(57)【要約】【課題】配向性が高く、配向した領域が大きい有機半導体膜を製造できる有機半導体膜の製造方法を提供する。性能に優れた有機デバイスを提供する。【解決手段】本発明の有機半導体膜の製造方法は、溶融した有機半導体化合物Ａを支持板１０ａ，２０ａに接触させた状態で冷却して固化させる方法であって、下記（１）〜（３）を採用したものである。（１）支持板が、有機半導体化合物Ａに接触する側の面に多数の溝が形成されたものである、（２）冷却の際に、支持板表面に略平行な一方向に沿った温度勾配を有機半導体化合物Ａに付与する、（３）支持板が、ポリイミド製である。本発明の有機デバイスは、上述した有機半導体膜の製造方法により製造された有機半導体膜を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した有機半導体化合物を支持板に接触させた状態で冷却して固化させる有機半導体膜の製造方法であって、
支持板の有機半導体化合物に接触する側の面に多数の溝が形成されたものであることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
【請求項２】
溶融した有機半導体化合物を支持板に接触させた状態で冷却して固化させる有機半導体膜の製造方法であって、
冷却の際に、支持板表面に略平行な方向に沿った温度勾配を有機半導体化合物に付与することを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
【請求項３】
溶融した有機半導体化合物を支持板に接触させた状態で冷却して固化させる有機半導体膜の製造方法であって、
支持板が、ポリイミド製であることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの有機半導体膜の製造方法により製造された有機半導体膜を備えることを特徴とする有機デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体化合物を含む有機半導体膜の製造方法および有機半導体膜を備えた有機デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスの軽量化や可撓化等を目的として、有機半導体化合物を用いた有機デバイスに関する研究が広く行われている。
通常、有機デバイスには、有機半導体化合物を含む有機半導体膜が備えられている。有機半導体膜の製造方法としては、例えば、特許文献１に、溶融した有機半導体化合物を一対の平板で挟んで成形する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−６０２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
有機半導体膜を備えた有機デバイスでは、有機半導体膜の配向性が高く、また、配向した領域が大きいほど、優れた性能を発揮するものと予想されている。
しかしながら、特許文献１に記載の方法で得られた有機半導体膜は、有機半導体膜の配向性が低く、配向した領域が小さいため、これを用いた有機デバイスは、充分な性能を発揮できなかった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、配向性が高く、配向した領域が大きい有機半導体膜を製造できる有機半導体膜の製造方法を提供することを目的とする。また、性能に優れた有機デバイス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】
【０００４】
［１］  溶融した有機半導体化合物を支持板に接触させた状態で冷却して固化させる有機半導体膜の製造方法であって、
支持板が、有機半導体化合物に接触する側の面に多数の溝が形成されたものであることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
［２］  溶融した有機半導体化合物を支持板に接触させた状態で冷却して固化させる有機半導体膜の製造方法であって、
冷却の際に、支持板表面に略平行な方向に沿った温度勾配を有機半導体化合物に付与することを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
［３］
溶融した有機半導体化合物を支持板に接触させた状態で冷却して固化させる有機半導体膜の製造方法であって、
支持板が、ポリイミド製であることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
［４］  ［１］〜［３］のいずれかの有機半導体膜の製造方法により製造された有機半導体膜を備えることを特徴とする有機デバイス。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の有機半導体膜の製造方法は、配向性が高く、配向した領域が大きい有機半導体膜を製造できる。
本発明の有機デバイスは、性能に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
＜有機半導体膜の製造方法＞
（第１の実施形態例）
本発明の有機半導体膜の製造方法の第１の実施形態例について説明する。
本実施形態例の有機半導体膜の製造方法は、図１に示すように、溶融した有機半導体化合物Ａを、矩形状の第１の支持板１０ａと第２の支持板２０ａとで挟持した状態（第１の支持板１０ａと第２の支持板２０ａとに接触させた状態）で冷却して固化させる方法である。また、本実施形態例では、有機半導体化合物Ａの上に配置された第２の支持板２０ａが、有機半導体化合物Ａに接触する側の面２１に多数の溝２２が形成されたものである。
以下、本実施形態例を具体的に説明する。
【０００７】
本実施形態例では、上面３１が加熱面であるヒータ３０と、ヒータ３０の上に設置された平板状の台座４０と、台座４０の上に配置され、有機半導体化合物Ａが載せられる第１の支持板１０ａと、有機半導体化合物Ａの上に配置される第２の支持板２０ａとを具備する膜製造装置１を使用する。
【０００８】
第１の支持板１０ａは、有機半導体化合物Ａに接触する側の面が平滑な面のものである。
第２の支持板２０ａは、図２に示すように、有機半導体化合物Ａに接触する側の面２１に、長手方向に沿って多数の溝２２が形成されたものである。
多数の溝２２が形成された第２の支持板２０ａを得る方法としては、例えば、平板表面を研磨剤（例えば、サンドペーパ等）により一方向に研磨する方法、平板表面に刃物により一方向に傷を付ける方法、溝２２を形成可能な凸条が設けられた押し型を、平板に押し当てる方法、平板表面を低角のイオンビーム照射によって表面処理する方法、溝２２が形成されるように支持板を成形する方法などが挙げられる。
【０００９】
溝２２の幅は、得られる有機半導体膜の配向性がより高くなり、配向した領域がより大きくなることから、１〜５０μｍであることが好ましい。また、溝同士の間隔は２〜１００μｍであることが好ましい。また、同様の理由から、溝２２の深さは０．０１〜１μｍであることが好ましい。溝が誘起する配向性は、通常、形成された溝２２に対応する領域を超えて有機半導体膜に及ぶ。
【００１０】
第１の支持板１０ａおよび第２の支持板２０ａは絶縁体であってもよいし、半導体であってもよいし、導体であってもよく、その材質としては、例えば、金属酸化物、樹脂等の非金属、金属などを使用することができる。
本実施形態例の製造方法により得られる有機半導体膜を有機デバイスに利用する場合には、第１の支持板１０ａまたは第２の支持板２０ａが有機デバイスに備えられる基板であってもよい。なお、第１の支持板１０ａが基板である場合、得られる有機半導体膜のヒータ３０側の面は基板に接することになり、第２の支持板２０ａが基板である場合、得られる有機半導体膜のヒータ３０側の面は基板に接しないことになる。
【００１１】
台座４０は、少なくとも上面が平滑な面であればよく、例えば、第１の支持板１０ａとして使用できるものと同じものを使用できる。
【００１２】
有機半導体化合物Ａは、通常、π共役系の化合物であり、例えば、チオフェン−フェニレンコオリゴマー、チオフェンオリゴマー（オリゴチオフェン）、パラフェニレンビニレン、ペンタセン、およびそれらの誘導体などが挙げられる。また、下記化学式（１）〜（４）で表されるハイブリッド型の有機半導体化合物も使用できる。
【００１３】
【化１】
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【００１４】
【化２】
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【００１５】
【化３】
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【００１６】
【化４】
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【００１７】
これらの中でも、配向性がより高く、配向した領域がより大きい有機半導体膜を製造できることから、チオフェン−フェニレンコオリゴマーが好ましく、チオフェン−フェニレンコオリゴマーの中でも、下記化学式（５）〜（１３）で表される化合物およびそれらの分子末端をアルキル基等の置換基で修飾した化合物が好ましい。
ここで、チオフェン−フェニレンコオリゴマーとは、チオフェン環とフェニレン（ベンゼン）環とが一次元的に結合した化合物のことである。
【００１８】
【化５】
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【００１９】
【化６】
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【００２０】
【化７】
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【００２１】
【化８】
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【００２２】
【化９】
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【００２３】
【化１０】
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【００２４】
【化１１】
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【００２５】
【化１２】
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【００２６】
【化１３】
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【００２７】
また、ペンタセン類似の化合物として、ジグザグ構造の下記化学式（１４）で表されるピセンや屈曲構造の下記化学式（１５）で表される化合物を用いることもできる。
【００２８】
【化１４】
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【００２９】
【化１５】
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【００３０】
溶融前の有機半導体化合物Ａの形態としては、通常、粒状、粉状であるが、スピンコート等により形成した塗膜、蒸着膜であってもよい。さらに、これらを一旦溶融した後に冷却したものであってよい。
【００３１】
上記膜製造装置１を用いた有機半導体膜の製造方法では、溶融した有機半導体化合物を得るために、あらかじめ、第１の支持板１０ａ上に未溶融の有機半導体化合物Ａを配置し、その有機半導体化合物Ａの上に第２の支持板２０ａを、多数の溝２２が形成された面に有機半導体化合物Ａが接触するように配置する。このようにして、第１の支持板１０ａと第２の支持板２０ａとで有機半導体化合物Ａを挟持した後、ヒータ３０により加熱して、有機半導体化合物Ａを溶融する。
その際の加熱温度は、有機半導体化合物Ａを確実に溶融させるために、使用する有機半導体化合物Ａの融点以上であることが好ましい。また、加熱は、有機半導体化合物Ａの酸化を防ぐために、窒素やアルゴン等の不活性ガス下で行うことが好ましい。
【００３２】
そして、ヒータ３０による加熱を停止し、溶融した有機半導体化合物を第１の支持板１０ａと第２の支持板２０ａとで挟持した状態で、溶融した有機半導体化合物Ａの温度を少なくとも融点未満、次工程での取り扱い性を考慮すると、好ましくは室温付近にまで冷却して、有機半導体膜を製造する。
冷却は、自然冷却であってもよいし、空冷、水冷などであってもよい。
【００３３】
本実施形態例における冷却時間としては、０．１〜２時間であることが好ましい。冷却時間が０．１時間以上であれば、有機半導体膜を安定に製造でき、２．０時間以下であれば、有機半導体膜の生産性低下を防ぐことができる。
【００３４】
本実施形態例では、必要に応じて、再溶融した有機半導体膜を上述した製造方法に沿って冷却することを１回以上繰り返して、有機デバイス等に用いる最終的な有機半導体膜を得てもよい。
【００３５】
上述した実施形態例の有機半導体膜の製造方法では、溶融した有機半導体化合物Ａを、第２の支持板２０ａの溝が接触した状態で冷却するため、配向性が高く、配向した領域が大きい有機半導体膜を製造できる。これは、第２の支持板２０ａの溝が、有機半導体化合物Ａの配列に規則性を与えるためであると考えられる。
【００３６】
なお、第１の実施形態例では、第２の支持板２０ａの表面のみに溝が形成されていたが、第１の支持板１０ａの表面のみに溝が形成されてもよいし、第１の支持板１０ａおよび第２の支持板２０ａの両方に溝が形成されてもよい。
また、上記実施形態例では、第１の支持板１０ａおよび第２の支持板２０ａが矩形状であったが、例えば、正方形状、円形状、楕円状などであってもよい。
【００３７】
（第２の実施形態例）
本発明の有機半導体膜の製造方法の第２の実施形態例について説明する。
本実施形態例の有機半導体膜の製造方法は、図３に示すように、溶融した有機半導体化合物Ａを、矩形状の第１の支持板１０ｂと第２の支持板２０ｂとで挟持した状態（第１の支持板１０ｂと第２の支持板２０ｂとに接触させた状態）で冷却して固化させる方法であって、冷却の際に、支持板１０ｂ，２０ｂ表面に平行な一方向に沿った温度勾配を有機半導体化合物Ａに付与する方法である。
以下、本実施形態例を具体的に説明する。
【００３８】
本実施形態例では、冷却時に温度勾配を付与できる膜製造装置２を使用する。この膜製造装置２は、上面３１が加熱面であり、下面の末端に第１のスペーサ３２が配置されて傾斜したヒータ３０と、ヒータ３０の上に設置された平板状の台座４０と、台座４０の上に配置され、有機半導体化合物Ａが載せられる第１の支持板１０ｂと、有機半導体化合物Ａの上に配置される第２の支持板２０ｂと、第１の支持板１０ｂが水平になるように、第１の支持板１０ｂの長手方向の一端１１と台座４０との間に挿入された第２のスペーサ５０とを具備するものである。
この膜製造装置２では、ヒータ３０と第１の支持板１０ｂとの距離が、第１の支持板１０ｂの長手方向の一端１１から他端１２に向かうにつれて近接するようになっている。このような配置により、ヒータ３０の加熱を停止した際に、第１の支持板１０ｂの一端１１側でヒータ３０の予熱が他端１２側より伝わりにくくなり、速く冷却されるようになる。したがって、冷却の際に第１の支持板１０ｂ表面に平行な一方向に沿った温度勾配を付与できるようになっている。
【００３９】
上記膜製造装置２における第１のスペーサ３２としては、例えば、木製、ガラス製、金属製、樹脂製の板などを使用できる。第２のスペーサ５０としては、耐熱性が要求されるため、ガラス製、金属製、金属酸化物製の板を用いることが好ましい。
本実施形態例で使用する第１の支持板１０ｂおよび第２の支持板２０ｂとしては、表面に溝が形成されていないものを使用してもよいし、第１の実施形態例と同様に、有機半導体化合物Ａが接触する側の表面に多数の溝が形成されたものを使用してもよい。第１の支持板１０ｂおよび／または第２の支持板２０ｂの、有機半導体化合物Ａが接触する側の表面に多数の溝が形成されていれば、得られる有機半導体膜の配向性がより高くなり、配向した領域がより大きくなる。
【００４０】
また、本実施形態例で使用する有機半導体化合物Ａは第１の実施形態例と同様のものを用いる。
【００４１】
上記膜製造装置２を用いた有機半導体膜の製造方法では、溶融した有機半導体化合物を得るために、あらかじめ、第１の支持板１０ｂ上に未溶融の有機半導体化合物Ａを配置し、その有機半導体化合物Ａの上に第２の支持板２０ｂを配置する。このようにして、第１の支持板１０ｂと第２の支持板２０ｂとで有機半導体化合物Ａを挟持した後、ヒータ３０により加熱して、有機半導体化合物Ａを溶融する。
その際の加熱温度は、第１の実施形態例と同様に、有機半導体化合物Ａを確実に溶融させるために、使用する有機半導体化合物Ａの融点以上であることが好ましい。また、加熱は、有機半導体化合物Ａの酸化を防ぐために、窒素やアルゴン等の不活性ガス下で行うことが好ましい。
【００４２】
そして、ヒータ３０による加熱を停止し、溶融した有機半導体化合物Ａに第１の支持板１０ｂの表面に平行な一方向に沿った温度勾配を付与しながら、有機半導体化合物Ａを冷却して、固化させる。
本実施形態例においても、冷却は、自然冷却であってもよいし、空冷、水冷などであってもよい。
冷却の際の温度勾配としては、０．１〜１０℃／ｃｍであることが好ましい。冷却の際の温度勾配が０．１℃／ｃｍ以上であれば、得られる有機半導体膜の配向性をより高くでき、配向した領域を大きくできる。１０℃／ｃｍ以下であれば、温度勾配を容易に付与でき、また、有機半導体膜を安定に形成できる。
【００４３】
本実施形態例における冷却時間としては、０．２〜４．０時間であることが好ましい。冷却時間が０．２時間以上であれば、有機半導体膜を安定に製造でき、４．０時間以下であれば、有機半導体膜の生産性低下を防ぐことができる。
【００４４】
本実施形態例においても、必要に応じて、再溶融した有機半導体膜を上述した製造方法に沿って冷却することを１回以上繰り返して、有機デバイス等に用いる最終的な有機半導体膜を得てもよい。
【００４５】
上述した実施形態例の有機半導体膜の製造方法では、冷却の際に、有機半導体化合物Ａに第１の支持板１０ｂ表面に平行な一方向に沿った温度勾配を付与するため、配向性が高く、配向した領域が大きい有機半導体膜を製造できる。これは、温度勾配を付与して冷却することにより、有機半導体化合物が温度の低い側から順に規則的に固化して配列していくためであると考えられる。
【００４６】
なお、第２の実施形態例では、ヒータ３０と第１の支持板１０ｂとの距離を、第１の支持板１０ｂの長手方向の一端１１から他端１２に向かうにつれて近接させることにより、冷却の際に温度勾配を付与したが、温度勾配の付与はその方法に限定されない。例えば、加熱面が複数の領域に分割され、領域ごとに温度を設定できるヒータを用い、温度勾配が付与されるように各領域の温度を設定する方法、温度勾配を付与できるような冷却手段を設ける方法などが挙げられる。
また、上記実施形態例では、第１の支持板１０ｂおよび第２の支持板２０ｂが矩形状であったが、例えば、正方形状、円形状、楕円状などであってもよい。
【００４７】
（第３の実施形態例）
本発明の有機半導体膜の製造方法の第３の実施形態例について説明する。
本実施形態例の有機半導体膜の製造方法は、図１に示すように、溶融した有機半導体化合物Ａを、第１の支持板１０ｃと第２の支持板２０ｃとで挟持した状態（第１の支持板１０ｃと第２の支持板２０ｃとに接触させた状態）で冷却して固化させる方法であって、第１の支持板１０ｃおよび第２の支持板２０ｃがポリイミド製である方法である。
以下、本実施形態例を具体的に説明する。
【００４８】
本実施形態例では、第１の支持板１０ｃおよび第２の支持板２０ｃがポリイミド製であること以外は、図１に示す第１の実施形態例と同じ構成の膜製造装置１を使用する。
【００４９】
第１の支持板１０ｃおよび第２の支持板２０ｃを構成するポリイミドとしては、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを重縮合させて得たポリアミック酸を硬化したものが挙げられる。
【００５０】
芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−フランテトラカルボン酸二無水物、４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルプロパン二無水物、３，３’，４，４’−パーフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス（フタル酸）フェニルホスフィンオキサイド二無水物、ｐ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物、ｍ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物、ビス（トリフェニルフタル酸）−４，４’−ジフェニルエーテル二無水物、ビス（トリフェニルフタル酸）−４，４’−ジフェニルメタン二無水物などが挙げられる。
【００５１】
ジアミン成分としては、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、５−アミノ−１−（４′−アミノフェニル）−１，３，３−トリメチルインダン、６−アミノ−１−（４′−アミノフェニル）−１，３，３−トリメチルインダン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、３，５−ジアミノ−３’−トリフルオロメチルベンズアニリド、３，５−ジアミノ−４’−トリフルオロメチルベンズアニリド、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，７−ジアミノフルオレン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４，４’−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）、２，２’，５，５’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジクロロ−４，４’−ジアミノ−５，５’−ジメトキシビフェニル、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノ−２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）−ビフェニル、１，３’−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、４，４’−（ｐ−フェニレンイソプロピリデン）ビスアニリン、４，４’−（ｍ−フェニレンイソプロピリデン）ビスアニリン、２，２’−ビス［４−（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、４，４’−ビス［４−（４−アミノ−２−トリフルオロメチル）フェノキシ］−オクタフルオロビフェニル等の芳香族ジアミン；ジアミノテトラフェニルチオフェン等の芳香環に結合された２個のアミノ基と当該アミノ基の窒素原子以外のヘテロ原子を有する芳香族ジアミンなどが挙げられる。
【００５２】
ポリイミドを得る際の硬化反応では、イミダゾ−ル、ベンズイミダゾ−ル、イソキノリン、キノリン、β−ピコリンなどの置換もしくは非置換の含窒素複素環化合物などが用いられる。
【００５３】
第１の支持板１０ｃおよび／または第２の支持板２０ｃは、得られる有機半導体膜の配向性がより高くなる上に、配向した領域がより大きくなることから、一軸配向処理が施されていることが好ましい。
一軸配向処理としては、例えば、ポリイミド基板を一軸延伸する方法、ポリイミドを含む溶液または分散液を一方向に塗布する方法などが挙げられる。
【００５４】
上記膜製造装置を用いた有機半導体膜の製造方法は、第１の実施形態例と同様の方法と同様である。支持板に溝２２を形成する以外は、加熱温度、冷却温度、冷却時間等の条件も第１の実施形態例と同様である。
また、本実施形態例においても、必要に応じて、再溶融した有機半導体膜を上述した製造方法に沿って冷却することを１回以上繰り返して、有機デバイス等に用いる最終的な有機半導体膜を得てもよい。
【００５５】
上述した実施形態例の有機半導体膜の製造方法では、溶融した有機半導体化合物Ａをポリイミド製の第１の支持板１０ｃと第２の支持板２０ｃとで挟持した状態で冷却するため、配向性が高く、配向した領域が大きい有機半導体膜を製造できる。
また、有機半導体化合物Ａおよびポリイミドの熱収縮率が共に大きく、熱収縮率差が小さいため、有機半導体化合物Ａと支持板１０ｃ，２０ｃの熱収縮率差も小さくなるため、得られる有機半導体膜に亀裂が生じにくい。
【００５６】
なお、第３の実施形態例では、第１の支持板１０ｃおよび第２の支持板２０ｃが共にポリイミド製であったが、第１の支持板１０ｃまたは第２の支持板２０ｃのみがポリイミド製であってもよい。
また、冷却の際に第２の実施形態例と同様に、第１の支持板１０ｃ表面に平行な一方向に沿った温度勾配を有機半導体化合物Ａに付与してもよい。
【００５７】
以上説明した実施形態例により得られた有機半導体膜の厚さは、有機半導体膜を適用する有機デバイスの種類に応じて適宜選択されるが、１００μｍ以下が好ましく、亀裂を少なくする点では、１μｍ以下であることが好ましい。有機半導体膜の厚さを調節する方法としては、例えば、使用する有機半導体化合物量を適宜調整する方法、一対の支持板間に、所望の厚さに調節可能なスペーサを配置する方法などが挙げられる。
【００５８】
なお、上述した第１〜第３の実施形態例では、いずれも、一対の支持体で溶融した有機半導体化合物を挟持したが、本発明では、溶融した有機半導体化合物を一枚の支持板に接触させた状態で冷却して有機半導体膜を製造してもよい。
【００５９】
＜有機デバイス＞
本発明の有機デバイスの一実施形態例について説明する。
図４に、本実施形態例の有機デバイスを示す。この有機デバイスは電界効果型トランジスタ１００（以下、ＦＥＴ１００という。）であり、基板１１０と、基板１１０上に設けられたゲート電極１２０と、ゲート電極１２０上に設けられた絶縁膜１３０と、絶縁膜１３０上に設けられたソース電極１４０およびドレイン電極１５０と、絶縁膜１３０およびソース電極１４０およびドレイン電極１５０の上に設けられた有機半導体膜１６０とを備えるものである。
本実施形態例の有機半導体膜１６０は、上述した有機半導体膜の製造方法により製造したものである。
【００６０】
本実施形態例のＦＥＴ１００は、一般的なＦＥＴと同様に動作するものである。すなわち、ゲート電極１２０およびソース電極１４０、ドレイン電極１５０に電圧を印加することにより、ソース電極１４０からドレイン電極１５０にキャリアを移動させるものである。
【００６１】
有機半導体膜１６０は、ＦＥＴ１００のキャリア移動度が高くなることから、有機半導体化合物の分子の配向方向が、ソース電極１４０からドレイン電極１５０に向かう方向に沿うように配置されることが好ましい。
【００６２】
上述したＦＥＴ１００では、配向性が高く、配向した領域が大きい有機半導体膜１６０を備えたものであるから、ＦＥＴとして優れた性能を発揮させることができる。また、このＦＥＴ１００は、有機半導体膜１６０を備えているため、軽量化され、可撓性を有したものである。
【００６３】
なお、本発明の有機デバイスは、ＦＥＴに限定されず、例えば、有機エレクトロルミネッセンスデバイス（有機ＥＬデバイス）、有機メモリ、偏光デバイスなどであってもよい。
【実施例】
【００６４】
（実施例１）
実施例１は第１の実施形態例に対応する例であり、図１に示す膜製造装置１を用いた。
本例では、まず、２８ｍｍ×２６ｍｍのスライドガラスの片面に、サンドペーパを一方向に擦り付けることにより、多数の溝（深さ約２μｍ）を形成させて、第２の支持板２０ａを得た。
次いで、ヒータ３０上に台座４０であるシリコンウエハを載せ、さらに、シリコンウエハ上に１８ｍｍ×５．５ｍｍのカバーガラス（第１の支持板１０ａ）を載せた。そのカバーガラス上に、有機半導体化合物Ａである１，４−ビス（５−フェニルチオフェン−２−イル）ベンゼン（化学式（６）で表される化合物、以下、この化合物のことをＡＣ５という。）の粉末０．０８ｍｇを配置した。
そのＡＣ５の粉末の上に第２の支持板２０ａを、溝が形成された面が粉末に接するように配置した。その後、窒素雰囲気下、ヒータ３０により、ＡＣ５の粉末を３０４℃（ＡＣ５の融点）で加熱して溶融させた。溶融した後、ヒータ３０による加熱を停止して、第１の支持板１０ａと第２の支持板２０ａとでＡＣ５を挟持した状態で、自然冷却し、固化させることによって有機半導体膜を形成した。
この有機半導体膜を偏光顕微鏡により観察したところ、一軸配向領域（モノドメイン）が形成されていることを確認した（図５参照）。
【００６５】
（実施例２）
実施例２は第２の実施形態例に対応する例であり、図３に示す膜製造装置２を用いた。
本例では、まず、ヒータ３０の上に台座４０であるシリコンウエハを載せ、さらに、シリコンウエハ上に１７ｍｍ×１７ｍｍのスライドガラス（第１の支持板１０ｂ）を載せた。次いで、第１の支持板１０ｂであるスライドガラスの上にＡＣ５の粉末２．０ｍｇを配置し、ＡＣ５の粉末の上にさらに１７ｍｍ×１７ｍｍのシリコン基板（第２の支持板２０ｂ）を載せた。
また、ヒータ３０が０．５度傾斜するようにヒータ３０の下面の末端に第１のスペーサ３２を配置し、また、前記スライドガラスが水平になるように、スライドガラスの一端とシリコンウエハとの間に、カバーガラスからなる第２のスペーサ５０を挿入した。このようにスライドガラスが配置されていることにより、スライドガラスとヒータとの距離が、スライドガラスの一端から他端に向かうにつれて近接するため、冷却の際に温度勾配を付与できるようになっている。
その後、ＡＣ５をスライドガラス（第１の支持板１０ｂ）とシリコン基板（第２の支持板２０ｂ）とで挟持した状態で、窒素雰囲気下、ヒータ３０により、ＡＣ５の粉末を３０４℃で加熱して溶融させた。溶融した後、２時間かけて、温度勾配３℃／ｃｍで自然冷却し、固化させることによって有機半導体膜を形成した。
この有機半導体膜を偏光顕微鏡により観察したところ、一軸配向領域（モノドメイン）が形成されていることを確認した（図６参照）。
【００６６】
（実施例３）
実施例３は第１の実施形態例または第２の実施形態例に対応する例であり、図３に示す膜製造装置２を用いた。
本例は、まず、２６．５ｍｍ×２６ｍｍのスライドガラスの表面に、サンドペーパを一方向に擦り付けることにより、多数の溝（深さ約２μｍ）を形成させて、第２の支持板２０ｂを得た。
ヒータ３０の上に台座４０であるシリコンウエハを載せ、さらに、シリコンウエハ上に１８ｍｍ×１８ｍｍのカバーガラス（第１の支持板１０ｂ）を載せた。次いで、スライドガラスの上にＡＣ５の粉末１．５６ｍｇを配置し、ＡＣ５の粉末の上にさらに第２の支持板２０ｂを、溝が形成された表面がＡＣ５の粉末に接するように載せた。
また、ヒータ３０の下面の末端に第１のスペーサ３２を配置して、ヒータ３０を０．５度傾斜させ、また、前記スライドガラスが水平になるように、スライドガラスの一端１１とシリコンウエハとの間に、カバーガラスからなる第２のスペーサ５０を挿入した。このようにスライドガラスが配置されていることにより、スライドガラスとシリコンウエハとの距離が、スライドガラスの一端１１から他端１２に向かうにつれて近接するため、冷却の際に温度勾配を付与できるようになっている。
その後、窒素雰囲気下、ヒータ３０により、ＡＣ５の粉末を３０４℃で加熱して溶融させた。溶融した後、ＡＣ５を第１の支持板１０ｂと第２の支持板２０ｂとで挟持した状態で、２時間かけて、温度勾配３℃／ｃｍで自然冷却し、固化させることによって有機半導体膜を形成した。
この有機半導体膜を偏光顕微鏡により観察したところ、一軸配向領域（モノドメイン）が形成されていることを確認した（図７参照）。
【００６７】
（実施例４）
実施例４は第３の実施形態例に対応する例であり、図１に示す膜製造装置１を用いた。
本例では、まず、ヒータ３０の上に台座４０であるシリコンウエハを載せ、さらに、シリコンウエハ上に１０ｍｍ×１０ｍｍのポリイミド製の第１の支持板１０ｃ（エヌティティアドバンステクノロジ社製ポリイミド光導波路基板）を載せた。次いで、第１の支持板１０ｃ上に、５−（４−ビフェニリル）−２，２’−ビチオフェン（化学式（１１）で表される化合物、以下、この化合物のことを、ＢＣ４という。）の粉末１．３ｍｇを配置し、ＢＣ４の粉末の上にさらにポリイミド製の第２の支持板２０ｃを載せた。
その後、窒素雰囲気下、ヒータ３０により、ＢＣ４の粉末を２２４℃以上まで加熱して溶融させた。溶融した後、ＢＣ４を第１の支持板１０ｃと第２の支持板２０ｃとで挟持した状態で２時間かけて自然冷却し、固化させることによって有機半導体膜を形成した。
この有機半導体膜を偏光顕微鏡により観察したところ、一軸配向領域（モノドメイン）が形成されていることを確認した（図８参照）。
【００６８】
（実施例５）
第１の支持板１０ｃおよび第２の支持板２０ｃとして、実施例４の各支持板にフッ素化ポリイミド（セントラル硝子社製ＦＬ−０１）を一方向に塗布して配向処理したものを用いたこと以外は実施例４と同様にして有機半導体膜を形成した。
この有機半導体膜を偏光顕微鏡により観察したところ、一軸配向領域（モノドメイン）からなることを確認した（図９参照）。また、長手方向の長さが約１００μｍの大きなモノドメインが観察された。
【００６９】
（比較例１）
ヒータの上に台座であるシリコンウエハを載せ、さらに、シリコンウエハの上にスライドガラスを載せた。次いで、そのスライドガラスの上に２，５−ビス（４−ビフェニリル）チオフェン（化学式（１０）を配置し、ヒータ３０により３３０℃で加熱して溶融した。その後、自然冷却し、固化させて有機半導体膜を形成した。この有機半導体膜を偏光顕微鏡により観察したところ、多数の筋模様が見られ、配向した様子は観察されなかった。
【００７０】
実施例１〜５および比較例１の有機半導体膜の偏光顕微鏡観察により、配向度および亀裂のない領域の大きさについて評価した。評価結果を表１に示す。なお、配向度は以下の基準で評価した。
［配向度］
◎：消光位において全面的に暗黒に見え、配向度が特に高い。
○：消光位においてほぼ全面的に暗黒に見え、配向度が高い。
×：消光位において暗黒な部分と明るい部分とが混在し、配向度が低い。
【００７１】
【表１】
2007287862.tif 000018
【００７２】
表面に多数の溝が形成された支持板を有機半導体化合物に接触させながら冷却して形成した実施例１の有機半導体膜は、配向度が特に高かった。亀裂のない領域はやや小さかったが問題のない範囲である。
冷却時に有機半導体化合物に温度勾配を付与して形成した実施例２の有機半導体膜は、配向度が特に高かった。亀裂のない領域はやや小さかったが問題のない範囲である。
冷却時に、表面に溝が形成された支持板を有機半導体化合物に接触させ、有機半導体化合物に温度勾配を付与して形成した実施例３の有機半導体膜は、配向度が高かった。亀裂のない領域はやや小さかったが問題のない範囲である。
ポリイミド製支持板を用いて形成した実施例４，５の有機半導体膜は、配向度が高かった。また、亀裂のない領域は大きく、実施例５では、特に大きかった。
表面に溝が形成された支持板またはポリイミド製の支持板を用いず、冷却時に温度勾配を付与せずに形成した比較例１の有機半導体膜は、配向度が低い上に、無数の筋模様が形成されて、亀裂のない領域を確認できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る有機半導体膜の製造方法の第１の実施形態例を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態例の第２の支持板の表面を示す平面図である。
【図３】本発明に係る有機半導体膜の製造方法の第２の実施形態例を示す側面図である。
【図４】本発明の有機デバイスの一実施形態例を示す断面図である。
【図５】実施例１の有機半導体膜を偏光顕微鏡で観察した像である。
【図６】実施例２の有機半導体膜を偏光顕微鏡で観察した像である。
【図７】実施例３の有機半導体膜を偏光顕微鏡で観察した像である。
【図８】実施例４の有機半導体膜を偏光顕微鏡で観察した像である。
【図９】実施例５の有機半導体膜を偏光顕微鏡で観察した像である。
【符号の説明】
【００７４】
１，２  膜製造装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  第１の支持板
１１  一端
１２  他端
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  第２の支持板
２２  溝
３０  ヒータ
３１  上面
３２  第１のスペーサ
４０  台座
５０  第２のスペーサ
１００  電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ、有機デバイス）
１１０  基板
１２０  ゲート電極
１３０  絶縁膜
１４０  ソース電極
１５０  ドレイン電極
１６０  有機半導体膜
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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