(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体層がこの順に積層された積層体を有する有機電界効果トランジスタと、
有機圧電体層を有し、前記有機半導体層から見て前記ゲート絶縁膜と反対側に配置された感圧部と、
前記ゲート電極にゲート電圧Ｖｇを印加するために前記ゲート電極に接続された電源と、を備え、
検出するべき圧力が前記感圧部に印加されて前記有機圧電体層がその厚さ方向に圧縮されることにより前記感圧部に蓄積される前記有機半導体層に最も近い電荷が前記ゲート電圧Ｖｇと正負の符号が逆になるように、前記有機圧電体層に含まれる有機圧電体が分極処理されている、
圧力センサ。
【請求項２】
前記圧力が印加された状態で前記ゲート電圧Ｖｇを印加することによって前記有機半導体層内を流れる電流Ｉ（ＰＸ）が、前記圧力が印加されていない状態で前記ゲート電圧Ｖｇを印加することによって前記有機半導体層内を流れる電流Ｉ（Ｐ０）よりも小さい、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記圧力が１００ｋＰａであるときの前記電流Ｉ（Ｐ１００）が前記電流Ｉ（Ｐ０）の０．１倍以下である、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記圧力が３００ｋＰａであるときの前記電流Ｉ（Ｐ３００）が前記電流Ｉ（Ｐ０）の０．０１倍以下である、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記圧力を測定するために設定された圧力測定範囲の最大値ＰＭＡＸが印加されたときの前記電流Ｉ（ＰＭＡＸ）が前記電流Ｉ（Ｐ０）の５０％以下となるように前記ゲート電圧Ｖｇが設定されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記圧力を測定するために設定された圧力測定範囲に基づいて前記ゲート電圧Ｖｇを設定するゲート電圧設定部と、前記ゲート電圧設定部により定められた前記ゲート電圧Ｖｇと前記電流Ｉ（ＰＸ）とから前記圧力の値を算出する圧力算出部と、をさらに備えた、請求項２〜５のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記ゲート電圧Ｖｇの絶対値が５Ｖ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記電荷は、前記感圧部の表面に蓄積された表面電荷である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記感圧部の前記表面は、前記有機半導体層と前記感圧部との間の空隙に接している、請求項８に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記感圧部は、前記有機圧電体層に接し、かつ接地された層をさらに備えた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる有機圧力センサ、具体的には有機半導体を用いた圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機圧力センサは、柔軟性に富むため、フレキシブルな大面積圧力センサへの応用が期待されている。有機圧力センサの駆動方式の一つであるアクティブ型有機圧力センサは、感圧部に印加された圧力を有機トランジスタ、具体的には有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、を用いて検出する（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Y. Zang et al., "Flexible suspended gate organic thin-film transistors for ultra-sensitive pressure detection", Nature Communications, 6, 6269 (2015)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機圧力センサには駆動電圧の低減と高感度化とが求められている。特に高感度化は、有機圧力センサの用途拡大と実用化促進に避けて通れない課題となっている。そこで本発明は、高感度化の実現に適した新規な有機圧力センサ、特に低電圧で駆動させても高感度で圧力を検出できる新規な有機圧力センサ、を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、その第１態様として、
ゲート電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体層がこの順に積層された積層体を有する有機電界効果トランジスタと、
有機圧電体層を有し、前記有機半導体層から見て前記ゲート絶縁膜と反対側に配置された感圧部と、
前記ゲート電極にゲート電圧Ｖｇを印加するために前記ゲート電極に接続された電源と、を備え、
検出するべき圧力が前記感圧部に印加されて前記有機圧電体層がその厚さ方向に圧縮されることにより前記感圧部に蓄積される前記有機半導体層に最も近い電荷が前記ゲート電圧Ｖｇと正負の符号が逆になるように、前記有機圧電体層に含まれる有機圧電体が分極処理されている
圧力センサ、を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高感度化の実現に適した有機圧力センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の圧力センサの一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した圧力センサの感圧部に生じる電荷を示すための図である。
【図３Ａ】感圧部が配置される前の未完成圧力センサの一例を別に作製した感圧部と共に示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示した未完成圧力センサ（有機電界効果トランジスタ）のゲート電圧（Ｖｇ）−ドレイン電流（Ｉｄ）特性を示す図である。
【図４Ａ】図３Ａに示した未完成圧力センサ上に感圧部を配置して構成した圧力センサの一例を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した圧力センサのＶｇ−Ｉｄ特性を示す図である。
【図５Ａ】図４Ａに示した圧力センサの感圧部に圧力を加えた状態を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した圧力センサの圧力に応じて変化するＶｇ−Ｉｄ特性を示す図である。
【図６】Ｖｇ−Ｉｄ特性が感圧部に蓄積される有機半導体層に最も近い電荷の符号によって異なる変化の傾向を示すことを示す図である。
【図７】本発明による圧力センサの圧力に応じて変化するＶｇ−Ｉｄ特性の実測値の例を示す図である。
【図８】本発明による圧力センサのＩｄの圧力応答性の測定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の第２態様からは、前記圧力が印加された状態で前記ゲート電圧Ｖｇを印加することによって前記有機半導体層内を流れる電流Ｉ（ＰＸ）が、前記圧力が印加されていない状態で前記ゲート電圧Ｖｇを印加することによって前記有機半導体層内を流れる電流Ｉ（Ｐ０）よりも小さい、第１態様の圧力センサ、が提供される。
【０００９】
本発明の第３態様からは、前記圧力が１００ｋＰａであるときの前記電流Ｉ（Ｐ１００）が前記電流Ｉ（Ｐ０）の０．１倍以下である、第２態様の圧力センサ、が提供される。
【００１０】
本発明の第４態様からは、前記圧力が３００ｋＰａであるときの前記電流Ｉ（Ｐ３００）が前記電流Ｉ（Ｐ０）の０．０１倍以下である、第２態様の圧力センサ、が提供される。
【００１１】
本発明の第５態様からは、前記圧力を測定するために設定された圧力測定範囲の最大値ＰＭＡＸが印加されたときの前記電流Ｉ（ＰＭＡＸ）が前記電流Ｉ（Ｐ０）の５０％以下となるように前記ゲート電圧Ｖｇが設定されている、第２〜第４のいずれか１つの態様の圧力センサ、が提供される。
【００１２】
本発明の第６態様からは、前記圧力を測定するために設定された圧力測定範囲に基づいて前記ゲート電圧Ｖｇを設定するゲート電圧設定部と、前記ゲート電圧設定部により定められた前記ゲート電圧Ｖｇと前記電流Ｉ（ＰＸ）とから前記圧力の値を算出する圧力算出部と、をさらに備えた、第２〜第５のいずれか１つの態様の圧力センサ、が提供される。
【００１３】
本発明の第７態様からは、前記ゲート電圧Ｖｇの絶対値が５Ｖ以下である、第１〜第６のいずれか１つの態様の圧力センサ、が提供される。
【００１４】
本発明の第８態様からは、前記電荷は、前記感圧部の表面に蓄積された表面電荷である、第１〜第７のいずれか１つの態様の圧力センサ、が提供される。
【００１５】
本発明の第９態様からは、前記感圧部の前記表面は、前記有機半導体層と前記感圧部との間の空隙に接している、第８態様の圧力センサ、が提供される。
【００１６】
本発明の第１０態様からは、前記有機圧電体層に接し、かつ接地された層をさらに備えた、第１〜第９のいずれか１つの態様の圧力センサ、が提供される。
【００１７】
以下、添付する図面を参照しながら本発明の実施態様の一例を説明するが、以下の説明は例示であって本発明を制限するものではない。
【００１８】
図１に示す圧力センサ１は、読取部として機能する有機電界効果トランジスタ２０と、有機電界効果トランジスタ２０上に配置された感圧部３０と、有機電界効果トランジスタ２０に接続された電源４１、４２とを備えている。有機電界効果トランジスタ２０は基板１０上に形成されている。
【００１９】
有機電界効果トランジスタ２０は、ゲート電極２１、ゲート絶縁膜２２、及び有機半導体層２３がこの順に積層された積層体を備えている。有機電界効果トランジスタ２０は、さらにソース電極２４及びドレイン電極２５を備えている。ソース電極２４及びドレイン電極２５は、有機半導体層２３に接し、かつ互いに離間するように配置されている。またソース電極２４及びドレイン電極２５は、有機半導体層２３と同様、ゲート絶縁膜２２の表面に接するようにこの表面上に形成されている。ソース電極２４及びドレイン電極２５は、その厚さが有機半導体層２３の厚さよりも小さく、その上にも有機半導体が堆積している。ソース電極２４及びドレイン電極２５は、ゲート絶縁膜２２と有機半導体層２３の一部とに挟持されている。
【００２０】
ゲート電極２１には、所定のゲート電圧Ｖｇを印加するための電源４１が接続されている。ソース電極２４及びドレイン電極２５は、ソース・ドレイン電圧を印加するための配線に接続されている。この配線には電源４２が配置されている。各電源２１，２４，２５は、例えば、商用電源への接続機構とＡＣ−ＤＣ変換回路とにより構成してもよい。
【００２１】
感圧部３０は、有機圧電体層３１と層３２とを備え、有機圧電体層３１が有機半導体層２３側となるように配置されている。層３２は、少なくとも圧力を測定する際には、電気的なノイズを減らすために接地しておくことが好ましい。
【００２２】
感圧部３０は、有機圧電体層３１を層３２の上に成膜することによって形成され、この成膜の後に、有機圧電体層３１を有機半導体層２３側として有機半導体層２３上に載置して積層される。このため、有機半導体層２３上に有機圧電体を塗布して有機圧電体層２３を形成した場合等とは異なり、有機半導体層２３と感圧部３０とは完全に密着しているわけではない。すなわち、有機半導体層２３と感圧部３０との間には微小な空隙が介在しており、感圧部３０の表面３０ｓはこの空隙に接している。
【００２３】
有機圧電体層３１に含まれる有機圧電体は、層３１の厚さ方向に沿って印加された電圧によって予め分極処理されている。有機圧電体は、外部からの圧力が有機圧電体層３１にその厚さ方向に沿って印加されたときに感圧部３０から有機半導体層２３に作用する電荷がゲート電圧と正負の符号が逆、すなわち本実施形態では正、になるように、分極処理されている。圧力が増すにつれ、電荷が有機半導体層２３に作用する程度は大きくなる。
【００２４】
この電荷は、圧力が感圧部３０に印加されていない状態においては有機半導体層２３に実質的に作用しないものであってもよいし、この状態においても有機半導体層２３に作用するものであってもよい。有機半導体層２３への電荷の作用の程度は、具体的には、有機電界効果トランジスタ２０のソース・ドレイン間の電流（ドレイン電流Ｉｄ）に及ぼす影響によって記述することができる。
【００２５】
感圧部３０から有機半導体層２３に作用する電荷は、感圧部３０の有機半導体層２３に最も近い位置に蓄積される電荷であり、具体的には有機圧電体層３１の有機半導体層２３側の表面３０ｓに蓄積した表面電荷３０ｃである。表面電荷３０ｃは、図２では説明のために巨大化して描かれているが、有機半導体層２３と有機圧電体層３１との間の空隙に存在する。表面電荷３０ｃは、有機圧電体層３１とは別の層、例えば有機圧電体層３１の有機半導体層２３側に付加された層、の表面に蓄積されていてもよい。
【００２６】
感圧部３０に蓄積された電荷を併せて示した図２において、表面電荷３１ｃは丸印で囲んだ正負の符号により示され、有機圧電体層３１の内部の電荷あるいは分極状態は丸印で囲まない正負の符号により示されている。有機圧電体層３１は、有機半導体層２３側となる図示下方が負に分極するように分極処理され、この分極処理によって周囲の環境から正の電荷が供給されて表面電荷３０ｃが蓄積されている。図示した形態では、感圧部３０の上方に存在する負の表面電荷は、半導体層である層３２の表面に蓄積されている。
【００２７】
圧力センサ１による圧力の検出は、有機半導体層２３内に電流を流すためのゲート電圧Ｖｇがゲート電極２１に印加されている状態、すなわち有機電界効果トランジスタ２０がオンの状態で実施される。この状態において、有機圧電体層３１に印加される外部からの圧力が０から大きくなっていくにつれて、有機半導体層２３内に形成されるチャネルへの電荷３０ｃが及ぼす影響が大きくなってドレイン電流Ｉｄが減少していく。
【００２８】
すなわち、圧力センサ１では、圧力ＰＸが印加された状態でゲート電圧Ｖｇの印加によって流れる有機半導体層２３内のドレイン電流Ｉ（ＰＸ）は、圧力が印加されていない状態（Ｐ＝０）で（同一の大きさの）ゲート電圧Ｖｇの印加によって流れる有機半導体層２３内のドレイン電流Ｉ（Ｐ０）よりも小さくなる。これは、圧力ＰＸが大きくなるにつれて、感圧部３０が有する電荷３０ｃがゲート電圧Ｖｇと逆の符号のゲート電圧として有機半導体層２３に作用する程度が大きくなることに対応している。
【００２９】
感圧部３０を有機電界効果トランジスタ２０上に配置すると（図４Ａ）、配置前のトランジスタ２０（図３Ａ）のゲート電圧（Ｖｇ）−ドレイン電流（Ｉｄ）特性を示す曲線（Ｖｇ−Ｉｄ曲線、図３Ｂ）は、いわゆる閾値電圧の絶対値が大きくなるようにシフトする（図４Ｂ）。感圧部１０に圧力５０が印加されると（図５Ａ）、Ｖｇ−Ｉｄ曲線は、閾値電圧の絶対値がさらに高くなるように図示左側にシフトする（図５Ｂ）。Ｖｇ−Ｉｄ曲線は、圧力が大きくなるにつれて図示左側に移動していく。図５Ｂより、所定のゲート電圧が印加された状態においては、ドレイン電流Ｉ（ＰＸ）が感圧部３０に印加された圧力ＰＸの１対１関数であること、言い換えるとドレイン電流Ｉ（ＰＸ）を測定すれば圧力５０の大きさＰＸを特定できること、が理解できる。
【００３０】
圧力５０が印加されていない状態（図４Ａ）における圧力センサ１のＶｇ―Ｉｄ曲線（図４Ｂ）は、感圧部３０がない状態で測定した有機電界効果トランジスタ２０のＶｇ−Ｉｄ曲線（図３Ｂ）と実質的に同一であっても構わない。
【００３１】
圧力５０が大きくなるにつれて有機圧電体層３１内の有機圧電体の分極は大きくなり、その結果、表面電荷の量は増加する（図５Ａ）。このため、圧力５０の印加に伴ってドレイン電流は減少することになる。また、圧力５０の印加によって有機半導体層２３と有機圧電体層３１との間の空隙が狭小化して表面電荷３０ｃが有機半導体２３により近接することにもなる。空隙の狭小化もまた、ドレイン電流の減少に寄与していると考えられる。
【００３２】
上述した態様とは逆に表面電荷３０ｃの符号がゲート電圧と同一の負である場合は、圧力の印加に伴ってＶｇ−Ｉｄ曲線は図示右側にシフトすることになる。実測の一例を図６に示す。図６において、電荷３０ｃの影響がない状態の測定曲線Ａは、電荷３０ｃの符号がゲート電圧と同一の場合は、圧力が大きくなるにつれて矢印Ｃの方向にシフトしていく。図６には、電荷３０ｃの符号が互いに逆であって同一の大きさの圧力を印加して測定した複数組のＶｇ−Ｉｄ曲線が示されている。
【００３３】
有機圧電体層３１の圧縮に伴って感圧部３０に蓄積されていく電荷の量には限界がある。このため、所定の限界値を超えて圧力を印加してもＶｇ−Ｉｄ曲線はそれ以上シフトしない。図６を参照すると、所定の圧力の印加によってより大きくドレイン電流を変化させて圧力センサの高感度化を実現するためには、ゲート電圧Ｖｇと正負の符号が逆の電荷を有機半導体層２３に作用させてＶｇ−Ｉｄ曲線を矢印Ｂの方向にシフトさせることが有利であることが理解できる。
【００３４】
圧力センサ１によれば、例えば、感圧部３０に印加される圧力５０が１００ｋＰａであるときのドレイン電流Ｉｄ（Ｐ１００）を、圧力が印加されていない状態で同一のゲート電圧Ｖｇの印加によって流れるドレイン電流Ｉｄ（Ｐ０）の０．１倍以下にできる。圧力センサ１によれば、例えば、感圧部３０に印加される圧力５０が３００ｋＰａであるときのドレイン電流Ｉｄ（Ｐ３００）を、ドレイン電流Ｉｄ（Ｐ０）の０．０１倍以下にできる。しかも、この程度にまで高い感度で圧力５０を検出するために必要となるゲート電圧Ｖｇは、その絶対値が５Ｖ以下で足りる。
【００３５】
ゲート電極２１に印加するゲート電圧Ｖｇは、５Ｖ以下、さらには３Ｖ以下、特に１Ｖ以下であってもよい。
【００３６】
ゲート電圧Ｖｇは、検出するべき圧力の範囲に基づいて定めるとよい。具体的には、圧力を測定するために設定された圧力測定範囲の最大値ＰＭＡＸが印加されたときのドレイン電流Ｉｄ（ＰＭＡＸ）が、圧力が印加されていないときのドレイン電流Ｉｄ（Ｐ０）の５０％以下、さらには１０％以下、特に５％以下、とりわけ１％以下、となるように設定することが好ましい。ただし、ごく限られた範囲の圧力を測定すれば足りるような場合には、Ｉｄ（ＰＭＡＸ）がＩｄ（Ｐ０）の９０％以下となる程度にゲート電圧Ｖｇを定めてもよい。また、ゲート電圧Ｖｇは、ドレイン電流Ｉｄ（ＰＭＡＸ）が、圧力が印加されていないときのドレイン電流Ｉｄ（Ｐ０）の０．０００１％以上、さらには０．００１％以上、特に０．０１％以上となるように設定することが好ましい。
【００３７】
圧力センサ１は、ゲート電圧Ｖｇを適切な値に設定するためのゲート電圧設定部をさらに備えていてもよい。ゲート電圧設定部は、検出するべき圧力を測定するために設定された圧力測定範囲に基づいて、例えばその範囲の最大値ＰＭＡＸにおけるドレイン電流Ｉｄ（ＰＭＡＸ）の値が上述した好ましい範囲内となるようにゲート電圧Ｖｇを設定する。ゲート電圧設定部は、例えば、複数の電源から選択された単一又は複数の電源をゲート電極に接続するスイッチングデバイス、電源の電圧を所定の値に変更するための変圧デバイス等である。ゲート電圧設定部に必要な構成はよく知られているため、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００３８】
ゲート電圧設定部は、圧力センサ１がさらに備えていてもよい測定範囲設定部を用いて使用者が入力又は選択した圧力測定範囲に基づいてゲート電圧Ｖｇを設定してもよい。
【００３９】
圧力センサ１は、さらに、測定されたドレイン電流Ｉ（ＰＸ）から印加された圧力５０を算出する圧力算出部を備えていることが好ましい。圧力算出部は、例えば、ゲート電圧Ｖｇ及びドレイン電流Ｉ（ＰＸ）と電流−圧力換算テーブルとに基づいて圧力ＰＸの大きさを算出する。圧力算出部は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、各種メモリにより構成される情報記憶装置等を用いて構成することができる。この種の演算機構もよく知られているため、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００４０】
以下、圧力センサ１の変形例について説明する。圧力センサ１では、有機半導体層２３と感圧部３０との間に空隙が存在する。すなわち、有機圧電体層３１は、予め層３２の上に形成され、この層３２を一方の電極として層の厚さ方向に沿って電圧を印加して分極処理を施し、その後に有機半導体層２３上に配置されたものである。感圧層３０は、表面電荷３０ｃに起因する静電気力により接着剤等を要することなく有機半導体層２３上に固定できる。しかし、これに限らず、有機半導体層２３と感圧部３０とは互いに密着させてもよい。この場合は、例えば層３２の上ではなく有機半導体層２３上に有機圧電体層３１を形成するとよい。有機半導体層２３上に直接形成した有機圧電体層３１は、例えば、層３１とゲート電極２１との間に電圧を印加して分極処理することができる。この場合は、有機圧電体層３１の内部に生じる電荷が有機半導体層２３に最も近くこの層２３に作用する電荷となる。したがって、ゲート電圧と逆の電荷が有機圧電体層３１の下方に生じるように分極処理が実施される。ただし、層３２の上に有機圧電体層３１を予め形成しておく態様は、表面電荷３０ｃを利用できることに加え、有機圧電体層の厚膜化が容易である、分極処理による素子の破壊を容易に防止できる、溶液プロセスによる成膜に適している、等からも有利である。
【００４１】
また、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）２０は、いわゆるボトムゲート・ボトムコンタクト構造を有している。しかし、これに限らず、トップゲート型やトップコンタクト型のＯＦＥＴを用いてもよい。トップゲート型のＯＦＥＴを用いる場合は、基板とＯＦＥＴとの間に感圧部を配置することになる。ただし、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造のＯＦＥＴを用いる態様は、有機圧電体層３１とソース・ドレイン電極２４、２５との直接接触を確実に防ぐことができる点で有利である。
【００４２】
圧力センサ１を構成する各部材の材料を以下に例示する。基板１０としては、樹脂、セラミックス、ガラス、半導体等を用いればよい。圧力センサ１に柔軟性が要求される場合は、基板１０にも可撓性に優れた材料を使用することが好ましい。電極２１、２４、２５は、各種金属、半導体を用いて形成すればよいが、金属材料がより適している。ゲート絶縁膜２２は、酸化物に代表される無機絶縁材料により形成してもよいが、各種樹脂等の有機材料の使用が好ましい。好ましい有機絶縁材料の一例は後述するＰＶＣである。圧力測定時に接地される層３２には、半導体、金属の使用が適している。有機半導体層２３及び有機圧電体層３１には、それぞれ無機半導体及び無機圧電体よりも柔軟性に優れた有機半導体材料及び有機圧電体材料の使用が適している。
【００４３】
有機半導体層２３を形成するための有機半導体材料は、ｎ型であってもｐ型であってもよい。有機半導体材料は、例えば、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）、テトラメチルペンタセン、パーフルオロペンタセン等のペンタセン類、ＴＥＳ−ＡＤＴ、ｄｉＦ−ＴＥＳ−ＡＤＴ（２，８−ジフルオロ−５，１１−ビス（トリエチルシリルエチニル）アントラジチオフェン）等のアントラジチオフェン類、ＤＰｈ−ＢＴＢＴ、Ｃｎ−ＢＴＢＴ等のベンゾチエノベンゾチオフェン類、Ｃｎ−ＤＮＴＴ等のジナフトチエノチオフェン類、ペリキサンテノキサンテン等のジオキサアンタントレン類、ルブレン類、Ｃ６０、ＰＣＢＭ等のフラーレン類、銅フタロシアニン、フッ素化銅フタロシアニン等のフタロシアニン類、Ｐ３ＲＴ、ＰＱＴ、Ｐ３ＨＴ、ＰＱＴ等のポリチオフェン類、ポリ［２，５−ビス（３−ドデシルチオフェン−２−イル）チエノ［３，２−ｂ］チオフェン］（ＰＢＴＴＴ）等のポリチエノチオフェン類であり、好ましい有機半導体材料の一例はＴＩＰＳ−ペンタセンである。有機圧電体層３１を形成するための有機圧電体材料は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ-ＴｒＦＥ））であり、好ましい有機圧電体材料はＰ（ＶＤＦ-ＴｒＦＥ）である。
【００４４】
以下、圧力センサの作製例を示す。まず、基板１０として用意したガラス基板上にゲート電極２１として厚さ３０ｎｍのＡｌ膜を真空蒸着し、次いでゲート絶縁膜２２として厚さ３２０ｎｍのＰＶＣ（Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ  ｃｉｎａｍａｔｅ））膜をスピンコートし、紫外線照射によって架橋した。引き続きソース電極２４及びドレイン電極２５として厚さ５０ｎｍのＡｇ膜を真空蒸着し、ペンタフルオロチオフェノール（Ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｔｈｉｏｐｈｅｎｏｌ）のエタノール溶液に浸して表面修飾した。さらに厚さ１００ｎｍのＴＩＰＳ−ペンタセン（６，１３−ｂｉｓ（ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌ−ｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）とポリスチレン（ＰＳ）の混合半導体層をスピンコートにより成膜して有機半導体層２３を形成し、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）を作製した。
【００４５】
感圧部３０はＯＦＥＴ２０とは別に作製した。具体的には、シリコン基板３２上に厚さ８μｍのポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ-ＴｒＦＥ））膜をブレードコーティングして有機圧電体層３１とし、コンタクトポーリングによって分極した。コンタクトポーリングの電圧は１ｋＶとした。次いで感圧部３０の圧電体膜３１側をＯＦＥＴ２０の上に載置し、圧力センサとした。
【００４６】
以上の工程により作製した圧力センサ１について、ドレイン電圧として−５Ｖ、ゲート電圧として−１．８Ｖを印加し、感圧部３０のシリコン基板３２を接地した状態で感圧部３０にその直上から応力５０を印加し、ドレイン電流Ｉｄを測定した。応力は、０ｋＰａから４００ｋＰａまで１００ｋＰａずつ増加させた。得られた結果を図７に示す。また圧力応答性を測定した結果を図８に示す。
【００４７】
図７から理解できるように、ゲート電圧Ｖｇとして印加した電圧（−１．８Ｖ）は、作製した圧力センサ１を用いて４００ｋＰａ程度の圧力を測定可能最大圧力とする場合に適切な値である。測定可能最大圧力がこれよりも小さい場合、適切なゲート電圧Ｖｇの絶対値はより小さくてよいことも理解できる。例えば、１００ｋＰａを測定可能最大圧力とする場合に適切なゲート電圧Ｖｇは−１．４Ｖ程度である。この場合、１００ｋＰａの圧力の印加により、ドレイン電流Ｉｄ（Ｐ１００）は、圧力を印加しない状態のドレイン電流Ｉｄ（Ｐ０）の０．１倍以下の値にまで低下する。
【００４８】
図８に示したように、作製した圧力センサ１のドレイン電流Ｉｄの圧力応答性は十分に迅速であり、測定値に再現性があった。
【符号の説明】
【００４９】
１  圧力センサ
１０  基板
２０  有機電界効果トランジスタ
２１  ゲート電極
２２  ゲート絶縁膜
２３  有機半導体層
２４  ソース電極
２５  ドレイン電極
３０  感圧部
３０ｃ  感圧部の表面電荷（有機半導体層に最も近い電荷）
３０ｓ  感圧部の表面
３１  有機圧電体層
３２  （接地された）層
４１、４２  電源
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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