(57)【要約】      （修正有）【課題】トランジスタにおける導電体インクによる電極形成において、簡単なプロセスで、電荷注入特性に優れた電極を形成する。【解決手段】トランジスタは、基板と、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子を含む導電体インクから作られるソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極の間にチャネルと、ソース電極およびドレイン電極と接触する有機半導体と、有機半導体と接触する第１の表面を有するゲート誘電層と、ゲート誘電層の第２の表面と接触し、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子から作られるゲート電極とを備える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタであって、
基板と、
一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子を含む導電体インクから作られる、基板の上にあるソース電極およびドレイン電極と、
ソース電極とドレイン電極の間にチャネルを形成し、ソース電極およびドレイン電極と接触する有機半導体と、
有機半導体と接触する第１の表面を有するゲート誘電層と、
ゲート誘電層の第２の表面と接触し、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子から作られるゲート電極とを備える、トランジスタ。
【請求項２】
導電体インクは、アルキルアミン界面活性剤と共に配合された銀ナノ粒子インクを含む、請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項３】
ゲート誘電層とゲート電極が、ソース電極およびドレイン電極の上部にある、請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項４】
ソース電極およびドレイン電極が、ゲート誘電層およびゲート電極の上部にある、請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項５】
一体化した双極性界面活性剤が、アルキルアミン、カルボン酸およびチオールのいずれかを含む、請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項６】
有機半導体が、ｐ型ジケトピロロピロール系ポリマーを含む、請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項７】
トランジスタを製造する方法であって、
一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子を含む導電体インクを印刷し、ソース電極およびドレイン電極を作成することと、
ソース電極およびドレイン電極と接触する有機半導体を印刷することによって、ソース電極とドレイン電極との間にチャネルを作成することと、
ソース電極およびドレイン電極と接触する第１の表面を有するゲート誘電層を作成することと、
導電体インクを印刷し、ゲート誘電層の第２の表面と接触するゲート電極を作成することとを含む、方法。
【請求項８】
導電体インクを印刷することは、一体化した双極性界面活性剤を含む導電体インクを印刷することを含み、一体化した双極性界面活性剤は、アルキルアミン、カルボン酸およびチオールのいずれかである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
チャネルを作成することは、ｐ型ジケトピロロピロール系ポリマーを印刷することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ゲート電極を作成することは、ソース電極およびドレイン電極の印刷の前に起こる、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、印刷された電子機器、さらに具体的には、例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷またはフレキソ印刷によって溶液印刷された電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷された電子機器において、インク配合物は、良好な印刷能および電気的性能の要求を満たすことが求められる。印刷された導電体インクは、多くは、種々のデバイス（例えば、ダイオードおよびトランジスタ）の電極として使用される。従って、導電体インクは、理想的には、デバイス用途の電荷注入に適した界面も与えるべきである。
【０００３】
しかしながら、ほとんどの場合、現行のｐ型の電化注入、銀ナノ粒子または有機金属インクは、得られる電極の仕事関数を高めるためにさらなる表面改質プロセスが必要となる。これにより、さらに複雑化された製造フローが生じ、得られるデバイスの費用が高くなる。さらなる材料の使用も、費用が増加する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
トランジスタは、基板の上に作られる。トランジスタは、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子を含む導電体インクから作られる、基板の上にあるソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極の間にチャネルを形成し、ソース電極およびドレイン電極と接触する有機半導体と、有機半導体と接触する第１の表面を有するゲート誘電層と、ゲート誘電層の第２の表面と接触し、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子から作られるゲート電極とを備える。
【０００５】
トランジスタを製造する方法は、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子を含む導電体インクを印刷し、ソース電極およびドレイン電極を作成することと、ソース電極およびドレイン電極と接触する有機半導体を印刷することによって、ソース電極とドレイン電極との間にチャネルを作成することと、ソース電極およびドレイン電極と接触する第１の表面を有するゲート誘電層を作成することと、導電体インクを印刷し、ゲート誘電層の第２の表面と接触するゲート電極を作成することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、底部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図２】図２は、底部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図３】図３は、底部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図４】図４は、底部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図５】図５は、上部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図６】図６は、上部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図７】図７は、上部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図８】図８は、上部ゲート電極を製造する方法の一実施形態を示す。
【図９】図９は、異なるｐ−チャネルトランジスタのためのソース−ドレイン電極対ゲート電極のグラフを示す。
【図１０】図１０は、異なるｐ−チャネルトランジスタのためのソース−ドレイン電極対ゲート電極のグラフを示す。
【図１１】図１１は、異なるｐ−チャネルトランジスタのためのソース−ドレイン電極対ゲート電極のグラフを示す。
【図１２】図１２は、異なるｐ−チャネルトランジスタのためのソース−ドレイン電極対ゲート電極のグラフを示す。
【図１３】図１３は、表面改質した場合と、表面改質していない場合の、一体化した双極性ドーパントを含む銀電極を用いたｎ−チャネルトランジスタの出力特徴を示す。
【図１４】図１４は、表面改質した場合と、表面改質していない場合の、一体化した双極性ドーパントを含む銀電極を用いたｎ−チャネルトランジスタの出力特徴を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１〜４は、一体化した双極性界面活性剤を含む底部ゲート型電極を製造する方法の一実施形態を示す。図１において、基板１０（例えば、半導体、セラミック基板、またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート））が提供される。ゲート１２が、基板の上に印刷される。ゲートは、導電体インクを用いて印刷される。導電体インクは、流体中の銀ナノ粒子からなっていてもよく、銀ナノ粒子は、一体化した双極性界面活性剤を含む。
【０００８】
一体化した双極性界面活性剤は、銀ナノ粒子の仕事関数を調節するために、適切な界面活性剤部分（例えば、アルキルアミン、カルボン酸、チオールおよびこれらのフッ素化類似体）を与える。仕事関数は、固体表面のすぐ外側の真空状態の一点へと固体から電子を除去するのに必要な最小エネルギーである。これは、この材料の表面に特徴的である。仕事関数を大きくすると、金属からｐ型半導体への正孔注入障壁が小さくなる。次いで、ゲート電極は、熱アニーリングを受ける。
【０００９】
この具体的な実施形態の構造において、図２において、ゲート電極１２は、半導体１４によって覆われる。半導体は、最終的にソースとドレインとの間に配置されるチャネルを作成するだろう。この実施形態において、半導体は、有機半導体からなっていてもよい。一実施形態において、有機半導体は、ｐ型ジケトピロロピロール系ポリマーからなっていてもよい。このような材料の一例は、Ｆｌｅｘｉｎｋ  ８２（登録商標）である。
【００１０】
図３において、ゲート誘電層１６は、有機半導体１４の上に作られる。図４において、ソース電極１８およびドレイン電極２０は、ゲート誘電層の上に作られる。ソース電極およびドレイン電極は、一体化した双極性界面活性剤を含む導電体インクから印刷される。得られるデバイスは、一体化した双極性界面活性剤を含む導電体インクで印刷された、印刷されたゲート、ソースとドレインの接点を有する、有機半導体を含む底部ゲート型トランジスタである。
【００１１】
図５〜８は、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子を用いた有機半導体、印刷されたソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を用いた上部ゲート型トランジスタを製造する方法の一実施形態を示す。図５は、基板１０の上に印刷されたソース電極１８とゲート電極１２を示す。図６は、トランジスタチャネルを与えるためのソースとドレインの上部に作られた有機半導体１４を示す。次いで、ゲート誘電層１６は、図７に示されるように有機半導体の上に作られる。最後に、図８は、ゲート１２がゲート誘電層の上に作られる、得られる上部ゲート型デバイスを示す。
【００１２】
図９〜１２は、２種類の異なる有機薄膜半導体の性能特徴を比較したグラフを示す。図９および図１０は、一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子の電極を含むトランジスタについて、ソース−ドレイン電流に対するゲート電極とソース−ドレイン（ＳＤ）電極をそれぞれ示す。図１１および図１２は、銀電極の仕事関数を変えない未知の界面活性剤を含む水性銀ナノ粒子を用いて印刷された同様のデバイスの特徴を示す。不飽和領域において、図９の出力プロットは、図１１よりも線形の特徴を示し、これは、一体化した双極性界面活性剤を含む電極の方が、接触抵抗が良好であることを示している。図１０において、ソース／ドレイン電極は、一体化した双極性界面活性剤（この場合にはアルキルアミン）の残留する界面活性剤コーティングを含む。界面活性剤は、銀電極の仕事関数を上げ、ｐ−チャネル有機薄膜トランジスタの電荷注入を助けた。改質されていない表面の結果を図１２に示す。このデバイスは、ｐ型キャリア注入にとって理想的ではなく、このデバイスは、注入が制限され、移動性が低い。
【００１３】
このプロセスの利点は、ソース電極およびドレイン電極の仕事関数を高めるために典型的に必要な表面処理が必要ないことである。あり得る欠点は、ｎ型トランジスタと適合しないことである。しかしながら、広範囲にわたるドーパント処理を避ける上のプロセスの改質によって克服することができる。ｎ型半導体（例えば、ペリレン誘導体）に対する接触抵抗は、５０Ｗのアルゴンプラズマ処理を９０秒行うことによって改良された。一体化した双極性界面活性剤を含む銀ナノ粒子は、広範囲にわたるドーパント処理に頼ることなく、ｎ型トランジスタプロセスと適合させることができる。
【００１４】
ｎ型半導体を可能にするために、銀ナノ粒子材料は、電極を損傷することなくアルゴンプラズマを用いて改質することができる。これにより一体化した双極性界面活性剤を除去し、電極表面の仕事関数を下げる。これにより、電極がｎ型電荷注入に適するようになる。ｎ−チャネル薄膜トランジスタの出力特徴は、図１３および図１４に示される。図１３は、界面活性剤を含まないトランジスタの出力特徴を示し、図１４は、アルゴンプラズマ処理をしたものを示す。
【００１５】
この様式において、有機薄膜トランジスタは、広範囲にわたるドーピングを必要とせずに、良好な仕事関数を有する電極を印刷することによって製造することができ、さらなるドーピング工程を必要としない。ｐ型トランジスタを製造するためのプロセスは、同様にｎ型トランジスタを可能にするように調節することができる。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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