(57)【要約】      （修正有）【課題】有機半導体材料における電荷キャリアの移動度を効果的に向上または低下させるための機械的な力の使用ができる応用式有機半導体デバイスを提供する。【解決手段】有機半導体デバイス１００が、第１の熱膨張係数を有する基板１０６、および前記基板１０６との間の界面１１０において前記基板１０６に組み合わせられた有機半導体材料１０２を備えている。前記有機半導体材料１０２は、ポリマー系有機半導体材料および／またはオリゴマー系有機半導体材料を含んでいる。さらに、前記有機半導体材料１０２は、機械的な応力が前記基板１０６から前記界面１１０を介して該有機半導体材料１０２へと伝達されるよう、前記第１の熱膨張係数と異なる第２の熱膨張係数を有している。この機械的な力は、当該有機半導体デバイス１００の温度の変化とに関係し、前記有機半導体材料１０２の少なくとも一部分のキャリア移動度を変化させる。【選択図】図１
2008072089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱膨張係数を有する基板と、
前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料と、
を備えた有機半導体デバイスであって、
前記有機半導体材料は、ポリマー系有機半導体材料またはオリゴマー系有機半導体材料の少なくとも一方を含むとともに、
前記第１の熱膨張係数と異なる第２の熱膨張係数を有しており、
前記第１の熱膨張係数と前記第２の熱膨張係数との間の差および当該有機半導体デバイスの温度の変化に関係する機械的な応力が、前記基板から前記界面を介して前記有機半導体材料へと伝達される、有機半導体デバイス。
【請求項２】
前記機械的な応力が、前記基板から前記界面を介して前記有機半導体材料へと伝達される引っ張り応力である、請求項１に記載の有機半導体デバイス。
【請求項３】
前記引っ張り応力が、前記界面に実質的に直交する方向において前記有機半導体材料の収縮を引き起こし、該有機半導体材料において隣接する有機半導体分子の間の距離を減少させて、該有機半導体材料のキャリア移動度を向上させる、請求項２に記載の有機半導体デバイス。
【請求項４】
第１の熱膨張係数を有する基板と、
前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料と、
を備えた有機半導体デバイスであって、
前記有機半導体材料が、
複数の有機半導体分子を、それぞれの長手軸を前記基板と前記有機半導体材料との間の前記界面に実質的に平行に整列させて含むとともに、
前記第１の熱膨張係数と異なる第２の熱膨張係数を有しており、
前記第１の熱膨張係数と前記第２の熱膨張係数との間の差および当該有機半導体デバイスの温度の変化に関係する機械的な応力が、前記基板から前記界面を介して前記有機半導体材料へと伝達される、有機半導体デバイス。
【請求項５】
前記有機半導体材料は、低分子有機半導体材料、ポリマー系有機半導体材料、またはオリゴマー系有機半導体材料のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項４に記載の有機半導体デバイス。
【請求項６】
前記機械的な応力が、前記基板から前記界面を介して前記有機半導体材料へと伝達される引っ張り応力である、請求項４に記載の有機半導体デバイス。
【請求項７】
前記引っ張り応力が、前記界面に実質的に直交する方向において前記有機半導体材料の収縮を引き起こし、該有機半導体材料において隣接する有機半導体分子の間の距離を減少させて、該有機半導体材料のキャリア移動度を向上させる、請求項６に記載の有機半導体デバイス。
【請求項８】
さらに温度制御素子を、前記基板または前記有機半導体材料の少なくとも一方に熱的に組み合わせて有している、請求項４に記載の有機半導体デバイス。
【請求項９】
前記温度制御素子が、抵抗加熱素子または熱電冷却器の少なくとも一方を含んでいる、請求項８に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１０】
基板と、
前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられ、複数の有機半導体分子を、それぞれの長手軸を前記基板との間の前記界面に実質的に平行に整列させて含んでいる有機半導体材料と、
前記基板または前記有機半導体材料の少なくとも一方へと機械的な力を加えて、前記有機半導体材料の少なくとも一部分のキャリア移動度を変化させるように構成されているアクチュエータと、
を有している有機半導体デバイス。
【請求項１１】
前記有機半導体材料が、低分子有機半導体材料、ポリマー系有機半導体材料、またはオリゴマー系有機半導体材料のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１０に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、圧電アクチュエータ、圧磁アクチュエータ、電歪アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、静電気アクチュエータ、静磁気アクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、磁気形状記憶合金アクチュエータ、および電気活性高分子アクチュエータで構成されるグループから選択される、請求項１０に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１３】
前記アクチュエータが、前記基板または前記有機半導体材料の少なくとも一方へと一体化されている請求項１０に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１４】
前記機械的な力が、前記界面に実質的に平行な方向の引っ張り応力であり、
該引っ張り応力が、前記界面に実質的に直交する方向において前記有機半導体材料の少なくとも一部分を収縮させ、該有機半導体材料の隣接する有機半導体分子の間の距離を減少させて、該有機半導体材料のキャリア移動度を向上させる請求項１０に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１５】
前記機械的な力が、前記界面に実質的に直交する方向の圧縮力であり、
該圧縮力が、前記界面に実質的に直交する方向において前記有機半導体材料の少なくとも一部分を圧縮し、該有機半導体材料の隣接する有機半導体分子の間の距離を減少させて、該有機半導体材料のキャリア移動度を向上させる請求項１０に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１６】
基板と、
前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料と、
前記基板または前記有機半導体材料の少なくとも一方へと曲げの機械的な力を加えて、前記有機半導体材料の少なくとも一部分のキャリア移動度を変化させるように構成されているアクチュエータと、
を備えた有機半導体デバイス。
【請求項１７】
前記有機半導体材料が、低分子有機半導体材料、ポリマー系有機半導体材料、またはオリゴマー系有機半導体材料のうちの少なくとも１つを含んでいる請求項１６に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１８】
前記アクチュエータが、圧電アクチュエータ、圧磁アクチュエータ、電歪アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、静電気アクチュエータ、静磁気アクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、磁気形状記憶合金アクチュエータ、および電気活性高分子アクチュエータで構成されるグループから選択される、請求項１６に記載の有機半導体デバイス。
【請求項１９】
前記有機半導体材料が、複数の有機半導体分子を、それぞれの長手軸を前記基板と該有機半導体材料との間の前記界面に実質的に平行に整列させて含んでおり、
前記曲げの機械的な力が、前記界面に実質的に直交する方向において前記有機半導体材料の少なくとも一部分を収縮させ、該有機半導体材料の隣接する有機半導体分子の間の距離を減少させて、該有機半導体材料のキャリア移動度を向上させる、請求項１６に記載の有機半導体デバイス。
【請求項２０】
前記有機半導体材料が、低分子有機半導体材料を含んでおり、
前記曲げの機械的な力が、前記界面に実質的に正接する方向において前記有機半導体材料の少なくとも一部分を圧縮し、該有機半導体材料の隣接する有機半導体分子の間の距離を減少させて、該有機半導体材料のキャリア移動度を向上させる、請求項１６に記載の有機半導体デバイス。
【請求項２１】
前記アクチュエータが、前記基板または前記有機半導体材料の少なくとも一方へと一体化されている請求項１６に記載の有機半導体デバイス。
【請求項２２】
基板と、
前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料と、
外部の機械的な力を前記基板または前記有機半導体の少なくとも一方へと結合させ、該結合させた外部の機械的な力によって前記有機半導体材料の少なくとも一部分のキャリア移動度を変化させる外力結合手段と、
を有している有機半導体デバイス。
【請求項２３】
前記外力結合手段は、剛体棒、弾性棒、糸、ワイヤ、リボン、チェーン、またはばねのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項２２に記載の有機半導体デバイス。
【請求項２４】
前記結合させた外部の機械的な力が、
前記界面に実質的に平行な方向の前記基板への圧縮力と、
前記界面に実質的に平行な方向の前記有機半導体材料への圧縮力と、
前記界面に実質的に直交する方向の前記有機半導体材料への圧縮力と、
前記界面に実質的に平行な方向の前記基板への引っ張り応力と、
前記界面に実質的に平行な方向の前記有機半導体材料への引っ張り応力と、
前記界面に実質的に直交する方向の前記有機半導体材料への引っ張り力と、
前記基板への曲げの機械的な力と、
前記有機半導体材料への曲げの機械的な力と、
のうちの少なくとも１つを加える、請求項２３に記載の有機半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、２００６年５月２４日付の米国特許出願第１１／４３９，９３５号の部分継続出願であり、米国特許出願第１１／４３９，９３５号は、２００４年３月２３日付の米国特許出願第１０／８０７，０６５号の優先権を主張している。
【０００２】
発明の分野
本発明は、広くには、有機半導体デバイスに関し、さらに詳しくは、有機半導体デバイスにおいて電荷キャリアの移動度を変化させるための機械的な力の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
半導体に基礎をおくデバイスおよびシステムは、一般的には、例えばシリコン主体の材料など、無機の半導体材料を利用している。有機半導体材料は、いくつかの用途において、従来からの無機の半導体材料を置き換える可能性を有しており、さらには無機の半導体材料が利用されていないさらなる用途をもたらす可能性もある。そのような用途としては、例えば表示システム、携帯デバイス、センサ・システム、コンピュータ・デバイス、信号受信装置、信号送信装置、およびメモリ装置を挙げることができる。
【０００４】
残念なことに、有機の半導体材料は、無機の半導体材料と対照的に、充分な電荷キャリアの移動度を有していない。この不充分さは、これらの有機半導体材料の電気的性質が、固有の材料特性によって大きく制約されているがために生じる。そのような特性としては、例えば形態、結晶化度、および分子の充填密度を挙げることができる。
有機半導体材料において電荷キャリアの移動度を向上させる試みは、多くの場合、不適切または非実用的であることが明らかになっている。したがって、有機半導体材料における電荷キャリアの移動度を効果的に向上または低下させる手段が、待ち望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明の典型的な実施の形態は、第１の熱膨張係数を有する基板と、前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料とを備える有機半導体デバイスである。前記有機半導体材料が、ポリマー系有機半導体材料および／またはオリゴマー系有機半導体材料を含んでいる。さらに前記有機半導体材料が、機械的な応力が前記基板から前記界面を介して該有機半導体材料へと伝達されるよう、前記第１の熱膨張係数と異なる第２の熱膨張係数を有している。この機械的な応力は、前記第１および第２の熱膨張係数の間の差と、当該有機半導体デバイスの温度の変化とに関係している。
【０００６】
本発明の他の典型的な実施の形態は、第１の熱膨張係数を有する基板と、前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料とを備える有機半導体デバイスである。前記有機半導体材料が、それぞれが長手軸を前記基板と前記有機半導体材料との間の前記界面に実質的に平行に整列させて有している有機半導体分子を含んでいる。さらに前記有機半導体材料は、機械的な応力が前記基板から前記界面を介して該有機半導体材料へと伝達されるよう、前記第１の熱膨張係数と異なる第２の熱膨張係数を有している。この機械的な応力は、前記第１および第２の熱膨張係数の間の差と、当該有機半導体デバイスの温度の変化とに関係している。
本発明のさらなる典型的な実施の形態は、基板と、前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料と、前記基板および／または前記有機半導体材料へと機械的な力を加えるように構成されたアクチュエータとを備える有機半導体デバイスである。前記有機半導体材料は、それぞれが長手軸を前記基板と該有機半導体材料との間の前記界面に実質的に平行に整列させて有している有機半導体分子を含んでいる。前記機械的な力が、前記有機半導体材料の少なくとも一部分のキャリア移動度を変化させるように印加される。
【０００７】
本発明のさらなる典型的な実施の形態は、基板と、前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料と、前記基板および／または前記有機半導体材料へと曲げの機械的な力を加えるように構成されたアクチュエータとを備える有機半導体デバイスである。前記曲げの機械的な力が、前記有機半導体材料の少なくとも一部分のキャリア移動度を変化させるように印加される。
【０００８】
本発明のまたさらなる典型的な実施の形態は、基板と、前記基板との間の界面において前記基板に組み合わせられた有機半導体材料と、外部の機械的な力を前記基板および／または前記有機半導体へと結合させるための外力結合手段とを備える有機半導体デバイスである。前記外部の機械的な力が、前記基板および／または前記有機半導体へと、前記有機半導体材料の少なくとも一部分のキャリア移動度を変化させるように結合させられる。
【０００９】
上述の一般的な説明および以下の詳細の説明の両者が本発明の例示であって、本発明を限定するものではないことを、理解すべきである。
【００１０】
本発明の典型的な実施の形態は、以下の詳細な説明を添付の図面と関連させて検討することによって、最もよく理解される。一般的な実務に従い、図面の種々の特徴が、比例尺ではないことを強調しておく。むしろ、種々の特徴の寸法は、わかりやすさのために任意に拡大または縮小されている。図面には、下記の図が含まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明の典型的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。本発明の技術的範囲が、これらの典型的な実施の形態に限られないことを、当業者であれば理解できるであろう。本明細書において使用されるとき、有機半導体デバイスとは、有機半導体材料を含んでいる種々の電子部品を指す。
【００１２】
本発明の典型的な実施の形態は、低分子有機半導体材料、オリゴマー系有機半導体材料、およびポリマー系有機半導体材料など、いくつかあるさまざまな種類の有機半導体材料を使用することができる。オリゴマー系有機半導体材料は、低分子有機半導体材料の分子よりも長いオリゴマー分子鎖を含んでいる。ポリマー系有機半導体材料は、さらに長いポリマー分子鎖を含むことができる。
【００１３】
図１１Ａに示されているように、低分子有機半導体材料を使用する有機半導体デバイスを、典型的な低分子有機半導体材料１００２’の有機半導体分子１１００が、基板１０００と典型的な低分子有機半導体材料１００２’との間の界面１００８に沿って基板１０００の表面に対して実質的に直角に起立するように、設計することができる。この様相で整列した低分子有機半導体材料を使用する有機半導体デバイスが、Ｚ．Ｂａｏの米国特許出願第２００５／０１２１７２８号に開示されている。
一方で、低分子有機半導体材料を、有機半導体分子が「横倒し」されて、分子の長さ（本明細書においては、分子の長手軸と称する）が基板の表面に対して実質的に平行（パスタまたは針と同様）であるように、形成することも可能である。これは、有機半導体分子と基板との間の反力の低減や、基板の親水処理など、当業者にとって公知のいくつかの方法によって達成できる。さらに、より長いポリマー系およびオリゴマー系の有機半導体材料のポリマー鎖およびオリゴマー鎖は、典型的には、それらの分子鎖の長手軸が基板の表面に対して実質的に平行（パスタまたは針と同様）であるように横たわる。図１１Ｂが、有機半導体材料１００２’’の上面図を示しており、有機半導体材料１００２’’が形成されてなる基板（図示せず）の表面に対し、有機半導体分子１１０２が、特定の方向に整列しているわけではないが、実質的に平行に横たわっている。図１１Ｃは、有機半導体材料１００２’’’の上面図を示しており、有機半導体分子１１０４が、有機半導体材料１００２’’’が形成されてなる基板（図示せず）の表面に対して実質的に平行、かつ特定の方向に整列している。
【００１４】
これらの典型的な形態のいずれかを有する有機半導体材料に、応力によって影響を及ぼすことができる。基板の表面に平行な方向の圧縮応力が、典型的な低分子有機半導体材料１００２’の分子間距離を短縮させて、表面に平行なキャリアの移動度を向上させることができる。同様に、基板の表面に直交する方向の圧縮応力が、典型的な低分子有機半導体材料１００２’’と１００２’’’の分子間距離を短縮させて、表面に直交するキャリアの移動度を向上させることができる。対応する引っ張り応力が、これらの典型的な有機半導体材料において、対応するキャリア移動度を減少させることができる。これらの応力を制御することで、電気的性質を動的に制御することができる有機半導体デバイスの構成が可能になると考えられる。
【００１５】
図１が、有機半導体材料１０２を基板１０６によって支持して備えている典型的な有機半導体デバイス１００を示している。有機半導体材料１０２は、望ましくは、有機半導体材料１０２と基板１０６との間の界面１１０に実質的に直角に起立するように整列した有機半導体分子を含んでいる。さらに、有機半導体デバイス１００は、電極１０４および１０８を備えている。動作時に、電流が一方の電極（例えば、トランジスタの場合のソース）から他方（例えば、トランジスタの場合のドレイン）へと流れる。後述されるように、有機半導体デバイス１００は、有機半導体材料１０２と基板１０６との間の界面１１０において生じる機械的な相互作用を通じて有機半導体材料１０２へと応力が加えられるように形成されている。
【００１６】
さらに具体的には、機械的な相互作用が、基板１０６の寸法の変化（例えば、界面１１０と平行な寸法の変化）に関係し、これが有機半導体材料１０２の寸応に対応する変化を引き起こす。例えば、図１に示した横構造における機械的な相互作用が、基板１０６の寸法の減少に関係し、結果として有機半導体材料１０２へと圧縮応力を加える。この圧縮応力が、有機半導体材料１０２の負の歪みにつながり、結果として有機半導体材料１０２のキャリアの移動度（例えば、電子または正孔の移動度）を向上させる。
【００１７】
図２は、有機半導体材料２０８を基板２０６によって支持して備えている典型的な垂直構造の有機半導体デバイス２００を示している。さらに、有機半導体デバイス２００は、電極２０２および２０４を備えている。電極２０４は、基板２０６と有機半導体材料２０８との間に位置している。有機半導体材料２０８は、望ましくは、有機半導体材料２０８と電極２０４との間の界面２１０に実質的に平行に横たわるように整列した有機半導体分子を含んでいる。
【００１８】
図１に示した有機半導体デバイス１００と同様に、有機半導体デバイス２００は、有機半導体材料２０８と基板２０６との間の界面２１０において生じる機械的な相互作用を通じて有機半導体材料２０８へと応力が加えられるように形成されている。さらに具体的には、機械的な相互作用が、基板２０６の寸法の変化（例えば、界面２１０と平行な方向における基板２０６の伸張）に関係し、これが有機半導体材料２０８の寸応に対応する変化を引き起こす。このような基板２０６の伸張によって、電流の方向について有機半導体材料２０８に負の歪みが引き起こされ、結果として有機半導体材料２０８のキャリアの移動度（例えば、電子または正孔の移動度）が向上する。興味深いことに、電子移動度の向上という最終結果をもたらす機械的な相互作用が、有機半導体材料２０８が基板２０６に直接接触していない（すなわち、電極２０４が基板２０６と有機半導体材料２０８との間に位置している）にもかかわらず、生じることができる。
【００１９】
本発明の種々の典型的な実施の形態は、基板への寸法変化を通じて有機半導体材料のキャリア（例えば、電子）の移動度を変化させるいくつかの方法を提供する。例えば、図３は、有機半導体材料の電子移動度に影響を及ぼすために、基板および有機半導体材料のそれぞれについて異なる熱膨張係数を使用する旨を示している。第１の段階（すなわち、段階「（ａ）」）において、有機半導体材料３００が基板３０２上に設けられる。有機半導体材料３００は、熱膨張係数α１を有しており、基板３０２は、熱膨張係数α２を有している。この第１の段階（すなわち、有機半導体材料３００が基板３０２上に堆積させられ、さらに／あるいは基板３０２上で熱処理される段階）において、有機半導体材料３００および基板３０２の温度は、Ｔ０よりも高いＴである。Ｔ０は、有機半導体デバイスの動作時の温度である（例えば、室温、周温、など）。
【００２０】
次に、図３に示されている第２の段階（すなわち、段階「（ｂ）」）に目を向けると、実際の温度Ｔが、Ｔ０へと冷却される。基板３０２の熱膨張係数α２が、有機半導体材料３００の熱膨張係数α１よりも大であると仮定すると、Ｔ０への冷却時に、基板３０２が有機半導体材料３００よりも大きく縮む。この状況が、図３の第２の段階において基板３０２が有機半導体材料３００よりも横方向について小さく図示されていることで、視覚的に表現されている。この第２の段階において、基板３０２が有機半導体材料３００よりも大きく収縮するため、界面において貼り付けられている２つの構成部品（すなわち、基板３０２および有機半導体材料３００）を同じ寸法に保つため、基板３０２の引っ張り応力および対応する圧縮応力が加えられる。
【００２１】
図３に示されている第３の段階（すなわち、段階「（ｃ）」）において、デバイス（有機半導体材料３００および基板３０２を含んでいる）が、温度Ｔ０での動作のために準備される。この第３の段階において、デバイスは、残留の圧縮応力が有機半導体材料３００に存在している平衡状態に達している。この残留の圧縮応力（および、対応する歪み）が、望ましいことに、有機半導体材料３００が低分子有機半導体材料である場合に、有機半導体材料３００のキャリア移動度の向上をもたらすことができる。
【００２２】
図３に示した本発明の典型的な実施の形態においては、第３の段階における有機半導体材料３００の圧縮歪みを、ΔαΔＴと定義することができ、ここでΔαは、有機半導体材料３００および基板３０２の熱膨張係数の差であり、ΔＴは、ＴおよびＴ０の間の温度差である。Δαが１０ｐｐｍ／℃であって、ΔＴが１００℃であると仮定すると、圧縮歪みは１０００ｐｐｍ（すなわち、０．１％）である。有機半導体材料３００の弾性率が、１ＧＰａ〜１０００ＧＰａの間の範囲にあると仮定すると、有機半導体材料３００へと加わる圧縮応力は、１ＭＰａ〜１０００ＭＰａの間である。望ましいことに、この圧縮応力が、０．０１〜１０の間の係数で有機半導体材料３００のキャリア移動度を変化させることができる。
【００２３】
本発明の他の典型的な実施の形態によれば、有機半導体材料よりも小さな熱膨張係数（すなわち、ＴＥＣ）を有する基板を使用することができ、有機半導体材料（例えば、有機半導体薄膜）を、動作温度よりも低い温度で堆積させることができる。この実施の形態によれば、有機半導体材料における電子移動度の改善を、低分子有機半導体材料において達成することができる。
【００２４】
本発明の他の典型的な実施の形態によれば、本明細書に開示の技法（上述のような基板の寸法に影響を及ぼす熱膨張係数の使用を含む）を、有機半導体材料へと引っ張り応力（圧縮応力と対照的に）を加えるために使用することができる。そのような実施の形態は、図１０Ａに関して後述されるように、有機半導体分子が基板と有機半導体材料との間の界面に実質的に直角に起立するように形成された有機半導体材料について、電子移動度を低下させるうえで有用であり、有機半導体分子が上記界面に実質的に平行に横たわるように形成された有機半導体材料について、電子移動度を向上させるうえで有用であると考えられる。
【００２５】
図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃは、典型的な炭素主体の有機半導体分子におけるキャリア移動度（例えば、電子移動度）を示しており、隣接するパイ（π）電子軌道が示されている。図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃに示されているとおり、隣接する分子または分子鎖の間の距離が短くなるほど、隣接する分子または分子鎖の間の電荷キャリア（例えば、電子）の移動は容易になる。図４Ａにおいては、分子または分子鎖の長さに直交する引っ張り応力が、有機半導体材料へと意図的に加えられている。この結果、キャリア移動度が大幅に低下すると考えられる。図４Ｂは、引っ張りまたは圧縮応力が加えられていない有機半導体材料の状態を表わしている。キャリアが、或るπ電子軌道から隣接する軌道へと移動（例えば、ホップ、トンネル、など）する。図４Ｃにおいては、分子または分子鎖の長さに直交する圧縮応力が、有機半導体材料へと意図的に加えられている。この結果、キャリア移動度が向上するために、キャリアがより容易に或るπ軌道から隣接するπ軌道へと移ることができる。
【００２６】
このように、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃに示されているように、有機半導体材料の電子移動度を、有機半導体材料の分子または分子鎖のπ電子軌道の重なり合いを増す（すなわち、図４Ｃに示されているように）ことによって、向上させることができる。この重なり合いの増加を、有機半導体材料の分子または分子鎖のπ‐πスタッキングと表現することができる。このように、本発明の或る典型的な実施の形態によれば、π電子軌道の重なり合いを大きくするために、有機半導体材料の分子または分子鎖の長さに実質的に直交する方向に、圧縮応力が望ましく加えられる。
【００２７】
本発明の他の典型的な実施の形態は、有機半導体材料のキャリアの移動度を変化させるためのアクチュエータ（または、アクチュエータ材料）の使用を含んでいる。そのようなアクチュエータとしては、例えば、圧電アクチュエータ（すなわち、圧電性結晶などのように電圧が印加されたときに機械的な力を生み出す材料）、圧磁アクチュエータ（すなわち、磁界が印加されたときに機械的な力を生み出す材料）、電歪アクチュエータ（すなわち、ＰＭＮ‐ＰＴなどといった電歪性結晶などのように、電圧が加えられたときに機械的な力を生み出す材料）、磁歪アクチュエータ（ジュール効果としても知られているが、磁界中に置かれたときに寸法変化を呈する材料）、静電気アクチュエータ（すなわち、電圧が印加されたときに静電気力を生成するアクチュエータまたは材料）、静磁気アクチュエータ（すなわち、２つの磁極間に機械的な力を生成するアクチュエータ）、形状記憶合金アクチュエータ（すなわち、当該材料（例えば、薄膜）が低温で変形させられた後に加熱されるとき、再び堆積時の形状を獲得するために大きな力を発揮する）、磁気形状記憶合金アクチュエータ（すなわち、アクチュエータとして機能すべく印加された磁界の中で大きな可逆の変形を受けることができる高機能材料（磁界の印加は加熱および冷却よりも迅速であるため、磁気による制御ゆえに、通常の温度駆動の形状記憶合金よりも高速な応答がもたらされる））、および電気活性高分子アクチュエータ（すなわち、外部の電気的刺激に、大きな形状または寸法の変化を呈することによって応答するポリマー）を挙げることができる。このようなアクチュエータを、幅広い範囲の所望の歪み値（例えば、０．１〜４００％の範囲の歪み値）を有機半導体材料へともたらすために使用することができる。アクチュエータは、図示および図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃに関して後述されるように、基板または有機半導体材料と別個独立であってよく、あるいはアクチュエータを、基板または有機半導体材料の少なくとも一方へと一体化させてもよい。
【００２８】
図５Ａは、典型的な有機半導体デバイス５００のブロック図である。有機半導体デバイス５００は、有機半導体材料５０４を基板５０２上に形成して備えている。アクチュエータ５０６が、有機半導体材料５０４の上に設けられている。例えば、アクチュエータ５０６は、圧電アクチュエータであってよい。このような実施の形態において、圧電アクチュエータ５０６に所定の電圧を加えると、圧電アクチュエータ５０６の寸法が変化する（例えば、圧電アクチュエータ５０６が収縮する）。この圧電アクチュエータ５０６の寸法の変化が、圧電アクチュエータ５０６と有機半導体材料５０４との間の界面における機械的な力の印加につながる。例えば、この機械的な力が、有機半導体材料５０４へと加えられる応力または歪みであってよく、例えば図１に関して上述したように、有機半導体材料５０４のキャリア移動度を変化させる。当然ながら、圧電アクチュエータは、単にアクチュエータ５０６の種類の例にすぎず、いくつかある他の任意のアクチュエータ材料またはアクチュエータ機構を、そのアクチュエータがアクチュエータ５０６と有機半導体材料５０４との間の界面において所望の機械的な力（例えば、応力、歪み、など）の印加をもたらす限りにおいて、使用することが可能である。
【００２９】
図５Ｂは、典型的な有機半導体デバイス５１０のブロック図である。有機半導体デバイス５１０は、有機半導体材料５１４を基板５１２上に形成して備えている。アクチュエータ５１８が、基板５１２の下方に設けられている。例えば、アクチュエータ５１８は、圧磁アクチュエータであってよい。このような実施の形態において、圧磁アクチュエータ５１８に所定の磁界を加えると、圧磁アクチュエータ５１８の寸法が変化する（例えば、圧磁アクチュエータ５１８が収縮する）（所定の磁界は、無作為なものではなく、印加の前に無理なく予測できる磁界である）。この圧磁アクチュエータ５１８の寸法の変化が、圧磁アクチュエータ５１８と基板５１２との間の界面における機械的な力の印加につながる。
【００３０】
例えば、この機械的な力が、基板５１２へと加えられる応力または歪みであってよい。この応力または歪みが、基板５１２を通って基板５１２と有機半導体材料５１４との間の界面へと伝えられる。この応力または歪みが、基板５１２と有機半導体材料５１４との間の界面を介して有機半導体材料５１４へと加えられ、有機半導体材料５１４のキャリア移動度を変化させる。当然ながら、圧磁アクチュエータは、単にアクチュエータ５１８の種類の例にすぎず、いくつかある他の任意のアクチュエータ材料またはアクチュエータ機構を、そのアクチュエータが基板５１２を介して基板５１２と有機半導体材料５１４との間の界面に所望の機械的な力（例えば、応力、歪み、など）の印加をもたらす限りにおいて、使用することが可能である。
【００３１】
図５Ｃは、典型的な有機半導体デバイス５２０のブロック図である。有機半導体デバイス５２０は、有機半導体材料５２４を基板５２２上に形成して備えている。アクチュエータ５２６が、有機半導体材料５２４の上に設けられている。さらに、アクチュエータ５２８が、基板５２２の下方に設けられている。例えば、アクチュエータ５２６および５２８は、圧電アクチュエータであってよい。このような実施の形態において、典型的な圧電アクチュエータ５２６は、所定の電圧が印加されたときに収縮できる。この圧電アクチュエータ５２６の寸法の変化が、圧電アクチュエータ５２６と有機半導体材料５２４との間の界面における機械的な力の印加につながる。例えば、この機械的な力が、有機半導体材料５２４へと加えられる応力または歪みであってよく、上述のように有機半導体材料５２４のキャリア移動度を変化させる。
【００３２】
さらに、典型的な圧電アクチュエータ５２８に所定の電圧を加えると、圧電アクチュエータ５２８の寸法が変化する（例えば、圧電アクチュエータ５２８が収縮する）。この圧電アクチュエータ５２８の寸法の変化が、圧電アクチュエータ５２８と基板５２２との間の界面における機械的な力の印加につながる。例えば、この機械的な力が、基板５２２へと加えられる応力または歪みであってよい。この応力または歪みが、基板５２２を介して基板５２２と有機半導体材料５２４との間の界面へと伝えられる。この応力または歪みが、基板５２２と有機半導体材料５２４との間の界面を介して有機半導体材料５２４へと加えられ、有機半導体材料５２４のキャリア移動度を変化させる。
【００３３】
このように、図５Ｃに示した本発明の典型的な実施の形態においては、有機半導体材料５２４のキャリア移動度を、アクチュエータ５２６および／または５２８を使用することによって変化させる。
【００３４】
本発明の他の或る典型的な実施の形態によれば、アクチュエータ（例えば、圧電アクチュエータ、圧磁アクチュエータ、など）を、有機半導体材料またはその上に有機半導体材料が形成されている基板の少なくとも一方に一体化させることができる。例えば、有機半導体材料が、圧電材料を含んでいる基板の上に形成される場合には、基板へと所定の電圧を加えることによって有機半導体材料のキャリア移動度を変化させることができる。同様に、有機半導体材料が、当該有機半導体材料が圧磁材料を含むように基板上へと形成される場合には、有機半導体材料へと所定の磁界を加えることによって有機半導体材料のキャリア移動度を変化させることができる。またさらに、有機半導体材料が基板上に形成され、有機半導体材料および基板の両者が圧電材料を含んでいる場合には、有機半導体材料、基板、または両者へと所定の電界を印加することによって有機半導体材料のキャリア移動度を変化させることができる。
【００３５】
図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃに示した本発明の典型的な実施の形態は、基板、有機半導体材料、およびアクチュエータだけを備えている有機半導体デバイスを説明しているが、当然ながら、本明細書に開示のこれらの有機半導体デバイスおよび他の有機半導体デバイスは、いくつかの他の造作を備えることが可能である。例えば、半導体材料が、端子（例えば、２端子のデバイス、３端子のデバイス、多端子のデバイス、など）、電極、絶縁薄膜層、および他の要素（例えば、ゲート絶縁膜、ゲート電極、など）を備えることができる。圧電アクチュエータを使用する実施の形態においては、そのような絶縁層を、アクチュエータへと印加される電圧を絶縁して短絡の可能性から保護するために設けることができる。
【００３６】
アクチュエータを備える本発明の種々の典型的な実施の形態は、アクチュエータの駆動によって（直接、または基板との機械的な相互作用を介して）有機半導体材料のキャリア移動度を望ましく変化させることができるアクチュエータに関係しているが、逆のプロセスも考えることができる。すなわち、典型的なアクチュエータの動作を停止（例えば、圧磁アクチュエータの場合において磁界を取り除く）させて、所望の機械的な力（例えば、応力、応力歪み、あるいは基板および／または有機半導体材料の寸法および／または形状の変化によって引き起こされる曲げ力）を生じさせることで、有機半導体材料のキャリア移動度を変化させることができる。このように、アクチュエータによる基板または有機半導体材料の少なくとも一方への機械的な力の印加（この機械的な力が、有機半導体材料のキャリア移動度を変化させる）が、アクチュエータの正の駆動（例えば、圧磁アクチュエータの場合における磁界の印加）の結果、またはアクチュエータの負の駆動（例えば、圧磁アクチュエータの場合における磁界の除去）の結果であってよい。
【００３７】
図６は、パッケージされた典型的な有機半導体デバイス６００を示している。有機半導体デバイス６００が、有機半導体材料６０２を半導体パッケージ６０４内に包んで備えている。本発明の典型的な実施の形態によれば、パッケージ６０４内で有機半導体材料６０２へと静水圧を加えることができる。加えられる圧力は、パッケージ６０４へと封じられていても、あるいは動的であってもよい。静水圧は、大気圧に比べて正の圧力（すなわち、圧縮）であっても、あるいは負の圧力（すなわち、真空）であってもよい。静水圧は、これらに限られるわけではないが気体の圧力、液体の圧力、ゲルの圧力、固体の圧力、またはこれらの機構の組み合わせなど、いくつかの典型的な機構によってパッケージ６０４へと加えることができる。パッケージ６０４内の有機半導体材料６０２へと静水圧を加えることによって、有機半導体材料６０２のキャリア移動度を変化させることができる。
【００３８】
例えば、印加される静水圧が、有機半導体材料６０２へと圧力を加えることによってキャリア移動度を直接的に変化させることができる。そのような実施の形態においては、有機半導体材料６０２への圧縮力の印加をもたらす正の静水圧が、有機半導体材料６０２のキャリア移動度を望ましく向上させることができる。あるいは、有機半導体材料６０２への引っ張り力の印加をもたらす負の静水圧が、有機半導体材料６０２のキャリア移動度を望ましく低下させることができる。
【００３９】
さらには、静水圧によって、パッケージ６０４内の基板（基板は、図６には示されていない）へと機械的な力を加えることができ、この機械的な力が、上述のように基板の寸法を変化させて、基板上に形成された有機半導体材料６０２のキャリア移動度を変化させる。またさらには、静水圧が、これらの方法（すなわち、（ａ）有機半導体材料６０２への直接の圧力印加、および（ｂ）有機半導体材料６０２と有機半導体材料６０２を支持する基板との間の界面を介しての有機半導体材料６０２への応力または歪みの印加）の両者によって、有機半導体材料６０２のキャリア移動度を変化させてもよい。
【００４０】
図７は、典型的な有機半導体デバイスの典型的な製造方法を説明するフロー図である。ステップ７００において、第１の熱膨張係数を有する基板が用意される。ステップ７０２において、有機半導体材料が基板へと、これら２つの構成要素の間の界面において組み合わせられる。有機半導体材料は、第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有している。ステップ７０４において、基板の少なくとも１つの物理的な寸法が変化するように基板の温度を変化させることによって、界面を介して有機半導体材料へと機械的な応力が加えられる。本明細書において使用されるとき、「温度を変化させる」という表現は、温度の意図的な変化（例えば、加熱、冷却）を指すことができ、あるいは環境温度または室温への自然な復帰を指すことができる。
【００４１】
ステップ７０４において加えられる応力が圧縮応力である場合、この方法は、ステップ７０６を通ってステップ７０８へと進み、有機半導体材料において隣接分子間の距離が減少することで、有機半導体材料のキャリア移動度が向上する。ステップ７０４において加えられる応力が引っ張り応力である場合、この方法は、ステップ７１０を通ってステップ７１２へと進み、有機半導体材料において隣接分子間の距離が大きくなることで、有機半導体材料のキャリア移動度が低下する。
【００４２】
図８は、典型的な有機半導体デバイスの他の典型的な製造方法を説明するフロー図である。ステップ８００において、基板へと組み合わせられた有機半導体材料が用意される。ステップ８０２において、基板または有機半導体材料の少なくとも一方と一緒に使用するためのアクチュエータが用意される。アクチュエータは、圧電アクチュエータ、圧磁アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、磁気形状記憶合金アクチュエータ、および電気活性高分子アクチュエータで構成されるグループから選択される。ステップ８０４において、アクチュエータを動作させることによって、基板または有機半導体材料の少なくとも一方へと機械的な力が加えられる。このアクチュエータの動作によって加えられる機械的な力が、有機半導体材料のキャリア移動度を変化させる。
【００４３】
ステップ８０４において加えられる機械的な力が圧縮応力である場合、この方法は、ステップ８０６を通ってステップ８０８へと進み、有機半導体材料において隣接分子間の距離が減少することで、有機半導体材料のキャリア移動度が向上する。ステップ８０４において加えられる機械的な力が引っ張り応力である場合、この方法は、ステップ８１０を通ってステップ８１２へと進み、有機半導体材料において隣接分子間の距離が大きくなることで、有機半導体材料のキャリア移動度が低下する。
【００４４】
図９は、典型的な有機半導体デバイスのさらなる典型的な製造方法を説明するフロー図である。ステップ９００において、半導体パッケージ内の有機半導体材料が用意される。ステップ９０２において、半導体パッケージへと静水圧が、半導体パッケージ内の圧力が大気圧と異なるように印加される。静水圧の印加によって、有機半導体材料のキャリア移動度が変化する。
【００４５】
静水圧の結果として有機半導体材料へと圧縮応力が加わる場合、この方法は、ステップ９０４を通ってステップ９０６へと進み、有機半導体材料において隣接分子間の距離が減少することで、有機半導体材料のキャリア移動度が向上する。静水圧の結果として有機半導体材料へと引っ張り応力が加わる場合、この方法は、ステップ９０８を通ってステップ９１０へと進み、有機半導体材料において隣接分子間の距離が大きくなることで、有機半導体材料のキャリア移動度が低下する。
【００４６】
ここに記載した本発明の種々の典型的な実施の形態においては、主として有機半導体材料の有機半導体分子の長さに直交する方向において有機半導体材料へと圧縮応力を加えることを、キャリア移動度の向上との関連において説明した。同様に、主として有機半導体材料の有機半導体分子の長さに直交する方向において有機半導体材料へと引っ張り応力を加えることを、キャリア移動度の低下との関連において説明した。しかしながら、本発明はこれらには限定されない。例えば、有機半導体材料の有機半導体分子の長さに平行な方向において有機半導体材料へと圧縮応力を加える（直接、または基板を介して）ことで、キャリア移動度の低下をもたらすことができる。同様に、有機半導体材料の有機半導体分子の長さに平行な方向において有機半導体材料へと引っ張り応力を加える（直接、または基板を介して）ことで、キャリア移動度の向上をもたらすことができる。さらには、有機半導体材料のキャリア移動度の変化を、例えば、有機半導体材料への圧縮／引っ張り応力の印加の結果としての有機半導体材料の相変態または物理的構成（例えば、形態）の変化にもとづいて、達成することも可能である。
【００４７】
本発明に関して使用される基板は、例えば平板基板、ワイヤ基板、球状基板、立方体基板、など、いくつかの種類の基板のうちの任意のいずれかであってよい。
【００４８】
すでに述べたように、本発明の特定の典型的な実施の形態によれば、基板の寸法を基板の温度を変えることによって変化させることができると、望ましいと考えられる。基板を、この特性を有する有機材料（例えば、Ｌｅｘａｎ（登録商標）樹脂：ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから市販されている高性能ポリカーボネート）で製作することができる。Ｌｅｘａｎ（登録商標）樹脂は、熱処理によって１０〜５００ｐｐｍの範囲で収縮し、さらには最大１０００ｐｐｍで収縮することが実証されている。この収縮を、有機半導体材料へと応力を加えるために望ましく使用することができる。
【００４９】
図１０Ａは、本発明による他の典型的な有機半導体デバイスを示している。この典型的な有機半導体デバイスは、基板１０００、基板１０００上に形成された有機半導体材料１００２、基板１０００および有機半導体材料１００２の両方に組み合わせられた電極１００４、および基板１０００に組み合わせられた温度制御素子１００６を備えている。基板１０００が、第１の熱膨張係数を有しており、有機半導体材料１００２が、基板の第１の熱膨張係数と相違する第２の熱膨張係数を有している。
【００５０】
図１０Ｂは、温度制御素子１００６が基板１０００にではなく有機半導体材料１００２に組み合わせられている類似の典型的な有機半導体デバイスを示している。
【００５１】
図１０Ａおよび１０Ｂの典型的な有機半導体デバイスにおいては、機械的な応力を、基板１０００から有機半導体材料１００２へと、両者の間の界面１００８を介して伝えることができる。この機械的な応力は、有機半導体デバイスの温度に変化が生じたときに、第１の熱膨張係数と第２の熱膨張係数との間の相違ゆえに生じうる。
【００５２】
図１０Ａに示されているように、基板１０００の熱膨張１０１０および有機半導体材料１００２の熱膨張１０１２の差によって、界面１００８に実質的に平行な引っ張り応力が生じ、界面１００８に実質的に平行な方向において有機半導体材料１００２の少なくとも一部分に対応する収縮１０１４が生じると考えられる。引っ張り応力によって、有機半導体分子が界面１００８に対して実質的に直角に起立するように形成された低分子有機半導体材料のキャリア移動度を低下させることができる一方で、対応する収縮１０１４は、有機半導体分子が界面１００８に実質的に平行に横たわるように形成された低分子、ポリマー系、およびオリゴマー系の有機半導体材料のキャリア移動度を向上させることができる。
【００５３】
図１０Ｂに示されているように、基板１０００の熱収縮１０１６および有機半導体材料１００２の熱収縮１０１８の差によって、界面１００８に実質的に平行な圧縮力が生じうる。この圧縮力が、有機半導体分子が界面１００８に対して実質的に直角に起立するように形成された低分子有機半導体材料のキャリア移動度を向上させることができる。この圧縮力は、さらに界面１００８に実質的に直交する方向について有機半導体材料１００２の少なくとも一部分の膨張をもたらすことができ、したがって有機半導体分子が界面１００８に実質的に平行に横たわるように形成された低分子、ポリマー系、およびオリゴマー系の有機半導体材料のキャリア移動度を低下させることができる。
【００５４】
温度の変化は、上述のように周囲の状況の変化に起因して生じることができ、あるいは動作時のデバイスの加熱から生じることができる。しかしながら、図１０Ａおよび１０Ｂに示されているように、温度を能動的に制御し、すなわち有機半導体材料１００２のキャリア移動度を能動的に制御するために、温度制御素子１００６を使用することができる。温度制御素子１００６は、典型的な有機半導体デバイスの温度を上昇させるための抵抗加熱素子を含むことができ、温度を低下させるために環境条件に依存することができる。あるいは、典型的な有機半導体デバイスの温度の上昇および下降の両者を迅速かつ正確に制御するために、熱電冷却器を使用してもよい。
【００５５】
図１２Ａおよび１２Ｂは、アクチュエータを備えるさらなる典型的な有機半導体デバイスを示している。
図１２Ａの典型的な有機半導体デバイスは、アクチュエータ１２００を基板１０００に組み合わせて備えている。この典型的な有機半導体デバイスは、アクチュエータ１２００が界面１００８に実質的に平行な引っ張り応力１２０２を加えている状態で示されている。この引っ張り応力が、基板１０００および界面１００８を介して伝達され、有機半導体材料１００２に引っ張り応力１２０４および対応する収縮１０１４を引き起こす。これに代え、アクチュエータ１２００を界面１００８に実質的に平行な圧縮力を加えるように使用してもよいことを、当業者であれば理解できるであろう。また、図５Ａ〜Ｃに関して上述したように、アクチュエータ１２００を有機半導体材料１００２に直接組み合わせてもよく、あるいは基板１０００または有機半導体材料１００２の内部に形成してもよいことも、当業者であれば理解できるであろう。
【００５６】
図１２Ｂの典型的な有機半導体デバイスは、アクチュエータ１２０６を基板１０００と剛体層１２０８との間に組み合わせて備えている。この典型的な有機半導体デバイスは、アクチュエータ１２０６が剛体層１２０８を界面１００８に実質的に直交する方向に引くべく圧縮力１２１０を加えている状態で示されている。これにより、有機半導体材料１００２に圧縮力１２１２がもたらされる。当業者であれば、剛体層１２０８が有機半導体材料１００２へと接続されている場合、アクチュエータ１２０６を、剛体層１２０８を界面１００８から離れるように押して有機半導体材料１００２の界面１００８に実質的に直交する引っ張り応力を加えるためにも使用できることを、理解できるであろう。また、当業者であれば、アクチュエータ１２０６を有機半導体材料１００２の内部に形成してもよいことを、理解できるであろう。
【００５７】
図１３Ａおよび１３Ｂは、さらなる典型的な有機半導体デバイスを示している。これらの典型的な有機半導体デバイスは、矢印１３０４によって示されるように紙面の平面内で湾曲することができる可撓基板１３００を備えている。
【００５８】
図１３Ａは、下向きの力１３０２によって界面１００８が有機半導体材料１００２に向かって凸面を呈するように湾曲している可撓基板１３００を示している。有機半導体材料１００２は、生じる表面の湾曲の外側に位置しているため、引っ張り応力１３０６によって引き伸ばされる。この引き伸ばしが、有機半導体材料１００２の少なくとも一部分について、界面１００８に直交する対応する収縮１０１４を引き起こす。上述のように、有機半導体材料１００２が、有機半導体分子が界面１００８に実質的に平行に横たわるように形成された有機半導体材料であるならば、対応する収縮１０１４によって有機半導体材料１００２のキャリア移動度の向上を引き起こすことができ、一方で、有機半導体材料１００２が、有機半導体分子が界面１００８に対して実質的に直角に起立するように形成された有機半導体材料であるならば、引っ張り応力１３０６によって、有機半導体材料１００２のキャリア移動度の低下を引き起こすことができる。
【００５９】
図１３Ｂは、上向きの力１３０８によって界面１００８が有機半導体材料１００２に向かって凹面を呈するように湾曲している可撓基板１３００を示している。有機半導体材料１００２は、生じる表面の湾曲の内側に位置しているため、圧縮力１３１０によって圧縮される。この圧縮が、有機半導体材料１００２の少なくとも一部分において、界面１００８に直交する対応する膨張を引き起こす。上述のように、有機半導体材料１００２が、有機半導体分子が界面１００８に実質的に平行に横たわるように形成された有機半導体材料であるならば、この対応する膨張によって有機半導体材料１００２のキャリア移動度の低下を引き起こすことができ、一方で、有機半導体材料１００２が、有機半導体分子が界面１００８に対して実質的に直角に起立するように形成された有機半導体材料であるならば、圧縮力１３１０によって、有機半導体材料１００２のキャリア移動度の向上を引き起こすことができる。
【００６０】
図１３Ａおよび１３Ｂが、それぞれ下向きの力１３０２および上向きの力１３０８を、外部の起源から可撓基板１３００へと伝達されるものとして示している点に、注意すべきである。このような外部の力を、剛体棒、弾性棒、糸、ワイヤ、リボン、チェーン、ばね、またはこれらの組み合わせなどといった外力結合手段によって、基板へと結合させることができる。あるいは、図５Ａ〜Ｃ、１２Ａ、および１２Ｂに関して上述したように、可撓基板１３００の湾曲を、可撓基板１３００または有機半導体材料１００２に組み合わせられた（あるいは、これらの一方の内部に形成された）アクチュエータによって生じさせてもよい。
【００６１】
可撓基板１３００の湾曲を能動的に制御することによって、有機半導体材料１００２のキャリア移動度を動的に変化させることが可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。
【００６２】
図１４Ａ〜Ｄは、有機半導体材料１００２のキャリア移動度を外力によって変化させることができる本発明によるまたさらなる典型的な有機半導体デバイスを示している。図１３Ａおよび１３Ｂの典型的な有機半導体デバイスと同様、これらの外力は、剛体棒、弾性棒、糸、ワイヤ、リボン、チェーン、ばね、またはこれらの組み合わせなど、いくつかある外力結合手段（図示せず）によって有機半導体材料１００２へと加えることが可能である。これらの外力結合手段は、基板１０００へと組み合わせることが可能であり、あるいは有機半導体材料１００２へと直接組み合わせてもよい。これらの外力結合手段のいずれもが、基板１０００または有機半導体材料１００２を引っ張ることによって引っ張り応力（図１４Ａおよび１４Ｄに示されているように）または圧縮力（図１４Ｂおよび１４Ｃに示されているように）を加えるために使用可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。一方で、糸などといった或る種の外力結合手段は、基板１０００または有機半導体材料１００２を押すことによって引っ張り応力または圧縮力を加えるべく使用するためには、充分な剛性を有していないと考えられる点に注意すべきである。
【００６３】
図１４Ａは、外部の引っ張り応力１４００にさらされている典型的な有機半導体デバイスを示しており、外部の引っ張り応力１４００が、基板１０００と有機半導体材料１００２との間の界面１００８に実質的に平行な方向に加えられている。この外部の引っ張り応力１４００が、望ましいことに、有機半導体材料１００２において界面１００８に実質的に平行な方向に引っ張り応力１４０２をもたらし、有機半導体材料１００２の少なくとも一部分について、界面１００８に実質的に直交する方向に対応する収縮１０１４をもたらすことができる。
【００６４】
図１４Ｂは、外部の圧縮力１４０４にさらされている典型的な有機半導体デバイスを示しており、外部の圧縮力１４０４が、界面１００８に実質的に平行な方向に加えられている。この外部の圧縮力１４０４が、望ましいことに、有機半導体材料１００２において界面１００８に実質的に平行な方向に圧縮力１４０６をもたらし、有機半導体材料１００２の少なくとも一部分について、界面１００８に実質的に直交する方向に対応する膨張をもたらすことができる。
【００６５】
図１４Ｃは、外部の圧縮力１４０８にさらされている典型的な有機半導体デバイスを示しており、外部の圧縮力１４０８が、剛体層１２０６へと界面１００８に実質的に直交する方向に加えられるものとして示されている。この剛体層を、外力結合手段の一部と考えることができる。あるいは、有機半導体材料１００２が充分に剛であるならば、剛体層１２０６を省略してもよい。外部の圧縮力１４０８が、望ましいことに、有機半導体材料１００２において界面１００８に実質的に直交する方向に圧縮力１２１２をもたらし、有機半導体材料１００２の少なくとも一部分について、界面１００８に実質的に平行な方向に対応する膨張をもたらすことができる。
【００６６】
図１４Ｄは、外部の引っ張り応力１４１０にさらされている典型的な有機半導体デバイスを示しており、外部の引っ張り応力１４１０が、剛体層１２０６へと界面１００８に実質的に直交する方向に加えられるものとして示されている。図１４Ｃの典型的な有機半導体デバイスと同様、有機半導体材料１００２が充分に剛であるならば、剛体層１２０６を省略してもよい。この外部の引っ張り応力が、望ましいことに、有機半導体材料１００２において界面１００８に実質的に直交する方向に引っ張り応力をもたらし、有機半導体材料１００２の少なくとも一部分について、界面１００８に実質的に平行な方向に対応する収縮１４１２をもたらすことができる。
【００６７】
図１４Ａ〜Ｄ（ならびに、図１３Ａおよび１３Ｂ）の典型的な有機半導体デバイスへと印加される外力の大きさは、有機半導体材料１００２において所望のキャリア移動度が達成されるように設定することができ、あるいは有機半導体材料１００２のキャリア移動度を動的に変化させるべく能動的に制御することができる。あるいは、有機半導体材料１００２のキャリア移動度の変化を測定することによって、典型的な有機半導体デバイスへと印加される圧縮力または引っ張り応力の大きさを決定してもよい。このように、これらの典型的な有機半導体デバイスを、力および／または応力計として使用することが可能である。
【００６８】
本明細書に記載の典型的なデバイス構造および製造方法は、典型的な有機半導体デバイスの種々の構成要素の間の直接接続（例えば、基板と有機半導体材料との間の直接接続、アクチュエータと基板または有機半導体材料との間の直接接続、など）を描写しているが、本発明はそのような直接的な構成には限定されない。ここに開示した本発明の考え方は、デバイス構造および製造方法のさまざまな組み合わせへと適用可能である。例えば、絶縁層、電気的接続、および他の要素を、種々の構造要素の間に設けることができる。したがって、本明細書において使用されるとき、用語「組み合わせ（結合）」は、必ずしも直接接続を指すものではなく、むしろこの用語は、所望の機械的な相互作用を促進し、最終的に有機半導体材料のキャリア移動度を変化させるあらゆる接続に適用することができる。
【００６９】
これら本発明の考え方は、幅広い範囲の従来からの半導体の用途および従来にはない半導体の用途へと適用が可能である。さらに具体的には、本明細書に開示の考え方は、有機半導体材料を利用するあらゆる用途に適していると考えられる。
以上、本発明を、特定の実施の形態に関して図示および説明したが、本発明をこれら提示した詳細へと限定しようとするものではない。むしろ、特許請求の範囲の均等物の領域および範囲において、本発明から離れることなく、詳細についてさまざまな変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の典型的な実施の形態による典型的な有機半導体デバイスのブロック図である。
【図２】本発明の他の典型的な実施の形態による他の典型的な有機半導体デバイスのブロック図である。
【図３】本発明の典型的な実施の形態による典型的な有機半導体デバイスの製造の種々の段階におけるブロック図である。
【図４Ａ】本発明の典型的な実施の形態による種々の構成におけるキャリア移動度を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の典型的な実施の形態による種々の構成におけるキャリア移動度を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の典型的な実施の形態による種々の構成におけるキャリア移動度を示す図である。
【図５Ａ】アクチュエータを備えている本発明の典型的な実施の形態による典型的な有機半導体デバイスのブロック図である。
【図５Ｂ】アクチュエータを備えている本発明の典型的な実施の形態による典型的な有機半導体デバイスのブロック図である。
【図５Ｃ】アクチュエータを備えている本発明の典型的な実施の形態による典型的な有機半導体デバイスのブロック図である。
【図６】本発明の典型的な実施の形態による典型的なパッケージされた有機半導体デバイスのブロック図である。
【図７】本発明の典型的な実施の形態による有機半導体デバイスの製造方法を説明するフロー図である。
【図８】本発明の他の典型的な実施の形態による有機半導体デバイスの他の製造方法を説明するフロー図である。
【図９】本発明の他の典型的な実施の形態による有機半導体デバイスのさらに他の製造方法を説明するフロー図である。
【図１０Ａ】本発明による典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、有機半導体材料が引っ張られた状態にある。
【図１０Ｂ】本発明による典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、有機半導体材料が圧縮された状態にある。
【図１１Ａ】本発明による典型的な有機半導体デバイスに使用できる低分子有機半導体材料の典型的な分子の構成を説明する側面図である。
【図１１Ｂ】本発明による典型的な有機半導体デバイスに使用できるポリマー系またはオリゴマー系の有機半導体材料の他の典型的な分子の構成を説明する上面図である。
【図１１Ｃ】本発明による典型的な有機半導体デバイスに使用できるポリマー系またはオリゴマー系の有機半導体材料の他の典型的な分子の構成を説明する上面図である。
【図１２Ａ】本発明による他の典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、有機半導体材料を引っ張り状態におくためのアクチュエータを備えている。
【図１２Ｂ】本発明によるさらなる典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、有機半導体材料を圧縮下におくためのアクチュエータを備えている。
【図１３Ａ】本発明による別の典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、曲げの力によって有機半導体材料を引っ張り状態におくことができる。
【図１３Ｂ】本発明によるまた別の典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、曲げの力によって有機半導体材料を圧縮下におくことができる。
【図１４Ａ】本発明によるさらに別の典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、外部の力によって有機半導体材料を引っ張り状態におくことができる。
【図１４Ｂ】本発明によるまたさらなる典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、外部の力によって有機半導体材料を圧縮下におくことができる。
【図１４Ｃ】本発明によるまたさらなる典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、外部の力によって有機半導体材料を圧縮下におくことができる。
【図１４Ｄ】本発明によるさらに別の典型的な有機半導体デバイスを示す側面図であり、外部の力によって有機半導体材料を引っ張り状態におくことができる。
【図１】
2008072089.tif 000003
【図２】
2008072089.tif 000004
【図３】
2008072089.tif 000005
【図４Ａ】
2008072089.tif 000006
【図４Ｂ】
2008072089.tif 000007
【図４Ｃ】
2008072089.tif 000008
【図５Ａ】
2008072089.tif 000009
【図５Ｂ】
2008072089.tif 000010
【図５Ｃ】
2008072089.tif 000011
【図６】
2008072089.tif 000012
【図７】
2008072089.tif 000013
【図８】
2008072089.tif 000014
【図９】
2008072089.tif 000015
【図１０Ａ】
2008072089.tif 000016
【図１０Ｂ】
2008072089.tif 000017
【図１１Ａ】
2008072089.tif 000018
【図１１Ｂ】
2008072089.tif 000019
【図１１Ｃ】
2008072089.tif 000020
【図１２Ａ】
2008072089.tif 000021
【図１２Ｂ】
2008072089.tif 000022
【図１３Ａ】
2008072089.tif 000023
【図１３Ｂ】
2008072089.tif 000024
【図１４Ａ】
2008072089.tif 000025
【図１４Ｂ】
2008072089.tif 000026
【図１４Ｃ】
2008072089.tif 000027
【図１４Ｄ】
2008072089.tif 000028
【外国語明細書】
2008072089.tif 000029
2008072089.tif 000030
2008072089.tif 000031
2008072089.tif 000032
2008072089.tif 000033
2008072089.tif 000034
2008072089.tif 000035
2008072089.tif 000036
2008072089.tif 000037
2008072089.tif 000038
2008072089.tif 000039
2008072089.tif 000040
2008072089.tif 000041
2008072089.tif 000042
2008072089.tif 000043
2008072089.tif 000044
2008072089.tif 000045
2008072089.tif 000046
2008072089.tif 000047
2008072089.tif 000048
2008072089.tif 000049
2008072089.tif 000050
2008072089.tif 000051
2008072089.tif 000052
2008072089.tif 000053
2008072089.tif 000054
2008072089.tif 000055
2008072089.tif 000056
2008072089.tif 000057
2008072089.tif 000058
2008072089.tif 000059
2008072089.tif 000060
2008072089.tif 000061
2008072089.tif 000062
2008072089.tif 000063
2008072089.tif 000064
2008072089.tif 000065
2008072089.tif 000066
2008072089.tif 000067
2008072089.tif 000068
2008072089.tif 000069
2008072089.tif 000070
2008072089.tif 000071
2008072089.tif 000072
2008072089.tif 000073
2008072089.tif 000074
2008072089.tif 000075
2008072089.tif 000076
2008072089.tif 000077