(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する薄膜トランジスタであって、
ゲート誘電体層と半導体層とを含み、前記半導体層が半導体ポリマー、非晶質絶縁ポリマーおよび溶媒を含む半導体組成物を付与することで形成され、前記非晶質絶縁ポリマーは前記半導体組成物中に０．０２〜０．５重量％含まれ、
前記半導体ポリマーが、下記ポリマーＡ〜Ｃからなる群から選択される、薄膜トランジスタ。
【化１】
0005124520.tif 000015
【化２】
0005124520.tif 000016
【化３】
0005124520.tif 000017
（式中、ＲおよびＲ’は、水素、炭素数１〜２０のアルキルまたは置換アルキル、ヘテロ原子含有基、およびハロゲンから独立に選択され、ｎは３〜２００の整数である。）  
【請求項２】
前記非晶質絶縁ポリマーは、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（４−ビニルビフェニル）、ポリ（ビニルシンナメート）、およびポリシロキサンからなる群より選択される、請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
−１０Ｖ以上のしきい値電圧を有する、請求項１又は請求項２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
可撓性を有する薄膜トランジスタであって、
ゲート誘電体層と、実質的に均質な半導体層とを含み、前記半導体層が半導体ポリマー、非晶質絶縁ポリマーおよび溶媒を含む半導体組成物を付与することで形成され、前記非晶質絶縁ポリマーは前記半導体組成物中に０．０２〜０．５重量％含まれ、
前記半導体ポリマーは、下記ポリマーＡの構造を有し、前記非晶質絶縁ポリマーは、分子量１００，０００ｇ／ｍｏｌ以上のポリスチレンである、薄膜トランジスタ。
【化４】
0005124520.tif 000018
（式中、ＲおよびＲ’は、水素、炭素数１〜２０のアルキルまたは置換アルキル、ヘテロ原子含有基、およびハロゲンから独立に選択され、ｎは３〜２００の整数である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、各種態様において、薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）等の電子装置における使用に適した、半導体組成物を含む組成物に関する。本開示は、このような組成物を用いて製造される層と、このような層を有する電子装置とにも関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、例えばセンサー、イメージスキャナ、および電子ディスプレイ装置等の現代の電子装置に欠かせない部品である。現在主流のシリコン技術を用いたＴＦＴ回路は、一部の用途に対して、特に高速なスイッチングが必須ではないディスプレイ（アクティブマトリックス液晶モニタまたはテレビ等）のためのバックプレーンスイッチ回路等の大面積電子機器に対して、費用がかかりすぎる場合がある。シリコンベースのＴＦＴ回路に高いコストがかかるのは、主に、資本集約的なシリコン製造設備と、厳密に制御された環境の下での複雑な高温高真空フォトリソグラフィー組み立て工程とを用いることが原因である。製造コストがずっと低いだけでなく、物理的にコンパクトであること、軽量であること、可撓性であること等の魅力的な機械的特性を示すＴＦＴを製造することが一般的に望ましい。
【０００３】
ＴＦＴは一般に、支持基板と、３つの導電性電極（ゲート、ソース、およびドレイン電極）と、チャンネル半導体層と、ゲート電極を該半導体層から分離する電気絶縁ゲート誘電体層（electrically insulating gate dielectric layer）とから構成される。
【０００４】
公知のＴＦＴの性能を改善することが望ましい。性能は少なくとも３つの特性によって測定可能である：移動度（mobility）、電流ＯＮ／ＯＦＦ比、およびしきい値電圧。移動度はｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃの単位で測定される；高い移動度が望ましい。高い電流ＯＮ／ＯＦＦ比が望ましい。しきい値電圧は、電流を流すためにゲート電極に印加する必要のあるバイアス電圧と関連する。一般に、なるべくゼロ（０）に近いしきい値電圧が望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、各種態様において、改善された性能を示す半導体層を有する薄膜トランジスタを対象とする。具体的には、該半導体層は半導体ポリマーと絶縁ポリマーとを有する。
【０００６】
態様において、ゲート誘電体層と半導体層とを含み、該半導体層が半導体ポリマーと絶縁ポリマーとを含む薄膜トランジスタが開示される。
【０００７】
半導体ポリマーは５０パーセント超の結晶化度を示していてよい。該半導体ポリマーは１００℃以上、例えば２００℃以上の融点を有していてもよい。
【０００８】
半導体ポリマーは、ポリチオフェン；非置換チエニレン基を有するポリチオフェン；置換されていてもよいチエノ［３，２−ｂ］チオフェンおよび／または置換されていてもよいチエノ［２，３−ｂ］チオフェン基を有するポリチオフェン；ベンゾチオフェン、ベンゾジチオフェン、およびインドロカルバゾールから選択される、縮合環芳香族基を有するポリチオフェン；ならびにフェニレン、フルオレン、およびフラン等の非チオフェンベースの芳香族基を有するポリチオフェン；等からなる群より選択されてよい。
【０００９】
他の態様において、半導体ポリマーはポリマーＡ〜Ｄ：
【化１】
0005124520.tif 000002
【化２】
0005124520.tif 000003
【化３】
0005124520.tif 000004
【化４】
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［式中、ＲおよびＲ’は、水素、炭素数１〜約２０のアルキルまたは置換アルキル、ヘテロ原子含有基、およびハロゲンから独立に選択され；ｎは約３〜約２００の整数である］
からなる群より選択されてよい。
【００１０】
さらなる態様において、絶縁ポリマーはポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（４−ビニルビフェニル）、ポリ（ビニルシンナメート）、およびポリシロキサンからなる群より選択されてよい。
【００１１】
絶縁ポリマーは少なくとも２，０００、例えば約５，０００〜約１，０００，０００の重量平均分子量を有していてよい。
【００１２】
さらなる態様において、絶縁ポリマーは約０．１〜約６０重量パーセント、例えば約０．１〜約２０重量パーセントの半導体層を有していてよい。
【００１３】
半導体層は実質的に均質であってよい。
【００１４】
トランジスタは０．２５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の移動度および／または−１０Ｖ以上のしきい値電圧を有していてよい。
【００１５】
前記トランジスタは、同一の半導体ポリマーを有するが絶縁ポリマーを欠くトランジスタより少なくとも１０％高い、または少なくとも２５％高い電界効果移動度を有していてよい。
【００１６】
前記半導体層は、同一の半導体ポリマーを有するが絶縁ポリマーを欠く半導体層より少なくとも１０％高い降伏点伸び（yield point elongation）を有していてよい。また、これはゲート誘電体層の降伏点伸びと同一またはそれ以上の降伏点伸びを有していてもよい。また、半導体層の降伏点伸びは約１％〜約２５％であってもよい。
【００１７】
他の態様において、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極と、半導体層と、ゲート誘電体層とを含み、前記半導体層と前記ゲート電極とがそれぞれ前記ゲート誘電体層に直接接しており、前記ソース電極とドレイン電極とがそれぞれ前記半導体層に直接接しており、前記半導体層が半導体ポリマーとポリスチレンとを含む薄膜トランジスタが開示される。
【００１８】
さらなる態様において、半導体組成物であって、溶媒と、全組成物重量の約０．１〜約５重量パーセントの結晶性半導体ポリマーと、全組成物重量の約０．０１〜約２．５重量パーセントの非晶質絶縁ポリマーとを含み、前記組成物が約１．５センチポアズ〜約２０センチポアズの粘度を有する半導体組成物が開示される。
【００１９】
前記組成物は、約２センチポアズ〜約１２センチポアズの粘度を有していてよい。前記組成物は、同一量の結晶性半導体ポリマーを有するが非晶質絶縁ポリマーを欠く組成物よりも少なくとも５０％高い、または少なくとも１００％高い粘度を有していてよい。結晶性半導体ポリマーは５０，０００以下の重量平均分子量を有していてよい。絶縁ポリマーは１００，０００以上の重量平均分子量を有していてよい。
【００２０】
ある態様において、絶縁ポリマーはポリスチレンであり、半導体ポリマーは：
【化５】
0005124520.tif 000006
［式中、ＲおよびＲ’は、炭素数１〜約２０のアルキルまたは置換アルキル、ヘテロ原子含有基、およびハロゲンから独立に選択され；ｎは約３〜約５０の整数である］
の構造を有する。
【００２１】
さらに他の態様において、基板と、ゲート電極と、ゲート誘電体層と、ソース電極と、ドレイン電極とを形成し、溶媒と、結晶性半導体ポリマーと、非晶質絶縁ポリマーとを含む半導体組成物を付与し、前記半導体ポリマーと前記絶縁ポリマーとを前記基板上に有する実質的に均質な半導体層を形成することを含み、前記半導体層と前記ゲート電極とがそれぞれ前記ゲート誘電体層に直接接しており、前記ソース電極とドレイン電極とがそれぞれ前記半導体層に直接接している薄膜トランジスタの形成方法が開示される。
【００２２】
本開示の典型的態様のこれらおよび他の限定されない特徴を、より具体的に以下に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本開示の半導体層を有するＯＴＦＴの第１の例示的態様である。
【図２】図２は、本開示の半導体層を有するＯＴＦＴの第２の例示的態様である。
【図３】図３は、本開示の半導体層を有するＯＴＦＴの第３の例示的態様である。
【図４】図４は、本開示の半導体層を有するＯＴＦＴの第４の例示的態様である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本明細書に開示される構成要素、方法、および装置のより完全な理解は添付の図を参照することにより得られる。これらの図は単に便宜上の、本成果の証明を容易にすることに基づいた模式図であり、従って装置またはその構成要素の相対的サイズおよび寸法を示すこと、および／または本典型的態様の範囲を定義または制限することを意図したものではない。
【００２５】
以下の記載においては明瞭さのために具体的な用語が用いられているが、これらの用語は図面中の説明図のために選択された態様の特定の構造を指すことだけを意図したものであり、本開示の範囲を定義または制限することを意図したものではない。図面および以下の次の記載においては、同様の数字表示は同様の機能の構成要素を指すと理解されるべきである。
【００２６】
図１に、第１のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ゲート電極３０および誘電体層４０と接する基板２０を備える。ここでゲート電極３０は基板２０内に描かれているが、これは必須ではない。しかし、誘電体層４０がソース電極５０、ドレイン電極６０、および半導体層７０からゲート電極３０を分離していることはかなり重要である。ソース電極５０は半導体層７０と接している。ドレイン電極６０も半導体層７０と接している。半導体層７０は、ソースおよびドレイン電極５０および６０の、上方および間を通る。
【００２７】
図２に、第２のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ゲート電極３０および誘電体層４０と接する基板２０を備える。半導体層７０は、誘電体層４０の上方または上部に配置され、誘電体層をソースおよびドレイン電極５０および６０から分離する。
【００２８】
図３に、第３のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ゲート電極の機能も果たして誘電体層４０に接している基板２０を備える。半導体層７０は誘電体層４０の上方または上部に配置され、誘電体層をソースおよびドレイン電極５０および６０から分離する。
【００２９】
図４に、第４のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ソース電極５０、ドレイン電極６０、および半導体層７０と接している基板２０を備える。半導体層７０は、ソースおよびドレイン電極５０および６０の、上方および間を通る。誘電体層４０は半導体層７０の上部にある。ゲート電極３０は誘電体層４０の上部にあって半導体層７０とは接触しない。
【００３０】
本開示の半導体層は半導体ポリマーと絶縁ポリマーとを含む。絶縁ポリマーの添加は、移動度の増加、可撓性の増進、しきい値電圧の減少、およびより良好な飽和挙動の提供といったいくつかの利点を提供する。
【００３１】
半導体ポリマーは一般に有機ｐ型半導体である。典型的な半導体ポリマーとしては、チオフェンベースのポリマー、トリアリールアミンポリマー、ポリインドロカルバゾール等が挙げられる。チオフェンベースのポリマーとしては、例えば、レジオレギュラー（regioregular）およびレジオランダム（regiorandom）双方のポリ（３−アルキルチオフェン）；ポリチオフェン；置換および非置換チエニレン基を有するポリチオフェン；置換されていてもよいチエノ［３，２−ｂ］チオフェンおよび／または置換されていてもよいチエノ［２，３−ｂ］チオフェン基を有するポリチオフェン；ベンゾチオフェン、ベンゾジチオフェン、およびインドロカルバゾールから選択される、縮合環芳香族基を有するポリチオフェン；ならびにフェニレン、フルオレン、およびフラン等の非チオフェンベースの芳香族基を有するポリチオフェン；等が挙げられる。さらなる態様において、半導体ポリマーはレジオレギュラーなポリチオフェンである。ある態様において、半導体ポリマーは高度に結晶性である。具体的態様において、半導体ポリマーは５０パーセント超の結晶化度を有する。さらなる具体的態様において、半導体ポリマーは８０パーセント超、または９０パーセント超の結晶化度を有する。結晶化度はＸ線回折等の方法により測定することができる。
【００３２】
半導体ポリマーは約１，０００〜約８０，０００、例えば約２，０００〜約５０，０００の重量平均分子量を有していてよい。具体的態様において、半導体ポリマーは５０，０００以下の重量平均分子量を有する。半導体ポリマーは約１．２〜約４．０、例えば約１．２〜約２．０の多分散性を有する。具体的態様において、半導体ポリマーは１．８以下の多分散性を有する。
【００３３】
他の具体的態様において、半導体ポリマーはポリチオフェンである。半導体ポリマーは１００℃以上の融点を有していてよい。さらなる態様において、半導体ポリマーは２００℃以上の融点を有する。
【００３４】
さらなる態様において、半導体ポリマーはポリマーＡ〜Ｄ：
【化６】
0005124520.tif 000007
【化７】
0005124520.tif 000008
【化８】
0005124520.tif 000009
【化９】
0005124520.tif 000010
［式中、ＲおよびＲ’は、水素、炭素数１〜約２０のアルキルまたは置換アルキル、ヘテロ原子含有基、およびハロゲンから独立に選択され；ｎは約３〜約２００の整数である］
からなる群より選択される。
【００３５】
より具体的な態様において、半導体ポリマーは：
【化１０】
0005124520.tif 000011
［式中、ＲおよびＲ’は、炭素数１〜約２０のアルキルまたは置換アルキル、ヘテロ原子含有基、およびハロゲンから独立に選択され；ｎは約３〜約２００の整数である］
である。
【００３６】
絶縁ポリマーは、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（４−ビニルビフェニル）、ポリ（ビニルシンナメート）、およびポリシロキサンからなる群より選択されてよい。さらに、高分子量を有する絶縁ポリマーは、半導体層の加工特性を、その粘度を改変することによって改善することもできる。態様において、絶縁ポリマーは少なくとも２，０００の重量平均分子量を有する。さらなる態様において、絶縁ポリマーは約５，０００〜約１，０００，０００の重量平均分子量を有する。さらに他の態様において、絶縁ポリマーは１００，０００以上の重量平均分子量を有する。
【００３７】
一般的に言って、半導体層は絶縁ポリマーよりも多くの半導体ポリマーを含む。一部の態様において、絶縁ポリマーは、半導体層の総重量に対して、半導体層の約０．１〜約６０重量パーセント、例えば約０．１〜約２０重量パーセントを構成する。この適用はこの理論により制限されると解釈されるべきではないが、絶縁ポリマーは半導体層により良好な膜質（film quality）も提供すると信じられる。他の態様において、半導体層は実質的に均質である。言い換えれば、その組成がその厚さ、長さ、および幅にわたって同一である。
【００３８】
具体的な態様において、絶縁ポリマーはポリスチレンであり、半導体ポリマーは：
【化１１】
0005124520.tif 000012
［式中、ＲおよびＲ’は、炭素数１〜約２０のアルキルまたは置換アルキル、ヘテロ原子含有基、およびハロゲンから独立に選択され；ｎは約３〜約５０の整数である］
の構造を有する。典型的なヘテロ原子含有基としては、アルコキシ、シアノ、ニトロ、チエニレン、シロキシ、およびアミノ基が挙げられる。
【００３９】
一部の態様において、半導体層は、溶媒と、結晶性半導体ポリマーと、非晶質絶縁ポリマーとを含む半導体組成物を付与することによって形成されてよい。結晶性半導体ポリマーは該組成物の約０．１〜約５重量パーセント、好ましくは該組成物の約０．１〜約１重量パーセントを構成する。非晶質絶縁ポリマーは該組成物の約０．０１〜約２．５重量パーセント、例えば約０．０１〜約１重量パーセント、または該組成物の約０．０２〜約０．５重量パーセントを構成する。該組成物は約１．５センチポアズ〜約２０センチポアズ、例えば約２センチポアズ〜約１２センチポアズの粘度を有する。前記半導体組成物は通常、低濃度の半導体ポリマーの使用によって低粘度を示す。印刷またはコーティング用途においては、一定の粘度、例えば少なくとも２または少なくとも５センチポアズが必要とされる。絶縁ポリマー、特に高分子量絶縁ポリマーの添加は半導体組成物の粘度を増加させる。態様において、組成物の粘度は、絶縁ポリマーを欠く類似の組成物と比較して少なくとも５０％、例えば少なくとも１００％増進された。任意の適した溶媒を用いて半導体組成物を形成することができる。態様において、溶媒は、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素；ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、クロロトルエン等の塩素系溶剤；およびこれらの混合物からなる群より選択される。
【００４０】
半導体層は約５ｎｍ〜約１０００ｎｍ厚、好ましくは約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ厚であってよい。半導体層は任意の適した方法により形成され得る。しかし、半導体層は一般に溶液から形成され、次いでトランジスタの基板上に付与する。典型的な付与法としては、スピンコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、ロッドコーティング（rod coating）、スクリーン印刷、スタンピング（stamping）、インクジェット印刷等の液体付与（liquid deposition）、および当該分野で公知の他の従来法が挙げられる。半導体層を形成するための具体的態様においては、半導体層に熱アニールは行われない。これにより半導体ポリマーと絶縁ポリマー組成物との相分離が防止され、そのため実質的に均質な層が達成され得る。さらなる態様において、半導体ポリマーは１００℃よりも高い、１８０℃よりも高い、または２００℃よりも高い高融点を有する。トランジスタの他の層に対する熱アニールは半導体層の形態に影響を及ぼさない。
【００４１】
基板はシリコン、ガラス板、プラスチックフィルムまたはシート等の材料から構成されていてよいがこれらに限定されない。構造的に可撓性の装置に対しては、プラスチック基板、例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシート等を用いてよい。基板の厚さは約１０マイクロメートル〜１０ミリメートル超、典型的な厚さとして、特にフレキシブルプラスチック基板に対しては約５０マイクロメートル〜約５ミリメートル、ガラスまたはシリコン等のリジッド基板に対しては約０．５〜約１０ミリメートルであってよい。
【００４２】
ゲート電極は導電性材料からから構成される。これは金属薄膜；導電性高分子フィルム；導電性インクもしくはペーストから形成された導電性フィルム；または基板自身、例えば高濃度にドープされたシリコン等；であり得る。ゲート電極材料の例としては、アルミニウム；金；銀；クロム；インジウムスズ酸化物；ポリスチレンスルホネートをドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＳＳ−ＰＥＤＯＴ）等の導電性ポリマー；およびカーボンブラック／グラファイトまたは銀コロイドを含む導電性インク／ペースト；等が挙げられるがこれらに限定されない。ゲート電極は、真空蒸着、金属または導電性金属酸化物のスパッタリング、従来のリソグラフィーおよびエッチング法、化学蒸着、スピンコーティング、キャスティングもしくは印刷、または他の付与法によって調製され得る。ゲート電極の厚さは、金属膜については約１０〜約５００ナノメートル、導電性ポリマーについては約０．５〜約１０マイクロメートルの範囲である。
【００４３】
誘電体層は一般に無機材料フィルム、有機ポリマーフィルム、または有機−無機複合フィルムであり得る。誘電体層として適した無機材料の例としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムジルコニウム（barium zirconium titanate）等が挙げられる。適した有機ポリマーの例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（ビニルフェノール）、ポリイミド、ポリスチレン、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、エポキシ樹脂等が挙げられる。誘電体層の厚さは用いる材料の誘電率次第であり、例えば約１０ナノメートル〜約５００ナノメートルであり得る。誘電体層は、例えば約１０−１２ジーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）未満の導電率を有していてよい。誘電体層は、ゲート電極の形成において記載した方法等の、当該分野で公知の常法を用いて形成される。
【００４４】
ソースおよびドレイン電極として用いるのに適した典型的な材料としては、ゲート電極の材料として挙げたような、金、銀、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、導電性ポリマー、および導電性インク等が挙げられる。具体的態様において、電極材料は半導体に対する低い接触抵抗を提供する。典型的な厚さはおよそ、例えば、約４０ナノメートル〜約１マイクロメートル、より具体的な厚さとして約１００〜約４００ナノメートルである。本開示のＯＴＦＴ装置は半導体チャネルを備える。半導体チャネル幅は、例えば、約５マイクロメートル〜約５ミリメートル、具体的なチャネル幅として、約１００マイクロメートル〜約１ミリメートルであってよい。半導体チャネル長は、例えば、約１マイクロメートル〜約１ミリメートル、より具体的なチャネル長として約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートルであってよい。
【００４５】
ソース電極は接地され、例えば約＋１０ボルト〜約−８０ボルトの電圧がゲート電極に印加された際に、例えば約０ボルト〜約８０ボルトのバイアス電圧がドレイン電極に印加され、半導体チャネルを通って輸送される電荷担体が集められる。これらの電極は当該分野で公知の常法を用いて形成または付与される。
【００４６】
所望により、バリア層をＴＦＴの上部に付与し、その電気的特性を劣化させ得る環境条件、例えば光、酸素および湿気等からそれを保護してもよい。このようなバリア層は当該分野において公知であり、単純にポリマーからなる。
【００４７】
得られるＴＦＴは改善された移動度、可撓性、しきい値電圧、および飽和挙動を有する。態様において、トランジスタは０．２５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の移動度を有する。さらなる態様において、トランジスタは−１０Ｖ以上のしきい値電圧を有する。さらなる態様において、トランジスタは０．２５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の移動度と−１０Ｖ以上のしきい値電圧との両者を有する。一部の態様において、トランジスタは、同一の半導体ポリマーを有するが絶縁ポリマーを欠くトランジスタよりも少なくとも１０％高い電界効果移動度を有し、さらなる態様において該移動度は少なくとも２５％高い。
【００４８】
半導体層の可撓性は絶縁ポリマーの添加により改善されてもよい。結晶性半導体ポリマーは脆く、フレキシブルＯＴＦＴ装置に存在する大きい曲げ伸ばし応力（bending and unbending stress）に耐えられない場合がある。絶縁ポリマーは、特にそれが非晶質である場合、半導体層の可撓性を改善する。この可撓性の改善は、半導体層の降伏点伸びにより測定することができる。具体的態様において、前記半導体層は、同一の半導体ポリマーを有するが絶縁ポリマーを欠く半導体層よりも少なくとも１０％高い、または少なくとも２０％高い、降伏点伸びを有する。他の態様において、半導体層はゲート誘電体層の降伏点伸びと同一またはそれ以上の降伏点伸びを有する。さらに他の態様において、半導体層は約１％〜約２５％、または約２％〜約１０％の降伏点伸びを有する。
【００４９】
ＯＴＦＴの各種構成要素は、図に見られるように、どのような順序で基板上に付与してもよい。「基板上に」という語は、各構成要素が直接基板上に接することを必要とすると解釈すべきではない。この語は基板に対する構成要素の位置を記述するものと解釈すべきである。しかし一般に、ゲート電極および半導体層は両者とも誘電体層と接するべきである。さらに、ソースおよびドレイン電極は両者とも半導体層に接するべきである。本開示の方法により形成される半導体ポリマーは有機薄膜トランジスタの任意の適当な構成要素上に付与され、そのトランジスタの半導体層を形成してよい。
【００５０】
次の実施例により、本開示の方法に従って作製されるＯＴＦＴを説明する。実施例は単に例証であって、そこに示す材料、条件、または工程上のパラメーターに関して本開示を制限することを意図するものではない。特に断りがない限り、全ての部は重量パーセントである。
［実施例]
【００５１】
２００ｎｍ酸化シリコンを有するｎ型にドープしたシリコンウェハーを基板として用い、ＯＴＦＴ装置を製作した。ここでｎ型にドープしたシリコンはゲート電極として、また酸化シリコンはゲート誘電体層として機能した。プラズマ洗浄したウェハーをトルエン中の０．１Ｍ  ドデシルトリクロロシラン溶液に６０℃で２０分間浸漬することにより、ＳＡＭシラン界面層でウェハー表面を修飾した。
【００５２】
半導体溶液を、１ｇのジクロロベンゼン中に１０ｍｇのＰＢＴＢＴ−１２と１ｍｇのポリスチレン（Ｍｗ＝２８０，０００）とを加熱しながら溶解することにより調製した。ＰＢＴＢＴ−１２は以下に示す化学構造を有する。
【化１２】
0005124520.tif 000013
【００５３】
０．４５μｍのシリンジフィルターを通して濾過した後、半導体溶液を上述のウェハー基板上に１０００ｒｐｍにて９０秒間スピンコーティングした。溶媒を乾燥後、金のソース／ドレイン電極をシャドーマスクを通して半導体層の上部に蒸着し、ＯＴＦＴ装置を完成した。比較のため、ポリスチレン成分を含まないコントロールとなる装置も同様な様式で作製した。
【００５４】
装置はＫｅｉｔｈｌｅｙ  ４２００−ＳＣＳ機器を用いて周囲条件において暗所の下で特性を調べた。ポリスチレンを添加した装置は、より高いｏｎ電流（on-current）およびより良好な飽和挙動を示した。移動度およびしきい値電圧のデータを、１０個超のトランジスタに対する伝達曲線（transfer curve）から抽出し、表１にまとめた。一般に、半導体層にポリスチレンを添加した装置は、ポリスチレンを添加しなかった装置と比較して、ずっと高い移動度と低いしきい値電圧とを示した。
【表１】
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【００５５】
従って、高分子半導体、特に高結晶性ＰＢＴＢＴの性能は、少量の絶縁ポリスチレンを添加することにより改善された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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