(57)【要約】【課題】  本願発明は、成形・加工性に優れた光情報入出力記録素子、とくに誘電体層に光スイッチ機能として利用できる光導電性を示す有機材料を用い、メモリ性を発現させる電極界面障壁を形成させた光情報入出力記録素子を提供するものである。【解決手段】  本願発明によれば、有機半導体により構成される半導体活性層と、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート誘電層、ゲート絶縁層からなる電界効果トランジスタにおいて、ゲート誘電層が光導電性を有する有機材料で構成され、入力光の照射により、情報が書き込まれるとともに、その情報が保持記録され、入力光とは異なる波長の光の照射により、記録された情報が消去されることを特徴とする光情報入出力記録素子が提供される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体により構成される半導体活性層、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極及びゲート誘電層からなる電界効果トランジスタにおいて、ゲート誘電層に光を照射することにより、キャリアを誘起させることで情報を入力する光スイッチ機能を働かせ、誘起されたキャリアを素子内に保持させることで入力した情報を記録させ、入力するのに用いた光とは異なる波長の光を照射することにより、記録した情報を消去することを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項２】
請求項１記載の光情報入出力記録素子において、情報を入力するのに用いる光の波長における上記ゲート誘電層の吸光係数は、上記半導体活性層を構成する材料の吸光係数よりも大きく、また情報を消去するのに用いる光の波長における該ゲート誘電層の吸光係数は、該半導体活性層を構成する材料の吸光係数よりも小さいことを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光情報入出力記録素子において、上記半導体活性層と上記ソース及び上記ドレイン電極との間にショットキー障壁が形成されることを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載される光情報入出力記録素子において、上記ゲート誘電体層が少なくとも１種の光導電性材料を含む材料により構成されることを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項５】
請求項２に記載される光情報入出力記録素子において、上記ゲート誘電体層は、情報を記録する光の波長に対して感受性を有する光増感材料を含むことを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載される光情報入出力記録素子において、上記ゲート誘電体層と上記半導体活性層との間に、絶縁層が設けられることを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載される光情報入出力記録素子において、上記ゲート電極は、光透過性を有する材料によって構成されることを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載される光情報入出力記録素子において、上記情報を入力する光は、上記ゲート電極側から照射されることを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載される光情報入出力記録素子において、上記半導体層、上記ゲート誘電層及び上記絶縁層は、塗設されたものであることを特徴とする光情報入出力記録素子。
【請求項１０】
ディスプレイにおいて、請求項１から９のいずれかに記載された光情報入出力記録素子を画素駆動回路に組み込んだことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１１】
画像情報入力システムにおいて、請求項１０に記載のディスプレイ上へ光により情報書き込みを行うことを特徴とする画像情報入力システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像情報入力システムにおいて、該システムの表示部が液晶により構成されていることを特徴とする画像情報入力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、成形・加工性に優れた光情報入出力記録素子に関するもので、特に誘電体層に光導電性を有する有機材料を用いたメモリ性を示す素子の作製技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ上に情報を入力するシステムとしては、今日タッチパネル方式と光入力方式が知られている。タッチパネル方式は基本的には、画面を押すことにより情報を入力するシステムだが、基本的には圧力印加に伴う入力方式であるだけに、電子ペーパーなどフレキシブルなディスプレイに対しては適さない。これはフレキシブルディスプレイの場合、折り曲げなどをするわけであるが、折り曲げ部位においては、圧力が印加されるために、意図せずその部位には入力信号が入ってしまうという問題が生じてしまう。
【０００３】
光入力方式には、画面上においてペン先のおかれている位置を光により検出する光位置検出方式と、光電効果などを利用した光応答機能を素子に持たせる光応答素子検出方式とがある。光位置検出方式では、入力すべきペン先の位置を光照射によって検出する方式であるが、この方式は画面が固定されている場合には容易であるが、フレキシブルディスプレイなど、画面が湾曲したり変形したりする場合においては、位置座標も変形してしまうため、位置決めが極めて困難となってしまうという問題点を有している。
【０００４】
光応答素子検出方式により、ディスプレイ上に画像情報を入力する方法としては、フォトダイオードなど光の照射によってその出力信号が変化する素子をマトリックス状に配列して、情報取り込みを行う装置などが考案されている（下記「特許文献１」参照）。特に、このフォトダイオード方式が比較的多用されており、その性能改善の素子が種々考案されている（下記「特許文献２」参照）。ここで素子を構成する材料が、柔軟性を備えていないもので構成されている場合、フレキシブルディスプレイへの適応が困難であるとの課題を有している。また、成型・加工性という点からは、塗設できる材料が用いられる必要があるという課題を有している。
【０００５】
こうした光検出器を、柔軟性を備えている有機材料を用いて設計した例としては、有機／有機へテロｐｎ接合構造を有する有機フォトダイオードなどの報告がある。（下記「非特許文献１」、「特許文献３、４」参照）しかし、これらは基本的に光入力信号の取り込みだけに特化されており、記録する機能や消去する機能などを備えていないという課題を有している。
【０００６】
ダイオード構造以外で有機材料を用いた光入力素子としては、光に応答する材料を活性層に用いて電界効果型トランジスタを構成する光応答機能型電界効果トランジスタなどの報告がある（下記「特許文献５、６、７、８」参照）。この場合、活性層におけるキャリアが入力光により増減する機能は発揮するが、ゲート電圧を印加しない際の出力信号のオフ電流も増大してしまうため、オンオフ比すなわち信号入力のS／N比が大きくならないという問題点を有している。また、この原理によっては、保持機能をもたせることができないために、入力した信号は、別途用意するメモリ素子に伝送して記録しなければならない。この仕組みだと、メモリを別付けしなければならないことと、別素子に伝送する分、時間がかかるという問題点を有している。
【特許文献１】特開昭６０−２６２２３６号公報
【特許文献２】特開平９−２８２０７８号公報
【特許文献３】特開２００２-７６０２７号公報
【特許文献４】特開２００２-７６４３０号公報
【特許文献５】特開平１０−３２１８９４号公報
【特許文献６】United StatesPatent   6,992,322
【特許文献７】United StatesPatent Application   20020084504
【特許文献８】United StatesPatent Application   20050269564
【非特許文献１】C. Tang, Appl.Phys. Lett.,48巻、183頁、1986年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は、成形・加工性に優れた光情報入出力記録素子、とくに誘電体層に光スイッチ機能として利用できる光導電性を示す有機材料を用い、メモリ性を発現させる電極界面障壁を形成させた光情報入出力記録素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者らは、光照射によりスイッチ機能が働き、かつメモリ性を発現する素子を作製することができれば、成形・加工性に優れ、安価で簡便に作製することができる光情報入出力記録素子が作製できるとの予測のもと、種々の溶媒溶解性を有する感光性有機化合物を用いて、光応答性ならびにメモリ性をともに発現させる素子を鋭意検討してきた結果、本願発明を成すに至った。
【０００９】
すなわち、本願発明によれば、有機半導体により構成される半導体活性層と、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート誘電層、ゲート絶縁層からなる電界効果トランジスタにおいて、ゲート誘電層が光導電性を有する有機材料で構成され、入力光の照射により、情報が書き込まれるとともに、その情報が保持記録され、入力光とは異なる波長の光の照射により、記録された情報が消去されることを特徴とする光情報入出力記録素子が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の光情報入出力記録素子は、ディスプレイ上に外部から情報を含んだ光を照射することによりその情報を入力することができ、かつその情報を記録することができる。また、その光信号により記録した情報を入力光とは異なる波長の光を照射することで消去させることを可能にする。また、有機材料の固体薄膜および金属電極により構成されているため、製造しやすいとともに、フィルム素子化、大面積素子化、フレキシブル素子化が可能であり、耐衝撃性にも強い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本願発明を詳細に説明する。
本願発明の典型的な例を示すと、図１に示すような、基板１０上に、ゲート電極２０、誘電体層３０、絶縁層４０、半導体層５０、ソース又はドレイン電極６０を有する薄膜トランジスタ、もしくは図2に示すような、基板１０上にソース又はドレイン電極６０、半導体層５０、絶縁層４０、誘電体層３０、ゲート電極２０を有する薄膜トランジスタにおいて、誘電体層３０が光導電性有機材料により構成され、半導体層５０が有機材料により構成される光情報入出力記録素子が提供される。
【００１２】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる誘電体層３０は、少なくとも1層の光導電性を有する有機材料により構成されるが、その光導電性材料は単一化合物で構成されても構わないし、また混合化合物により構成されていても構わない。また、複数の層の積層によって構成されていても構わない。誘電体層３０において、光が照射された際に、光キャリアが発生されるものであるならば、特にその物質構造は限定されない。一般に好適に用いられる材料は、ポリビニルカルバゾールなどの光導電性高分子化合物である。
【００１３】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる誘電体層３０を構成する材料には、照射された光に対してより高感度で応答するように、情報を記録する光の波長に対して高い感受性を有する光増感材料を添加することが施されるが、その際材料は特に限定されない。一般に好適に用いられるのは、トリニトロフルオレノンやフラーレンなどである。また、その光導電性物質中に添加する濃度も特に限定されず、用いられる光導電材料と光増感材料とによって最適な性能が出せる濃度に適宜調整される。
【００１４】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる誘電体層３０は、少なくとも1層の光導電性を有する有機材料により構成されるが、複数の層の積層によって構成されていても構わない。この際、一般的に用いられる構成は、キャリア発生層とキャリア輸送層との積層構造である。この場合、キャリア発生層は、アゾ染料、ペリレン、フタロシアニン、シアニン色素、メロシアニン色素、スクアリン色素などの単一成分で構成されても構わないし、またアゾ染料、ペリレン、フタロシアニン、シアニン色素、メロシアニン色素、スクアリン色素などの、染料・顔料を、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリスチレンなどの高分子材料マトリックス中に分散させた、分散型材料で構成されていても構わない。キャリア輸送層は、アリルメタン誘導体、アリルアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子系誘導体を、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリスチレンなどの高分子材料マトリックス中に分散させた、分散型材料で構成されていても構わないし、またポリビニルカルバゾール、アリルアミン主鎖型高分子、ポリシラン系材料、ポリゲルマン系材料などの、高分子材料で構成されていても構わない。
【００１５】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる誘電体層３０の厚さは特に限定されない。入力光が、十分に吸収され、高い光スイッチ機能を発現させるためには、ある程度の厚さを要するが、低電圧駆動化のためには、薄いほうが望ましい。従って、両性能バランスにより最適膜厚は適宜選択される。一般に用いられる厚さは10nm以上5000nm以下であるが、好ましくは100nm以上1000nm以下である。
【００１６】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる入力光の波長は、誘電体層３０を構成する光導電性材料の吸光係数が、半導体層５０を構成する有機半導体材料の吸光係数よりも大きくなる波長が選択されるが、その条件が満たされる範囲内であるならば波長は特に限定されない。一般に好適に用いられるのは、上記条件の範囲内で、誘電体層３０を構成する光導電性材料の吸光係数が大きく、かつその波長での光源が容易に入手できる波長である。
【００１７】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる情報消去光の波長は、誘電体層３０を構成する光導電性材料の吸光係数が、半導体層５０を構成する有機半導体材料の吸光係数よりも小さくなる波長が選択されるが、その条件が満たされる範囲内であるならば波長は特に限定されない。一般に好適に用いられるのは、上記条件の範囲内で、半導体層５０を構成する半導体材料の吸光係数が大きいとともに誘電体層３０を構成する光導電性材料の吸光係数が小さく、かつその波長での光源が容易に入手できる波長である。
【００１８】
本願発明における薄膜トランジスタは、半導体層５０に有機半導体材料が用いられる。その組成は、特に限定されず、単一物質で構成されても構わないし、また複数の物質の混合によって構成されても構わない。さらに、数種の物質の層状構造によって構成されることもできる。これまでに優れた特性を示す有機半導体材料としては、以下のようなものが知られている。
アントラセン、テトラセン、ペンタセンまたはその末端が置換されたこれらの誘導体。α−セクシチオフェン。ペリレンテトラカルボン酸二無水物（ＰＴＣＤＡ）およびその末端が置換された誘導体。ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（ＮＴＣＤＡ）およびその末端が置換された誘導体。銅フタロシアニン及びその末端がフッ素などで置換された誘導体。銅フタロシアニンの銅が、ニッケル、酸化チタン、フッ素化アルミニウム等で置換された誘導体及びそれぞれの末端がフッ素などで置換された誘導体。フラーレン、ルブレン、コロネン、アントラジチオフェンおよびそれらの末端が置換された誘導体。ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレン、ポリアセチレンおよびこれらの末端もしくは側鎖が置換された誘導体のポリマー。
【００１９】
本願発明における光情報入出力記録素子において、半導体層５０とソース又はドレイン電極６０の界面にショットキー障壁を設けるものとしているが、この障壁の形成の仕方は特に限定されない。一般に好適に用いられるのは、半導体層５０を多数キャリアが正孔となるp型の有機半導体で構成させ、ソース又はドレイン電極６０を仕事関数が小さな金属を用いるのが良い。この際、用いられる材料としては、p型の有機半導体としては、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ルブレン、コロネン、チオフェン、アントラジチオフェン、フタロシアニン、ポルフィリンおよびそれらの末端が置換された誘導体。ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレン、ポリアセチレンおよびこれらの末端もしくは側鎖が置換された誘導体のポリマーなどが選択され、ソース又はドレイン電極６０用の材料としては、有機半導体がｐ型の場合、該半導体材料の仕事関数（５．０〜５．２ｅＶ）よりも小さな仕事関数を有する金属であればいかなる金属でもよいが、銀、カルシウム、インジウム、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、鉛、セシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウムあるいはこれらを複数組み合わせた材料から選択されるものが好ましい。
【００２０】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる半導体層５０の厚さは特に限定されない。照射する消去光が十分吸収されるためにはある程度の厚さを要するが、低電圧駆動を実現するためには薄いほうが望ましい。両性能バランスにより最適膜厚は適宜選択される。一般に用いられる厚さは1nm以上1000nm以下であるが、好ましくは10nm以上100nm以下である。
【００２１】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる絶縁層４０に用いられる材料は、特に限定されず、高い絶縁性を有する材料であるならばいかなる材料を用いても良い。例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリパラキシレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＦ）、ポリビニルフェノール、プルラン、ポリペプチド等の高分子材料や、ガラス樹脂などがあげられるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられる絶縁層４０の厚さは、特に限定されない。漏洩電流を低減させるためにはある程度の厚さを要するが、駆動電圧を低くするためには薄いほうが望ましい。両性能バランスにより最適膜厚は適宜選択される。一般に用いられる厚さは1nm以上2000nm以下であるが、好ましくは5nm以上500nm以下である。
【００２３】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられるゲート電極２０に用いられる材料は、特に限定されず、入力光および消去光に対して透明性を有する材料であるならばいかなる材料を用いても構わない。一般に好適に用いられる材料は、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物などの酸化物や、チオフェン系導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ）やポリアニリンなどの導電性高分子材料、電荷移動錯体などである。
【００２４】
本願発明における光情報入出力記録素子において用いられるゲート電極２０の厚さは、特に限定されない。電極として十分な低抵抗を得るためにある程度の厚さを要するが、入力光および消去光の吸収損失を防ぐためには薄いほうが望ましい。両性能バランスにより最適膜厚は適宜選択される。
【００２５】
本願発明において得られる光情報入出力素子の作製には、溶液状態を原料とする液相プロセスが用いられるが、その際の液相プロセスは特に限定されない。一般に好適に用いられる方法は、スピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、スプレイコーティングなどのコーティング法やドロップキャスト法などであるが、特定部位にだけ塗設される場合には、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの印刷法や、インクジェット法なども用いることができる。また、この際塗設に用いられる溶媒は特に限定されず、下地層に対して損傷を与えないものであるなら、いかなる溶媒を用いても構わない。下地の種類に応じて、適宜選択されることができる。
【実施例１】
【００２６】
以下に、本願発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
作製した素子の断面図を示す（図３）。ゲート電極２０としてパターン化されたＩＴＯ電極を作製したガラス基板１０を、純水にて５倍希釈した中性洗剤（井内盛栄堂社：ピュアソフト（商標名））にて１５分間超音波洗浄を行い、その後、純水中にて１５分間超音波洗浄を行い、洗剤除去を行った。さらにその後、基板を紫外線-オゾン洗浄器を用いて、酸素雰囲気下において２０分間紫外線照射洗浄を行った。このようにして洗浄した基板上に、誘電体層３０として、2,4,7-トリニトロ-9-フルオレン（ＴＮＦ）を分散したポリ−(N−ビニルカルバゾール)（ＰＶＫ）の薄膜を作製した。このときのＴＮＦの含有濃度は、モル比でＰＶＫ：ＴＮＦ＝１：１である。ＴＮＦ含有ＰＶＫ薄膜は、クロロフォルムに溶解した溶液（0.33wt.%）から、ドロップキャスト法により作製した。この際、膜の乾燥は、溶媒雰囲気下で1時間かけて行った。このＴＮＦ含有ＰＶＫ誘電体薄膜の厚さは、２０００ｎｍである。次に、この上に、絶縁層４０として、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）の薄膜を、２−プロパノールに溶解した溶液（５wt.%）から、１０００/rpmスピンコートして作製した。この時のＰＶＰ薄膜の厚さは、１０００ｎｍである。次に、この上から半導体活性層５０としてペンタセンの薄膜を真空蒸着法で作製した。ペンタセンは、昇華精製を５回繰り返して精製したものを用いた。真空蒸着条件は、基板を蒸着用ボートの上方に固定し、基板温度を約３０℃に調整し、真空度を２×１０−６Ｔｏｒｒにまで減圧した。その後毎分1.2ｎｍの速度で５０ｎｍの厚さに真空蒸着を行った。その後、図３に示すように、ソースおよびドレイン電極６０として、アルミニウムを幅１００μｍ、厚さ３００nmのサイズとなるようニッケル製のマスクを利用して真空蒸着した。この時のソース−ドレイン間の間隔は、２０μｍ、チャネル幅は５ｍｍである。
このようにして作製した素子において、ゲート電極からバイアス電圧を印加しながらソースおよびドレイン電極６０間を流れる電流を観測した。この際、ＩＴＯのゲート電極２０側から波長４３０nmの青色光を照射した効果を検討した。青色光を照射する前は、ゲートバイアス電圧の大きさにはあまり依存せず、ソース―ドレイン電極６０間には小さな電流しか流れなかったが、青色光を照射すると、ゲートバイアス電圧が負になるに従って大きなドレイン電流が観測されるようになった。その後、青色光の照射をオフにし、さらにゲート電圧もオフにした後、暗所にてドレイン電流を観測したところ、光照射する以前の電流よりも4桁ほど大きな電流が流れるのが観測された（図４）。このときのドレイン電流は、やはり印加したゲート電圧にはあまり依存しない値となった。これにより、青色光照射により、ドレイン電流が増大し、その増大したドレイン電流は、青色光の照射をやめ、ゲート電圧をオフにしても観測されるという、メモリ効果が発揮された。次に、この状態に対して、ゲート電圧印加のもと、６３５ｎｍの赤色光を照射、遮蔽の操作を行うと、ドレイン電流の値はほぼ初期値に戻るのが観測された（図５）。すなわち、青色光の照射により蓄積されていた電荷が開放され、記録されていた情報が消去されたことになるのが観測された。この素子において、情報の記録保持時間は、出力電流の半減期で評価して、７日間であった。
【実施例２】
【００２７】
ゲート電極２０としてパターン化されたＩＴＯ電極を作製したガラス基板１０を、純水にて５倍希釈した中性洗剤（井内盛栄堂社：ピュアソフト（商標名））にて１５分間超音波洗浄を行い、その後、純水中にて１５分間超音波洗浄を行い、洗剤除去を行った。さらにその後、基板を紫外線-オゾン洗浄器を用いて、酸素雰囲気下において２０分間紫外線照射洗浄を行った。このようにして洗浄した基板上に、誘電体層３０として、2,4,7-トリニトロ-9-フルオレン（ＴＮＦ）を分散したポリ−(N−ビニルカルバゾール)（ＰＶＫ）の薄膜を作製した。このときのＴＮＦの含有濃度は、モル比でＰＶＫ：ＴＮＦ＝３６：１である。ＴＮＦ含有ＰＶＫ薄膜は、クロロフォルムに溶解した溶液（0.33wt.%）から、ドロップキャスト法により作製した。この際、膜の乾燥は、溶媒雰囲気下で1時間かけて行った。このＴＮＦ含有ＰＶＫ誘電体薄膜の厚さは、２０００ｎｍである。次に、この上に、絶縁層４０として、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）の薄膜を、２−プロパノールに溶解した溶液（５wt.%）から、１０００/rpmスピンコートして作製した。この時のＰＶＰ薄膜の厚さは、１０００ｎｍである。次に、この上から半導体活性層５０としてペンタセンの薄膜を真空蒸着法で作製した。ペンタセンは、昇華精製を５回繰り返して精製したものを用いた。真空蒸着条件は、基板を蒸着用ボートの上方に固定し、基板温度を約３０℃に調整し、真空度を２×１０−６Ｔｏｒｒにまで減圧した。その後毎分1.2ｎｍの速度で５０ｎｍの厚さに真空蒸着を行った。その後、図２に示すように、ソースおよびドレイン電極６０として、アルミニウムを幅１００μｍ、厚さ３００nmのサイズとなるようニッケル製のマスクを利用して真空蒸着した。この時のソース−ドレイン間の間隔は、２０μｍ、チャネル幅は５ｍｍである。このようにして作製した素子において、ゲート電極からバイアス電圧を印加しながらソースおよびドレイン電極６０間を流れる電流を観測した。この際、ＩＴＯのゲート電極２０側から波長４３０nmの青色光を照射した効果を検討した。青色光を照射する前は、ゲートバイアス電圧の大きさにはあまり依存せず、ソース―ドレイン電極６０間には小さな電流しか流れなかったが、青色光を照射すると、ゲートバイアス電圧が負になるに従って大きなドレイン電流が観測されるようになった。その後、青色光の照射をオフにし、さらにゲート電圧もオフにした後、暗所にてドレイン電流を観測したところ、光照射する以前の電流よりも３桁ほど大きな電流が流れるのが観測された（図６）。このときのドレイン電流は、やはり印加したゲート電圧にはあまり依存しない値となった。これにより、青色光照射により、ドレイン電流が増大し、その増大したドレイン電流は、青色光の照射をやめ、ゲート電圧をオフにしても観測されるという、メモリ効果が発揮された。
【実施例３】
【００２８】
基板１０としてＰＥＴフィルムを用い、その上にＰＥＤＯＴ・ＰＳＳを用いて、ゲート電極２０を塗布形成した。このようにして洗浄した基板上に、誘電体層３０として、2,4,7-トリニトロ-9-フルオレン（ＴＮＦ）を分散したポリ−(N−ビニルカルバゾール)（ＰＶＫ）の薄膜を作製した。このときのＴＮＦの含有濃度は、モル比でＰＶＫ：ＴＮＦ＝３６：１である。ＴＮＦ含有ＰＶＫ薄膜は、クロロフォルムに溶解した溶液（0.33wt.%）から、ドロップキャスト法により作製した。この際、膜の乾燥は、溶媒雰囲気下で1時間かけて行った。このＴＮＦ含有ＰＶＫ誘電体薄膜の厚さは、２０００ｎｍである。次に、この上に、絶縁層４０として、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）の薄膜を、２−プロパノールに溶解した溶液（５wt.%）から、１０００/rpmスピンコートして作製した。この時のＰＶＰ薄膜の厚さは、１０００ｎｍである。次に、この上から半導体活性層５０としてポリ−３−へキシルチオフェンの薄膜をスピンコート法により作製した。ポリ−３−へキシルチオフェンは、液体クロマトグラフにより精製したものを用いた。ポリ−３−へキシルチオフェンは、トルエンに溶解し（濃度０．１wt％）、１０００/rpmでスピンコートして薄膜作製した。この時の薄膜の厚さは、１００ｎｍとした。その後、ソースおよびドレイン電極６０として、銀を幅１０００μｍ、厚さ２０μｍのサイズとなるように、銀ペーストから塗布することで作製した。この時のソース−ドレイン間の間隔は、１０００μｍである。このようにして作製した素子は、柔軟性を有している。また、素子はすべて溶液プロセスにより作製された。このようにして作製した素子において、ゲート電極からバイアス電圧を印加しながらソースおよびドレイン電極６０間を流れる電流を観測した。この際、ＰＥＤＯＴ・ＰＳＳのゲート電極２０側から波長４３０nmの青色光を照射した効果を検討した。青色光を照射する前は、ゲートバイアス電圧の大きさにはあまり依存せず、小さな電流しか流れなかったが、青色光を照射すると、ゲートバイアス電圧が負になるに従って大きなドレイン電流が観測されるようになった。その後、青色光の照射をやめ、さらにゲート電圧の印加もやめた後、再びドレイン電流を観測したところ、光照射する以前の電流よりも２桁ほど大きな電流が流れるのが観測された（図７）。このときのドレイン電流は、やはり印加したゲート電圧にはあまり依存せず、ほぼ等しい値となった。これにより、青色光照射により、ドレイン電流が増大し、その増大したドレイン電流は、青色光の照射をやめても観測されるという、メモリ効果が発揮されることが観測された。このようにして記録された情報は、ゲート電圧印加のもと６３５ｎｍの赤色光を照射・遮断という操作を行うことで、青色光の照射により蓄積されていた電荷が開放され、ドレイン電流の値はほぼ初期値に戻るのが観測された。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本願発明の光情報入出力記録素子は、ディスプレイ上に光で情報を入力記録させることが可能であり、またその書き込んだ情報を光で消去することができる。従って、書き換え可能なディスプレイの提供を可能ならしめる。また、有機半導体の固体薄膜および金属電極により構成されているため、製造しやすい上、フィルム素子化、大面積素子化、フレキシブル素子化が可能であり、大量生産に向いており、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明における光情報入出力記録素子の構造の一例の模式的断面図。
【図２】本願発明における光情報入出力記録素子の構造の一例の模式的断面図。
【図３】本願発明の実施例１において作製した光情報入出力記録素子の構造の模式的断面図。
【図４】本願発明の実施例１において作製した素子のドレイン電流−ゲート電圧特性。■：光照射前のドレイン電流−ゲート電圧特性。●：430nm光の照射中のドレイン電流−ゲート電圧特性。▼：430nm光をOFFにした際のドレイン電流−ゲート電圧特性。
【図５】本願発明の実施例１において作製した素子のドレイン電流のゲート電圧印加、光照射の効果。
【図６】本願発明の実施例２において作製した素子のドレイン電流−ゲート電圧特性。■：光照射前のドレイン電流−ゲート電圧特性。●：430nm光の照射中のドレイン電流−ゲート電圧特性。▼：430nm光をOFFにした際のドレイン電流−ゲート電圧特性。
【図７】本願発明の実施例３において作製した素子のドレイン電流−ゲート電圧特性。■：光照射前のドレイン電流−ゲート電圧特性。●：430nm光の照射中のドレイン電流−ゲート電圧特性。
【符号の説明】
【００３１】
１０  基板
２０  ゲート電極
３０  誘電体層
４０  絶縁層
５０  半導体活性層
６０  ドレインおよびソース電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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