(57)【要約】【課題】結晶グレインサイズが拡大し、結晶性の高い領域が増加し、キャリア移動度が向上した有機半導体層を有する有機トランジスタ、該有機トランジスタを用いた表示装置、及び該有機トランジスタの製造方法の提供。【解決手段】基板１と、ゲート電極２と、ゲート絶縁層３と、有機半導体層５と、ソース電極６と、ドレイン電極７と、有機半導体層５と接する結晶促進層４とから構成される有機トランジスタであって、前記結晶促進層４は、少なくとも、前記有機半導体層５に接する第二の単分子膜と、該第二の単分子膜に接する第一の単分子膜とから構成され、前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格群が面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列した領域があり、前記有機半導体層５を構成する、少なくとも前記領域に接する有機分子骨格群が、面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列していることを特徴とする有機トランジスタ。【選択図】図１
2012174805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と接する結晶促進層とから構成される有機トランジスタであって、
前記結晶促進層は、少なくとも、前記有機半導体層に接する第二の単分子膜と、該第二の単分子膜に接する第一の単分子膜とから構成され、
前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格群が面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列した領域があり、
前記有機半導体層を構成する、少なくとも前記領域に接する有機分子骨格群が、面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列していることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２】
前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格群の重心間距離と、前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格群の重心間距離とが、異なることを特徴とする請求項１記載の有機トランジスタ。
【請求項３】
前記第一の単分子膜は、前記第一の単分子膜が形成される表面の原子と第一の化学結合を介して接続された有機分子骨格を含み、前記第二の単分子膜は、前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格と第二の化学結合を介して接続された有機分子骨格を含んでいることを特徴とする請求項1又は２記載の有機トランジスタ。
【請求項４】
前記第一の単分子膜及び前記第二の単分子膜のうち少なくとも１層はラングミュアブロジェット膜であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載の有機トランジスタ。
【請求項５】
第二の単分子膜を構成する有機分子骨格が、有機半導体層を構成する有機分子骨格と同じであることを特徴とする請求項１から４の何れか一項記載の有機トランジスタ。
【請求項６】
該第一の単分子膜を構成する有機分子骨格が脂肪族であり、該第二の単分子膜を構成する有機分子骨格が芳香族であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項記載の有機トランジスタ。
【請求項７】
第一の単分子膜を構成する有機分子骨格が直鎖アルカンであり、
第二の単分子膜を構成する有機分子骨格がフラーレン、ペンタセンまたはオリゴチオフェンであることを特徴とする請求項６記載の有機トランジスタ。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項記載の有機トランジスタが、電気的に接続された回路基板と、該回路基板上で、該有機トランジスタと電気的に接続された、液晶、有機エレクトロルミネッセンス、または電気泳動方式の画素と、該トランジスタに電気信号を送るドライバとを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から７の何れか一項記載の有機トランジスタを製造する製造方法であって、
前記基板上に、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層を形成する第一の工程と、
前記ゲート絶縁層表面に、前記結晶促進層を形成する第二の工程と、
前記結晶促進層表面に前記有機半導体層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する第三の工程とからなり、
前記第二の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記ゲート絶縁層の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも１層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から７の何れか一項記載の有機トランジスタを製造する製造方法であって、
前記基板上に、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層を形成する第一の工程と、
前記ゲート絶縁層表面に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する第二の工程と、
少なくとも前記ゲート絶縁層表面に、もしくは、前記ゲート絶縁層表面、前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面に、前記結晶促進層を形成した後、さらに前記有機半導体層を形成する第三の工程とからなり、
前記第三の工程の結晶促進層を形成する工程は、少なくとも前記ゲート絶縁層表面に、もしくは、前記ゲート絶縁層表面、前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも１層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記第一の単分子膜を形成する工程が、前記ゲート絶縁層表面の原子と、該第一の単分子膜を構成する有機分子骨格とを第一の化学結合を介して接続する工程を含み、
前記第二の単分子膜を形成する工程が、前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格と、前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格とを、第二の化学結合を介して接続する工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から７の何れか一項記載の有機トランジスタを製造する製造方法であって、
前記基板上に前記結晶促進層を形成する第一の工程と、
前記結晶促進層表面に、前記有機半導体層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を任意の順番で形成する第二の工程と、
少なくとも前記有機半導体層表面に、前記ゲート絶縁層及び前記ゲート電極を形成する第三の工程とからなり、
前記第一の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記基板の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも1層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記第一の単分子膜を形成する工程が、前記基板表面の原子と、該第一の単分子膜を構成する有機分子骨格とを第一の化学結合を介して接続する工程を含み、
前記第二の単分子膜を形成する工程が、前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格と、前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格とを、第二の化学結合を介して接続する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記第一の単分子膜を形成する工程が、前記第一の化学結合として、シロキサン結合またはリン酸エステル結合を介して、直鎖アルカンを有機分子骨格とする有機分子からなる単分子膜を形成する工程であり、
前記の第二の単分子膜を形成する工程が、前記第二の化学結合として、アミン結合、イミン結合またはトリアゾール環を介して、フラーレン、ペンタセンまたはオリゴチオフェンを形成する工程であることを特徴とする請求項１１又は１３記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記第一の単分子膜を形成する工程、及び、前記第二の単分子膜を形成する工程のうち、何れかの工程に、ラングミュアブロジェット法により単分子膜を形成する工程が含まれていることを特徴とする請求項９から１４の何れか一項記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記有機半導体層の形成が、有機半導体材料を溶媒に溶解し、溶液化する工程と、該溶液を結晶促進層表面に塗布する工程とを含むことを特徴とする請求項９から１５の何れか一項記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
前記第一の化学結合を形成する工程、及び、前記第二の化学結合を形成する工程のうち何れかの工程は、溶液浸漬法、気相反応法、及びスピンコート法の何れかの手法を用いることを特徴とする請求項９から１６の何れか一項記載の有機トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機分子からなる薄膜を構成要素に用いた有機トランジスタ、該有機トランジスタを用いた表示装置、及び該有機トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機トランジスタは、シリコン等の無機半導体デバイスの作製において、一般的に用いられる真空プロセスや、２００℃以上の高温プロセスを用いることなく、インクジェット法やスクリーン法などの印刷技術やスピンコート法、キャスト法などの溶液プロセスを用いて素子作製が可能である。そのため、大面積基板上や、プラスチック等からなるフレキシブル基板上での素子作製が可能であり、更にデバイス作製における製造コストや環境負荷の低減が可能であることから近年注目されている。
【０００３】
しかしながら、溶液プロセスにて有機半導体層を形成すると、有機半導体分子が配向している領域（結晶グレイン）が小さく、薄膜の膜質が不均一となり、キャリア移動度の向上が困難である。具体的な例として、非特許文献１では、有機半導体材料の中で高い移動度を示すことが知られているペンタセン薄膜を用いて、溶液プロセスで有機半導体層を作製して電界効果トランジスタに用いた場合のトランジスタ特性が開示されている。しかしながらその移動度は最大でも０．４ｃｍ２／Ｖｓ程度であり、これは同材料を用いて真空蒸着法で有機半導体層を作製した場合に得られる移動度（１ｃｍ２／Ｖｓ程度）よりも低く、トランジスタ特性に劣る。
【０００４】
溶液プロセスから形成された膜が低い移動度を示す原因には、複数の要因が混在していると考えられるが、その一つに、被成膜基板の表面エネルギーの制御が困難であることが挙げられる。真空蒸着によって成膜する場合には、基板の表面エネルギーを小さくすることによって、初期の基板表面上の核発生密度は低下し、その後、基板に到達した分子は基板表面上をマイグレーションすることが容易になるため、配向性の揃った領域（結晶グレイン）を大きくすることが可能である。無機半導体材料と同様に、結晶グレインが大きくなれば、移動度が向上するため、有機半導体の高移動度化が可能になる。しかしながら、溶液プロセスの場合には、有機半導体材料（溶質）及び基板、又は、その溶液（溶媒）及び基板の表面エネルギーを制御する因子が増加するため、結晶グレインサイズの制御が困難となる。
【０００５】
例えば、溶液プロセスにおいて、基板の表面エネルギーを小さくした場合には、溶液が基板上で撥液するため、基板表面の局所的な領域のみに薄膜が形成されてしまう恐れがある。したがって、チャネル領域に掛かるだけの十分な広さの有機薄膜を得ることが困難であった。
また、基板の表面エネルギーを大きくした場合には、溶液の濡れ性は改善されるが、結晶の核発生密度が上昇するため、結晶グレインのサイズが小さく、結晶粒界の多い薄膜となる。その結果、その小さな結晶グレインや結晶粒界がキャリア移動の障害となり、移動度の低下をもたらす。また、表面エネルギーの大きい基板表面には極性基が存在するため、該極性基が電子やホールのトラップサイトとして働く可能性があり、これも移動度低下の原因となる。
以上のことから、大きな結晶グレインが形成された有機薄膜を得るためには被成膜表面の表面エネルギーを成膜手段に合わせて適切に調整することが重要であった。
【０００６】
また、表面エネルギーの制御と同時に重要なこととして、有機半導体が形成される表面（下地）の結晶状態（分子または原子の配列）の制御が挙げられる。これは、無機半導体材料の結晶成長の分野では、エピタキシャル成長として知られる技術であり、成膜する半導体材料の結晶面に、下地の結晶面を揃えた状態で、結晶成長を行うことで良質な半導体の結晶薄膜が得られるというものである。この技術を有機半導体のような分子結晶に適用する場合には、下地が、有機半導体材料の結晶状態と同一もしくは類似した周期構造を有していることが重要だと考えられる。
【０００７】
上記のような技術的背景に基づき、特許文献１では、有機半導体層に接するアンカー膜を設けた有機薄膜トランジスタが開示されている。このアンカー膜は、π電子系共役分子をもった有機シラン化合物の単分子膜から構成されており、表面エネルギーを調整する機能を持っている。また、アンカー膜は結晶性を有していることが記載されており、アンカー膜表面に成膜された有機半導体の結晶グレインは大きくなり、高移動度が期待される旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４０６５８７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍｉｎａｋａｔａら、「Ｄｉｒｅｃｔ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｅｎｔａｃｅｎｅ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｍｅｔａｌｓ、２００５年、第１５３巻、第１−３号、ｐ．１−４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているアンカー膜が有機半導体材料の結晶成長促進に適した周期構造を有するように形成することは困難であり、有機半導体層の結晶グレインサイズの拡大、有機半導体層の結晶性の高い領域の拡大及びキャリア移動度の改善には未だ改善の余地があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、結晶グレインサイズが拡大し、結晶性の高い領域が増加し、キャリア移動度が向上した有機半導体層を有する有機トランジスタ、該有機トランジスタを用いた表示装置、及び該有機トランジスタの製造方法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】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、複数の有機単分子膜を組み合わせて結晶促進層とし、その上に有機半導体層を形成することにより、有機半導体層の結晶グレインサイズを拡大でき、有機半導体層中の結晶性の高い領域が増加するため、キャリア移動度を向上できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の特徴を有する有機トランジスタ、表示装置、及び有機トランジスタの製造方法を提供するものである。
【００１２】
（１）基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と接する結晶促進層とから構成される有機トランジスタであって、
前記結晶促進層は、少なくとも、前記有機半導体層に接する第二の単分子膜と、該第二の単分子膜に接する第一の単分子膜とから構成され、
前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格群が面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列した領域があり、
前記有機半導体層を構成する、少なくとも前記領域に接する有機分子骨格群が、面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列していることを特徴とする有機トランジスタ。
（２）前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格群の重心間距離と、前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格群の重心間距離とが、異なることを特徴とする（１）の有機トランジスタ。
（３）前記第一の単分子膜は、前記第一の単分子膜が形成される表面の原子と第一の化学結合を介して接続された有機分子骨格を含み、前記第二の単分子膜は、前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格と第二の化学結合を介して接続された有機分子骨格を含んでいることを特徴とする（１）又は（２）の有機トランジスタ。
（４）前記第一の単分子膜及び前記第二の単分子膜のうち少なくとも１つはラングミュアブロジェット膜であることを特徴とする（１）〜（３）の何れかの有機トランジスタ。
（５）第二の単分子膜を構成する有機分子骨格が、有機半導体層を構成する有機分子骨格と同じであることを特徴とする（１）〜（４）の何れかの有機トランジスタ。
（６）該第一の単分子膜を構成する有機分子骨格が脂肪族であり、該第二の単分子膜を構成する有機分子骨格が芳香族であることを特徴とする（１）〜（５）の何れかの有機トランジスタ。
（７）第一の単分子膜を構成する有機分子骨格が直鎖アルカンであり、
第二の単分子膜を構成する有機分子骨格がフラーレン、ペンタセンまたはオリゴチオフェンであることを特徴とする（６）の有機トランジスタ。
（８）（１）〜（７）の何れかの有機トランジスタが、電気的に接続された回路基板と、該回路基板上で、該有機トランジスタと電気的に接続された、液晶、有機エレクトロルミネッセンス、または電気泳動方式の画素と、該トランジスタに電気信号を送るドライバとを含むことを特徴とする表示装置。
（９）（１）〜（７）の何れかの有機トランジスタを製造する製造方法であって、
前記基板上に、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層を形成する第一の工程と、
前記ゲート絶縁層表面に、前記結晶促進層を形成する第二の工程と、
前記結晶促進層表面に前記有機半導体層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する第三の工程とからなり、
前記第二の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記ゲート絶縁層の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも１層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
（１０）（１）〜（７）の何れか一項に記載の有機トランジスタを製造する製造方法であって、
前記基板上に、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層を形成する第一の工程と、
前記ゲート絶縁層表面に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する第二の工程と、
少なくとも前記ゲート絶縁層表面に、もしくは、前記ゲート絶縁層表面、前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面に、前記結晶促進層を形成した後、さらに前記有機半導体層を形成する第三の工程とからなり、
前記第三の工程の結晶促進層を形成する工程は、少なくとも前記ゲート絶縁層表面に、もしくは、前記ゲート絶縁層表面、前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも１層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
（１１）前記第一の単分子膜を形成する工程が、前記ゲート絶縁層表面の原子と、該第一の単分子膜を構成する有機分子骨格とを第一の化学結合を介して接続する工程を含み、
前記第二の単分子膜を形成する工程が、前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格と、前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格とを、第二の化学結合を介して接続する工程を含むことを特徴とする（９）又は（１０）の有機トランジスタの製造方法。
（１２）（１）〜（７）の何れかの有機トランジスタを製造する製造方法であって、
前記基板上に前記結晶促進層を形成する第一の工程と、
前記結晶促進層表面に、前記有機半導体層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を任意の順番で形成する第二の工程と、
少なくとも前記有機半導体層表面に、前記ゲート絶縁層及び前記ゲート電極を形成する第三の工程とからなり、
前記第一の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記基板の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも1層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
（１３）前記第一の単分子膜を形成する工程が、前記基板表面の原子と、該第一の単分子膜を構成する有機分子骨格とを第一の化学結合を介して接続する工程を含み、
前記第二の単分子膜を形成する工程が、前記第一の単分子膜を構成する有機分子骨格と、前記第二の単分子膜を構成する有機分子骨格とを、第二の化学結合を介して接続する工程を含むことを特徴とする（１２）の有機トランジスタの製造方法。
（１４）前記第一の単分子膜を形成する工程が、前記第一の化学結合として、シロキサン結合またはリン酸エステル結合を介して、直鎖アルカンを有機分子骨格とする有機分子からなる単分子膜を形成する工程であり、
前記の第二の単分子膜を形成する工程が、前記第二の化学結合として、アミン結合、イミン結合、またはトリアゾール環を介して、フラーレン、ペンタセンまたはオリゴチオフェンを形成する工程であることを特徴とする（１１）又は（１３）の有機トランジスタの製造方法。
（１５）前記第一の単分子膜を形成する工程、及び、前記第二の単分子膜を形成する工程のうち、何れかの工程に、ラングミュアブロジェット法により単分子膜を形成する工程が含まれていることを特徴とする（９）〜（１４）の何れかの有機トランジスタの製造方法。
（１６）前記有機半導体層の形成が、有機半導体材料を溶媒に溶解し、溶液化する工程と、該溶液を結晶促進層表面に塗布する工程とを含むことを特徴とする（９）〜（１５）の何れかの有機トランジスタの製造方法。
（１７）前記第一の化学結合を形成する工程、及び、前記第二の化学結合を形成する工程のうち何れかの工程は、溶液浸漬法、気相反応法、及びスピンコート法の何れかの手法を用いることを特徴とする（９）〜（１６）の何れかの有機トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機トランジスタは、結晶促進層が複数の単分子膜から構成されることで、有機半導体材料の単結晶が持つ周期構造と類似した周期構造を有する結晶促進層を実現する事が可能となり、これに接して形成される有機半導体層の結晶グレインサイズが拡大し、有機半導体層中に結晶性の高い領域が増加するため、キャリア移動度を向上させることができる
また、結晶促進層が複数の単分子膜から構成されるため、簡単な分子構造を選択して基板上で簡便に組み合わせることにより、単一分子に結晶促進能をもたせる場合の複雑な分子構造の作製や煩雑な合成を経ることなく、所望の構造を有する結晶促進層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の有機トランジスタの具体例（（ａ）ボトムゲート、トップコンタクト型、（ｂ）ボトムゲート、ボトムコンタクト型、（ｃ）トップゲート、トップコンタクト型、（ｄ）トップゲート、ボトムコンタクト型）をそれぞれ示す概略図である。
【図２】分子の吸着を示す模式図である。
【図３】本発明の結晶促進層の具体例を示す模式図であって、（ａ）第一の単分子膜が１層から構成される場合、（ｂ）第一の単分子膜が複数層（ｎ層）から構成される場合の結晶促進層をそれぞれ示す。
【図４】本発明の結晶促進層の形成方法を示す模式図である。
【図５】第一の態様の（ａ）有機トランジスタの模式図、（ｂ）結晶促進層の模式図、（ｃ）結晶促進層の断面図、及び（ｄ）分子配置を示す模式図である。
【図６】第二の態様の（ａ）有機トランジスタの模式図、（ｂ）結晶促進層の模式図、及び（ｃ）分子配置を示す模式図である。
【図７】第三の態様の（ａ）有機トランジスタの模式図、及び（ｂ）結晶促進層の模式図である。
【図８】第四の態様の（ａ）有機トランジスタの模式図、（ｂ）結晶促進層の模式図、及び（ｃ）分子配置を示す模式図である。
【図９】第五の態様の（ａ）液晶表示装置の模式図、及び（ｂ）画素の断面図である。
【図１０】実施例１において有機半導体層が形成されたガラス基板の写真（ａ）及び光学顕微鏡写真（ｂ）である。
【図１１】比較例１において有機半導体層が形成されたガラス基板の写真（ａ）及び光学顕微鏡写真（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《有機トランジスタ》
本発明の有機トランジスタは、基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と接する結晶促進層とから構成される。
以下、上記構成を有する有機トランジスタの具体例について、図を用いて説明する。なお、本発明の有機トランジスタは以下の具体例に限定されるものではない。
図１（ａ）に示す有機トランジスタは、ボトムゲート型、且つトップコンタクト型の有機トランジスタであって、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁層３、結晶促進層４、結晶促進層４に接した有機半導体層５、ソース電極６、ドレイン電極７がこの順に設けられている。
図１（ｂ）に示す有機トランジスタは、ボトムゲート型、且つボトムコンタクト型の有機トランジスタであって、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁層３、ソース電極６、ドレイン電極７、結晶促進層４、結晶促進層４に接した有機半導体層５がこの順に設けられている。
図１（ｃ）に示す有機トランジスタは、トップゲート型、且つトップコンタクト型の有機トランジスタであって、基板１上に、結晶促進層４、結晶促進層４に接した有機半導体層５、ソース電極６、ドレイン電極７、ゲート絶縁層３、ゲート電極２がこの順に設けられている。
図１（ｄ）に示す有機トランジスタは、トップゲート型、且つボトムコンタクト型の有機トランジスタであって、基板１上に、結晶促進層４、ソース電極６、ドレイン電極７、結晶促進層４に接した有機半導体層５、ゲート絶縁層３、ゲート電極２がこの順に設けられている。
本発明における有機トランジスタは、ゲート電極２が基板１上にあるボトムゲート型（例えば、図１（ａ）、（ｂ））であっても、ゲート電極２がゲート絶縁層３上にあるトップゲート型（例えば、図１（ｃ）、（ｄ））であってもよい。また、有機半導体層５上にソース電極６、ドレイン電極７を形成するトップコンタクト型（例えば、図１（ａ）、（ｃ））であっても、ソース電極６、ドレイン電極７が有機半導体層５下部に形成されるボトムコンタクト型（例えば、図１（ｂ）、（ｄ））であっても、その他のタイプの有機トランジスタであってもよい。
以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００１６】
本発明において基板１は、特に限定されるものではなく、通常、有機トランジスタ等の有機デバイスの基板として用いられるものを使用することができる。具体的には例えば、アルミニウム、鉄等の金属基板；シリコン、石英、ガラス等の金属以外の無機材料基板；ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルスルホン等の有機樹脂材料基板等が挙げられる。なかでも、フレキシブルデバイスへの応用を考慮すると、有機樹脂材料基板が好ましい。
基板１は、その表面にＩＴＯ、金、銀、銅、白金、クロム等の電極を形成したものであってもよく、基板表面、又は基板上に形成した電極表面に、さらに他の薄膜を形成したものであってもよい。他の薄膜としては、二酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜等が挙げられる。
【００１７】
本発明においてゲート電極２、ソース電極６、ドレイン電極７は、特に限定されるものではなく、通常、トランジスタのこれら電極に用いられるものを使用することができる。具体的には例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）等の金属材料；酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）等の酸化物導電体；酸化物導電体の一種である酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる透明導電材料等が挙げられる。また、ポリアニリン、ポリチオフェン等の有機材料からなる電極、又は、導電性インキを塗布して形成した電極も用いることができる。
【００１８】
本発明において、ゲート絶縁層３は、特に限定されるものではなく、通常、トランジスタのゲート絶縁層に用いられる材料を使用することができる。具体的には例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、のような無機酸化物；ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート、ポリビニルフェノールのようなポリマー材料等が挙げられる。
なかでも、ゲート絶縁層３に接して結晶促進層４を形成する場合（例えば、図１（ａ）や図１（ｂ）の場合）、ゲート絶縁層３としては、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール等の表面に水酸基が露出されている材料を用いることが好ましい。
【００１９】
本発明において、結晶促進層４は、少なくとも、有機半導体層５に接する第二の単分子膜と、該第二の単分子膜に接する第一の単分子膜とから構成される。
【００２０】
上述したように、有機半導体層の結晶グレインサイズの拡大、並びに有機半導体層中の結晶性の高い領域の増加及びキャリア移動度の改善のためには、有機半導体層の結晶成長を促進する結晶促進層（アンカー膜）を設けることが有効であると考えられている。このような結晶促進層としては、図２（ａ）に示すように、単分子膜を構成する有機分子骨格群を等しい重心間距離で配列させた単一分子からなる単分子膜が考えられる。
具体的に説明すると、例えば、単分子膜を構成する有機分子骨格群内でのファンデルワール力によって有機分子骨格同士を自発的に凝集させることにより、等しい重心間距離とすることができる。この場合、単分子膜を構成する有機分子骨格のサイズによって、重心間距離は決定される。このような単分子膜であれば、該単分子膜中の有機分子骨格を、所望の周期構造（単分子膜内で隣接する、単分子膜を構成する有機分子骨格群の重心間距離が規則的である構造）とすることができる。しかし、結晶促進層に単一分子からなる単分子膜を用いた場合には周期構造の制御が困難であり、有機半導体材料の単結晶の周期構造に近い周期構造を作製することが困難であった。
【００２１】
また、上記のような単分子膜を有機トランジスタの結晶促進層とするにあたっては、有機半導体層形成時の溶液塗布プロセスや真空条件下においても剥離しない結晶促進層を形成する必要があり、結晶促進層は、結晶促進層を形成する下層（以下、「下層」という。）の上に確実に結合又は吸着させる必要がある。
つまり、単分子膜を下層に結合又は吸着する場合、単分子膜中の有機分子骨格の周期構造には、上記有機分子骨格のサイズのみならず、下層表面への結合又は吸着サイトの位置や数も関与する。
しかしながら、下層表面の結合又は吸着サイトの位置や数を制御することは難しく、実際のこれらサイトは図２（ｂ）の左図の黒丸で示すように、ランダムであると考えられる。そのため、図２（ｂ）の右図に示すように、単分子膜中の有機分子骨格のサイズが適切であったとしても、適切な位置に有機分子骨格を配することができず、有機半導体材料の単結晶の周期構造に近い周期構造を作製することが困難であった。
【００２２】
そこで本発明では、結晶促進層４を少なくとも、第一の単分子膜と、第二の単分子膜との複数の単分子膜から構成されるものとして上記課題を解決した。図２（ｃ）に示すように、下層表面における結合サイト（図２（ｃ）中の黒丸）がランダムであったとしても、該ランダムな結合サイトに結合した第一の単分子膜により、第二の単分子膜の結合サイトの位置や数を調整することが可能となり、有機半導体層５と直接、接する第二の単分子膜に、有機半導体層の結晶成長に適した、有機半導体材料の単結晶の周期構造に近い周期構造を保有させることができる。このことにより、有機半導体層の結晶グレインサイズを拡大させ、且つ、有機半導体層中の結晶性の高い領域を増加させ、キャリア移動度を向上させることが可能となる。
【００２３】
以下、結晶促進層４の具体例について、図を用いて説明する。なお、本発明の結晶促進層４は、以下の具体例に限定されるものではない。
図３（ａ）は結晶促進層４の一例を示す模式図であって、図３（ａ）の結晶促進層４は、第一の単分子膜４２と、第二の単分子膜４４とを有し、基板１又はゲート絶縁層３と、第一の単分子膜４２を構成する第一の有機分子骨格とは、第一の化学結合４１を介して接続され、第一の単分子膜を構成する第一の有機分子骨格と、第二の単分子膜４４を構成する第二の有機分子骨格とは、第二の化学結合４３を介して接続されている。なお、第一の有機分子骨格が第一の化学結合４１を介して接続されるのは、基板１又はゲート絶縁層３に限定されるものではなく、結晶促進層４の下層に位置する層、膜、支持体等（結晶促進層下地層）であればよく、有機トランジスタの構成に応じて適宜決定することができる。
【００２４】
本発明において、第一の単分子膜４２は、第二の単分子膜４４に接する単分子膜である。第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格は、特に限定されるものではなく、有機単分子膜形成に通常用いられる有機分子骨格を、第一の単分子膜４２に要求される特性に応じて適宜選択して使用することができ、該有機分子骨格は脂肪族であっても芳香族であってもよい。
【００２５】
有機分子骨格が脂肪族の第一の単分子膜４２として具体的には、脂肪族炭化水素基を主鎖骨格として含むものが挙げられる。なお、本発明において「脂肪族」は、芳香族に対する相対的な概念であり、芳香族性を持たない基や化合物等を意味する。
脂肪族炭化水素基は、飽和であっても不飽和であってもよいが、通常は飽和であることが好ましい。また、脂肪族炭化水素基は、鎖状であっても、環状であってもよい。
鎖状の脂肪族飽和炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
直鎖状の脂肪族飽和炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基等の−（ＣＨ２）ｐ−で表される直鎖状の炭化水素基（式中、ｐは１〜２０の整数である。）が好ましい。
分岐鎖状の脂肪族飽和炭化水素基としては、−［Ｃ（ＣＨ３）２］ｑ−、−［Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ３）］ｑ−、−［Ｃ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）］ｑ−、−［Ｃ（ＣＨ２ＣＨ３）２］ｑ−（式中、ｑはいずれも１〜２０の整数である。）等の、アルキルメチレン基、アルキルエチレン基、アルキルトリメチレン基、アルキルテトラメチレン基等が好ましい。
【００２６】
環状の脂肪族炭化水素基としては、シクロペンタン、シクロへキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンから水素原子を２つ除いた基や、デカリン、アダマンタン、ノルボルナン等のポリシクロアルカンから水素原子を２つ除いた基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基は、その水素原子の一部または全部が、置換基により置換されていてもよい。置換基としては、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子；該ハロゲン原子によりその水素原子の一部又は全部が置換されたハロゲン化アルキル基；酸素原子等が挙げられる。また、脂肪族炭化水素基が環状である場合、置換基として鎖状のアルキル基を有していてもよい。鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ｔ−ブチル基等が挙げられる。
また、脂肪族炭化水素基は、その骨格や環を構成する炭素原子の一部が、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−等により置換されていてもよい。
【００２７】
有機分子骨格が脂肪族の第一の単分子膜４２として具体的には、芳香族炭化水素環、又は芳香族へテロ環（芳香族複素環）を主骨格として含むものが好ましい。
芳香族炭化水素環を含むものとしては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、インデン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、Ｃ６０フラーレン等を構成する異なる２つの炭素原子に結合した水素原子を２つ除いた基、若しくはこれらの繰り返しからなる基が挙げられる。
芳香族へテロ環を含むものとしては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、プリン、キノリン、イソキノリン等の環を構成する異なる２つの炭素原子に結合した水素原子を２つ除いた基、若しくはこれらの繰り返しからなる基が挙げられる。
上記に挙げた、芳香族炭化水素環および芳香族へテロ環のなかでもベンゼン、又はピリジンの環を構成する異なる２つの炭素原子に結合した水素原子を２つ除いた基を有することが好ましい。
【００２８】
本発明において、第一の単分子膜４２としては、脂肪族の有機分子骨格を有することが好ましい。芳香族に比して柔軟性の高い脂肪族を有機分子骨格とすることにより、第一の単分子膜４２が下層上にランダムな結合サイトで配置された場合であっても、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格が自由な配置を取ることができる。なかでも、より柔軟性に優れることから、直鎖状のアルカン（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数１０〜２０）を有機分子骨格として含むことがより好ましい。
また、本発明の第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格群の重心間距離は、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群の重心間距離と異なることが好ましい。詳細は後述する。
【００２９】
本発明において、第一の単分子膜４２は、複数層積層されていてもよい。該複数の第一の単分子膜４２は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。
第一の単分子膜４２が２層以上積層されている場合、該複数の第一の単分子層４２を構成する、複数の第一の有機分子骨格同士の間は、後述する第一の化学結合４１により接続されていることが好ましい。
図３（ｂ）は、第一単分子膜４２が複数層（ｎ層）積層された結晶促進層４の一例を示す模式図であって、図３（ｂ）の結晶促進層４は、複数層の第一の単分子膜４２を有し、第一の単分子膜４２を構成する第一の有機分子骨格同士の間が、第一の化学結合４１を介して接続されている以外は、図３（ａ）と同様である。
【００３０】
本発明において第一の単分子膜４２は、その一端において第二の単分子膜と接する。この第一の単分子膜４２と第二の単分子膜４４との接点は、図３（ａ）に示すように、化学結合（図３中の第二の化学結合４３）を介して、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格と、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格とが接続されていてもよい。第二の化学結合４４については後述する。
また、第一の単分子膜４２の他端は、図３（ａ）に示すように第一の化学結合４１を介して、第一の単分子膜が形成される表面（下層表面）の原子と、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格とが接続されていることが好ましい。
なお、図３（ｂ）のように第一の単分子膜４２が複数層ある場合は、「第一の単分子膜４２の他端」とは、複数の第一の単分子膜４２のうち、最も第二の単分子膜４４と離間した位置にある第一の単分子膜４２の末端を指す。
【００３１】
また、本発明の第一の単分子膜４２は、ラングミュアブロジェット膜であってもよい。第一の単分子膜４２がラングミュアブロジェット膜である場合、該第一の単分子膜は、第一の化学結合４１を介さずに下層上に形成されていてもよい（本形態は図示せず）。
【００３２】
本発明において、第一の化学結合４１は特に限定されるものではなく、下層の部材、種類に応じて適宜決定することができる。具体的には、チオール基（−ＳＨ）、シランカップリング基（−ＳｉＲ’３）、ホスホン酸基（−ＰＯＲ”２）、カルボン酸基（−ＣＯＲ”）、又はスルフォン酸基（−ＳＯ３Ｒ”）（式中、Ｒは−ＯＣＨ３、−ＯＣＨ２−ＣＨ３、−Ｃｌであり、Ｒ”は−ＯＨ、−Ｃｌである。）等の官能基により形成される結合であることが好ましい。なかでも、シランカップリング基と水酸基より得られるシロキサン結合や、ホスホン酸基と水酸基より得られるリン酸エステル結合は、下地の部材と強固に結合することができ、第二の単分子膜で得られる周期構造が安定化するため好ましい。また、チオール基と金属原子（例えば金、銀、白金、銅）より得られる金属―チオール結合を用いれば、下層が電極材料にも適用することができる。
【００３３】
本発明において、第二の単分子膜４４は、有機半導体層５と第一の単分子膜４２とに接する単分子膜である。第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格は、特に限定されるものではなく、有機単分子膜として通常用いられる有機分子骨格を、第二の単分子膜４４に要求される特性に応じて適宜選択して使用することができ、該有機分子骨格は脂肪族であっても芳香族であってもよい。
【００３４】
有機分子骨格が脂肪族、芳香族の第二の単分子膜４４として具体的には、前記有機分子骨格が脂肪族、芳香族の第一の単分子膜４２と同様のものが挙げられる。
本発明において、第二の単分子膜４４としては、芳香族の主鎖骨格を有することが好ましい。π電子を有する芳香族の主鎖骨格を用いることにより、第二の単分子膜４４内の隣接した有機分子骨格同士でπ−π相互作用による凝集力が働き、分子が自発的に凝集し、配列することで周期構造が得られやすくなるため、好ましい。特に、上記第一の単分子膜４２が脂肪族の主鎖骨格を有し、第二の単分子膜４４が芳香族の主鎖骨格を有する場合には、上述した脂肪族の柔軟性と芳香族のπ−π相互作用との二つの効果により、さらに第二の単分子膜４４内に周期構造が形成されやすくなる。
【００３５】
また、本発明において、第二の単分子膜４４は、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群が基板に対して水平方向の面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列した領域（グレイン）を有する。上述したように、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群が等しい重心間距離で配列することにより、その上層である有機半導体層５は、第二の単分子膜の有する周期構造に追従して周期構造を形成する。また、第二の単分子膜が配列した領域で結晶成長が促進されるため、少なくとも、第二の単分子膜が配列した領域の上層では大きなグレインを生じる。その結果、有機半導体層中の結晶性の高い領域が増加し、良好なキャリア移動度を獲得できる。つまり、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群が等しい重心間距離で配列して有機半導体層５の良好な結晶成長を促進させる周期構造となることが必要となる。なお、この第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群の配列は、第二の単分子層４４の全面に亘って存在する必要はなく、有機トランジスタにおいて結晶性が高い必要のある領域（例えば、チャネル領域やチャネル領域の一部の領域）のみ配列していればよい。配列した領域が、チャネル領域の一部であっても、配列した領域と接する有機半導体層の結晶グレインサイズは大きくなるため、結果として、キャリア移動度の向上をもたらす。
【００３６】
ここで、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群が少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列するためには、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格群の重心間距離と、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群の重心間距離とが、異なることが好ましい。
なお、本発明において、２つの有機分子骨格群の重心間距離が異なるとは、該２つの有機分子骨格群を同条件下において（例えば、単分子膜を構成する有機分子骨格間でのファンデルワール力に従って最も密に配列させた条件において、或いは、ラングミュアブロジェット法により水面上で圧縮し、同表面圧下で基板に転写した条件において）配列させた場合の、有機分子骨格群の重心間距離が異なることを意味する。有機分子骨格群の重心間距離は、後述する実施態様に示すように、膜の面内方向のＸ線回折（ＸＲＤ  ｉｎ−ｐｌａｎｅ）法により公知の装置を用いて測定することができる。また、密度汎関数法等（例えばＢ３ＬＹＰ  ６−３１Ｇ  ｄ，ｐレベル）により有機分子骨格の最安定構造を見積もることで予め重心間距離を予測することもできる。
【００３７】
第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格群の重心間距離と、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群の重心間距離とが異なることにより、第一の単分子膜４２と第二の単分子膜４４との間で結合サイトの位置や数が制御され、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群の配置が最適化され、第二の単分子膜４４に所望の周期構造を獲得させることができる。
具体的には、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格が脂肪族炭化水素基であり、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格が芳香族炭化水素基であることが好ましく、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格が直鎖状のアルカン（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数１０〜２０）であり、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格がフラーレン、ペンタセン、オリゴチオフェン、又はナフタレン（より好ましくはフラーレン、ペンタセン又はオリゴチオフェン）であることがより好ましい。上記のような組み合わせとすることにより、第一の単分子膜４２と第二の単分子膜４４とを構成する有機分子骨格群の重心間距離が異なるため、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群が、面内の少なくとも一方向に等しい重心間距離で配列した領域を有することとなる。
【００３８】
さらに、本発明では、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群と、有機半導体層５を構成する有機分子骨格群とが、同一または類似した重心間距離を有することが好ましい。
この構成を有することにより、有機半導体層５の有機分子骨格群が、第二の単分子膜４４の有機分子骨格群の配列により追従しやすくなり、結晶成長が促進され、有機半導体層５の結晶グレインサイズが拡大し、且つ、有機半導体層５の結晶性の高い領域が増加し、キャリア移動度が向上する。
【００３９】
また、更に好ましくは、上記の構造に加え、第二の単分子膜４４と、有機半導体層５とが同一又は類似した表面エネルギーを有することが好ましい。
この構成を有することにより、有機半導体層５の濡れ性が向上し、有機半導体層５内に層状の結晶が形成されるため、更に有機半導体層５の結晶グレインサイズを大きくすることができ、結果としてキャリア移動度が向上する（表面エネルギーと結晶グレインサイズおよび移動度の関係性については、鎌田ら、「有機電界効果トランジスタの特性に及ぼす界面の影響」表面科学、２００３年、第２４巻、第２号、第６９〜７６頁参照）。
上記構成を作製するための第二の単分子膜４４の有機分子骨格と、有機半導体層５の有機分子骨格との好ましい組み合わせについては後述する。
【００４０】
本発明において、第二の化学結合４３は特に限定されるものではなく、膜形成に用いる、第二の単分子膜４４の有機分子骨格を有する有機分子の末端官能基と、膜形成に用いる、第一の単分子膜４２の有機分子骨格を有する有機分子の末端官能基と、に応じて適宜決定することができる。例えば、第一の単分子膜４２形成用に、アジド基（−Ｎ３）を末端に有する有機分子を用いる場合であれば、第二の単分子膜４４形成用に、フラーレン等に含まれるエテニル基（−Ｃ＝Ｃ）を末端に有する有機分子を用いると、第二の化学結合４３として、アミン結合（−Ｎ＜）が形成される。末端官能基の組み合わせと、形成される結合との具体例を表１に示す。その他にも、エーテル結合、エステル結合、イミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、シロキサン結合、リン酸エステル結合を用いることも可能である。なかでも、トリアゾール環は構造的に安定なため、結合力が高く好ましい。なお、表中の官能基１と官能基２とは、いずれが第一の単分子膜４２側の有機分子に結合していてもよい。
【００４１】
【表１】
2012174805.tif 000003
【００４２】
本発明において、有機半導体層５は、特に限定されるものではなく、通常、有機トラジスタの有機半導体層に用いられる材料を使用することができる。
具体的には例えば、有機半導体層５をｐ型半導体層とする場合であれば、ペンタセン、ルブレン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、ジナフトチオフェン、及びこれらのアルキル置換体を、有機半導体層５を構成する有機分子骨格として用いることができる。また、有機半導体層５をｎ型半導体層とする場合であれば、Ｃ６０フラーレン、フッ化ペンタセン、ペリレンイミド化合物を、有機半導体層５を構成する有機分子骨格として用いることが好ましい。
なかでも、ペンタセン、Ｃ６０フラーレンはキャリアの移動度が高く、有機トランジスタの高速動作を実現できるため好ましい。
【００４３】
また、上記したように本発明では、有機半導体層５を構成する有機分子骨格群と、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群とが、同一または類似した重心間距離を有することが好ましく、且つ、第二の単分子膜４４と、有機半導体層５とが同一又は類似した表面エネルギーを有することが好ましい。
まず、有機半導体層５を構成し得る有機分子骨格の重心間距離を表２に、第二の単分子膜４４を構成し得る有機分子骨格の重心間距離（第一の単分子膜４２が直鎖アルカンである場合）を表３にそれぞれ示す。表２に示す有機分子骨格の重心間距離は、各有機半導体材料が単結晶を形成した時のａ軸、ｂ軸、ｃ軸の３軸方向における格子定数であり、非特許文献２〜８を参考にした（数値の単位はｎｍ）。また、表３に示す重心間距離は下記の方法から算出した。
まず、第一の単分子膜および第二の単分子膜を構成する有機分子骨格の最安定構造を計算ソフトＧａｕｓｓｉａｎ０９（密度汎関数法Ｂ３ＬＹＰ  ６−３１Ｇ  ｄ，ｐレベル）を用いて見積もった。次に最安定構造の第一の単分子膜を構成する有機分子骨格が、基板に対して垂直方向に配向し、且つ、基板表面上で、六方最密充填で配列するモデルを組んだ。さらに、モデリングされた第一の単分子膜上の結合サイトに、第二の単分子膜を構成する有機分子骨格が、基板に対して垂直方向に配向し、且つ、有機分子骨格同士が重なることなく最密充填で配置したモデルを組み、その時の第二の単分子膜を構成する有機分子骨格の重心間距離を表３の重心間距離とした（数値の単位はｎｍ）。
【００４４】
非特許文献２：Ａｃｔａ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｃ  Ｃ５７  （２００１）  ９３９  Ｍａｔｔｈｕｅｓら  （ペンタセンの単結晶構造）
非特許文献３：Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ９１  （２００７）  ０６３５１４  Ｐａｒｋら  （Ｔｉｐｓ−ペンタセンの単結晶構造）
非特許文献４：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３０３  （２００４）  １６４４  Ｓｕｎｄｅｒら  （ルブレンの単結晶構造）
非特許文献５：Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １２９  （２００７）  ２２２４  Ｔａｋｉｍｉｙａら  （ジナフトチエノチオフェンの単結晶構造）
非特許文献６：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ６６  （１９９１）  ２９１１  Ｈｅｉｎｅｙら  （フラーレンの単結晶構造）
非特許文献７：Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １２６  （２００４）  ８１３８  Ｓａｋａｍｏｔｏら  （フッ化ペンタセンの単結晶構造）
非特許文献８：Ａｃｔａ  Ｃｒｙｓｔ．  Ｃ４２  （１９８６）  １８９  Ｈａｄｉｃｋｅら  （ペリレンイミド誘導体の結晶構造）
【００４５】
【表２】
2012174805.tif 000004
【００４６】
【表３】
2012174805.tif 000005
【００４７】
表２に示す３つの重心間距離のうち下線のものが最も距離が短く、キャリア輸送効率が高い（トランスファー積分が大きい）。そのため、有機半導体層５と接する第二の単分子膜４４の重心間距離は、表２中の下線の値と同一又は近しい（類似している）ことが好ましく、表２中の下線の値及びその他の１つの値と（計２つの軸方向で、）重心間距離が同一又は近しいことがより好ましい。
表２〜３の値から、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格と、有機半導体層５を構成する有機分子骨格とが同じ場合（例えば、表２の２と表３のＢ；表２の５と表３のＡ）、双方の重心間距離が非常に近しいため好ましいことが分かる。また、表２〜３によれば、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格と、有機半導体層５を構成する有機分子骨格とが異なる場合であっても、例えば表２の１のａ，ｂ軸と表３のＣ；表２の３のｂ，ｃ軸と表３のＥ；表２の４のａ，ｂ軸と表４のＣ；表２の６のｂ，ｃ軸と表３のＤ；表２の７のａ，ｂ軸と表３のＦのように、重心間距離が近しい場合も存在する。このような場合にも、重心間距離が近しいため、有機半導体層を構成する有機分子骨格群の結晶成長を促進することができる。重心間距離が同一又は近しい組み合わせは上記表のものに限定されるものではなく、上述した方法により重心間距離を測定又は予測し、重心間距離の同一又は近しい組み合わせを適宜選択することができる。
【００４８】
また、第二の単分子膜４４と、有機半導体層５とが同一又は類似した表面エネルギーを有する点に関して言えば、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格と有機半導体５を構成する有機分子骨格とが同じであることにより、表面エネルギーが同一又は近似するため、好ましい。また、同一の骨格以外でも、第二の単分子膜を構成する有機分子骨格がπ電子を有していれば、表面エネルギーを近似させることができる。さらには、第二の単分子膜を構成する有機分子骨格の膜中の密度を制御することでも、表面エネルギーの制御が可能であるため、π電子を持っていない有機分子骨格でも、密度の制御により、近似させることができる。
【００４９】
本発明において結晶促進層４を形成する方法は、第一の単分子膜４２及び第二の単分子膜４４が好適に形成されるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、図４に示すように、下層（図では、基板１又はゲート絶縁層３）の上に、第一の単分子膜４２形成用材料を用いて溶液浸漬法、気相反応法、スピンコート法・ディップコート法、ラングミュアブロジェット法等により第一の単分子膜４２を形成した後、第二の単分子膜４４形成用材料を用いて第一の単分子膜４２上に第二の単分子膜を形成することにより、本発明の結晶促進層４が得られる。
【００５０】
溶液浸漬法の場合、具体的には例えば、第一の単分子膜４２を形成する有機分子骨格の一端に第一の化学結合に用いる官能基を結合させ、他端に第二の化学結合に用いる官能基を結合させた有機分子（第一の有機分子）を予め用意する。この第一の有機分子を溶媒に溶解し、溶液化した後、溶解した溶液中に下層を表面に有する基体を浸漬し、０〜１００℃程度の温度において静置又は攪拌し、第一の化学結合を形成させた後に、余分な材料を溶媒により洗浄除去することで、下層上に第一の単分子膜４２が形成される。本方法は、特別な装置を必要とせずに簡便に単分子膜を形成できるという効果を奏する。また、得られる単分子膜は、分子間の相互作用が高く、配向性が高い膜となる。
【００５１】
気相反応法の場合、具体的には例えば、上記同様の第一の有機分子を溶解した溶液と、下層を表面に有する基体とを、互いに直接接触しないように密閉容器内に封入し、該密閉容器を５０〜１５０℃程度に加熱して第一の有機分子を揮発させて、下層表面に付着させ、第一の化学結合を形成させた後に、余分な材料を溶媒により洗浄除去することで、下層表面に第一の単分子膜４２が形成される。本方法によれば、加熱を行うため迅速に反応が進み、形成の時間が短縮できる。また、本方法では揮発により基体に第一の有機分子を付着させるため、通常、単分子膜形成と同時に反応系中で自己重合を開始するシランカップリング剤のような自己重合性材料を用いた場合であっても、分子量が大きく沸点が高まった自己重合済み材料は揮発せず、基体に付着しないため、基体上では均一な単分子膜を得ることができる。
【００５２】
スピンコート法・ディップコート法の場合、具体的には例えば、上記同様の第一の有機分子を溶解した溶液を、下層表面にスピンコート又はディップコートにより塗布する。その後、基体を５０〜１５０℃程度に加熱するか、又は、塩酸やアンモニア等の脱水縮合反応促進剤の蒸気に曝すことにより、下層と第一の有機分子を化学的に結合させ、余分な材料を溶媒により洗浄除去することで、下層上に第一の単分子膜４２が形成される。本方法では、第一の単分子膜４２を形成するための材料が少なくてよいため、経済的であるという利点がある。また、加熱を行うため迅速に反応が進み、形成の時間が短縮できる。
【００５３】
ラングミュアブロジェット法の場合、例えば、両親媒性とした上記同様の第一の有機分子を、水面上に展開し、単分子膜と予想される表面圧まで凝集させた後、被結晶促進層表面に該膜を移し取ることにより、第一の単分子膜４２を形成することができる。
また、ラングミュアブロジェット法により単分子膜形成を行った後に、熱、光又は化学刺激を与えることによって、ラングミュアブロジェット膜の端部と、下層表面、第一の単分子膜４２表面、又は第二の単分子膜４４表面とを、結合させてもよい。このようにすることにより、ラングミュアブロジェット膜と、接する層又は膜表面との結合性向上による有機半導体層５形成時の安定性の高さ、並びに、ラングミュアブロジェット膜の周期性の高さを両立することができる。
【００５４】
第一の単分子膜４２が複数層存在する場合は、第一の単分子膜４２を形成する有機分子骨格の両端に第一の化学結合に用いる官能基を結合させた有機分子（第一の有機分子）を用いて、予め１層以上の第一の単分子膜４２を形成した後、第一の単分子膜４２を形成する有機分子骨格の一端に第一の化学結合に用いる官能基を結合させ、他端に第二の化学結合に用いる官能基を結合させた有機分子（第一の有機分子）を用いて、最表面に、第二の化学結合に用いる官能基が露出された第一の単分子膜４２を形成する。
【００５５】
上記のようにして第一の単分子膜４２を形成した後、第二の単分子膜４４を形成する有機分子骨格の一端に第二の化学結合に用いる官能基を結合させた有機分子（第二の有機分子）を用いて、上記同様に第二の単分子膜４４を形成することができる。
また、形成された第二の単分子膜４４上に有機半導体層５を形成する方法は特に限定されるものではなく、一般的な溶液浸漬法、気相反応法、スピンコート法・ディップコート法、ラングミュアブロジェット法等の他に、キャスト法、引き上げ法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、真空蒸着法等の公知の方法を用いることができる。
本発明の有機トランジスタにおいて、基板上に、ゲート電極２、ゲート絶縁層３、ソース電極６、ドレイン電極７を配設する方法は特に限定されるものではなく、公知の方法により行うことができる。
【００５６】
《表示装置》
本発明の表示装置は、上記本発明の有機トランジスタが、電気的に接続された回路基板と、該回路基板上で、該有機トランジスタと電気的に接続された、液晶、有機エレクトロルミネッセンス、または電気泳動方式の画素と、該トランジスタに電気信号を送るドライバとを含む表示装置である。本発明の有機トランジスタを用いること以外は、従来の表示装置と同様の構成とすることができ、回路基板、液晶、有機エレクトロルミネッセンス、電気泳動方式の画素、ドライバは特に限定されるものではなく、公知慣用のものを用いることができる。
【００５７】
《有機トランジスタの製造方法》
本発明の有機トランジスタの製造方法は、上記本発明の有機トランジスタを製造する製造方法である。
上記図１（ａ）に示されるようなボトムゲート型且つトップコンタクト型の有機トランジスタを製造する場合であれば、本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上に、ゲート電極及びゲート絶縁層を形成する第一の工程と、前記ゲート絶縁層表面に、結晶促進層を形成する第二の工程と、前記結晶促進層表面に有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を形成する第三の工程とからなり、前記第二の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記ゲート絶縁層の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも１層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含む。
【００５８】
上記方法における基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、結晶促進層、有機半導体層、ソース電極、ドレイン電極は前記同様である。
第一の工程において基板上にゲート電極及びゲート絶縁層を形成する方法は特に限定されるものではないが、具体的には例えば、マスクを介したスパッタリングによりゲート電極を形成した後、ゲート絶縁層材料をその上からスパッタリングすることにより、ゲート絶縁層を形成することができる。
第二の工程における結晶促進層を形成する方法は、上記同様である。
第三の工程における有機半導体層を形成する方法は上記同様である。
また、第三の工程におけるソース電極及びドレイン電極を形成する方法は特に限定されるものではないが、具体的には例えば、有機半導体層上に、マスクを介した真空蒸着により、ソース・ドレイン電極を形成することができる。
【００５９】
さらに、上記図１（ｂ）に示されるようなボトムゲート型且つボトムコンタクト型の有機トランジスタを製造する場合であれば、本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上に、ゲート電極及びゲート絶縁層を形成する第一の工程と、前記ゲート絶縁層表面に、ソース電極及びドレイン電極を形成する第二の工程と、少なくとも前記ゲート絶縁層表面に、もしくは、前記ゲート絶縁層表面、前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面に、結晶促進層を形成した後、さらに有機半導体層を形成する第三の工程とからなり、前記第三の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記ゲート絶縁層の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも１層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含む。
【００６０】
上記方法における基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、結晶促進層、有機半導体層、ソース電極、ドレイン電極は前記同様である。
第一の工程において基板上にゲート電極及びゲート絶縁層を形成する方法は特に限定されるものではないが、具体的には例えば、マスクを介したスパッタリングによりゲート電極を形成した後、ゲート絶縁層材料をその上からスパッタリングすることによりゲート絶縁層を形成することができる。
第二の工程においてソース電極及びドレイン電極を形成する方法は特に限定されるものではないが、具体的には例えば、有機半導体層上に、マスクを介した真空蒸着やリソグラフィーにより、ソース・ドレイン電極を形成することができる。
第三の工程における結晶促進層を形成する方法、有機半導体層を形成する方法は上記同様である。なお、ゲート絶縁層上のみならず、ソース・ドレイン電極上にも結晶促進層を形成することにより、ソース・ドレイン電極表面上での結晶グレインサイズも大きくなり、ソース・ドレイン電極から、結晶促進層の上層である有機半導体層へのキャリア輸送が効率的に行われ、接触抵抗が低下するため、好ましい。
【００６１】
さらに、上記図１（ｃ）に示されるようなトップゲート型且つトップコンタクト型の有機トランジスタを製造する場合であれば、本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上に結晶促進層を形成する第一の工程と、前記結晶促進層表面に、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を順に形成する第二の工程と、少なくとも前記有機半導体層表面に、ゲート絶縁層及びゲート電極を形成する第三の工程とからなり、前記第一の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記基板の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも1層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含む。
【００６２】
上記方法における基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、結晶促進層、有機半導体層、ソース電極、ドレイン電極は前記同様である。
第一の工程において基板上に結晶促進層を形成する方法は上記同様である。
第二の工程において有機半導体層を形成する方法は上記同様である。また、第二の工程においてソース電極及びドレイン電極を形成する方法は特に限定されるものではないが、具体的には例えば、有機半導体層上に、マスクを介した真空蒸着やリソグラフィーにより、ソース・ドレイン電極を形成することができる。
第三の工程においてゲート電極及びゲート絶縁層を形成する方法は特に限定されるものではないが、具体的には例えば、マスクを介したスパッタリングによりゲート電極を形成した後、ゲート絶縁層材料をその上からスパッタリングすることによりゲート絶縁層を形成することができる。
【００６３】
また、上記図１（ｄ）に示されるようなトップゲート型且つボトムコンタクト型の有機トランジスタを製造する場合であれば、本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上に結晶促進層を形成する第一の工程と、前記結晶促進層表面に、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を順に形成する第二の工程と、前記有機半導体層表面に、ゲート絶縁層及びゲート電極を形成する第三の工程とからなり、前記第一の工程の結晶促進層を形成する工程は、前記基板の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも1層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とを含む。また、基板上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する第一の工程と、少なくとも前記基板表面に、もしくは、前記基板表面、前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面に、結晶促進層を形成した後、さらに有機半導体層を形成する第二の工程と、前記有機半導体層表面に、ゲート絶縁層及びゲート電極を形成する第三の工程とからなり、前記第二の工程の結晶促進層を形成する工程は、少なくとも前記基板表面に、もしくは、前記基板表面、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面に接して、前記第一の単分子膜を少なくとも1層以上形成する工程と、前記第一の単分子膜の表面に接して、前記第二の単分子膜を形成する工程とからも作製することができる。
【００６４】
上記方法における基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、結晶促進層、有機半導体層、ソース電極、ドレイン電極は前記同様である。
有機半導体層上または基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する方法は上記同様である。
結晶促進層を形成する方法、有機半導体層を形成する方法は上記同様である。なお、基板上のみならず、ソース・ドレイン電極上にも結晶促進層を形成することにより、ソース・ドレイン電極表面上での結晶グレインサイズも大きくなり、ソース・ドレイン電極から、結晶促進層の上層である有機半導体層へのキャリア輸送が効率的に行われ、接触抵抗が低下するため、好ましい。
第三の工程においてゲート電極及びゲート絶縁層を形成する方法は上記同様である。
【００６５】
以下、本発明の実施の態様について、具体例を用いて説明するが、本発明は以下の態様に限定されるものではない。
【００６６】
［第一の態様・有機トランジスタ］
第一の態様は、ボトムゲート型、且つ、トップコンタクト型の有機トランジスタである。
以下に、第一の態様の有機トランジスタの具体例を、図５の模式図を用いて説明する。
図５（ａ）に示す第一の態様の有機トランジスタは、ガラス基板１（２０ｍｍ×２０ｍｍ）と、アルミニウムからなるゲート電極２と、二酸化シリコンからなるゲート絶縁層３と、結晶促進層４と、フラーレンからなる有機半導体層５と、フッ化リチウム層の上に積層されたアルミニウムからなるソース電極６とドレイン電極７とから構成される。第一の態様の結晶促進層４は、図５（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層３上に、第一の化学結合４１を介して１層積層された第一の単分子膜４２と、第二の化学結合４３を介して積層された第二の単分子膜４４とからなる。
第一の態様の結晶促進層４において、第一の化学結合４１はシロキサン結合であり、第一の単分子膜４２の有機分子骨格はウンデカンであり、第二の化学結合４３はアミン結合であり、第二の単分子膜４４の有機分子骨格はフラーレンである。
【００６７】
第一の態様では、第二の単分子膜４４と有機半導体層５との有機分子骨格が同一のフラーレンであるため、結晶促進層４と、有機半導体層５との表面エネルギーを等しくすることができる。表面エネルギーが等しいことにより、半導体材料がよく濡れるため、有機半導体層を構成するフラーレンの結晶が層状に成長し、有機半導体層５の結晶グレインを大きくすることができる。
また、第一の態様では、第一の単分子膜４２の骨格が直鎖アルカンであり、第二の単分子膜４４の骨格が芳香族分子であるフラーレンであることにより、第二の単分子膜４４内の分子同士が自由な配置を取ることができ、芳香族のπ電子によるπ−π相互作用の凝集力により、第二の単分子膜４４内に周期構造が形成される。
【００６８】
さらに、図５（ｃ）は、第二の単分子膜４４のフラーレンの垂直位置中央部にて基板と並行方向に結晶促進層を切断した場合を想定した概略断面図であり、図５（ｄ）は非特許文献６に記載のフラーレンが単結晶状態で配列した際の模式図である。図５（ｃ）に示されるように、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格群（直鎖アルカン）の上に、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群（フラーレン）が配されることにより、図５（ｄ）に示すようなフラーレンの単結晶状態と同様の重心間距離をもった配列をとる。この結果、第二の単分子膜４４のフラーレンの上に塗布した有機半導体層５のフラーレンは、第二の単分子膜４４の結晶格子に従って配列し、結晶グレインの大きい有機半導体層が得られる。
第一の態様の有機トランジスタは、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００６９】
【化１】
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【００７０】
１．基板上にゲート電極、ゲート絶縁層の形成
ガラス基板（例えば基板サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍ）を準備する。該基板上に、アルミニウムを、メタルマスクを介して６０ｎｍ程度スパッタリングすることにより、ゲート電極を形成する。さらに、ゲート絶縁層として、二酸化シリコンをスパッタリングにより基板全面に２００ｎｍ程度形成する。
【００７１】
２．第一の単分子膜の形成
１１−アジドウンデシルトリメトキシシラン（ＡｚＵＤＴＭＳ）の２ｍＭのトリクロロエチレン溶液を調製し、その溶液を、１．の基板上にスピンコートする。その後、塩酸蒸気に曝した後に、基板を超音波洗浄することで、該分子の単分子膜を形成する。得られた単分子膜の膜厚をＸ線反射率測定（ＧＩＸＲ）から求め、ＡｚＵＤＴＭＳの分子長（１．７ｎｍ）と近い値を示す場合には、単分子膜が得られていることが確認できる。
【００７２】
３．第二の単分子膜の形成
フラーレン（Ｃ６０）の１ｍＭのトルエン溶液を調製し、その溶液に、２．の基板を浸漬させ、窒素雰囲気下で１００℃、３日間撹拌する。反応終了後、トルエン中で基板を超音波洗浄し、過剰に付着したフラーレンを除去する。上記の処理により、Ｃ６０からなる第二の単分子膜を形成する。ＧＩＸＲから膜厚を求め、Ｃ６０の分子サイズ（１．１０ｎｍ）と近い値の増加を示す場合には、単分子のフラーレン膜が得られていることが確認できる。また、Ｘ線回折法（ＸＲＤ  ｉｎ−ｐｌａｎｅ）から面内方向の分子間距離を求め、Ｃ６０の単結晶の分子間距離（１．１ｎｍと１．４ｎｍ）と一致又は近似した値を示す場合には、有機半導体層であるフラーレンの結晶促進に好適な周期構造が得られていることが確認できる。
【００７３】
４．有機半導体層の形成
有機半導体層としてＣ６０のジクロロベンゼン溶液（１ｗｔ％）を調製し、３の基板上に０．１ｍｌドロップキャストし、室温で１晩放置し、溶媒が蒸発するのを待つ。得られた有機半導体層の結晶グレインのサイズについては、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）から評価することができる。
５．ソース・ドレイン電極の形成
上記の有機半導体層の上にフッ化リチウム（１ｎｍ）とアルミニウム（６０ｎｍ）を順にメタルマスクを介して真空蒸着し、ソース・ドレイン電極を形成する。チャネル長およびチャネル幅は５０ｍと１００μｍとすることが好ましい。
【００７４】
上記の様にして得られる第一の態様の有機トランジスタ（ｎ型）は、結晶促進層４を備えることで、有機半導体層５の結晶グレインサイズが大きくなり、その結果、良好なトランジスタ特性（例えば、移動度）を示すことができる。移動度は公知の方法により測定することができる。
【００７５】
また、上記の様にして得られた結晶促進層４において、第一の単分子膜４２又は第二の単分子膜４４が形成されたことは、以下の手法から判断する事ができる。
１．膜厚測定
Ｘ線反射率測定を行うことで、有機膜の膜厚を測定する。その膜厚が、第一の単分子膜および第二の単分子膜を形成するための分子の長軸方向の分子長と同程度であれば、分子の長軸が基板に対し垂直方向に配向していることが分かる。また、Ｘ線反射率測定法による膜厚測定の他に、分光エリプソメーターからも膜厚を評価することも可能である。
【００７６】
２．ＦＴ−ＩＲ測定
膜が形成された基板に対し、斜め方向（例えば基板面に対して５°）から光を入射し、反射吸収スペクトルを測定することで、基板表面上の分子の同定や配向性を評価することができる。この手法は、多くの単分子膜に適用可能であるが、長鎖脂肪族炭化水素基を有する分子を用いて単分子膜を形成した場合には、分子の同定と配向性の評価とを同時に行うことができるため好ましい。長鎖脂肪族炭化水素基を有する単分子膜の具体例としては、前記第一の態様及び後述する第三の態様の第一の単分子膜ＡｚＵＤＴＭＳや、後述する第二の態様の第一の単分子膜ＡｚＵＤＰや、後述する第四の態様のＡｍＵＤＣが挙げられる。観測されるピークは、ＡｚＵＤＴＭＳやＡｚＵＤＰでは、２９１９ｃｍ−１、２８５０ｃｍ−１に脂肪族炭化水素鎖（アルキレン鎖）のＣＨ２伸縮に起因するピークと、２０９６ｃｍ−１にアジド基に起因するピークが観測される。また、ＡｍＵＤＣでは、２９１９ｃｍ−１、２８５０ｃｍ−１に脂肪族炭化水素鎖のＣＨ２伸縮に起因するピークと、３４００ｃｍ−１付近にアミノ基に起因するピークが観測される。
また、脂肪族炭化水素鎖のＣＨ２伸縮に起因するピーク位置から配向性を評価することができる。具体的には、脂肪族炭化水素鎖が高密度にパックし配向した場合には、２９１９ｃｍ−１、２８５０ｃｍ−１にピークが観測される。一方で脂肪族炭化水素鎖がランダムに配向している溶液中のような状態の場合には、２９２４ｃｍ−１および２８５４ｃｍ−１にピークが観測され、配向が乱れるにつれてピークが高波数側にシフトすることが知られている（例えば、非特許文献９：Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １３０  （２００８）  １０５５６  Ｌｅｅら）。つまり、得られたスペクトルのピーク位置から単分子膜中の分子の配向状態を評価することができる。
尚、上記の評価方法は反射吸収法と呼ばれ、基板表面に金属のような赤外光を反射する層を備えているときに、好適である。その一方で、ガラスや低濃度ドープされたシリコン基板のように、赤外光の一部を透過する基板を用いる場合には、透過吸収法が好適である。その他にも、ＧｅやＺｎＳｅなどのプリズム上に、膜を形成した基板を押し当て、減衰全反射（ＡＴＲ）法により吸収スペクトルを評価してもよい。
【００７７】
３．ＵＶ−ｖｉｓスペクトル
膜が形成された基板に対し、垂直方向や斜め方向（例えば４５°）に光を入射し、透過吸収スペクトルを測定し、基板表面上の分子の同定や配向性及び結晶状態を評価することができる。この手法は、前記第一の態様及び後述する第三の態様の第二の単分子膜Ｃ６０や、後述する第二の態様の第二の単分子膜ＥｔＰｅｎ、後述する第四の態様の第二の単分子膜Ｔ３−Ａｌｄのような紫外−可視光の波長領域で強い吸収を示す分子に対して好適である。上記のＦＴ−ＩＲに比べ、空気の吸収を考慮せず、大気雰囲気下で測定ができるため、測定が簡便である。単分子膜が形成されたことは、形成した分子の溶液中で測定し、吸収スペクトルと比較することで、材料の同定が可能である。
また、基板に対して斜め方向から偏光を入射することで、膜中分子の配向状態やパッキング（結晶状態）を評価することができる。詳しく説明すると、分子の吸収は、分子が有する遷移双極子モーメントの向きに依存して起こる。基板上で分子が配列した場合には、遷移双極子モーメントも配列しているため、吸収に異方性を生じる。つまり、適切な方向から適切な偏光を入射することで、特定の遷移双極子モーメントを吸収させることができるため、配向性の評価が可能になる。一方で、結晶状態の評価方法について説明する。複数の遷移双極子モーメントが接近し会合すると、双極子―双極子相互作用を起こし、吸収波長ピークがシフトすることが知られている（例えば非特許文献１０：Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  １６０  （１９８８）  ８７  Ｎａｋａｏｋａら）。また、シフトする量は、分子間の距離に依存し、シフトする方向は、分子の相対的な位置関係により決まる。つまり、ランダムな状態と単分子膜の吸収波長位置を比較することで、膜中の分子の位置関係が分かるため、格子定数を概算することができる。
具体例として、ＵＶ−ｖｉｓスペクトルから後述する第四の態様のＴ３−Ａｌｄの配向性及び結晶状態を評価する例を示す。Ｔ３−Ａｌｄは分子の長軸方向に約４００ｎｍで吸収する遷移双極子モーメントを有している。そのため、Ｔ３−Ａｌｄが後述する第四の態様の工程図３）で示すように基板に対して垂直配向した場合には、垂直方向からの入射光に対しては、励起されないため非常に弱い吸収を示す。一方で、基板に対して斜め４５°でｐ偏光を入射した場合には、基板に対して垂直方向に配列した遷移双極子モーメントが励起されるため吸収が観測される。更に、その吸収ピーク位置は、分子間の相互作用により４００ｎｍよりも短波長にシフトした３３０ｎｍ付近で観測される。このような評価結果から、分子は基板に対して垂直方向に配列し、分子間距離つまりＴ３−Ａｌｄの重心間距離が、溶液中のようなランダムな状態に比べて短く（分子間距離は２ｎｍ以下）、Ｔ３−Ａｌｄの単結晶の状態に近いと判断することができる。
次に、第一の化学結合及び第二の化学結合の形成を確認する手法を示す。上記の化学結合の形成は、ＸＰＳ、ＦＴ−ＩＲ、固体ＮＭＲを評価し、形成された化学結合の構造を同定することから判断できる。具体的には、化学結合が形成される前の基板の評価結果と、化学結合が形成後の基板の評価結果を比較し、化学結合形成後に、結合の構造が形成されていることを確認する。
具体例として、前記第一の態様及び後述する第三の態様の第二の化学結合（アミン結合）が形成されたことを確認する手法を示す。まず、第二の化学結合が形成される前に、第一の単分子膜のＸＰＳ測定を行うと４００ｅＶと４０４ｅＶに面積比（１：２）の強度で、末端のアジド基に由来するＮ  １ｓのピークが観測される。次に、第二の化学結合形成後に測定すると、４０４ｅＶのピーク強度が減少し、アミン結合のＮ  １ｓのピーク位置は４００ｅＶに出現するため、４００ｅＶの強度が増加する。このようなピーク強度の変化から、アミン結合の形成を確認することが出来る。同様に、ＦＴ−ＩＲからも判断することができる。アミン結合形成前の基板にはアジド基に由来する２０９６ｃｍ−１に観測されるが、アミン結合形成後はアミン結合に由来する１２５０ｃｍ−１のピークが出現する。アミン結合のピークの出現と、ピーク強度の比較からも、第二の化学結合の形成を確認することができる。また、本実施例で示す第一の単分子膜と第二の単分子膜を構成する有機分子骨格の重心間距離は異なるため、上記図５（ｂ）および（ｃ）に示すように第一の単分子膜を構成する有機分子骨格に対し、第二の単分子膜を構成する有機分子骨格は１：１で結合されていない。そのため、第二の単分子膜を形成後、上記測定を行うと、第一の単分子膜上の未反応の官能基（アジド基）と、第二の化学結合（アミン結合）に由来するピークの両方が検出される。この両ピークの検出から、本発明の結晶促進層が第一の単分子膜と第二の単分子膜からなる複数の単分子膜から構成され、第一の単分子膜および第二の単分子膜を構成する有機分子骨格の重心間距離が異なっていることを確かめることができる。
また、結晶促進層以外の有機トランジスタを構成する層（例えば有機半導体層）が形成された後に、基板上に本発明の結晶促進層が形成されていることを確かめるためには、有機溶媒中での洗浄もしくは真空加熱条件下に曝すことにより、結晶促進層上に形成された層を除去・剥離した上で、結晶促進層の解析を行うことが好ましい。
【００７８】
［第二の態様・有機トランジスタ］
第二の態様は、ボトムゲート型、且つ、ボトムコンタクト型の有機トランジスタである。ボトムコンタクト型とすることで、ソース電極６及びドレイン電極７の形成に、既存技術であるフォトリソグラフィーを用いることができるため、ソース電極６とドレイン電極７との間隔（チャネル長）を短くすることができる。
以下に、第二の態様の有機トランジスタの具体例を、図６の模式図を用いて説明する。
図６（ａ）に示す第二の態様の有機トランジスタは、ガラス基板１（２０ｍｍ×２０ｍｍ）と、アルミニウムからなるゲート電極２と、酸化アルミニウムからなるゲート絶縁層３と、結晶促進層４と、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（Ｔｉｐｓ−ペンタセン）からなる有機半導体層５と、金からなるソース電極６、ドレイン電極７とから構成される。第二の態様の結晶促進層４は、図６（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層３上に、第一の化学結合４１を介して１層積層された第一の単分子膜４２と、第二の化学結合４３を介して積層された第二の単分子膜４４とからなる。
第二の態様の結晶促進層４において、第一の化学結合４１はリン酸エステル結合であり、第一の単分子膜４２の有機分子骨格はウンデカン（Ｃ１１）であり、第二の化学結合４３はトリアゾール環であり、第二の単分子膜４４の有機分子骨格はペンタセンである。
さらに、本態様では、ソース・ドレイン電極６，７表面上にも結晶促進層４６および４７が形成されている。結晶促進層４６および４７は、第一の化学結合が金―チオール結合である以外は、結晶促進層４と同じ構成である。
【００７９】
第二の態様では、第二の単分子膜４４と有機半導体層５との有機分子骨格の主鎖骨格が同一のペンタセンであるため、結晶促進層４と、有機半導体層５との表面エネルギーを等しくすることができる。表面エネルギーが等しいことにより、半導体材料がよく濡れるため、半導体材料の結晶が層状に成長し、有機半導体層５の結晶グレインを大きくすることができる。
また、第二の態様では、第一の単分子膜４２の骨格が直鎖アルカンであり、第二の単分子膜４４の骨格が芳香族分子であるペンタセンであることにより、第二の単分子膜４４内の分子同士が自由な配置を取ることができ、芳香族のπ電子によるπ−π相互作用の凝集力により、第二の単分子膜４４内に周期構造が形成される。
【００８０】
さらに、図６（ｃ）は、Ｔｉｐｓ−ペンタセンが単結晶状態で配列した際の模式図である。図６（ｂ）で示すように、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格群（直鎖アルカン）の上に、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群（ペンタセン）が配されることにより、図６（Ｃ）に示すような有機半導体層であるＴｉｐｓ−ペンタセンの単結晶状態と同様の重心間距離を持った配列をとることができる。この結果、第二の単分子膜４４のペンタセンの上に塗布した有機半導体層５のＴｉｐｓ−ペンタセンは、第二の単分子膜４４の結晶格子に従って配列し、結晶グレインの大きい有機半導体層が得られる。
さらに、ソース・ドレイン電極６，７上にも、結晶促進層４が形成されることで、ソース・ドレイン電極６，７表面上での結晶グレインサイズも大きくなるため、ソース・ドレイン電極６，７から有機半導体層５へのキャリア輸送が効率的に行われ、接触抵抗を低下させる効果も生じる。
第二の態様の有機トランジスタは、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００８１】
【化２】
2012174805.tif 000007
【００８２】
【化３】
2012174805.tif 000008
【００８３】
１．基板上にゲート電極、ゲート絶縁層の形成
実施例１と同様の材料および手法にて、基板上にゲート絶縁層までを形成する。
【００８４】
２．ソース・ドレイン電極の形成
既存のフォトリソグラフィーを用いて、フォトレジストのパターンを形成した後に、クロムと金を５ｎｍおよび６０ｎｍずつ真空蒸着し、リフトオフすることで、チャネル長５μｍ、チャネル幅１０００μｍのソース・ドレイン電極を形成する。
【００８５】
３．第一の単分子膜の形成
１１−アジドウンデシルホスホン酸（ＡｚＵＤＰ）の１ｍＭの無水トルエン溶液を調製し、その溶液に、２．の基板を浸漬し、窒素雰囲気下で２４時間放置する。その後、基板をトルエン中で超音波洗浄することで、該分子の単分子膜をゲート絶縁層表面に形成する。
さらに、１１−アジドウンデシルチオール（ＡｚＵＤＴ）の１ｍＭの無水アセトニトリル溶液を調製し、その溶液に、基板を浸漬し、窒素雰囲気下で２４時間放置する。ＡｚＵＤＰのホスホン酸基は選択的にゲート絶縁層上の酸化アルミニウムとホスホン酸結合を形成し、ＡｚＵＤＴのチオール基は選択的にソース、ドレイン電極上の金と金―チオール結合を形成する。
【００８６】
４．第二の単分子膜の形成
６，１３−ビスエチニルペンタセン（ＥｔＰｅｎ）の１ｍＭのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液を調製し、その溶液に、３．の基板を浸漬させ、窒素雰囲気下で、触媒としてアスコルビン酸と硫酸銅をＥｔＰｅｎに対して１ｍｏｌ％加えた後、７０℃で２４時間撹拌した。反応終了後、ＤＭＦ中で基板を超音波洗浄し、過剰に付着したＥｔＰｅｎを除去した。上記の処理により、ペンタセン骨格を有する第二の単分子膜を形成する。尚、ＥｔＰｅｎは水酸化カリウムの５ｍＭのＤＭＦ溶液にＴｉｐｓ−ペンタセンを溶解させ、室温、１２時間反応させることで得る。
Ｘ線回折法（ＸＲＤ  ｉｎ−ｐｌａｎｅ）から面内方向の分子間距離を求め、Ｔｉｐｓペンタセンの単結晶の分子間距離（０．７８ｎｍと０．７７ｎｍ）と一致又は近似した値を示す場合には、有機半導体層であるＴｉｐｓ−ペンタセンの結晶成長に好適な周期構造が得られていることが確認できる。
【００８７】
５．有機半導体層の形成
有機半導体層としてＴｉｐｓ−ペンタセンのトルエン溶液（１ｗｔ％）を調製し、３の基板上に０．１ｍｌドロップキャストし、室温で３時間放置し、溶媒が蒸発するのを待つ。形成された有機半導体層の結晶グレインサイズは、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡から評価することができる。
【００８８】
上記の様にして得られる第二の態様の有機トランジスタ（ｐ型）は、結晶促進層４を備えることで、ゲート絶縁層上（チャネル領域）およびソース、ドレイン電極表面上で有機半導体層５の結晶グレインサイズが大きくなり、その結果、良好なトランジスタ特性（例えば、移動度）を示すことができる。移動度は公知の方法により測定することができる。また、従来（例えば特許文献１のアンカー層を設ける場合）に比べて、煩雑な合成を経ることなく簡便に結晶促進層を設け、良好な特性を有するトランジスタを得ることができる。
【００８９】
［第三の態様・有機トランジスタ］
第三の態様は、トップゲート型、且つ、トップコンタクト型の有機トランジスタである。
以下に、第三の態様の有機トランジスタの具体例を、図７の模式図を用いて説明する。
図７（ａ）に示す第三の態様の有機トランジスタは、ガラス基板１（２０ｍｍ×２０ｍｍ）と、アルミニウムからなるゲート電極２と、ポリビニルフェノールからなるゲート絶縁層３と、結晶促進層４と、フラーレン（Ｃ６０）からなる有機半導体層５と、フッ化リチウム層の上に積層されたアルミニウムからなるソース電極６とドレイン電極７とから構成される。第三の態様の結晶促進層４は、図７（ｂ）に示すように、基板１上に、第一の化学結合４１を介して１層積層された第一の単分子膜４２と、第二の化学結合４３を介して積層された第二の単分子膜４４とからなる。
第三の態様の結晶促進層４において、第一の化学結合４１はシロキサン結合であり、第一の単分子膜４２の有機分子骨格はウンデカンであり、第二の化学結合４３はアミン結合であり、第二の単分子膜４４の有機分子骨格はフラーレンである。
【００９０】
第三の態様では、第二の単分子膜４４と有機半導体層５との有機分子骨格が同一のフラーレンであるため、結晶促進層４と、有機半導体層５との表面エネルギーを等しくすることができる。表面エネルギーが等しいことにより、半導体材料がよく濡れるため、半導体材料の結晶が層状に成長し、有機半導体層５の結晶グレインを大きくすることができる。
また、第三の態様では、第一の単分子膜４２の骨格が直鎖アルカンであり、第二の単分子膜４４の骨格が芳香族分子であるフラーレンであることにより、第二の単分子膜４４内の分子同士が自由な配置を取ることができ、芳香族のπ電子によるπ−π相互作用の凝集力により、第二の単分子膜４４内に周期構造が形成される。
第三の態様の有機トランジスタは、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００９１】
【化４】
2012174805.tif 000009
【００９２】
１．基板上にゲート電極、ゲート絶縁層の形成
基板サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍのガラス基板を準備する。
２．第一の単分子膜及び第二の単分子膜の形成
ガラス基板を超音波洗浄により洗浄した後に、基板上に第一の態様の２と同様の条件を用いてＡｚＵＳＴＭＳからなる第一の単分子膜を形成する。さらに、第一の態様の３と同様の条件を用いてＣ６０からなる第二の単分子膜を形成する。Ｘ線回折法（ＸＲＤ  ｉｎ−ｐｌａｎｅ）から面内方向の分子間距離を求め、Ｃ６０の単結晶の分子間距離（１．１ｎｍと１．４ｎｍ）と一致又は近似した値を示す場合には、有機半導体層のフラーレンの結晶成長に好適な周期構造が得られていることが確認できる。
３．有機半導体層の形成
有機半導体層としてフラーレン（６０ｎｍ）を真空蒸着法（蒸着速度０．０５ｎｍ／ｓ）にて成膜する。形成された有機半導体層のフラーレンの結晶グレインサイズについては、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡から評価することができる。
４．ソース・ドレイン電極の形成
第一の態様の５と同様の条件を用いてフッ化リチウム（１ｎｍ）とアルミニウム（６０ｎｍ）からなるソース・ドレイン電極を形成する。
５．ゲート絶縁層およびゲート電極の形成
上記の有機半導体層およびソース・ドレイン電極上にポリビニルフェノール（３００ｎｍ）からなるゲート絶縁層を形成する。形成手法としては、ポリビニルフェノールのクロロホルム溶液を調製し、その溶液を基板上にスピンコート（例えば、５００ｒｐｍで１０秒間の後に、３０００ｒｐｍで１分間）することにより形成する。最後に、ゲート絶縁層上に、ゲート電極としてアルミニウム（６０ｎｍ）をスパッタリングにより形成する。
【００９３】
上記の様にして得られる第三の態様の有機トランジスタ（ｎ型）は、トップゲート型の有機トランジスタであるが、結晶促進層４を備えることで、有機半導体層５の結晶グレインサイズが大きくなり、その結果、良好なトランジスタ特性（例えば、移動度）を示すことができる。移動度は公知の方法により測定することができる。
【００９４】
［第四の態様・有機トランジスタ］
第四の態様は、ボトムゲート型、且つ、トップコンタクト型の有機トランジスタである。
以下に、第四の態様の有機トランジスタの具体例を、図８の模式図を用いて説明する。
図８（ａ）に示す第四の態様の有機トランジスタは、ガラス基板１（２０ｍｍ×２０ｍｍ）と、アルミニウムからなるゲート電極２と、ポリイミドからなるゲート絶縁層３と、結晶促進層４と、ペンタセンからなる有機半導体層５と、金からなるソース電極６、ドレイン電極７とから構成される。第四の態様の結晶促進層４は、図８（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層３上に、ラングミュアブロジェット膜である第一の単分子膜４２と、第一の単分子膜４２上に第二の化学結合４３を介して積層された第二の単分子膜４４とからなる。
第四の態様の結晶促進層４において、第一の単分子膜４２の有機分子骨格はウンデカン（Ｃ１１）であり、第二の化学結合４３はイミン結合であり、第二の単分子膜４４の有機分子骨格はターチオフェンである。
【００９５】
第四の態様では、第一の単分子膜がラングミュアブロジェット膜であることにより、被結晶促進層形成表面の材質や結合サイトに関係なく、周期構造を有する第一の単分子膜４２を形成することができる。また、ラングミュアブロジェット膜作製時の表面圧の調整により、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格の重心間距離を適宜調整することができるため、第一の単分子膜４２として所望の重心間距離を持った周期構造を持たせることができ、さらには第二の単分子膜４４の周期構造も適宜決定することができ、有機半導体層５の結晶グレインを大きくすることができる。なお、第二の単分子膜４４にラングミュアブロジェット法による膜を適用した場合であっても、同様の効果を、より直接的に得ることができる。
第四の態様では、第二の単分子膜４４と有機半導体層５との有機分子骨格が同一のフラーレンであるため、結晶促進層４と、有機半導体層５との表面エネルギーを等しくすることができる。表面エネルギーが等しいことにより、半導体材料がよく濡れるため、半導体材料の結晶が層状に成長し、有機半導体層５の結晶グレインを大きくすることができる。
また、第四の態様では、第一の単分子膜４２の骨格が直鎖アルカンであり、第二の単分子膜４４の骨格が芳香族分子であるターチオフェンであることにより、第二の単分子膜４４内の分子同士が自由な配置を取ることができ、芳香族のπ電子によるπ−π相互作用の凝集力により、第二の単分子膜４４内に周期構造が形成される。
さらに、図８（ｃ）は、ペンタセンが単結晶状態で配列した際の模式図である。図８（ｂ）で示すように、第一の単分子膜４２を構成する有機分子骨格群（直鎖アルカン）の上に、第二の単分子膜４４を構成する有機分子骨格群（ターチオフェン）が配されることにより、図８（Ｃ）に示すような有機半導体層であるペンタセンの単結晶状態と同様の重心間距離を持った配列をとることができる。この結果、第二の単分子膜４４のペンタセンの上に塗布した有機半導体層５のペンタセンは、第二の単分子膜４４の結晶格子に従って配列し、結晶グレインの大きい有機半導体層が得られる。また、第二の単分子膜を構成する有機分子骨格群と、有機半導体層の骨格群は異なるが、両者ともπ電子を有しているため、表面エネルギーは類似しており、結晶グレインサイズを拡大させる効果を生じる。
第四の態様の有機トランジスタは、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００９６】
【化５】
2012174805.tif 000010
【００９７】
【化６】
2012174805.tif 000011
【００９８】
１．基板上にゲート電極、ゲート絶縁層の形成
第一の態様と同様の手法にて基板上にゲート電極を形成した後に、ゲート絶縁層として、ポリイミドをスピンコート法により形成する。
２．第一の単分子膜の形成
１１−アミノウンデシルカルボン酸（ＡｍＵＤＣ）の１ｍＭヘキサン溶液を調製し、ＬＢ膜作製装置のトラフに展開する。水面上の分子を単分子膜と予想される表面圧（２０ｍＮ／ｍ）まで圧縮した後、基板に移し取り、１１−アミノウンデシルカルボン酸からなるＬＢ膜を得る。得られた単分子膜の膜厚をＸ線反射率測定（ＧＩＸＲ）から求め、ＡｍＵＤＣの分子長（１．７ｎｍ）と一致又は近似した値を示す場合には、ゲート絶縁層に結合基の無いポリイミド上にも単分子膜を形成できることが確認できる。
３．第二の単分子膜の形成
ターチオフェンアルデヒド（Ｔ３−Ａｌｄ）の１ｍＭのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶液を調製し、その溶液を基板にディップコートし、窒素雰囲気下で１２０℃、５時間加熱する。反応終了後、ＴＨＦ中で基板を超音波洗浄し、過剰に付着したＴ３−Ａｌｄを除去する。上記の処理により、第一の単分子膜とイミン結合で接続された、第二の単分子膜が形成できる。
また、Ｘ線回折法（ＸＲＤ  ｉｎ−ｐｌａｎｅ）から面内方向の分子間距離を求め、ペンタセンの単結晶の分子間距離（０．６３ｎｍと０．７７ｎｍ）と一致又は近似した値を示す場合には、有機半導体層のペンタセンの結晶成長に好適な周期構造が得られていることが確認できる。
４．有機半導体層の形成
有機半導体層としてペンタセン（６０ｎｍ）を真空蒸着法により、３の基板上に形成する。
５．ソース・ドレイン電極の形成
上記の有機半導体層の上に金（６０ｎｍ）をメタルマスクを介して真空蒸着し、ソース・ドレイン電極を形成する。チャネル長およびチャネル幅は５０ｍと１００μｍとが好ましい。
【００９９】
上記の様にして得られる第四の態様の有機トランジスタ（ｐ型）は、結晶促進層４を備えることで、有機半導体層５の結晶グレインサイズが大きくなり、その結果、良好なトランジスタ特性（例えば、移動度）を示すことができる。移動度は公知の方法により測定することができる。
【０１００】
［第五の態様・液晶表示装置］
第五の態様は、前記第一の態様の有機トランジスタを用いた液晶表示装置である。
以下に、第五の態様の液晶表示装置の具体例を、図９の模式図を用いて説明する。
図９（ｂ）に示す第五の態様の液晶表示装置は、前記第一の態様の有機トランジスタの基板上に、該有機トランジスタと、ＩＴＯからなる画素電極とを備え、有機トランジスタのドレイン電極と画素電極とが電気的に接続されている。有機トランジスタ及び画素電極が設けられた回路基板と対向するように、ＩＴＯからなる対向電極を備えた対向基板がスペーサ（図示せず）を介して設けられていて、回路基板と対向基板との間は液晶層となっている。
図９（ａ）に示すように有機トランジスタのゲート電極、ソース電極はそれぞれゲートバスライン、ソースバスラインに電気的に接続され、各バスラインは表示用の信号を供給するための映像信号用ドライバに接続されている。
上記の様にして得られる第五の態様の液晶表示装置は、本発明の有機トランジスタが画素駆動用トランジスタとしての性能を十分に満たすため、液晶表示装置として満足に駆動する。
【実施例】
【０１０１】
［実施例１］
上記第一の態様と同様にして、基板上にゲート電極及びゲート絶縁層を形成し、さらに結晶促進層及びフラーレンからなる有機半導体層を形成した。有機半導体層が形成された基板を肉眼により観察したところ、図１０（ａ）に示すように、フラーレンの薄膜が基板全体に亘って形成されていた。また、該有機半導体層が形成された基板の中央部を光学顕微鏡により観察したところ、図１０（ｂ）に示すように、フラーレンの結晶からなる薄膜によって表面のほぼ全面が覆われていた。
【０１０２】
［比較例１］
上記第一の態様と同様にして基板上にゲート電極及びゲート絶縁層を形成した後、結晶促進層を形成せずに、上記第一の態様と同様にしてフラーレンからなる有機半導体層を形成した。有機半導体層が形成された基板を肉眼により観察したところ、図１１（ａ）に示すように、基板の縁にフラーレンの結晶が業収支、基板中央部にはフラーレン薄膜が形成されていなかった。また、該有機半導体層が形成された基板の中央部を光学顕微鏡により観察したところ、図１１（ｂ）に示すように、短辺５μｍ、長辺１０μｍ程度の小さな結晶が点在しており、薄膜が形成されていなかった。
【０１０３】
上記の結果から、フラーレン単結晶の周期構造と同じ周期構造を有する結晶促進層を設けることで、結晶グレインサイズを大きくできることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の有機トランジスタは、有機デバイス製造の分野において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１…基板
２…ゲート電極
３…ゲート絶縁層
４…結晶促進層
５…有機半導体層
６…ソース電極
７…ドレイン電極
４１・・・第一の化学結合
４２・・・第一の単分子膜
４３・・・第二の化学結合
４４・・・第二の単分子膜
４６・・・結晶促進層
４７・・・結晶促進層
【図１】
2012174805.tif 000012
【図２】
2012174805.tif 000013
【図３】
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【図４】
2012174805.tif 000015
【図５】
2012174805.tif 000016
【図６】
2012174805.tif 000017
【図７】
2012174805.tif 000018
【図８】
2012174805.tif 000019
【図９】
2012174805.tif 000020
【図１０】
2012174805.tif 000021
【図１１】
2012174805.tif 000022