(57)【要約】【課題】  移動度が大きくオンオフ比の高い、有機半導体層を有する電界効果型有機トランジスタを提供する。【解決手段】  絶縁性基板１１上にゲート電極１２を配置し、その上にゲート絶縁層１３を配置し、更にその上にソース電極１５およびドレイン電極１４を配置し、その上に有機半導体層１６および保護膜１７を配置してなる電界効果型有機トランジスタであって、該ゲート絶縁層１６が光異方性材料を含有し、その光異方性材料により該有機半導体層が配向している電界効果型有機トランジスタである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の各電極と、ゲート絶縁層及び有機半導体層とを有する電界効果型有機トランジスタであって、該ゲート絶縁層が光異方性材料を含有し、その光異方性材料が光照射により生成した異方性構造に接して有機半導体層が設けられていることを特徴とする電界効果型有機トランジスタ。
【請求項２】
前記異方性構造が光異性化または二量化である請求項１記載の電界効果型有機トランジスタ。
【請求項３】
前記光異方性材料がアゾベンゼン系化合物、シンナモイル系化合物、クマリン系化合物またはカルコン系化合物である請求項１または２記載の電界効果型有機トランジスタ。
【請求項４】
前記有機半導体層が共役高分子化合物からなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の電界効果型有機トランジスタ。
【請求項５】
前記共役高分子化合物の重量平均分子量が、５，０００から５００，０００である請求４記載の電界効果型有機トランジスタ。
【請求項６】
ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の各電極と、ゲート絶縁層及び有機半導体層とを有する電界効果型有機トランジスタの製造方法であって、光異方性材料を含有するゲート絶縁層を形成する工程、該光異方性材料に光を照射して生成した異方性構造に接して有機半導体層を形成する工程を有することを特徴とする電界効果型有機トランジスタの製造方法。
【請求項７】
照射する光が紫外線である請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
照射する光が偏光紫外線である請求項６記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電界効果型有機トランジスタおよびその製造方法に関し、特に表示デバイス、情報タグ、ＩＣ等のエレクトロ分野に有用な有機半導体層を有する電界効果型有機トランジスタおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
結晶シリコンテクノロジーを基盤としたシリコントランジスタに対抗すべく、有機半導体を利用したトランジスタの開発が盛んに行われている。有機半導体は有機材料の特徴である、軽量、柔軟性、多様性、堅牢性を備え、また１００℃前後の低温プロセスで形成できるほか、印刷、スピンコート等の液相プロセスによる製造方法が可能である。その為、結晶シリコン半導体ではなし得なかったプラスチック基板上への製造や大画面化が可能であり、フレキシブルな電子ペーパー、情報タグ等の新しいデバイスへの適用の期待が高まっている。
【０００３】
しかしながら、通常の有機半導体は移動度が１０-4〜１０-2ｃｍ2 ／Ｖｓレベルとシリコン半導体に比べて一桁以上低く、高抵抗である為に、大電流が得られにくく、また動作周波数が低い等の問題点を抱えている。高移動度を得るためには、有機半導体層を整然と並べ、共役平面の重なりができるだけ大きくなるようにすることが有効とされる。表示素子用液晶材料を並べる簡便な手法としてラビング法がある。特許文献１では、フッ素系無定形ポリマーを酸化膜絶縁層上に積層し、ラビング法により有機半導体を並べて１０-3ｃｍ2 ／Ｖｓレベルの移動度を得ている。
【０００４】
一方、ラビング法の欠点である布から発生する不純物、不均一性を解決する手法として、光の照射により膜に異方性を持たせ配向させる光配向が考案された。然しながら、特許文献２および特許文献３等に記載されているように、光配向は液晶材料の応用に限定されている。
【０００５】
電界効果有機トランジスタで得られる飽和領域のドレイン電流は、下記の式（Ｉ）から求められる。
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【０００６】
（式中、Ｉｄはドレイン電流（Ａ）、μは移動度（ｃｍ2／Ｖｓ）、Ｗはチャネル幅（ｃｍ）、Ｌはチャネル長（ｃｍ）、Ｃｉはゲート絶縁層の容量（Ｆ／ｃｍ2）、Ｖｇはゲート電圧（Ｖ）、Ｖｔｈはトランジスタの閾値電圧（Ｖ）を示し、ドレイン電流の平方根とゲート電圧の関係からドレイン電流Ｉｄ＝０に外挿することにより求めることができる。）
【０００７】
また、スイッチングデバイスとして利用する場合、トランジスタがオンした時のソースドレイン両電極間を流れる電流と、オフした時のソースドレイン両電極間を流れる電流の比（オンオフ比）が少なくとも１０4 以上、望ましくは１０6 以上が必要となる。しかしながら、有機半導体の場合、前述したように低移動度の為にオン電流が小さく、また有機半導体に含まれる不純物の影響で、オフ電流が大きい為に十分なオンオフ比が得られていない。従って実用特性を満足できる有機半導体を利用した電界効果型有機トランジスタが要望されているのが現状である。
【特許文献１】特開平０７−２２１３６７号公報
【特許文献２】特開平１０−１８２８２１号公報
【特許文献３】特開２００１−４０２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、上記の背景技術の課題を解決し、表示デバイス、情報タグ、ＩＣ等のエレクトロ分野において、移動度が大きくオンオフ比の高い、有機半導体層を有する新規な電界効果型有機トランジスタおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光異方性材料を含有するゲート絶縁層を用いることにより、有機半導体層が光異方性材料により配向することにより、有機半導体の移動度を向上し、オンオフ比の改善された電界効果型有機トランジスタ及びその製造方法を提供するものである。
【００１０】
即ち、本発明は、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の各電極と、ゲート絶縁層及び有機半導体層とを有する電界効果型有機トランジスタであって、該ゲート絶縁層が光異方性材料を含有し、その光異方性材料が光照射により生成した異方性構造に接して有機半導体層が設けられていることを特徴とする電界効果型有機トランジスタである。
【００１１】
前記異方性構造が光異性化または二量化であるのが好ましい。
前記光異方性材料がアゾベンゼン系化合物、シンナモイル系化合物、クマリン系化合物またはカルコン系化合物であるのが好ましい。
【００１２】
前記有機半導体層が共役高分子化合物からなるのが好ましい。
前記共役高分子化合物の重量平均分子量が、５，０００から５００，０００であるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の各電極と、ゲート絶縁層及び有機半導体層とを有する電界効果型有機トランジスタの製造方法であって、光異方性材料を含有するゲート絶縁層を形成する工程、該光異方性材料に光を照射して生成した異方性構造に接して有機半導体層を形成する工程を有することを特徴とする電界効果型有機トランジスタの製造方法である。
【００１４】
照射する光が紫外線であるのが好ましい。
照射する光が偏光紫外線であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示デバイス、情報タグ、ＩＣ等のエレクトロ分野において利用可能な、移動度が大きくオンオフ比の高い電界効果型有機トランジスタを提供することができる。
【００１６】
また、本発明の製造方法によれば、上記の移動度が大きくオンオフ比の高い電界効果型有機トランジスタを容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の電界効果型有機トランジスタの構造は、プレーナー型、スタガー型または逆スタガー型の何れにおいても有効であるが、プレーナー型を一例に図１を用いて本発明の電界効果型有機トランジスタの構造を説明する。
【００１８】
図１は本発明の電界効果型有機トランジスタの一例を示す断面模式図である。同図において、本発明の電界効果型有機トランジスタは、絶縁性基板１１上にゲート電極１２を配置し、その上にゲート絶縁層１３を配置し、更にその上にソース電極１５およびドレイン電極１４を配置し、その上に有機半導体層１６そして最上部に保護膜１７を配置してなるものである。
【００１９】
本発明の電界効果型有機トランジスタは、ゲート絶縁層として光異方性材料を含有し、その光異方性材料により、有機半導体材料を配向させるにより、（１）有機半導体の移動度が向上する、（２）オンオフ比が向上する等に効果的であることを見出したものである。
【００２０】
本発明において用いられる光異方性材料とは、光により、その表面に異方性を生じ、それと接して設けられた有機半導体材料を配向させることができる材料のことである。
有機半導体層においては、“Ｎａｔｕｒｅ”Ｖｏｌ．４０１，１４，６８５，１９９９年に記載されているように、有機半導体材料の共役平面と電荷が移動する方向には綿密な関係が存在することがわかっている。従って、有機半導体層の移動度を向上させるには、単に有機半導体材料の方向を一方向に揃えるだけでなく、共役平面を規定できることが重要である。古くから液晶を配向させる手法としてもっとも簡便で有効な手段としてラビング法が知られている。それを有機半導体材料に応用したものが前述した特開平０７−２２１３６７号公報に記載された発明である。しかしながら、これは溝に沿って有機半導体の分子方向を並べるだけであって、移動度に関与する共役平面を規定することはできない。また、光異方性材料も同じく液晶を配向させるために開発されたものであるが、ある程度の分子運動を行っている液晶分子はやはり巨視的な分子の方向を規定できるだけで、分子の構造の配列までは規定できていない。
【００２１】
本発明は光異方性材料を有機半導体材料の配向に利用した場合に、液晶では見られなかった微視的な構造の配列が規定できることを見出したものである。本発明の利点を述べると、（１）光異方性材料と有機半導体材料とのミクロ領域での相互作用を利用することで有機半導体を微視的に配列させ、共役平面を規定することが可能となる、（２）配向むらが少なく平坦性が高いゲート絶縁層と有機半導体層界面を作成できる、（３）粉塵、不純物等が少ないことから、オフ電流を抑えることができる、こと等が挙げられる。
【００２２】
本発明で用いられる光異方性材料は、光により、その表面に異方性を生じ有機半導体層を配向させうるものであれば特に限定はされない。異方性を生ずるメカニズムとしては光異性化型と光反応型の２つに大別される。光反応型は更に二量化型、分解型、結合型、分解架橋型に分別される。有機半導体層を汚染しないという観点から光照射後に不純物イオン、ラジカル等が残存しないものが好ましい。従って、光異性化型、二量化型が好ましい。
【００２３】
光異性化型はシス−トランス異性化に代表される異性化反応を利用するもので、好ましくは例えばアゾベンゼン系化合物が挙げられる。アゾベンゼン系化合物は３６５ｎｍの波長の光によりトランスからシスに転移し、４３６ｎｍの波長の光によりシスからトランスに可逆的に変位することができる。二量化型の好ましい化合物としてシンナモイル系化合物、クマリン系化合物、カルコン系化合物が挙げられる。
【００２４】
以下に本発明で用いられる光異方性材料の具体的な化合物を列挙するが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記の構造式中、ＲはＨ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ3 または炭素原子数が１から２０であるアルキル基、パーフルオロアルキル基を示し、該アルキル基中の１つ以上のメチレン基はＯ、ＣＯ、ＮＨ、Ｓに置き換えられていても良い。Ｘは炭素原子数が１から２０であるアルキレン基を示し、該アルキレン中の１つ以上のメチレン基はＯ、ＣＯ、ＮＨ、Ｓに置き換えられていても良い。Ａは−ＣＨ−ＣＨ2 −，−Ｃ（ＣＨ3 ）−ＣＨ2 −，−ＳｉＺ−Ｏ−を示す。Ｚは炭素原子数が１から２０であるアルキル基またはアルコキシ基を示す。ｎはポリマーであることを示しており、数平均分子量として１０から１００，０００までの整数を示す。
【００２５】
【化１】
2005093921.tif 000004
【００２６】
【化２】
2005093921.tif 000005
【００２７】
また、本発明の光異方性材料を含有するゲート絶縁層を形成する方法は、光異方性材料をキャスティング法、スピンコート法、浸漬コート法、スクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、ロール塗布法、インクジェット法、ＬＢ法等で形成する方法により行うことができる。
【００２８】
また、本発明で用いられるゲート絶縁層は一層または二層以上でもよく、光異方性材料または光異方性材料と他の材料と組み合わせて用いても良い。他の材料としては特に限定はされないがＳｉＯ2 、ＳｉＮ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｔａ2 Ｏ5 等の無機材料、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン等の有機材料および有機無機ハイブリッド材料を用いることができる。好ましくは、低コストにつながる液相プロセスを利用できるという観点から有機化合物が好ましい。
【００２９】
次に、本発明の電界効果型有機トランジスタの製造方法は、光異方性材料を含むゲート絶縁層を形成する工程、該光異方性材料に光を照射して光異方性材料の表面に異方性を生じ、それと接して設けられた有機半導体材料を配向させることができる配向規制力を生じ、その光異方性材料の配向規制力により該有機半導体層を配向させる工程を有することを特徴とする。
【００３０】
本発明の製造方法において、光異方性材料に照射する光は可視光線、紫外線等が挙げられるが、紫外線が好ましい。また、直線偏光や楕円偏光等の偏光が好ましい。これらの偏光は高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等に偏光フィルターや偏光プリズムを通すことにより得られる。照射する光エネルギー量は０．１Ｊ／ｃｍ2 から１００Ｊ／ｃｍ2 が好ましい。
【００３１】
本発明で用いられる有機半導体層は、共役二重結合を有する共役化合物であれば特に限定されない。例えば以下に示す化合物が好適である。
ポリアセチレン誘導体、チオフェン環を有するポリチオフェン誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ベンゼン環を有するポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、窒素原子を有するポリピリジン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリキノリン誘導体等の共役高分子化合物：
ジメチルセクシチオフェン、クオータチオフェンに代表されるオリゴマー：
ペリレン、テトラセン、ペンタセンに代表されるアセン類、銅フタロシアニン誘導体に代表される堆積有機分子、トリフェニレン誘導体に代表されるディスコチック液晶、フェニルナフタレン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体に代表されるスメクチック液晶、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン−ビチオフェン）共重合体に代表される液晶ポリマー：
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
また、好ましくは液相プロセスを利用できるという観点から、上記の共役構造を有する高分子化合物が好適である。例えば以下に示す構造の化合物が挙げられる。
【００３３】
【化３】
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【００３４】
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 はＨ、Ｆまたは炭素原子数が１〜２０のアルキル基またはアルコキシ基を示す。ｎは正の整数を示す。）
これらの共役高分子化合物の分子量は特に限定はされないが、溶媒に対する可溶性、成膜性等を考慮すると重量平均分子量が５，０００から５００，０００が好ましい。
【００３５】
また、本発明で用いられる有機半導体層は、その電気伝導度を調整する為に適当なドーパントを含有していても良い。ドーパントの種類としてアクセプター性のＩ2 、Ｂｒ2 、Ｃｌ2 、ＩＣｌ、ＢＦ3 、ＰＦ5 、Ｈ2 ＳＯ4 、ＦｅＣｌ3 、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、ドナー性のＬｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｅｕ、界面活性剤であるアルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等があげられる。
【００３６】
絶縁性基板としては特に限定されないが、例えばガラス、石英等の無機材料のほかアクリル系、ビニル系、エステル系、イミド系、ウレタン系、ジアゾ系、シンナモイル系等の感光性高分子化合物、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の有機材料、有機無機ハイブリッド材料を用いることができる。また、これらの材料を２層以上積層させて用いることもでき、絶縁耐圧を上げる目的で効果がある。
【００３７】
さらに本発明で用いられるゲート電極、ソース電極およびドレイン電極は導電体であれば特に限定はされないが、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属材料、ポリシリコン、シリサイド、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ2 等の無機材料も好適であるが、ハイドープされたポリピリジン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンに代表される導電性高分子および炭素粒子、銀粒子等を分散した導電性インク等を用いることができる。特にフレキシブル電子ペーパー等に用いる場合、各電極は導電性高分子および炭素粒子、銀粒子等を分散した導電性インク等であるものが基板との熱膨張をそろえ易く好ましい。
【００３８】
これら各電極、ゲート絶縁層、有機半導体層の形成方法は特に限定はされないが有機材料の場合、電解重合法、キャスティング法、スピンコート法、浸漬コート法、スクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、ロール塗布法、インクジェット法、ＬＢ法等で形成することができる。また、用いる材料により真空蒸着法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法等も有効な形成方法である。
【００３９】
また、これらはフォトリソグラフおよびエッチング処理により所望の形状にパターニングすることができる。その他、ソフトリソグラフ、インクジェット法も有効なパターニング方法である。また、必要に応じて各電極からの引出し電極や保護膜等を形成することができる。
【実施例１】
【００４０】
以下、実施例により本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
図２は本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。ゲート電極２１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ソース電極２３およびドレイン電極２４として金、有機半導体層２５として以下に示す銅フタロシアニンを用いた。
【００４１】
【化４】
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【００４２】
ゲート絶縁層２２として以下に示すアゾベンゼン系化合物Ａを用いた。
【００４３】
【化５】
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【００４４】
アゾベンゼン系化合物Ａは特許第０３１６３３５７号公報に記載の合成法で合成した。得られたアゾベンゼン系化合物Ａの重量平均分子量は５．５×１０5 、Ｔｇは１０６℃であった。
【００４５】
以下に作製手順を示す。シリコン基板上にアゾベンゼン系化合物Ａのトルエン溶液（０．１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法で塗布し、８０℃で６時間乾燥した。次に、この薄膜を１２０℃に加熱した後、室温まで冷却した。次に、波長４３６ｎｍの光を照射エネルギー量１０Ｊ／ｃｍ2 で照射した後、波長３６５ｎｍの偏光を照射エネルギー量１Ｊ／ｃｍ2 で照射した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長２０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。この時、電荷の流れる方向が照射した光の偏光方向と平行になるように両電極を作製した。その上に銅フタロシアニンを４×１０-6ｔｏｒｒの圧力下で蒸着基板から１０ｃｍ離した昇華金属用ボードから平均昇華速度０．１ｎｍ／ｓ、基板温度１２０℃で膜厚１００ｎｍになるまで堆積し有機半導体層を形成した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタを作製した。
【００４６】
なお、有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層が配向していることを確認した。
次にゲート電圧を０Ｖ〜−５０Ｖ、ソース−ドレイン電極間の電圧０Ｖ〜−５０Ｖでのドレイン電流を測定し、移動度μを式（Ｉ）に従って算出した。また、オンオフ比はソース−ドレイン電極間の電圧が−３０Ｖ印加時のゲート電圧Ｖｇ＝−３０Ｖのドレイン電流とＶｇ＝０のドレイン電流の比で算出した。結果を以下に示す。
【００４７】
移動度μ＝９．２×１０-3ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０6
【比較例１】
【００４８】
ゲート絶縁層を作製する際に光を照射しないこと以外は実施例１と同様の方法で電界効果型有機トランジスタを作製した。有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層がランダム配向していることを確認した。実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００４９】
移動度μ＝８．９×１０-5ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０4
【実施例２】
【００５０】
図３は本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。ゲート電極３１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層３２としてＳｉＯ2 、ソース電極３４およびドレイン電極３５として金、有機半導体層３６として以下に示すジメチルセクシチオフェンを用いた。
【００５１】
【化６】
2005093921.tif 000009
【００５２】
また、ジメチルセクシチオフェンの合成は、“Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”，５，８９６，１９９３年、に記載の合成法に従って合成したものを使用した。また、ゲート絶縁層３３として以下に示すシンナモイル系化合物Ｂを用いた。
【００５３】
【化７】
2005093921.tif 000010
【００５４】
シンナモイル系化合物Ｂは、“ＳＩＤ’９８，Ｄｉｇｅｓｔ”，７８０、１９９８年、に記載の合成法に従って合成した。
以下に作製手順を示す。シリコン基板上に熱酸化膜ＳｉＯ2 （３００ｎｍ）を形成した。その表面を３−アミノプロピルトリエトキシシランで処理した後、シンナモイルクロライドを作用させることでシンナモイル系化合物Ｂを形成した。次に、波長３６５ｎｍの偏光を照射エネルギー量１Ｊ／ｃｍ2 で照射した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長２０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。この時、電荷の流れる方向が照射した光の偏光方向と平行になるように両電極を作製した。その上にジメチルセクシチオフェンを５×１０-6ｔｏｒｒの圧力下で蒸着基板から１０ｃｍ離した昇華金属用ボードから平均昇華速度０．０５ｎｍ／ｓ、基板温度２５℃で膜厚１００ｎｍになるまで堆積し有機半導体層を形成した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタを作製した。
【００５５】
なお、有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層が配向していることを確認した。
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００５６】
移動度μ＝８．３×１０-2ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０7
【比較例２】
【００５７】
ゲート絶縁層を作製する際に光を照射しないこと以外は実施例２と同様の方法で電界効果型有機トランジスタを作製した。有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層がランダム配向していることを確認した。実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００５８】
移動度μ＝４．２×１０-4ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０5 
【実施例３】
【００５９】
図２は本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。ゲート電極２１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ソース電極２３およびドレイン電極２４として金、有機半導体層２５として以下に示すペンタセンを用いた。
【００６０】
【化８】
2005093921.tif 000011
【００６１】
ゲート絶縁層２２として以下に示すクマリン系化合物Ｃを用いた。
【００６２】
【化９】
2005093921.tif 000012
【００６３】
クマリン系化合物Ｃの重量平均分子量は７．３×１０4 、Ｔｇは９１℃であった。
以下に作製手順を示す。シリコン基板上にクマリン系化合物Ｃのクロロホルム溶液（０．１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法で塗布し８０℃で６時間乾燥した。次に、この薄膜を１２０℃に加熱した後、室温まで冷却した。次に波長３６５ｎｍの偏光を照射エネルギー量１０Ｊ／ｃｍ2 で照射した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長２０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。この時、電荷の流れる方向が照射した光の偏光方向と平行になるように両電極を作製した。その上にペンタセンを６×１０-6ｔｏｒｒの圧力下で蒸着基板から１０ｃｍ離した昇華金属用ボードから平均昇華速度０．１ｎｍ／ｓ、基板温度２５℃で膜厚１００ｎｍになるまで堆積し有機半導体層を形成した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタを作製した。
【００６４】
なお、有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層が配向していることを確認した。
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００６５】
移動度μ＝６．３×１０-1ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０8
【実施例４】
【００６６】
図２は本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。ゲート電極２１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ソース電極２３およびドレイン電極２４として金、有機半導体層２５として銅フタロシアニンを用いた。ゲート絶縁層２２として以下に示すカルコン系化合物Ｄを用いた。
【化１０】
2005093921.tif 000013
【００６７】
カルコン系化合物Ｄの重量平均分子量は６．１×１０5 、Ｔｇは８１℃であった。
以下に作製手順を示す。シリコン基板上にカルコン系化合物Ｄのクロロホルム溶液（０．１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法で塗布し６０℃で６時間乾燥した。次に、この薄膜を１２０℃に加熱した後、室温まで冷却した。次に波長３６５ｎｍの偏光を照射エネルギー量１０Ｊ／ｃｍ2 で照射した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長２０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。この時、電荷の流れる方向が照射した光の偏光方向と平行になるように両電極を作製した。その上に銅フタロシアニンを４×１０-6ｔｏｒｒの圧力下で蒸着基板から１０ｃｍ離した昇華金属用ボードから平均昇華速度０．１ｎｍ／ｓ、基板温度１２０℃で膜厚１００ｎｍになるまで堆積し有機半導体層を形成した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタを作製した。
【００６８】
なお、有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層が配向していることを確認した。
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００６９】
移動度μ＝１．１×１０-2  ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０6
【実施例５】
【００７０】
図３は本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。ゲート電極３１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層３２としてＳｉＯ2 、ソース電極３４およびドレイン電極３５として金、有機半導体層３６として以下に示す位置規則ポリ３−ヘキシルチオフェンを用いた。
【化１１】
2005093921.tif 000014
【００７１】
また、ゲート絶縁層３３としてシンナモイル系化合物Ｂを用いた。
以下に作成手順を示す。シリコン基板上に熱酸化膜ＳｉＯ2 （３００ｎｍ）を形成した。その表面を３−アミノプロピルトリエトキシシランで処理した後、シンナモイルクロライドを作用させることでシンナモイル系化合物Ｂを形成した。次に、波長３６５ｎｍの偏光を照射エネルギー量１Ｊ／ｃｍ2 で照射した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長２０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。この時、電荷の流れる方向が照射した光の偏光方向と平行になるように両電極を作製した。その上に位置規則ポリ３−ヘキシルチオフェンのクロロホルム溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し有機半導体層を形成した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタを作製した。
【００７２】
なお、有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層が配向していることを確認した。
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００７３】
移動度μ＝４．７×１０-2ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０6
【比較例３】
【００７４】
ゲート絶縁層を作製する際に光を照射しないこと以外は実施例５と同様の方法で電界効果型有機トランジスタを作製し、実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００７５】
移動度μ＝７．６×１０-4ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０3
【実施例６】
【００７６】
図３は本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。ゲート電極３１としてｎ型に高ドープされたシリコン基板、ゲート絶縁層３２としてＳｉＯ2 、ソース電極３４およびドレイン電極３５として金、有機半導体層３６として以下に示すポリ３，４−エチレンジオキシチオフェンを用いた。
【００７７】
【化１２】
2005093921.tif 000015
【００７８】
また、ゲート絶縁層３３としてシンナモイル系化合物Ｂを用いた。
以下に作成手順を示す。シリコン基板上に熱酸化膜ＳｉＯ2 （３００ｎｍ）を形成した。その表面を３−アミノプロピルトリエトキシシランで処理した後、シンナモイルクロライドを作用させることでシンナモイル系化合物Ｂを形成した。次に、波長３６５ｎｍの偏光を照射エネルギー量１Ｊ／ｃｍ2 で照射した。その上に金（５０ｎｍ）を真空蒸着し、チャネル長２０μｍ、チャネル幅５０ｍｍのソースドレイン両電極を作製した。この時、電荷の流れる方向が照射した光の偏光方向と平行になるように両電極を作製した。その上にポリ３，４−エチレンジオキシチオフェンのテトラヒドロフラン溶液（０．０１ｇ／ｍｌ）をスピンコート法により塗布し有機半導体層を形成した。ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極の各電極に０．１ｍｍφの金線を銀ペーストで配線し、電界効果型有機トランジスタを作製した。
【００７９】
なお、有機半導体層の配向は偏光顕微鏡により観察し、有機半導体層が配向していることを確認した。
次に、実施例１と同様の方法で評価を行い移動度とオンオフ比を算出した。結果を以下に示す。
【００８０】
移動度μ＝９．８×１０-2  ｃｍ2 ／Ｖｓ
オンオフ比＝１０7
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、光異方性材料を含有するゲート絶縁層を用いることにより、有機半導体材料が光異方性材料により配向することにより、有機半導体の移動度を向上し、オンオフ比の改善された電界効果型有機トランジスタを提供でき、この移動度が大きくオンオフ比の高い電界効果型有機トランジスタは表示デバイス、情報タグ、ＩＣ等のエレクトロ分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の電界効果型有機トランジスタの一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。
【図３】本発明の実施例に用いた電界効果型有機トランジスタを示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１  絶縁性基板
１２  ゲート電極
１３  ゲート絶縁層
１４  ドレイン電極
１５  ソース電極
１６  有機半導体層
１７  保護膜
２１  ゲート電極
２２  ゲート絶縁層
２３  ソース電極
２４  ドレイン電極
２５  有機半導体層
３１  ゲート電極
３２  ゲート絶縁層
３３  ゲート絶縁層
３４  ソース電極
３５  ドレイン電極
３６  有機半導体層
【図１】
2005093921.tif 000016
【図２】
2005093921.tif 000017
【図３】
2005093921.tif 000018