(57)【要約】【課題】電極に対して有機分子結晶層を配向制御して接合することができる有機分子結晶層の接合方法およびこの接合方法を利用した有機素子の製造方法を提供する。【解決手段】絶縁性基体１１上に電極１２およびこの電極１２と接合する芳香族化合物からなる有機分子結晶層１３を形成する場合に、電極１２の側面１２ａの絶縁性基体１１の主面に対する傾斜角度を制御することにより、有機分子結晶層１３の電極１２に対する配向を制御する。電極１２の側面を傾斜角度が互いに異なる複数の面により形成するようにしてもよい。【選択図】図１
2012209485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基体上に電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる有機分子結晶層を形成する場合に、上記電極の側面の上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度を制御することにより上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向を制御するようにした有機素子の製造方法。
【請求項２】
上記電極の側面の上記傾斜角度θは０°＜θ＜９０°である請求項１記載の有機素子の製造方法。
【請求項３】
上記電極の側面を上記傾斜角度が互いに異なる複数の面により形成するようにした請求項２記載の有機素子の製造方法。
【請求項４】
上記電極の側面を上部の面および下部の面により形成し、上記下部の面の上記傾斜角度を上記上部の面の上記傾斜角度よりも小さくするようにした請求項３記載の有機素子の製造方法。
【請求項５】
上記芳香族化合物は縮合環化合物である請求項１記載の有機素子の製造方法。
【請求項６】
上記縮合環化合物はアセン類である請求項５記載の有機素子の製造方法。
【請求項７】
上記絶縁性基体は平坦な主面を有する請求項１記載の有機素子の製造方法。
【請求項８】
上記絶縁性基体はファイバー状絶縁体であり、このファイバー状絶縁体の外周面上に上記電極および上記有機分子結晶層をこのファイバー状絶縁体の中心軸方向またはこの中心軸方向に対して傾斜した方向に細線状に形成する請求項１記載の有機素子の製造方法。
【請求項９】
上記絶縁性基体の主面に溝を形成し、この溝の内部に上記電極および上記有機分子結晶層を形成する請求項１記載の有機素子の製造方法。
【請求項１０】
上記有機素子は有機トランジスタであり、上記電極はソース電極またはドレイン電極である請求項１記載の有機素子の製造方法。
【請求項１１】
上記有機分子結晶層の少なくとも一部が超伝導体である請求項１記載の有機素子の製造方法。
【請求項１２】
絶縁性基体上に形成された電極に芳香族化合物からなる有機分子結晶層を接合する場合に、上記電極の側面の上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度を制御することにより上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向を制御するようにした有機分子結晶層の接合方法。
【請求項１３】
絶縁性基体上に細線状の電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる細線状の有機分子結晶層を形成する場合に、上記電極の側面の上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度を制御することにより上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向を制御するようにした細線状導電体の製造方法。
【請求項１４】
絶縁性基体上に形成された電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる有機分子結晶層を有し、
上記電極の側面が上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度が互いに異なる複数の面を有し、これらの複数の面において上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向が互いに異なる有機素子。
【請求項１５】
絶縁性基体上に形成された細線状の電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる細線状の有機分子結晶層を有し、
上記電極の側面が上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度が互いに異なる複数の面を有し、これらの複数の面において上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向が互いに異なる細線状導電体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有機素子の製造方法、有機分子結晶層の接合方法、細線状導電体の製造方法、有機素子および細線状導電体に関し、例えば、有機トランジスタなどの各種の有機素子や各種の細線状導電体に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
有機分子系の結晶は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような電子素子（例えば、非特許文献１参照。）や新たな超伝導体（例えば、非特許文献２参照。）などとして期待されている。種々の物質のなかで、有機分子系結晶は、低温プロセスでの真空蒸着（例えば、非特許文献３参照。）や、真空プロセスを要さない手法、例えば溶媒に溶かした有機分子の塗布（例えば、非特許文献４参照。）などによる形成が可能であるという特長を有する。その反面、有機分子系結晶は、構成単位となる分子の異方性が結晶構造に影響を与えるため、例えばベンゼン環を骨格としている芳香族化合物からなる有機分子系結晶では異方性が顕著である。その結果、ペンタセンに見られるように、有機分子の長軸方向の積層周期を単位とするような層状構造（例えば、非特許文献３におけるLattice Fringes に対応する）をとる場合が多い。これらの層状構造を有する有機分子系結晶の電導機構は完全に解明されていないが、層状構造に沿って分子間でπ軌道の重なりが生じる方向と、その垂直方向とでは特性が異なると考えられる。有機分子系結晶では、超伝導の発現機構についても、銅酸化物系超伝導体（例えば、非特許文献５参照。）との類推から、層状構造をそろえることが電導特性の向上にとって重要と考えられる。すなわち、デバイスや導線材に用いる場合には、結晶方位を制御することが重要な課題となる。特に、あらかじめ形成されている構造体の一部に芳香族化合物からなる有機分子系結晶を形成する場合には、構造体と分子との結合状況によって分子結晶のサイズおよび配向が左右されるため、電極と有機分子系結晶との接合界面近傍においても配向制御が重要な課題となる。しかし、これまでの技術では、基板上に自己組織膜を形成するなど（例えば、非特許文献６参照。）、主に基板側に対する配向制御にとどまっている。また、電極と有機分子との界面に関しては、例えば、チオール処理（例えば、非特許文献７参照。）など電子授受による特性の改善が報告されているものの、電極端における微視的な配向制御に関する方法はなかった。
【０００３】
また、電極部と絶縁膜部とでは、有機分子の吸着の様相が異なると考えられ、その界面近傍では欠陥が多く発生し、デバイス特性を劣化させる原因になっていると考えられる（例えば、非特許文献８参照。）。このように、これまでの技術では、基板に対するマクロ的な配向制御は実現されるものの、電極との微細な接合界面におけるミクロ的な配向制御がなされていないのが現状であった。また、実用的な超伝導体に関しては、ホウ化物系、銅酸化物系および金属系が主であり、それらの加工技術や安定化材との複合化技術（例えば、非特許文献９参照。）では、高温プロセスあるいは機械的強加工プロセスを経るため、分子素子、バイオ素子と組み合わせることが困難であった。
【０００４】
有機分子を用いた細線については、フラーレン細線の製造方法（例えば、特許文献１参照。）が知られているが、その場合には２種類の溶媒を必要とし、その境界にフラーレンを析出するという制約があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０３５６１８号明細書
【特許文献２】特開２０１０−６７９４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】N.Yoneya et al.,SID 06 DIGEST,p.123(2006)
【非特許文献２】R.Mitsuhashi et al.,Nature,Vol.464,76(2010)
【非特許文献３】Y.Murakami et al.,Phys.Rev.Lett.103,146102(2009)
【非特許文献４】T.Ohe et al.,Appl.Phys.Lett.93,053303(2008)
【非特許文献５】M.Machida et al.,Phys.Rev.Lett.75,3178(1995)
【非特許文献６】Y.-Y.Lin et al.,IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS,VOL.18,NO.12(1997)
【非特許文献７】D.J.Gundlach et al.,IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS,VOL.22,NO.12(2001)
【非特許文献８】C.D.Dimitrakopoulos et al.,Adv.Mater.2002,14,No.2,January 16
【非特許文献９】竹内他、２００６年度物質材料研究アウトルック、「５．超伝導材料（５）実用超伝導線材」、第３１０頁
【非特許文献１０】N. Kobayashi, M. Sasaki and K. Nomoto: Chem. Mater. 21(2009)552
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本開示が解決しようとする課題は、電極に対して有機分子結晶層を配向制御して接合することができ、良好な特性を有する有機素子の製造方法およびこの製造方法を用いて製造することができる有機素子を提供することである。
【０００８】
本開示が解決しようとする他の課題は、電極に対して有機分子結晶層を配向制御して接合することができる有機分子結晶層の接合方法を提供することである。
【０００９】
本開示が解決しようとするさらに他の課題は、細線状電極に対して細線状有機分子結晶層を配向制御して接合することができ、良好な特性を有する細線状導電体の製造方法およびこの製造方法を用いて製造することができる細線状導電体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った。この研究の過程で偶然に、絶縁体上に電極を形成し、その後に芳香族化合物からなる有機分子結晶層を形成して電極と接合させたとき、絶縁体表面に対する電極の側面の傾斜角度が変わると、電極に対する有機分子結晶層の配向が変わることを見い出した。そして、この独自に得た知見に基づいて鋭意検討を行った結果、本開示に至ったものである。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決するために、本開示は、
絶縁性基体上に電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる有機分子結晶層を形成する場合に、上記電極の側面の上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度を制御することにより上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向を制御するようにした有機素子の製造方法である。
【００１２】
上記の電極の側面の傾斜角度をθとすると、０°＜θ＜９０°である。電極の側面はその全部が平面であってもよいし、その全部または一部が曲面（凹面、凸面またはそれらが混在したもの）であってもよい。電極の側面の全部または一部が曲面である場合には、θとしてその曲面の平均的な傾斜角度を用いる。電極の側面は傾斜角度が互いに異なる複数の面により形成するようにしてもよい。例えば、電極の側面を上部の面および下部の面により形成し、その下部の面の傾斜角度を上部の面の傾斜角度よりも小さくするようにしてもよい。
【００１３】
絶縁性基体は、典型的には平坦な主面を有し、この主面上に電極およびこの電極と接合した有機分子結晶層が形成されるが、絶縁性基体の主面に溝を形成し、この溝の内部に電極および有機分子結晶層を形成するようにしてもよい。
【００１４】
必要に応じて、絶縁性基体としてファイバー状絶縁体を用いてもよい。この場合、例えば、このファイバー状絶縁体の外周面上に電極および有機分子結晶層をこのファイバー状絶縁体の中心軸方向またはこの中心軸方向に対して傾斜した方向に細線状に形成する。
【００１５】
有機素子は、芳香族化合物からなる有機分子結晶層を電極と接合するものである限り、基本的にはどのようなものであってもよいが、例えば、有機トランジスタ、有機光電変換素子などである。有機トランジスタでは、有機分子結晶層はチャネルが形成される半導体層であり、この有機分子結晶層が接合する電極はソース電極またはドレイン電極である。有機光電変換素子では、有機分子結晶層は有機光電変換層であり、この有機分子結晶層が接合する電極はこの有機光電変換層からの電流の取り出しのためにその一端および他端に設けられる電極である。有機分子結晶層の少なくとも一部が超伝導体であってもよく、この場合には有機超伝導体素子を製造することができる。
【００１６】
有機分子結晶層を構成する芳香族化合物は、ベンゼン系芳香族化合物、複素芳香族化合物、非ベンゼン系ベンゼン系芳香族化合物に分類される。ベンゼン系芳香族化合物は、縮合環芳香族化合物、例えば、ベンゾ縮合環化合物などである。複素芳香族化合物は、例えば、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾールなどである。非ベンゼン系芳香族化合物は、例えば、アヌレン、アズレン、シクロペンタジエニルアニオン、シクロヘプタトリエニルカチオン（トロピリウムイオン）、トロポン、メタロセン、アセプレイアジレンなどである。
【００１７】
上記の芳香族化合物のなかでも、好適には、縮合環化合物が用いられる。縮合環化合物としては、アセン類（ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセンなど）、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、テトラフェン、ピレン、ピセン、ペンタフェン、ペリレン、ヘリセン、コロネンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。芳香族化合物としては、好適には、６，１２−ジオキサアンタントレン（いわゆるペリキサンテノキサンテン、6,12-dioxaanthanthreneであり、「ＰＸＸ」と略称される場合もある。）などのジオキサアンタントレン系化合物も用いられる（非特許文献１０および特許文献２参照。）。
【００１８】
また、本開示は、
絶縁性基体上に形成された電極に芳香族化合物からなる有機分子結晶層を接合する場合に、上記電極の側面の上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度を制御することにより上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向を制御するようにした有機分子結晶層の接合方法である。
【００１９】
この有機分子結晶層の接合方法においては、その性質に反しない限り、上記の有機素子の製造方法に関連して説明したことが成立する。
【００２０】
また、本開示は、
絶縁性基体上に細線状の電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる細線状の有機分子結晶層を形成する場合に、上記電極の側面の上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度を制御することにより上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向を制御するようにした細線状導電体の製造方法である。
【００２１】
この細線状導電体の製造方法においては、その性質に反しない限り、上記の有機素子の製造方法に関連して説明したことが成立する。
【００２２】
また、本開示は、
絶縁性基体上に形成された電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる有機分子結晶層を有し、
上記電極の側面が上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度が互いに異なる複数の面を有し、これらの複数の面において上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向が互いに異なる有機素子である。
【００２３】
この有機素子においては、その性質に反しない限り、上記の有機素子の製造方法に関連して説明したことが成立する。
【００２４】
また、本開示は、
絶縁性基体上に形成された細線状の電極およびこの電極と接合する芳香族化合物からなる細線状の有機分子結晶層を有し、
上記電極の側面が上記絶縁性基体の主面に対する傾斜角度が互いに異なる複数の面を有し、これらの複数の面において上記有機分子結晶層の上記電極に対する配向が互いに異なる細線状導電体である。
【００２５】
上述の本開示においては、有機分子結晶層の層状構造をほぼ維持したまま、電極に対する有機分子結晶層の配向を制御することができるので、有機分子結晶層本来の特性を生かしつつ、有機分子結晶層を電極に対して最適な配向で形成することができる。あるいは、有機分子結晶層に互いに配向が異なる複数の部位を形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本開示によれば、電極に対して有機分子結晶層を配向制御して接合することができ、良好な特性を有する有機素子を得ることができる。
【００２７】
また、本開示によれば、細線状電極に対して細線状有機分子結晶層を配向制御して接合することができ、良好な特性を有する細線状導電体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【図２】第１の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【図３】第１の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を適用することができる電極および有機分子結晶層のパターン形状および配置の例を示す平面図である。
【図４】第２の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【図５】実施例の試料の作製方法を示す断面図である。
【図６】実施例の試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す図面代用写真である。
【図７】実施例の試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す図面代用写真である。
【図８】第３の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【図９】第４の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【図１０】第５の実施の形態によるトップゲート型有機トランジスタを示す断面図である。
【図１１】第６の実施の形態によるボトムゲート型有機トランジスタを示す断面図である。
【図１２】第７の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【図１３】第８の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【図１４】第９の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（有機分子結晶層の接合方法）
２．第２の実施の形態（有機分子結晶層の接合方法）
３．第３の実施の形態（有機分子結晶層の接合方法）
４．第４の実施の形態（有機分子結晶層の接合方法）
５．第５の実施の形態（トップゲート型有機トランジスタおよびその製造方法）
６．第６の実施の形態（ボトムゲート型有機トランジスタおよびその製造方法）
７．第７の実施の形態（細線状導電体およびその製造方法）
８．第８の実施の形態（細線状導電体およびその製造方法）
９．第９の実施の形態（細線状導電体およびその製造方法）
【００３０】
〈１．第１の実施の形態〉
［有機分子結晶層の接合方法］
図１は第１の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法を示す。この有機分子結晶層は芳香族化合物からなる。
【００３１】
図１に示すように、第１の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法においては、例えば平坦な主面を有する絶縁性基体１１上に電極１２を形成する。絶縁性基体１１としては、従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選ばれるが、例えば、表面に絶縁膜、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜が形成されたシリコン基板やガラス基板などを用いることができる。電極１２の材料としては、従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選ばれるが、例えば、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銅合金などを用いることができる。電極１２の形成方法としては従来公知の方法を用いることができ、必要に応じて選ばれるが、例えば、所定のマスク（シャドーマスクなど）を用いた真空蒸着法などを用いることができる。絶縁性基体１１の主面に対する電極１２の側面１２ａの傾斜角度θは０°＜θ＜９０°である。電極１２の側面１２ａは平面であってもよいし、凸面または凹面またはそれらが混在した曲面であってもよく、後者の場合は側面１２ａ全体の平均傾斜角度をθとする。
【００３２】
次に、この電極１２が形成された絶縁性基体１１上にこの電極１２の側面１２ａと接合するように、芳香族化合物からなる有機分子結晶層１３を形成する。この有機分子結晶層１３を構成する芳香族化合物としては、すでに述べたものを用いることができ、必要に応じて選ばれる。有機分子結晶層１３の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、塗布法、浸漬法などを用いることができ、必要に応じて選ばれる。有機分子結晶層１３を細線状に形成することにより、細線状導電体を形成することができる。
【００３３】
この場合、電極１２の側面１２ａの傾斜角度θを制御することにより、電極１２に対する有機分子結晶層１３の配向を制御することができる。例えば、図２Ａに示すように、電極１２の側面１２ａを比較的急峻に形成すると、具体的には傾斜角度θを例えば６０°以上８０°以下に設定すると、有機分子結晶層１３を電極１２の側面１２ａに平行に配向させることができる。また、図２Ｂに示すように、電極１２の側面１２ａの傾斜角度θを例えば５°以上２０°以下に設定すると、有機分子結晶層１３を電極１２の側面１２ａに対して傾斜した方向に配向させることができる。図２Ａに示す場合および図２Ｂに示す場合のいずれも、有機分子結晶層１３のうちの絶縁性基体１１上に形成された部分はこの絶縁性基体１１の主面に平行に配向させることができる。
【００３４】
絶縁性基体１１上に形成する電極１２および有機分子結晶層１３のパターン形状および配置は必要に応じて選ばれる。図３Ａ〜Ｄに、電極１２および有機分子結晶層１３のパターン形状および配置の例を示す。
【００３５】
この第１の実施の形態によれば、電極１２の側面１２ａの傾斜角度θの制御により、有機分子結晶層１３の層状構造をほぼ維持したまま、電極１２との接合部の有機分子結晶層１３の配向を制御することができる。このため、有機分子結晶層１３本来の特性を生かしつつ、有機分子結晶層１３を最適な配向で電極１２に接合することができ、電極１２との接合部の有機分子結晶層１３の結晶粒界の性状の向上を図ることができ、良好な接合特性を得ることができる。特に、電極１２と有機分子結晶層１３との間のキャリアーの移動を良好に行うことができ、送電損失の低減を図ることができる。また、電極１２および有機分子結晶層１３は低温プロセスあるいは常温プロセスにより形成することができるため、有機分子結晶層１３として非特許文献２のような超伝導体を用いることにより、これまでは困難であった、低温プロセスあるいは常温プロセスによる超伝導体の形成が可能となり、有機超伝導素子を実現することができる。さらに、電極１２および有機分子結晶層１３は低温プロセスあるいは常温プロセスにより形成することができるため、例えば、電極１２の一部に、分子素子あるいはバイオ素子を組み合わせることで、超伝導体と分子素子あるいはバイオ素子とを連結することができ、あるいは、これらの素子を集積化することができる。
【００３６】
〈２．第２の実施の形態〉
［有機分子結晶層の接合方法］
図４に示すように、第２の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法においては、例えば平坦な主面を有する絶縁性基体１１上に電極１２を形成する。この場合、この電極１２の側面は上部側面１２ｂとこれに連続した下部側面１２ｃとにより形成する。上部側面１２ｂは、図２Ａと同様に、傾斜角度θを例えば６０°以上８０°以下に設定する。下部側面１２ｃは、図２Ｂと同様に、傾斜角度θを例えば５°以上２０°以下に設定する。
【００３７】
次に、第１の実施の形態と同様にして、この電極１２が形成された絶縁性基体１１上にこの電極１２の上部側面１２ｂと下部側面１２ｃとに接合するように有機分子結晶層１３を形成する。この場合、この有機分子結晶層１３のうちの上部側面１２ｂと接合した部分は、この上部側面１２ｂに平行に配向させることができる。また、この有機分子結晶層１３のうちの下部側面１２ｃと接合した部分は、この下部側面１２ｃに対して傾斜した方向に配向させることができる。
【００３８】
〈実施例〉
図５Ａに示すように、Ｓｉ基板２１上に熱酸化法により厚さが約１５０ｎｍのＳｉＯ2 膜２２を形成し、これを絶縁性基体１１として用いた。
【００３９】
次に、図５Ｂに示すように、シャドーマスク（メタルマスク）を用いた真空蒸着法により、ＳｉＯ2 膜２２上にＡｕを堆積させ、上部側面および下部側面を有するＡｕ電極２３を形成した。
【００４０】
次に、図５Ｃに示すように、真空蒸着法により、水晶振動子による膜厚制御を行いながら、有機分子結晶層１３として厚さが約４０ｎｍのペンタセン膜２４を形成し、Ａｕ電極２３の上部側面、下部側面および上面に接合した。引き続いて、Ａｕ電極２３とペンタセン膜２４との接合特性の向上を図るために、真空蒸着に用いた真空チャンバー内で温度約１００℃で約２時間アニールを行った。
【００４１】
以上のようにしてペンタセン膜２４を形成した試料の断面透過型電子顕微鏡写真を図６に示す。図６から明らかなように、絶縁体であるＳｉＯ2 膜２２上に、このＳｉＯ2 膜２２の表面に対して約７０〜７５°傾斜した上部側面およびこのＳｉＯ2 膜２２の表面に対して約１０°傾斜した下部側面を有するＡｕ電極２３が形成されている。ペンタセン膜２４のうちのこのＡｕ電極２３の上部側面と接合した部分はこの上部側面と平行な方向に配向している（配向Ａ）。ペンタセン膜２４のうちのこのＡｕ電極２３の下部側面と接合した部分は、上部側面とほぼ垂直な方向に配向している（配向Ｂ）。ペンタセン膜２４のうちのこのＡｕ電極２３の外側の部分のＳｉＯ2 膜２２上に直接形成された部分はこのＳｉＯ2 膜２２の表面に平行な方向に配向している（配向Ｃ）。ペンタセン膜２４のうちの配向Ｂの部分は配向Ｃの部分と緩やかに整合してゆき、配向Ｂの部分と配向Ｃとの部分との境界には小傾角粒界が形成されている。このペンタセン膜２４のうちの配向Ｃの部分を拡大して図７に示す。
【００４２】
以上のように、第２の実施の形態によれば、絶縁性基体１１の主面に対する傾斜角度が互いに異なる上部側面１２ｂおよび下部側面１２ｃを有する電極１２を形成し、この電極１２と接合するように有機分子結晶層１３を形成している。このため、有機分子結晶層１３の層状構造をほぼ維持したまま、有機分子結晶層１３のうちの電極１２の上部側面１２ｂとの接合部はこの上部側面１２ｂに平行に配向し、下部側面１２ｃとの接合部はこの下部側面１２ｃと傾斜した方向に配向するようにすることができる。これによって、例えば、この有機分子結晶層１３本来の特性を生かしつつ、電極１２と有機分子結晶層１３との接合部では良好な接合特性を得ることができる。この接合構造は各種の有機素子、例えば有機トランジスタに適用して好適なものである。
【００４３】
〈３．第３の実施の形態〉
［有機分子結晶層の接合方法］
図８に示すように、第３の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法においては、絶縁性基体１１の主面に溝１１ａを形成した後、この溝１１ａの内部に電極１２を形成し、この電極１２の側面１２ａと接合するように有機分子結晶層１３を形成する。
この第３の実施の形態の上記以外のことは第１の実施の形態と同様である。
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００４４】
〈４．第４の実施の形態〉
［有機分子結晶層の接合方法］
図９に示すように、第４の実施の形態による有機分子結晶層の接合方法においては、絶縁性基体１１の主面に溝１１ａを形成した後、この溝１１ａの内部に上部側面１２ｂおよび下部側面１２ｃを有する電極１２を形成し、この電極１２の上部側面１２ｂおよび下部側面１２ｃと接合するように有機分子結晶層１３を形成する。
この第４の実施の形態の上記以外のことは第２の実施の形態と同様である。
この第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００４５】
〈５．第５の実施の形態〉
［有機トランジスタ］
図１０は第５の実施の形態による有機トランジスタを示す。この有機トランジスタはトップゲート型である。
図１０に示すように、この有機トランジスタにおいては、例えば平坦な主面を有する絶縁性基体３１上にソース電極３２およびドレイン電極３３が設けられ、これらのソース電極３２およびドレイン電極３３の間の部分の絶縁性基体３１上に有機分子結晶層３４が設けられている。ソース電極３２およびドレイン電極３３の材料としては、電極１２と同様な材料を用いることができる。ソース電極３２は上部側面３２ａおよび下部側面３２ｂを有し、ドレイン電極３３は上部側面３３ａおよび下部側面３３ｂを有する。有機分子結晶層３４の一端はソース電極３２の上部側面３２ａおよび下部側面３２ｂと接合し、他端はドレイン電極３３の上部側面３３ａおよび下部側面３３ｂと接合している。第１の実施の形態と同様に、この有機分子結晶層３４のうちのソース電極３２の上部側面３２ａおよびドレイン電極３３の上部側面３３ａと接合した部分はそれぞれ上部側面３２ａおよび上部側面３３ａと平行な方向に配向している。また、この有機分子結晶層３４のうちのソース電極３２の下部側面３２ｂおよびドレイン電極３３の下部側面３３ｂと接合した部分はそれぞれ下部側面３２ｂおよび下部側面３３ｂと傾斜した方向に配向している。また、この有機分子結晶層３４のうちの絶縁性基体３１上にある部分は絶縁性基体３１の主面に平行に配向している。
【００４６】
有機分子結晶層３４、ソース電極３２およびドレイン電極３３上にはゲート絶縁膜３５が形成されている。このゲート絶縁膜３５は、例えば、絶縁性の高分子により形成することができる。このような高分子は、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ナイロン、ポリイミド、環状オレフィン・コポリマー、エポキシポリマー、セルロース、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系ポリマー、ポリビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、ポリエーテル系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、フッ素系ポリマー、生分解性プラスチック、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、各種ポリマーユニットを組み合わせたコポリマーなどである。この高分子の具体例を挙げると、ポリ（α−メチルスチレン）、シクロオレフィン・コポリマーなどである。このゲート絶縁膜３５としては、必要に応じて、ＳｉＯ2 膜などの無機絶縁膜を用いてもよい。このゲート絶縁膜３５の厚さは必要に応じて選ばれる。
【００４７】
ゲート絶縁膜３５上にゲート電極３６が設けられている。このゲート電極３６の材料としては従来公知の各種のものを用いることができ、必要に応じて選ばれる。
【００４８】
［有機トランジスタの製造方法］
図１０に示すように、第１の実施の形態と同様にして、絶縁性基体３１上にソース電極３２およびドレイン電極３３を形成する。
【００４９】
次に、第１の実施の形態と同様にして、有機分子結晶層３４を形成する。
次に、有機分子結晶層３４、ソース電極３２およびドレイン電極３３上に真空蒸着法、塗布法、浸漬法などにより絶縁体を形成することによりゲート絶縁膜３５を形成する。
【００５０】
次に、ゲート絶縁膜３５上に真空蒸着法などにより導電材料からなる膜を形成した後、この膜をエッチングによりパターニングしてゲート電極３６を形成する。
以上のようにして、目的とするトップゲート型有機トランジスタが製造される。
【００５１】
この第５の実施の形態によれば、ソース電極３２の上部側面３２ａおよび下部側面３２ｂならびにドレイン電極３３の上部側面３３ａおよび下部側面３３ｂの傾斜角度の制御により、ソース電極３２およびドレイン電極３３に対する有機分子結晶層３４の配向を制御することができ、このため有機分子結晶層３４を最適な配向でソース電極３２およびドレイン電極３３に接合することができ、良好な接合特性を得ることができる。これによって、有機分子結晶層３４本来の特性を十分に発揮させることができ、特性の良好なトップゲート型有機トランジスタを得ることができる。
【００５２】
〈６．第６の実施の形態〉
［有機トランジスタ］
図１１は第６の実施の形態による有機トランジスタを示す。この有機トランジスタはボトムゲート型である。
図１１に示すように、この有機トランジスタにおいては、例えば平坦な主面を有する絶縁性基体３１上にゲート電極３６が設けられ、このゲート電極３６を覆うようにゲート絶縁膜３５が設けられている。このゲート絶縁膜３５上にソース電極３２およびドレイン電極３３が設けられ、これらのソース電極３２およびドレイン電極３３の間の部分のゲート絶縁膜３５上に有機分子結晶層３４が設けられている。
【００５３】
この有機トランジスタの上記以外の構成については、第５の実施の形態による有機トランジスタと同様である。
【００５４】
［有機トランジスタの製造方法］
図１１に示すように、第５の実施の形態と同様にして、絶縁性基体３１上にゲート電極３６を形成した後、このゲート電極３６を覆うようにゲート絶縁膜３５を形成する。
【００５５】
次に、第１の実施の形態と同様にして、ゲート絶縁膜３５上にソース電極３２およびドレイン電極３３を形成する。
【００５６】
次に、第１の実施の形態と同様にして、有機分子結晶層３４を形成する。
以上のようにして、目的とするボトムゲート型有機トランジスタが製造される。
【００５７】
この第６の実施の形態によれば、ボトムゲート型有機トランジスタにおいて第５の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００５８】
〈７．第７の実施の形態〉
［細線状導電体］
図１２は第７の実施の形態による細線状導電体を示す。
図１２に示すように、この細線状導電体においては、円柱状のファイバー状絶縁体４１の外周面上に、このファイバー状絶縁体４１の中心軸方向に延在する一対の線状電極４２が設けられ、この一対の線状電極４２とそれぞれ接合するように線状の有機分子結晶層４３が設けられている。
【００５９】
［細線状導電体の製造方法］
図１２に示すように、ファイバー状絶縁体４１の外周面上に、第１の実施の形態と同様にして、このファイバー状絶縁体４１の中心軸方向に延在する一対の線状電極４２を形成する。次に、第１の実施の形態と同様にして、この一対の線状電極４２とそれぞれ接合するように線状の有機分子結晶層４３を形成する。
この第７の実施の形態の上記以外のことは第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
この第７の実施の形態によれば、絶縁性基体としてファイバー状絶縁体４１を用いた場合において第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。また、線状電極４２と電導線である線状の有機分子結晶層４３との間でキャリアー移動を良好に行うことができ、送電損失の低減を図ることができる。さらに、有機分子結晶層４３として例えば非特許文献２の超伝導体を用いることにより、有機超伝導素子を実現することができる。この有機超伝導素子によれば、超伝導体からなる有機分子結晶層４３の臨界電流などの特性の向上を図ることができる。
【００６１】
〈８．第８の実施の形態〉
［細線状導電体］
図１３は第８の実施の形態による細線状導電体を示す。
図１３に示すように、この細線状導電体においては、円柱状のファイバー状絶縁体５１の外周面上の、このファイバー状絶縁体５１の中心軸方向の一端および他端に一対の電極５２が設けられ、この一対の電極５２とそれぞれ接合するように、このファイバー状絶縁体５１の中心軸方向に延在する線状の有機分子結晶層５３が設けられている。
【００６２】
［細線状導電体の製造方法］
図１３に示すように、ファイバー状絶縁体５１の外周面上に、第１の実施の形態と同様にして、このファイバー状絶縁体５１の中心軸方向の一端および他端に一対の電極５２を形成し、この一対の電極５２とそれぞれ接合するように、このファイバー状絶縁体５１の中心軸方向に延在する線状の有機分子結晶層５３を形成する。
【００６３】
この第８の実施の形態の上記以外のことは第１の実施の形態と同様である。
この第８の実施の形態によれば、第７の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００６４】
〈９．第９の実施の形態〉
［細線状導電体］
図１４は第９の実施の形態による細線状導電体を示す。
【００６５】
図１４に示すように、この細線状導電体においては、円柱状のファイバー状絶縁体６１の外周面上に、このファイバー状絶縁体６１を取り巻くように二重らせん状に線状電極６２が設けられ、これらの線状電極６２とそれぞれ接合するように、同じく二重らせん状に線状の有機分子結晶層６３が設けられている。
【００６６】
［細線状導電体の製造方法］
図１４に示すように、円柱状のファイバー状絶縁体６１の外周面上に、このファイバー状絶縁体６１を取り巻くように線状電極６２を形成し、これらの線状電極６２とそれぞれ接合するように、線状の有機分子結晶層６３を形成する。
【００６７】
この第９の実施の形態の上記以外のことは第１の実施の形態と同様である。
この第９の実施の形態によれば、第７の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００６８】
以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【００６９】
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、プロセス、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、プロセス、形状、材料などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１１…絶縁性基体、１１ａ…溝、１２…電極、１２ａ…側面、１２ｂ…上部側面、１２ｃ…下部側面、１３…有機分子結晶層、３１…絶縁性基体、３２…ソース電極、３３…ドレイン電極、３４…有機分子結晶層、３５…ゲート絶縁膜、３６…ゲート電極、４１…ファイバー状絶縁体、４２…線状電極、４３…有機分子結晶層、５１…ファイバー状絶縁体、５２…電極、５３…有機分子結晶層、６１…ファイバー状絶縁体、６２…線状電極、６３…有機分子結晶層
【図１】
2012209485.tif 000003
【図２】
2012209485.tif 000004
【図３】
2012209485.tif 000005
【図４】
2012209485.tif 000006
【図５】
2012209485.tif 000007
【図８】
2012209485.tif 000008
【図９】
2012209485.tif 000009
【図１０】
2012209485.tif 000010
【図１１】
2012209485.tif 000011
【図１２】
2012209485.tif 000012
【図１３】
2012209485.tif 000013
【図１４】
2012209485.tif 000014
【図６】
2012209485.tif 000015
【図７】
2012209485.tif 000016