(57)【要約】電子装置は、第１導電型の第１有機半導体材料及び第２導電型の第２有機半導体材料を有する活性層を備える第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トランジスタを持つインバータを有する。前記活性層は、例えば２つの材料の混合物である溶液から設けられ得る。
2006518938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がソース電極及びドレイン電極を含む第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トランジスタを備えるインバータユニットを有する電子装置であって、前記電界効果トランジスタの前記電極が、導電性材料の同じ電極層内に配置され、ソース電極とドレイン電極との対が、ｎ型導電性を持つ第１チャネル及びｐ型導電性を持つ第２チャネルによって相互接続され、前記チャネルが、有機半導体材料を含み、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに共通する１つの活性層内に配置され、前記トランジスタの各々が、誘電層によって前記チャネルから分離されるゲート電極を有する電子装置。
【請求項２】
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのための共通ゲート電極があることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの前記ドレイン電極が共通であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記ソース電極と前記ドレイン電極とが、互いにかみ合わされた電極対を形成し、前記電極対において、前記ソース電極が、前記ドレイン電極の介在部によって互いに保護されることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記ドレイン電極が、第１面と該第１面から離れた方に向けられる第２面とを備えるボデイを有し、前記ボディが、前記第１面及び前記第２面上に指様の構造を持ち、前記ソース電極が、前記第１面上に配置され、この第１面上の前記指様の構造と共に互いにかみ合わされた電極対を形成し、前記ドレイン電極が、前記第２面上に配置され、この第２面上の前記指様の構造と共に互いにかみ合わされた電極対を形成することを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
前記活性層が、有機キャリア材料と、ｐ型半導体材料と、ｎ型半導体材料との混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極が貴金属の群から選ばれる材料を有することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
前記ｎ型半導体材料と前記ｐ型半導体材料とが、互いの割合μn：μpが0.1から10までの範囲内である移動度μn、μpを持つことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項９】
機能性有機ｎ型半導体材料及び機能性有機ｐ型半導体材料を含む共通活性層を備える第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トランジスタを持つインバータユニットを有する電子装置を製造する方法であって、前記活性層が溶液から基板に塗布される電子装置を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソース電極及びドレイン電極を備える第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トランジスタを有する電子装置であって、前記電極が、有機材料を含む活性層によって互いから分離され、前記活性層が、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに共通しており、誘電層によって前記活性層から分離されるゲート電極が前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタにある電子装置に関する。
【０００２】
更に、本発明は、有機p型半導体材料を含む共通活性層を備える第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トランジスタを有する電子装置を製造する方法であって、前記活性層が溶液から基板に塗布される電子装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
このような装置及びこのような方法は、国際特許公報第WO-A 99/10939号から既知である。この既知の装置は、全部有機材料で作成される電界効果トランジスタを有する。その場合、ソース電極及びドレイン電極は、第１導電層内に配置され、ゲート電極は、第２導電層内に配置される。活性層は、ポリ−２．５−チエニレンビニレン(poly-2.5-thienylenevinylene)などの有機半導体材料を含む。半導体材料は、少なくとも非意図的にはドープされず、ｐ型帯電特性(p-type charging behavior)を示す。
【０００４】
既知の装置の不利な点は、単極性論理(unipolar logics)を持つこのような装置がインバータユニットに接続されなければならないことにある。単極性論理においては、このようなユニットは２つのトランジスタ有し、前記２つのトランジスタのドレイン電極は相互接続され、前記ユニットにおいて、一方のトランジスタ、負荷トランジスタのゲートはドレイン電極と電気的に接続される。その場合、ドレイン電極はインバータの出力部と接続され、負荷トランジスタのソース電極は供給電圧Vddに接続され、第２のドライバのトランジスタのゲート電極は入力部と接続され、制御トランジスタのソース電極は接地される。
【０００５】
このような単極性論理の不利な点は、とりわけ、インバータのゲインが制限されるという事実にあるここでは、ゲインは、入力電圧の関数としての出力電圧の変化として規定される。普通のゲインはおおよそ1.2から2までである。インバータに基づく論理は1以下のゲインではもはや機能しないので、このゲインは論理の機能にあまり適切でない。この結果としてノイズマージンは小さくなる。多くの場合、このマージンが非常に小さいので、低電圧と高電圧を区別するのが困難である。デジタル回路におけるハイとローの違いは、１と０の違いに対応し、換言すれば、結果があるかないかに対応する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、インバータユニットがより高いゲイン及びより良いノイズマージンを持つ序文において言及されているタイプの装置を呈示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、前記装置が、各々がソース電極及びドレイン電極を含む第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トランジスタを備えるインバータユニット含み、前記電極が、導電性材料製の同じ電極層内に配置されことで達成される。（１つのトランジスタ内の）ソース電極とドレイン電極との対は、そこでｎ型導電性を持つ第１チャネル及びｐ型導電性を持つ第２チャネルによって相互接続され、前記チャネルは、有機半導体材料を含む活性層内に配置される。前記トランジスタの各々が、誘電層によって前記チャネルから分離されるゲート電極を含む。
【０００８】
本発明によれば、両極性（ambipolar）として知られているタイプのトランジスタの使用がなされる。これらのトランジスタは、ｐ型トランジスタとしても、ｎ型トランジスタとしても役立ち得る。実験は、このやり方でずっと高いゲイン及びずっと高いノイズマージンが得られ得ることを示している。初期実験においては10というゲインが測定された。その場合、本発明によるインバータユニットは、２つの面において驚くほどポジティブなように機能する。 
【０００９】
第１に、同一の導電体がｎ型トランジスタとｐ型トランジスタとの両方の電極材料として適していることは驚くべきことである。ｎ型材料には、低い仕事関数を持つ導電材料が用いられるべきであることが通常の原点である。これの例は、Al、Ba及びCaであり、これらの金属は有機ダイオードにおける陰極に用いられる。本発明においては、単一の電極材料しか用いられないが、前記電極材料と活性層との間の橋渡し不可能なギャップは見出されない。
【００１０】
全てのソース電極及びドレイン電極に同じ電極材料を使用することは前記装置の製造に大きな利点を持つことは明らかである。別個の金属層は、必ず、別個の堆積及びパターニング工程で付されなければならない。更に、全ての金属層が互換性があるわけではなく、異なる金属層に対しては異なる接着層が塗布される。言うまでもなく、導電層は、様々な層を有することが出来る。とりわけ好適な材料は貴金属であるが、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン(poly-3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)などの有機導体及び酸化インジウムスズ(indium tin oxide)(ITO)などの酸化物導体(oxidic conductor)も適用可能である。
【００１１】
第２に、有機材料の単一の活性層が、電荷担体のｎ型輸送とｐ型輸送との両方に適し、前記ｎ型輸送を担当する構成要素による前記ｐ型輸送の実質的な障害又は自己一様化(self-leveling)の発生が全くないことは驚くべきことである。これは、第１チャネルと第２チャネルとが前記活性層中にあり、化学的意味でこれらのチャネルが部分的に重なることが除外されないことで表わされている。前記活性層が前記第１トランジスタと前記第２トランジスタとに共通しているということは、前記トランジスタの前記活性層が、単一の堆積工程で付され、従って、原則的には同じ組成を持つことを意味する。好ましくは、前記活性層はまた、前記第１トランジスタと前記第２トランジスタとの間で途切れない。両チャネルが１つの活性層内に配置されるという事実は、この１つの層が、各々がｎ型輸送及びｐ型輸送を可能にする多数の副層(sub-layer)として付されることを除外しない。
【００１２】
この例におけるポリフェニレンビニレン(polyphenylenevinylene)とバックミンスターフラーレン(buckminsterfullerene)との混合物を持つ活性層は、太陽電池において既知の用途を持つことに注意されたい。太陽電池においては、前記活性層は、光を受け取り、光子を電子及び正孔に変換するのに用いられ、前記正孔は、その後、前記電極へ輸送される。これは、電子及び正孔の反対方向の同時輸送をもたらす。前記同じ材料が、同一導電材料のソース電極及びドレイン電極との組み合わせにおいて、ゲート電極における電圧(Vg)及びソース電極とドレイン電極との間の電圧(Vsd)が負である場合にｐ型導電性が得られ、ゲート電極における電圧及びソース電極とドレイン電極との間の電圧が正である場合にｎ型導電性が得られるような半導体材料として適していることは何も示していない。この活性層を備えるインバータユニットは、良好なゲインを持ち、更に、ほとんどヒステリシスを持たないことが分かる。
【００１３】
実質的な障害が生じないという事実は、実質的な寄生電流が生じないことも意味する。これは、ｐ型導電性がある状況においては、ｎ型輸送を持つ第１チャネルを通る寄生電流は非常に小さいことを意味する。これは、前記活性層が、単一の極性の半導体しか必要とされない場合にもこのようにして利用されるという大きな利点を持つ。この場合に、詳細には、駆動用集積回路（ドライバＩＣ）と、画素トランジスタを備える画面との組み合わせであって、前記画素トランジスタにおいては単一の極性で十分であり、前記ドライバＩＣにおいて両極性が用いられる組み合わせが考えられ得る。それ故、これは、一体化されるようにして製造可能であるドライバＩＣ及び画面をもたらす。
【００１４】
言うまでもなく、本発明による装置は、他の用途、詳細には、回路の分野における専門家には知られているような、SRAM及びDRAMなどのメモリ回路、識別目的のためのリングオシレータ、などにも適し得る。
【００１５】
有利な実施例においては、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのための共通ゲート電極がある。本発明によるインバータユニットにおいては、基本的に、前記トランジスタの前記ゲート電極は、相互接続され、結合された形態で、該インバータの入力電極を形成する。前記インバータにおいては、前記トランジスタの前記ドレイン電極も相互結合されるが、前記ゲート電極とは接続されない。共通ゲートの利点は、より少ない寄生効果しか生じないことにある。隣接するトランジスタの間には、原則として、該トランジスタを十分な距離離して配置することによってしか制限されない寄生容量及び寄生電流がある。単一のゲート電極を用いることによって、表面は縮小され、それによって、前記装置内の他の素子との相互作用が低減される。別の利点は、前記ゲート電極の間の相互接続がないことが抵抗を減らすことにある。これは、有機導体を使用する上でとりわけ重要である。更に、幾つかのトランジスタが同じゲート電極を用いるので、単極性論理と比較して、前記ゲート電極のリソグラフ構成 (lithographic structuring)のための要求があまり厳しくない。
【００１６】
他の実施例においては、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの前記ドレイン電極が共通であり、即ち、単一のドレイン電極しかない。前記ソース電極及び前記ドレイン電極が互いにかみ合わされた電極対(interdigitated electrode pair)を形成し、前記ソース電極が前記ドレイン電極の介在部(intermediate part)によって互いに保護される場合はいつでも、これはとりわけ有利である。互いにかみ合わされた電極対の使用は、より広いチャネル幅が実現されるのに対して、前記トランジスタ又は前記インバータの表面がそれに応じて増大しないという点で有利である。自明ながら、前記ドレイン電極の指様の構造(finger-like structure)を両ソース電極がそれと接続するように拡大することは簡単である。しかしながら、前記ソース電極は同じ電圧ではなく、このことが寄生及び制御不能な効果を招くかもしれない。これを防止するために、前記ソース電極は、前記ドレイン電極の前記介在部によって互いに保護される。この方法においては、寄生効果は制御可能である。
【００１７】
前記ドレイン電極による保護は、例えば、該ドレイン電極の２つ以上の指様の構造が前記ソース電極の間にあることで達成される。しかしながら、前記ドレイン電極は、好ましくは、第１面と該第１面から離れた方に向けられる第２面とを備えるボデイを持ち、前記ボディは、前記第１面及び前記第２面上に指様の構造を持つ。その場合、前記ソース電極は、前記第１面上に配置され、この第１面上の前記指様の構造と共に互いにかみ合わされた電極対を形成する。前記ドレイン電極は、前記第２面上に配置され、この第２面上の前記指様の構造と共に互いにかみ合わされた電極対を形成する良好な保護だけでなく、結果として生じるインバータユニットが本質的に長方形の形状をとることが出来ることも、その結果である。これは、コンパクトな形であり、更に、前記ゲート電極に関するオーバレイ精度にあまり問題がないという利点を持つ。前記オーバレイにおけるずれは、前記トランジスタの動作において副作用を招く。
【００１８】
例えば、噴霧、スピンコート又はプリント(printing)することによって、溶液から基板に塗布され得る層が活性層としてとりわけ適している。このような技術の使用は、柔軟な装置における応用にとりわけ望ましい。化学気相蒸着法の助けを借りて付される層は一般に結晶性である。前記装置のどんな屈曲も非常に急激に故障を招き得る。この種の用途にとっての化学気相蒸着法と関連する不利な点は、それが真空中で行なわれなければならないことにあり、これは工業規模での製造にとって不利である。
【００１９】
溶液から塗布される活性層の例は、機能性材料(functionalized material)と、キャリア材料(carrier material)をベースとした材料と、前駆材料(precursor material)とを含む。有利な例は、詳細には、ポリ（３、９−ジ−第３ブチルリンデノ［１、２−ｂ］フルオレン）(poly(3,9-di-tert-butyllindeno[1,2-b]fluorene))などのポリフルオレン、及び機能性ｎ型半導体材料と機能性ｐ型半導体材料との混合物である。ｐ型材料の例は、とりわけ、ポリチオフェン(polythiophene)、ポリチエニレン−ビニレン(polythienylene-vinylene)、ポリアリルアミン(polyarylamine)、ポリフェニレン−ビニレン(polyphenylene-vinylene)、ペンタセン(pentacene)及び同様のオリゴマー(oligomer)である。ｎ型材料の例は、とりわけ、国際特許公報第WO95-31833号から既知であるようなTCNQ-TTFと、C60材料及びC70材料としても知られているフラーレンをベースとした材料との混合物、及びこれらの誘導体である。ここで、エステルとしてとりわけ好適なのは、［６、６］−フェニルC61−酪酸メチルエステル([6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester)などのこれらの機能性変形体(functionalized variant)である。この材料それ自体は、Hummelen et al., J.Org.Chem.,60 (1995), 532から既知であり、参照のために盛り込まれる。
【００２０】
混合物では、機能性材料の使用が非常に有利である。機能的にされていない材料(non-functionalized material)は多くの場合十分に可溶性ではない。別の方法は前駆材料の使用にある。しかしながら、これらの前駆物質は、塗布後に、更に、高められた温度における処理によって実際の半導体材料に変換されなければならない。様々な材料の温度処理は容易には同じ温度では行なわれないことから、これは化合物の安定性を危うくする。
【００２１】
前記化合物及び他の化合物の共重合体も適用可能であることに注意されたい。このような共重合体が組み合わされて網目構造(network)にされることもあってもよい。
【００２２】
混合物が用いられる場合、前記ｎ型半導体材料及び前記ｐ型半導体材料が、移動度μn、μpを持ち、0.1から10までの範囲内の相互関係μn：μpを持つ場合に有利である。これらの状況においては、前記インバータユニット内の両方のトランジスタが同一であることができ、これは、前記インバータユニットを備える前記装置の設計を簡単にし、寄生効果及び不測の効果の生じる可能性を低減させる。
【００２３】
他の実施例において、前記活性層は、有機キャリア材料と、前記ｐ型半導体材料と、前記ｎ型半導体材料との混合物を含む。この混合物は、溶液から、従って、スピンコーティング、プリント、ウェブ被覆又は任意の他の類似の技術によって、非常に良好に塗布され得るという利点を持つ。他の利点は、この方法においては前記活性層が驚くほど良好な安定性を持つように思われることにある。同時に、前記チャネルにおける移動度は、キャリア材料を持たない活性層での移動度とほとんど等しいが、半導体材料における濃度はずっと低い。適当なキャリア材料の例は、なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどのポリビニル化合物と、ポリイミドと、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate)、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterephtalate)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(polyetyhleneglycoldimethacrylate)などのポリエステルと、ポリビニルアルコールである。前記キャリア材料は、好ましくは、１００℃より高いガラス転移温度を持ち、これにより、様々な製造状況及び使用状況における前記キャリア材料の安定性が保証される。
【００２４】
様々な材料が誘電層として利用され得る。実験は、SiO2などの無機材料の誘電層と、ポリイミド、ポリアクリレート又はフォトレジストなどの有機材料の誘電層との両方を備える前記両極性トランジスタが機能することを示している。
【００２５】
本発明の第２の目的は、改善されたゲインを持つインバータが溶液処理の助けを借りて塗布され得る方法を提供することにある。
【００２６】
この第２の目的は、前記電子装置が、機能性有機ｎ型半導体材料と機能性有機ｐ型半導体材料とを含む共通活性層並びに第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トランジスタを持つインバータユニットを有し、前記活性層が溶液から基板に塗布されることで達成される。この実施方法は、良好な特性を持つが、安価で、工業的に成り立つやり方で製造可能である両極性タイプのインバータ構造を実現する。前記方法は、全ての上記の材料及び変形体、並びに当業者には既知である他の変形体で適用可能である。
【００２７】
本発明による装置のこの実施例及び他の実施例を以下の図に基づいて以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
実施例１
図１に示されているインバータ１０は、第１電界効果トランジスタ１１と第２電界効果トランジスタ１２とを有する。インバータ１０は電気絶縁基板１を有する。基板１上には第１電極層２及び第２電極層３がある。第１電極層においては、ソース電極２１、２１’及びドレイン電極２２、２２’の範囲が定められ、これらの電極対２１、２２及び２１’、２２’は、各々、チャネル２３、２３’によって互いから分離される。第２電極層においては、ゲート電極２４、２４’及びそれらを相互接続する相互接続部２５の範囲が定められる。第１電極層２上のゲート電極２４の垂直突起部において、ゲート電極２４は、実質的にチャネル２３と部分的に重なる。更に、中間層４及び活性層５がある。
【００２９】
上で言及されている層２、３、４、５は、基板１上に第２電極層３、中間層４、第１電極層２、活性層５という順序で存在する。基板を平坦化する(planarize)ために、例えばポリビニルアルコール又はフォトレジストで作成される絶縁平坦化層(insulating planarization layer)（図示せず）がある。第２電極層３は、Auを含み、露光及び現像される感光性レジストの助けを借りて既知のやり方で所望のパターンにされる。  中間層４におけるピンホールを防止するためにCH3-(CH2)15-SHのモノレイヤ（図示せず）が第２電極層３と中間層４との間に挿入されても良い。中間層４は、一般に、ベンゾシクロブテン(benzocyclobutene)、ポリイミド、ポリビニルフェノール(polyvinylphenol)又はSU8などのフォトレジストといったフォト構成可能な有機誘電体(photostructurable organic dielectric)を含む。中間層はまた、例えばSiO2などの無機誘電体を含んでもよく、第１実験においてはそうであった。第２実験においては、中間層としてフォトレジストSU8が塗布された。この場合には第１電極層２は金を含む。第１電極層２は、スピンコーティングによって塗布され、露光によって構成される。
【００３０】
第１電極層２は、スピンコーティングによって50nmの深さまで活性層によって覆われる。活性層５は、［６、６］−フェニルC61酪酸メチルエステルと、ポリ［２−メトキシ、５−（３、７ジメチル−オクチルオキシ］−ｐ−フェニレンビニレン(poly [2-methoxy, 5-(3,7 dimethyl-octyloxy]-p-phenylene vinylene)との混合物を含み、前記ポリマはまたOC1OC10-PPVとして知られている。この混合物における割合は４：１である。活性層は、0.5重量パーセントの含有率を持つクロロベンゼン中の溶液として半導体材料に塗布される。前記溶液は、８０℃で１時間撹拌し、その後、室温まで冷却することによって準備された。
【００３１】
図２及び図３は、類似のトランジスタにおいて行なわれた測定の測定結果を示している。図２は、［６、６］−フェニルC61酪酸メチルエステルと、OC1OC10-PPVとの相互の４：１の割合の上記の混合物の活性層を持つトランジスタのデータを示している。図３は、［６、６］−フェニルC61酪酸メチルエステルが、半導体材料として塗布される、即ち、ｎ型材料としてしか塗布されない類似のトランジスタのグラフを示している。グラフは、ゲート電極２４がシリコン基板内に配置される典型的な試験装置における測定に基づく。その場合、基板１の表面は酸化されて誘電層４を形成する二酸化シリコンになる。この層の上にAuのソース電極２１及びドレイン電極２２が配置される。活性層５はこれの最上部において見出される。その場合、チャネル長は40μmであり、チャネル幅は1mmであった。SiO2層はプライマ(primer)で処理された。前記プライマはヘキサメチルジシラザン(hexamethyldisilazane)(HMDS)であった
【００３２】
図２は、様々なゲート電圧Vgの場合の、ソース電極とドレイン電極との間の電圧Vdsに対する電流Idsが、nA単位でプロットされているグラフを示している。ゲート電極における電圧Vgが高負電圧である場合は、図２ａに示されているように、トランジスタは「正孔増加(hole enhancement)モード」になる。この場合、トランジスタの特性は、半導体材料OC1OC10-PPVの単極性トランジスタと同一である。ゲートにおける電圧が低く、ドレインにおける電圧Vdsが高い状態では、電流Idsは、ドレインにおける電圧Vdsに応じて著しい増加を示す。これは、両極性トランジスタの典型的な特性であり、類似の単極性トランジスタにはない。
【００３３】
図２ｂに示されているように、ゲート電極における電圧Vgが正である状態では、トランジスタは、Vg =３０ボルトにおいて3.105cm2/Vsの移動度を持つ「電子増加モード」で動作する。ドレインにおける電圧Vdsが低い状態では、電流の非線形増加が著しい。ゲートにおける電圧Vgが低く、ドレインにおける電圧Vdsが高い場合は、再び、電流において著しい増加が見出される。これは、両極性トランジスタに特有のものである。この電流の増加は、或る条件の下では、正孔と電子との両方がトランジスタ内に存在し、故に、チャネル内にｐｎ接合が形成されることに帰せられる。
【００３４】
トランジスタが「正孔蓄積モード」にある場合には、電流は、Phys.Rev.B 57, 12964 (1998)から既知であるように、指数関数的な状態密度(DOS)における電荷担体のホッピングに基づくモデルで描写され得る。ｎ型導電率の描写のためには、注入制限電流が考慮に入れられる。VdsがVg-Vso（スイッチオン電圧）と等しいポイントまでVdsが増加する場合には、ドレイン電極においてチャネルが遮断される。ドレイン電圧Vdsが更に大きい場合は、単極性トランジスタにおいてはドレイン電極のまわりに空乏領域が生じ、電流が飽和するであろう。しかしながら、両極性トランジスタの場合は、ドレイン電圧Vdsが更に増加する場合には、ドレイン電極において電極が蓄積(accumulate)する。これらの２つの蓄積領域(accumulation region)は、ｐｎ接合の発生を供給する。その後、ｐｎ接合における電流は変化することが出来ず、電子蓄積領域と正孔蓄積領域との組み合わされた長さがチャネル長と等しいという条件で、ソースとドレインとの間の電流Idsが計算され得る。これから、電流Idsが正孔の流れと電子の流れとの合計から成ることが分かる。従って、両極性トランジスタは、物理的に、並列接続されるｐ型及びｎ型トランジスタとみなされ得る。
【００３５】
図４は、本発明によるインバータの電気回路図を示している。
【００３６】
図５は、２つの同一のトランジスタが利用される本発明によるインバータの伝達特性を示している。利用トランジスタは、［６、６］−フェニルC61酪酸メチルエステルと、OC1OC10-PPVとの混合物を備える活性層を持つ。利用トランジスタは図２を参照して記載されている。インバータは、本発明に従って、供給電圧VDDの極性に応じて、第１又は第３象限で動作する。他方で、単極性論理に基づくインバータは第１象限でしか動作しない。更に、入力電圧VINの低い値及び高い値においては出力電圧VOUTにおける小さな増加が観察され得る。この増加は、両トランジスタがｎ型及びｐ型トランジスタの並列回路として機能することに帰される。しかしながら、インバータは、高い入力電圧VINと低い入力電圧VINとの両方において、依然として、幾らかの電流を得ることが出来る。これは、見出された出力電圧VOUTの増大をもたらす。インバータの特性は、状態密度(DOS)のアプローチでモデル化され得る。これは、グラフにおいて黒線で示されている動作をもたらす。更に、VOUT対VINのグラフが象限においてかなり対称的な配置を持つことは注目に値する。これは、トリップ電圧（入力電圧VINの値が出力電圧VOUTの値と等しい時の電圧）が、最小出力を伴う入力電圧と、最大出力を伴う入力電圧との間の中間に位置するという点で有利である。このため、ノイズマージンは最適である。他方で、単極性論理では、トリップ電圧が前記中間値から外れ、故に、ノイズマージンの更なる縮小が達成される。
【００３７】
図６は、本発明によるインバータ１０の第２実施例を平面図で示している。ここでは、共通ゲート電極２４が利用され、ソース電極２１及びドレイン電極は、組み合わされた指のような構造で実施される。これは、限られた表面上に広いチャネル２３、２３’をもたらす。その場合、ドレイン電極２２は、第１トランジスタのソース電極２１と、第２トランジスタのソース電極２１’とによって共用される。
【００３８】
図７は、小さいバンドギャップを備える材料が活性層として用いられる両極性電界効果トランジスタの特性を示している。この例においては、ＰＩＦとも示されるポリ（３、９−ジ−第３ブチルリンデノ［１、２−ｂ］フルオレン）が使用されているが、これは必須ではない。ＰＩＦ材料は、略々１％の濃度でクロロベンゼン中に溶かされ、スピンコーティングの助けを借りてテスト装置の表面に塗布された。テスト装置は図２を参照して記載されている。スピンコーティング後、前記装置は真空中で９０℃まで加熱された。グラフは、ここでは両極性トランジスタを扱っていることを示している。得られる正孔及び電子の移動度は略々2.10-5である。
【００３９】
当業者は分かるであろうように、上記の材料以外の材料も用いられ得る。更に、前記装置はインバータだけではなくより多くの素子を含むことが出来るということが成り立つ。例えば、多数のインバータが、リングオシレータを形成しながら直列に接続され得る。インバータはまた、NANDユニット又はNORユニットの一部であってもよい。別の寸法を備えるトランジスタ、例えば、より短いチャネル長又はより広いチャネル幅を備えるトランジスタが実施され得る。従って、本発明は、第１導電型の第１チャネルと、第２導電型の第２チャネルとを備えるトランジスタに基づくインバータユニットであって、前記チャネルが単一の活性層中に配置され、単一の電極層しか塗布されないインバータユニットを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】装置の概略的な断面図を示す。
【図２ａ】活性層としてｎ型半導体材料とｐ型半導体材料との混合物を持つ本発明において塗布される両極性トランジスタにおける、ゲート電極における様々な電圧Vgにおける、ソース電極とドレイン電極との間の電圧Vdsと、結果として生じる電流Idsとの間の関係を示す。
【図２ｂ】活性層としてｎ型半導体材料とｐ型半導体材料との混合物を持つ本発明において塗布される両極性トランジスタにおける、ゲート電極における様々な電圧Vgにおける、ソース電極とドレイン電極との間の電圧Vdsと、結果として生じる電流Idsとの間の関係を示す。
【図３】ｎ型半導体材料しか持たない単極性トランジスタにおける、ゲート電極における様々な電圧Vgにおける、ソース電極とドレイン電極との間の電圧Vdsと、結果として生じる電流Idsとの間の関係を示す。
【図４】インバータユニットの電気回路図を示す。
【図５】本発明によるインバータの入力電圧VINと出力電圧VOUTとの間の関係を示す。
【図６】本発明によるインバータの第２実施例の概略的な平面図を示す。
【図７ａ】小さいバンドギャップを備える単一の半導体材料を活性層として持つ本発明において塗布される両極性トランジスタにおける、ゲート電極における様々な電圧Vgにおける、ソース電極とドレイン電極との間の電圧Vdsと、結果として生じる電流Idsとの間の関係を示す。
【図７ｂ】小さいバンドギャップを備える単一の半導体材料を活性層として持つ本発明において塗布される両極性トランジスタにおける、ゲート電極における様々な電圧Vgにおける、ソース電極とドレイン電極との間の電圧Vdsと、結果として生じる電流Idsとの間の関係を示す。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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