に用いられるＳｉ粒子は、以下の文献１〜３に記載されているような方法にしたがって、形成されたものである。（１）Holleman、 Wiberg『無機化学の教科書（Lehrbuch der anorganischen Chemie）』（Walter de Gruyter出版、ベルリン、ニューヨーク、１９９５年）
（２）M. Kauzlarich他『J. Am. Chem. Soc.』（１９９６年、118、 1246f）
（３）U. Hilleringmann『（Silizium-Halbleitertechnologie）』（B. G. Teubner出版、シュトゥットガルト、ライプチヒ、１９９９年）
実施例１：
気相中でＳｉ微粒子の表面を塩化水素によって活性化させる。
【００３８】
流動層反応器において、１０ｇの粉末状のＳｉ（ｐ型にドープされている、１．８Ωｃｍ、粒径＜５μｍ）を３５０℃で１５分間、ＨＣ１に変える。次に、３０分間、窒素中で室温に冷却する。活性化された粒子は、反応炉において即座に化学反応を起こすことができるか、または、乾燥したアルゴン雰囲気下で不活性のドライ溶媒（trockenen Loesungmittel）（例えば、ジエチルグリコール）に貯蔵される。
【００３９】
収量：１１ｇの灰色の粉
実施例２：
気相中でＳｉナノ粒子の表面を塩化水素によって活性化させる。
【００４０】
流動層反応器において、８ｇのＳｉナノ粒子（粒径約５０ｎｍ）を３５０℃で１５分間、ＨＣ１に変える。次に、３０分間、窒素中で室温に冷却する。活性化されたナノ粒子は、反応炉において即座に化学反応を起こすことができるか、または、乾燥したアルゴン雰囲気下で不活性の乾燥した溶媒（例えば、ジエチルグリコール）に貯蔵される。
【００４１】
収量：１０．５ｇの灰色の粉
実施例３：
溶液中でＳｉ微粒子の表面を四塩化珪素によって活性化させる。
【００４２】
環流冷却器とアルゴン洗浄装置（Argonspuelung）とに備えられた丸底型フラスコ装置において、１０．１ｇ（０．３６ｍｏｌ）の粉末状に砕かれたシリコン（ｎ型にドープされている、８．６Ωｃｍ、粒径＜５μｍ）を、３００ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、７２時間、６１．２ｇ（０．３６ｍｏｌ）の四塩化珪素と共に（with）環流することによって熱する。冷却後、溶媒および余分なＳｉＣｌ４を、圧力を下げて留別する（abdestilliert）。活性化された粒子は、乾燥したアルゴン雰囲気下で不活性の乾燥した溶媒（例えば、ジエチルグリコール）に貯蔵される。
【００４３】
実施例４
溶液中でシリコンナノ粒子の表面を四塩化珪素によって活性化させる。
【００４４】
環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、７．０ｇ（０．２５ｍｏｌ）のシリコンナノ粒子（粒径約５０ｎｍ）を、２００ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、７２時間、４２．５（０．２５ｍｏｌ）の四塩化珪素と共に（with）環流することによって熱して沸騰させる。冷却後、溶媒および余分なＳｉＣｌ４を、圧力を下げて留別する。活性化されたナノ粒子は、乾燥したアルゴン雰囲気下で不活性の乾燥した溶媒（例えば、ジエチルグリコール）に貯蔵される。
【００４５】
実施例５
溶液中でシリコンナノ粒子の表面を四塩化珪素によって活性化させる。
【００４６】
環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、１．０ｇのケイ化カリウム（ＫＳｉ）を、８０ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、７２時間、３ｇ（０．２５ｍｏｌ）の四塩化珪素と共に（with）環流することによって熱して沸騰させる。冷却後、溶媒および余分なＳｉＣｌ４を、圧力を下げて留別する。活性化されたナノ粒子は、乾燥したアルゴン雰囲気下で不活性の乾燥した溶媒（例えば、ジエチルグリコール）に貯蔵される。
【００４７】
実施例６：
気相中でシリコン微粒子の表面をブタノールによって機能させる（Funktionalisierung）。
【００４８】
実施例１で得られた５ｇの活性塩素微粒子を、流動層反応器において、窒素雰囲気下で、１５０℃で、３００ｍｌのブタノールに変える。室温に冷却した後、ブタノール中にあるブトキシに解離した微粒子の懸濁液が得られる。これらの微粒子は、水によって洗浄され、次に圧力を下げて乾燥されることにより、灰茶色の粉として単離される。
【００４９】
収量：５．５ｇ、ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：２９２６、２８５５、１４６４、１３８４
実施例７：
溶液中でシリコンナノ粒子の表面をブタノールによって機能させる。
【００５０】
実施例４で得られた５ｇの活性塩素ナノ粒子を、環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、１００ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、１０ｍｌの１‐ブタノールをゆっくりと添加する。次に、室温で１２時間冷却させる。この混合物を、ｎへキサンに加え、水で３回洗浄する。このヘキサン相を乾燥させ、溶媒を圧力を下げて留別する。
【００５１】
収量：４．８ｇの茶色の粉末、ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：２９３１、２８５５７、１４６０、１３７７
実施例８：
溶液中でシリコンナノ粒子の表面をフェノールによって機能させる。
【００５２】
実施例４で得られた３ｇの活性塩素ナノ粒子を、環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、７０ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、３ｇのフェノールにゆっくりと変える。次に、室温でさらに１２時間攪拌させる。この混合物を、トルエンに加え、水で３回洗浄する。この有機相を乾燥させ、溶媒を留別する。
【００５３】
収量：３．１ｇの茶色の粉末、ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：３０３１、１５８８、１４９８、１１９８
実施例９：
溶液中でシリコンナノ粒子の表面をブチルリチウムによって機能させる。
【００５４】
実施例２で得られた４ｇの活性塩素ナノ粒子を、環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、７０ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、ヘキサン中の１２ｍｌの２．５Ｍブチルリチウムとゆっくりと混合する。次に、室温でさらに１２時間攪拌させる。この混合物を、へキサンに加え、水で３回洗浄する。この有機相を乾燥させ、溶媒を留別する。
【００５５】
収量：３．４ｇの茶色の粉末、ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：２９５７、２９２９、２８５８、１４６５、１３７８
実施例９：
溶液中でシリコン微粒子の表面をヘキシルマグネシウムブロミドによって機能させる。
【００５６】
実施例３で得られた３ｇの活性塩素微粒子を、環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、７０ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、エーテル中の１０ｍｌの２．０Ｍヘキシルマグネシウムブロミドとゆっくりと混合する。次に、室温で１２時間攪拌させる。この混合物を、フィルタ処理し、水で３回、メタノールで２回洗浄する。圧力を下げて乾燥させた後、２．７ｇの茶色の粉末が得られる。
ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：２  ９６７、２９３３、２８６８、１４６０、１３６５
実施例１１：
溶液中でシリコンナノ粒子を１、４-ブタンジオールと共有結合させる。
【００５７】
実施例４で得られた５ｇの活性塩素ナノ粒子を、環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、１００ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、１０ｍｌの１、４-ブタンジオールとゆっくりと混合する。次に、室温で１２時間攪拌させる。この混合物を、フィルタ処理し、水で３回、メタノールで２回洗浄する。真空中で乾燥させた後、５．１ｇの茶色の粉末が得られる。
ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：３  ３００、２９５１、２９２３、２８７８、１４６０、１３６５、１０９８
実施例１２：
溶液中でシリコンナノ粒子をヒドロキノンと共有結合させる。
【００５８】
実施例４で得られた４ｇの活性塩素ナノ粒子を、環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、１００ｍｌのジエチルグリコール中で懸濁し、２．６ｇのヒドロキノンとゆっくりと混合する。次に、室温で１２時間攪拌させる。この混合物を、フィルタ処理し、水で３回、メタノールで２回洗浄する。真空中で乾燥させた後、４．５ｇの茶色の粉末が得られる。
ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：３  ５２０、３０３１、１６８０、１５８１、１４８８、１１９３
実施例１３：
気相中でシリコン微粒子を１、４ジメルカプトブタンと共有結合させる。
【００５９】
実施例１で得られた５ｇの活性塩素微粒子を、流動層反応器および窒素雰囲気において、１５０℃で１５ｍｌの１、４ジメルカプトブタンによって冷却する。室温に冷却した後、反応室に含まれている１００ｍｌのジエチルグリコールによって生成物を洗浄する。この生成物を、水で洗浄し、次に真空中で乾燥させることにより、灰茶色の粉末が分離される（isoliert）。
【００６０】
収量：５.５ｇ、ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：３４２０、２９４０、２８６５、１４７４、１３７４
実施例１４：
溶液中でシリコンナノ粒子の表面をヘキシルマグネシウムブロミドによって機能させる。
【００６１】
実施例５で得られた０.５ｇの活性塩素ナノ粒子を、環流冷却器とアルゴン洗浄装置とに備えられた丸底型フラスコ装置において、５０ｍｌのジエチルグリコールによって懸濁させ、エーテル中の３ｍｌの２．０Ｍヘキシルマグネシウムブロミドに混合する。次に、室温で１２時間攪拌する。この混合物を、フィルタ処理し、水で３回、ｎヘキサンで（mit）２回抽出する（extrahiert）。ヘキサン相を乾燥させ、圧力を下げて溶媒を留別した後、８０ｍｇの茶色の粉末が得られる。
【００６２】
ＦＴＩＲν  in  ｃｍ−１：２  ９５７、２９２３、２８５８、１４６０、１４５８
実施例１５：
有機半導体において無機半導体微粒子を含んだ薄膜を形成する。
【００６３】
２．５ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｇのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液に、２０ｍｇの粉末状のシリコン（ｐ型にドープされている、１．８Ωｃｍ、粒径＜５μｍ）を懸濁させる。この懸濁液を、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって（mit）下処理されたシリコンウェハーに供給し、１分間に２０００回回転させる。このとき、この薄膜は、窒素雰囲気下で７５℃４分間に調節されている（getempert）。
【００６４】
実施例１６：
有機半導体において無機半導体ナノ粒子を含んだ薄膜を形成する。
【００６５】
２．５ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｇのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液に、実施例１２で得られたブチルによって解離した２０ｍｇのシリコンナノ粒子を溶解させる。この溶液を、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって下処理されたシリコンウェハーに供給し、１分間に２０００回回転させる。このとき、この薄膜は、窒素雰囲気下で７５℃４分間に調節されている。
【００６６】
実施例１７：
有機半導体において無機半導体ナノ粒子を含んだ薄膜を形成する。
【００６７】
２．５ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｇのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液に、実施例１４で得られたヘキシルによって解離した２０ｍｇのシリコンナノ粒子を溶解させる。この溶液を、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって下処理されたシリコンウェハーに供給し、２０００ＵＰＭ回転させる。このとき、この薄膜は、窒素雰囲気下で７５℃４分間に調節されている。
【００６８】
実施例１８：
有機半導体において無機半導体ナノ粒子の混合物を含んだ薄膜を形成する。
【００６９】
３．５ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｇのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液に、実施例１４で得られたヘキシルによって解離した４０ｍｇのシリコンナノ粒子を溶解させる。この溶液を、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって下処理されたシリコンウェハーに供給し、２０００ＵＰＭ回転させる。このとき、この薄膜は、窒素雰囲気下で７５℃４分間に調節されている。
【００７０】
実施例１９：
無機半導体ナノ粒子と有機半導体との混合物を含んだ薄膜を形成する。
【００７１】
２ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｇのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液に、実施例１４で得られたヘキシルによって解離した２０ｍｇのシリコンナノ粒子を溶解させる。この溶液を、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって下処理されたシリコンウェハーに供給し、２０００ＵＰＭ回転させる。次に、この薄膜は、窒素雰囲気下で７５℃４分間に調節されている。
【００７２】
実施例２０：
無機半導体微粒子と有機半導体との混合物を含んだ薄膜を形成する。
【００７３】
２．５ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｇのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液に、実施例１０で得られたヘキシルによって解離した２０ｍｇのシリコン微粒子を懸濁させる。この懸濁液を、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって下処理されたシリコンウェハーに供給し、２０００ＵＭＰ回転させる。このとき、この薄膜を、窒素雰囲気下で５０℃４分間に調節されている。
【００７４】
実施例２１：
層形成により薄膜を形成する。
【００７５】
１．５ｍｌのクロロホルム中の実施例１４で得られたヘキシルによって解離した２０ｍｇのシリコンナノ粒子溶液のうちの１ミリリットルを、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって下処理されたシリコンウェハーに供給し、２０００ＵＰＭ回転させる。次に、この薄膜を、窒素雰囲気下で７５℃４分間、調節する。次に、２．５ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｌのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液のうちの１ミリリットルを、この層に供給し、２０００ＵＰＭで回転させる。このとき、この薄膜は、窒素雰囲気下で７５℃、４分間に調節されている。
【００７６】
実施例２２：
層構造を有する薄膜を形成する。
【００７７】
１．５ｍｌのクロロホルム中の実施例１２で得られたブチルによって解離した２０ｍｇのシリコンナノ粒子溶液のうちの１ミリリットルを、溶解し、噴霧器を用いて、トランジスタ構造（下面接点）によって下処理されたシリコンウェハーに供給し、２０００ＵＰＭ回転させる。次に、この薄膜を、窒素雰囲気下で７５℃４分間、調節する。次に、２．５ｍｌのクロロホルム中の２０ｍｌのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル溶液のうちの１ミリリットルを、この層に供給し、２０００ＵＰＭで回転させる。このとき、この薄膜は、窒素雰囲気下で７５℃４分間に調節されている。
【００７８】
実施例２３：
実施例１７〜１９で形成された電界効果トランジスタ用に、電流電圧特性曲線を測定する。比較するために、無機粒子を添加していない活性素子であるポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル（ＰＨＴ）を含んだトランジスタの特性曲線を、測定した。
これらの特性曲線を、図４に示す。この図では、ＰＨＴと比較して、混合物の化学量論の影響をうけるトランジスタ特性が改善しているのが分かる。
【００７９】
実施例２４：
実施例２１で形成された電界効果トランジスタの電流電圧特性曲線と、それと比較するために、同じ条件で形成された無機粒子を添加していない活性素子としてのポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル（ＰＨＴ）を含んだトランジスタの特性曲線とを、測定した。この電流電圧特性曲線を、図５に示す。
【００８０】
実施例２５：
電荷粒子移動度の測定
実施例２３・２４で用いられた電界効果トランジスタによって、荷電粒子の移動度を測定した。比較するために、無機粒子を添加していない活性素子であるポリ‐３‐ヘキシルチオフェン‐２、５‐ジル（ＰＨＴ）を含んだ電界効果トランジスタを使用した。この荷電粒子移動度を図６に示す。記載した全ての場合では、荷電粒子移動度は、少なくとも因子２だけ改善される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の半導体デバイスの実施形態を示す。ここでは、半導体粒子は、有機半導体材料の中にランダムに分布している。
【図２】本発明の半導体デバイスの実施形態を示す。ここでは、半導体粒子が、半導体経路の表面に沿って配置されている。
【図３】半導体粒子がリンカー分子によって結合されている、本発明の半導体デバイスの実施形態を示す。
【図４】有機電界効果トランジスタの電流電圧特性曲線を示すグラフである。
【図５】有機電界効果トランジスタの電流電圧特性曲線を示す。
【図６】様々な電界効果トランジスタの荷電粒子移動度を示すグラフである。
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年5月3日(2004.5.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体材料からなる半導体経路と、荷電粒子を半導体経路に流すための第１接点と、荷電粒子を半導体経路から抽出するための第２接点とを備えた、半導体デバイスであって、
上記半導体経路に沿って、半導体粒子および／または半導体クラスターが有機半導体材料中に含まれ、
上記半導体粒子が無機半導体材料を含み、半導体クラスターが少なくとも３つの金属原子との化合物として規定されており、
上記各金属原子が、金属‐金属結合を介して、少なくとも２つの他の金属原子と化学結合していることを特徴とする、半導体デバイス。
【請求項２】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターが、有機半導体材料中にランダムに分布していることを特徴とする、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターが、有機半導体材料からなる半導体経路に沿って、略一平面で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターの表面が、アルキル鎖より修飾されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターが、リンカー分子を介して結合していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
上記リンカー分子が、半導体粒子および／または半導体クラスターと共有結合していることを特徴とする、請求項５に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターは、有機半導体材料中で、孤立した位置、もしくは、半導体粒子および／または半導体クラスターの孤立した集塊として、配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
上記半導体経路に対する半導体粒子および／または半導体クラスターの割合が、２０容量％よりも低いことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
上記半導体経路は、さらに、トランジスタ用の、ソース電極、ドレイン電極、および、ゲート電極を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法であって、
溶媒中の有機半導体の溶液または懸濁液、および、溶媒中の半導体粒子および／または半導体クラスターの溶液または懸濁液を作成し、
この溶液を基板に塗布し、
上記溶媒を気化することにより半導体経路を形成し、
さらに、この半導体経路に半導体デバイス用に他の構成素子を補うことを特徴とする、方法。
【請求項１１】
有機半導体材料からなる半導体経路と、荷電粒子を半導体経路に流すための第１接点と、荷電粒子を半導体経路から抽出するための第２接点とを備え、
上記半導体経路に沿って、半導体粒子および／または半導体クラスターが含まれ、
上記半導体粒子が無機半導体材料を含み、半導体クラスターが少なくとも３つの金属原子との化合物として規定されており、
上記金属原子のそれぞれが、金属‐金属結合を介して、少なくとも２つの他の金属原子と化学結合された、半導体デバイスの製造方法であって、
溶媒中に有機半導体の第１溶液を作成し、
溶媒中に半導体粒子および／または半導体クラスターを含んだ第２溶液または懸濁液を、作成し、
基板を用意し、
少なくとも第１層および第２層からなる積層を形成し、第１層および第２層のうち一方の層を、第１溶液から形成し、他方の層を第２溶液から形成して、半導体経路を得て、
さらに、上記半導体経路を、半導体デバイス用の他の構成素子を補うことを特徴とする、方法。
【請求項１２】
上記半導体粒子および／または半導体クラスターの表面を機能させることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記有機半導体の溶液、および／または、半導体粒子および／または半導体クラスターの溶液に、半導体粒子および／または半導体クラスターと結合したリンカー分子を添加することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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2005531132.tif 000012
2005531132.tif 000013
2005531132.tif 000014