(57)【要約】【課題】簡単な構成で、大きな電流を供給できる有機接合型トランジスタを提供する。【解決手段】対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近い有機接合型トランジスタ。【選択図】図１１
2009059967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする有機接合型トランジスタ。
【請求項２】
対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする有機接合型トランジスタ。
【請求項３】
対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする有機接合型トランジスタ。
【請求項４】
対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする有機接合型トランジスタ。
【請求項５】
前記有機分子を含む半導体薄膜が、注入されるキャリヤの極性によって、Ｐ型導電性かＮ型導電性かが決まる半導体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項６】
前記有機分子を含む半導体薄膜がＮ型半導体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項７】
前記有機分子を含む半導体薄膜がＰ型半導体であることを特徴とする請求項２または４に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項８】
前記有機分子を含む半導体薄膜の膜厚が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項９】
前記第１、第２および第３の電極が、金、白金、銀の少なくともいずれか１種を含む金属または合金、または、インジウム、スズ、ジルコニウム、ガリウムの少なくともいずれか１種を含む酸化物からなることを特徴とする請求項１に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項１０】
前記第１、第２および第３の電極が、リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、セシウムの少なくともいずれかを含む金属または合金または酸化物からなることを特徴とする請求項２に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項１１】
前記第１および第３の電極が、金、白金、銀の少なくともいずれか１種を含む金属または合金、または、インジウム、スズ、ジルコニウム、ガリウムの少なくともいずれか１種を含む酸化物からなり、第２の電極は、リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、セシウムの少なくともいずれかを含む金属または合金または酸化物であることを特徴とする請求項３に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項１２】
前記第１および第３の電極が、リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、セシウムの少なくともいずれかを含む金属または合金または酸化物からなり、第２の電極は、金、白金、銀の少なくともいずれか１種を含む金属または合金、または、インジウム、スズ、ジルコニウム、ガリウムの少なくともいずれか１種を含む酸化物であることを特徴とする請求項４に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項１３】
前記有機分子を含む半導体薄膜を、塗布または印刷法によって作製する請求項１乃至４のいずれかの項に記載の有機接合型トランジスタ。
【請求項１４】
請求項１から４に記載の有機接合型トランジスタと、有機発光素子とを組み合わせたアクティブマトリックス型有機発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合型トランジスタおよびアクティブマトリックス型有機発光表示装置に関するもので、特にプリンタブルエレクトロニクス、電流駆動型アプリケーション、有機発光ディスプレイの分野に属する有機接合型トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機物半導体材料を用いた、電子デバイスの開発が広く行なわれており、発光素子である有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、有機半導体レーザー等の開発が報告されている。中でも、有機トランジスタの一種である、有機ＴＦＴは、ローコストでガラスやプラスチック基板上に集積回路を形成する技術として有望視されている。
【０００３】
有機ＴＦＴの構造に関し、ソース、ドレイン電極とゲート絶縁膜、ゲート電極を有する素子が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
また、有機半導体は、Ｓｉ系半導体などに比べ移動度が小さく、高い周波数では、追従しない点がこれまでに指摘されている。この点を改善するため、膜厚方向に電流を流す縦型トランジスタが提案されている。例として、有機半導体のｐｎｐ、ｎｐｎ接合を利用するもの、対向する２つの電極により挟まれた有機半導体中にメッシュ状のゲート電極をもつものがある（特許文献３乃至特許文献５参照）。
【０００４】
図１５に特許文献４に記載されている縦型有機トランジスタについて説明する。図面中、３１は基板、３２はソース電極、３３は第１の有機半導体層、３４は櫛状またはメッシュ状のゲート電極、３５は第２の有機半導体層、３６はドレイン電極を示す。ゲート電極３４に電圧を印加したとき、ａ−ａ線上と、ｂ−ｂ線上のポテンシャルカーブが異なり、相対的に障壁高さが低くなるｂ−ｂ線上をキャリアが通過する。その構成は、一例として、基板３１はガラス、ソース電極３２はＩＴＯ薄膜、第１の有機半導体層３３はＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、櫛状またはメッシュ状のゲート電極３４はアルミニウム、第２の有機半導体層３５はα−ＮＰＤ（アリールアミン誘導体）、ドレイン電極３６は金薄膜からなる。
【０００５】
これらは、いずれもキャリア極性の異なる有機半導体を接合する必要がある、または有機半導体薄膜中に細線化した金属電極を配置する必要があるなど、製造上の困難が伴うものであった。
【０００６】
また、本発明のように、対向する電極に接するように配置された有機分子を含むトランジスタ装置が開示されている（特許文献６参照）。しかしながら、特許文献６では、電極の導電帯準位の組み合わせが最適でなく、注入されるキャリアの排出が容易でない不具合があった。
【特許文献１】特開平０９−２３２５８９号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０７１２号公報
【特許文献３】特開２００４−４７８８２号公報
【特許文献４】特開２００４−６４７６号公報
【特許文献５】特開２００３−１１５６２４号公報
【特許文献６】特開２００４−６８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来の公知例では、いずれも複雑かつ難しい工程を経る必要があるなど、ローコスト化への課題が残る。
本発明の目的は、ｐｎ接合の必要がなく、有機半導体膜中に電極を配置する必要もない簡単な構成で、大きな電流を供給でき、かつ塗布・印刷工程適用可能な有機接合型トランジスタを提供することである。
【０００８】
また、本発明は、上記の有機接合型トランジスタと、有機発光素子とを組み合わせたアクティブマトリックス型有機発光表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する第１の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決する第２の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決する第３の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決する第４の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するアクティブマトリックス型有機発光表示装置は、上記の有機接合型トランジスタと、有機発光素子とを組み合わせたアクティブマトリックス型有機発光表示装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ｐｎ接合の必要がなく、有機半導体膜中に電極を配置する必要もない簡単な構成で、大きな電流を供給でき、かつ塗布・印刷工程適用可能な有機接合型トランジスタを提供できる。
【００１５】
また、本発明は、上記の有機接合型トランジスタと、有機発光素子とを組み合わせたアクティブマトリックス型有機発光表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る第１の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る第２の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る第３の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る第４の有機接合型トランジスタは、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るアクティブマトリックス型有機発光表示装置は、上記の有機接合型トランジスタと、有機発光素子とを組み合わせたアクティブマトリックス型有機発光表示装置である。
【００２１】
次に、本発明の有機半導体素子の一例を実施の形態として以下に説明する。
本発明の実施の形態に係る有機半導体素子は、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする、有機接合型トランジスタである。
【００２２】
図１は本実施形態の有機半導体素子の層構成を示す断面模式図である。
１は基材、２は第２の電極、３は層間絶縁膜、４は有機半導体薄膜（有機分子を含む半導体薄膜）、５は第１の電極、６は第３の電極、７は第１の取り出し電極、９は第２の取り出し電極、８は第３の取り出し電極である。
【００２３】
基材の上に第１の電極２が設けられており、その上に有機半導体薄膜４が設けられており、そしてその有機半導体薄膜４の上に第２の電極５が設けられている。すなわちこの構成は積層構成であり、第１の電極２と、第２の電極５の一対の対向電極とその間に有機半導体薄膜４が設けられている構成である。
【００２４】
さらに、第３の電極６が有機半導体薄膜４に接触しているが、第３の電極６は、第１の電極５、第２の電極２に挟まれる位置にはない。図１においては、層間絶縁膜３上で有機半導体薄膜４に接触する構造をとっている。
【００２５】
第１の電極５、第２の電極２および第３の電極６は、それぞれ第１の取り出し電極７、第２の取り出し電極９、第３の取り出し電極８によって、保護膜１０の表面に導かれる。
図１１に、この場合におけるトランジスタのバンドダイアグラムを示す。真空準位（無限遠のエネルギー準位のこと）に対する有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位、第１の電極５、第２の電極２の導電帯準位を示している。また、第３の電極６の導電帯準位は、有機半導体膜４中に破線で示している。第１の電極５、第２の電極２および第３の電極６の導電帯準位は、いずれも有機半導体膜４のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近い構成になっている。これは、動作に関わるキャリアがホールの場合を想定している。
【００２６】
図１１（ａ）は、各電極に電圧が印加されていない状態を示している。
図１１（ｂ）は、第１の電極５と第２の電極２に電位差を与えた場合のバンド構成を示している。この時点では有機半導体膜４が形成する障壁に遮られるため、第１の電極５−第２の電極２間にほとんど電流は流れない。
【００２７】
図１１（ｃ）は、さらに第３の電極６に電圧を印加し、有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の変形の様子を描いている。第３の電極６の電位を負側に与えることにより、有機半導体膜４の実効的な障壁高さが低くなり、第１の電極５−第２の電極２間に電流が流れることになる。第３の電極６にも電流は流れ得るが、第１の電極５、第２の電極２に挟まれない位置（物理的に離れているともいえる）にあるため、無視することができる。第３の電極に与える信号としては、電圧制御、電流制御とも可能である。
【００２８】
また、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする、有機接合型トランジスタであっても良い。
【００２９】
図１２に、この場合におけるトランジスタのバンドダイアグラムを示す。真空準位に対する有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位、第１の電極５、第２の電極２の導電帯準位を示してある。また、第３の電極６の導電帯準位は、有機半導体膜４中に破線で示してある。第１の電極５、第２の電極２および第３の電極６の導電帯準位は、いずれも有機半導体膜４のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近い構成になっている。これは、動作に関わるキャリアが電子の場合を想定している。
【００３０】
図１２（ａ）は、各電極に電圧が印加されていない状態を示している。
図１２（ｂ）は、第１の電極５と第２の電極２に電位差を与えた場合のバンド構成を示している。この時点では有機半導体膜４が形成する障壁に遮られるため、第１の電極５−第２の電極２間にほとんど電流は流れない。
【００３１】
図１２（ｃ）は、さらに第３の電極６に電圧を印加し、有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の変形の様子を描いている。第３の電極６の電位を正側に与えることにより、有機半導体膜４の実効的な障壁高さが低くなり、第１の電極５−第２の電極２間に電流が流れることになる。第３の電極６にも電流は流れ得るが、第１の電極５、第２の電極２に挟まれない位置（物理的に離れているともいえる）にあるため、無視することができる。第３の電極に与える信号としては、電圧制御、電流制御とも可能である。
【００３２】
また、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近いことを特徴とする、有機接合型トランジスタであっても良い。
【００３３】
図１３に、この場合におけるトランジスタのバンドダイアグラムを示す。真空準位に対する有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位、第１の電極５、第２の電極２の導電帯準位を示してある。また、第３の電極６の導電帯準位は、有機半導体膜４中に破線で示してある。第１の電極５、第２の電極２の導電帯準位は、いずれも有機半導体膜４のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近い構成になっている。また、第３の電極６の導電帯準位は、有機半導体膜４のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近い構成になっている。これは、動作に関わるキャリアがホールの場合を想定している。
【００３４】
図１３（ａ）は、各電極に電圧が印加されていない状態を示している。
図１３（ｂ）は、第１の電極５と第２の電極２に電位差を与えた場合のバンド構成を示している。この時点では有機半導体膜４が形成する障壁に遮られるため、第１の電極５−第２の電極２間にほとんど電流は流れない。
【００３５】
図１３（ｃ）は、さらに第３の電極６に電圧を印加し、有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の変形の様子を描いている。第３の電極６の電位を負側に与えることにより、有機半導体膜４の実効的な障壁高さが低くなり、第１の電極５−第２の電極２間に電流が流れることになる。第３の電極６にも電流は流れ得るが、第１の電極５、第２の電極２に挟まれない位置（物理的に離れているともいえる）にあるため、無視することができる。第３の電極に与える信号としては、電圧制御、電流制御とも可能である。
【００３６】
また、対向する第１の電極と第２の電極とに接するように配置された有機分子を含む半導体薄膜をもち、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれない位置に配置された第３の電極が前記半導体薄膜に接触する構造のトランジスタであって、前記第１の電極と前記第３の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近く、前記第２の電極の導電帯準位が前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近いことを特徴とする、有機接合型トランジスタであっても良い。
【００３７】
図１４に、この場合におけるトランジスタのバンドダイアグラムを示す。真空準位に対する有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位、第１の電極５、第２の電極２の導電帯準位を示してある。また、第３の電極６の導電帯準位は、有機半導体膜４中に破線で示してある。第１の電極５、第２の電極２の導電帯準位は、いずれも有機半導体膜４のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近い構成になっている。また、第３の電極６の導電帯準位は、有機半導体膜４のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近い構成になっている。これは、動作に関わるキャリアが電子の場合を想定している。
【００３８】
図１４（ａ）は、各電極に電圧が印加されていない状態を示している。
図１４（ｂ）は、第１の電極５と第２の電極２に電位差を与えた場合のバンド構成を示している。この時点では有機半導体膜４が形成する障壁に遮られるため、第１の電極５−第２の電極２間にほとんど電流は流れない。
【００３９】
図１４（ｃ）は、さらに第３の電極６に電圧を印加し、有機半導体膜４のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の変形の様子を描いている。第３の電極６の電位を正側に与えることにより、有機半導体膜４の実効的な障壁高さが低くなり、第１の電極５−第２の電極２間に電流が流れることになる。第３の電極６にも電流は流れ得るが、第１の電極５、第２の電極２に挟まれない位置（物理的に離れているともいえる）にあるため、無視することができる。第３の電極に与える信号としては、電圧制御、電流制御とも可能である。
【００４０】
また、前記有機分子を含む半導体薄膜が注入されるキャリヤの極性によって、Ｐ型導電性かＮ型導電性かが決まる半導体であることを特徴とする有機接合型トランジスタであっても良い。
【００４１】
有機半導体薄膜（有機分子を含む半導体薄膜）には、特にｐ型、ｎ型の伝導特性をもたず、注入されるキャリヤの種類によって伝導特性が決まるものがある。本発明は、そのような有機半導体膜であっても問題なく動作する。
【００４２】
また、前記有機分子を含む半導体薄膜がＮ型半導体であることを特徴とする有機接合型トランジスタであっても良い。
有機半導体薄膜（有機分子を含む半導体薄膜）には、ｎ型の伝導特性をもつものがある。本発明は、そのような有機半導体膜であっても問題なく動作する。
【００４３】
また、前記有機分子を含む半導体薄膜がＰ型半導体であることを特徴とする有機接合型トランジスタであっても良い。
有機半導体薄膜（有機分子を含む半導体薄膜）には、ｐ型の伝導特性をもつものがある。本発明は、そのような有機半導体膜であっても問題なく動作する。
【００４４】
また、前記有機分子を含む半導体薄膜の膜厚が、１００ｎｍ以下であることを特徴とする有機接合型トランジスタであっても良い。
本発明になるトランジスタは、有機分子を含む半導体薄膜を貫通する電流を制御することによって機能する。このため、有機分子を含む半導体薄膜の膜厚が薄いほうが電流を大きくとることができる。好ましくは、１０ｎｍ以下がさらに良い。
【００４５】
また、本発明における第１の有機接合型トランジスタにおいて、第１、第２および第３の電極が、金、白金、銀の少なくともいずれか１種を含む金属または合金、または、インジウム、スズ、ジルコニウム、ガリウムの少なくともいずれか１種を含む酸化物からなることを特徴とする、有機接合型トランジスタであっても良い。
【００４６】
ここに挙げた電極材料は、一般に有機分子を含む半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近い導電帯準位をもつ。
また、本発明における第２の接合型トランジスタにおいて、第１、第２および第３の電極が、リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、セシウムの少なくともいずれかを含む金属または合金または酸化物からなることを特徴とする、有機接合型トランジスタであっても良い。
【００４７】
ここに挙げた電極材料は、一般に有機分子を含む半導体薄膜のＨＯＭＯ準位よりＬＵＭＯ準位に近い導電帯準位をもつ。
また、本発明における第３の有機接合型トランジスタにおいて、第１および第３の電極が、金、白金、銀の少なくともいずれか１種を含む金属または合金、または、インジウム、スズ、ジルコニウム、ガリウムの少なくともいずれか１種を含む酸化物からなり、第２の電極は、リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、セシウムの少なくともいずれかを含む金属または合金または酸化物であることを特徴とする、有機接合型トランジスタであっても良い。
【００４８】
また、本発明における第４の接合型トランジスタにおいて、第１および第３の電極が、リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、セシウムの少なくともいずれかを含む金属または合金または酸化物からなり、第２の電極は、金、白金、銀の少なくともいずれか１種を含む金属または合金、または、インジウム、スズ、ジルコニウム、ガリウムの少なくともいずれか１種を含む酸化物であることを特徴とする、有機接合型トランジスタであっても良い。
【００４９】
また、前記有機分子を含む半導体薄膜を、塗布または印刷法によって作製した有機接合型トランジスタであっても良い。
また、上記の有機接合型トランジスタと、有機発光素子とを組み合わせた、アクティブマトリックス型有機発光表示装置を構成することができる。
【実施例】
【００５０】
実施例１
まず、試作した有機接合型トランジスタの工程を説明する。
図２は、ガラス基板１１とその上に形成したＩＴＯ薄膜１２を第２の電極として示している。
【００５１】
この上に、図３のように、保護膜として酸化シリコン膜１３をスパッタリングにて作製した。開口部はメタルマスクによる。第２の電極は金薄膜からなる。
さらに、メタルマスクを用い、図４のように、ペンタセン有機半導体膜１４と第１の電極として金電極１５を成膜した。有機半導体膜は、約１０ｎｍである。
【００５２】
次に、メタルマスクを用い、図５のように、第３の電極として金電極１６を成膜した。さらに、図６のように、保護膜として、酸化シリコン膜２０をスパッタリングにて成膜した。
【００５３】
次に、図７のように保護膜部分に開口部２１を設けた。
最後に、開口部に、メタルマスクを用いて金電極を形成し、取り出し電極１７、１８、１９を設けた（図８）。
【００５４】
この有機接合トランジスタに、図９のように電源を接続し、トランジスタを動作させた。
その結果、図１０のようなトランジスタの動作特性を得ることができた。そのトランジスタの動作特性は、常温にて半導体パラメータアナライザを使用して測定した。
【００５５】
また、前記第１の電極、第２の電極および第３の電極の導電帯準位の値は、各々がおよそ５．１、５．１、４．８ｅＶである。また、前記半導体薄膜のＬＵＭＯ準位は２．４ｅＶ、ＨＯＭＯ準位は５．２ｅＶである。したがって、前記第１の電極、第２の電極および第３の電極の導電帯準位の値は、半導体薄膜のＬＵＭＯ準位よりＨＯＭＯ準位に近い関係であった。
【００５６】
実施例２
実施例１と同様の素子構成において、有機半導体層としてポルフィリン系材料を塗布した。その結果、図１０と同様のトランジスタの特性が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、簡単な構成の有機半導体素子を提供することができるので、発光素子と組み合わせたフラットパネルディスプレイなどに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機半導体素子の層構成を表す断面模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程により得られたトランジスタ素子を示す模式図である。
【図９】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子に電源を接続した様子を表した模式図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の電流電圧特性を表したグラフである。
【図１１】本発明のトランジスタ素子のバンドダイヤグラムの例を示した図である。
【図１２】本発明のトランジスタ素子のバンドダイヤグラムの例を示した図である。
【図１３】本発明のトランジスタ素子のバンドダイヤグラムの例を示した図である。
【図１４】本発明のトランジスタ素子のバンドダイヤグラムの例を示した図である。
【図１５】従来の縦型有機トランジスタを示す概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  基材
２  第２の電極
３  層間絶縁膜
４  有機半導体薄膜
５  第１の電極
６  第３の電極
７  第１の取り出し電極
８  第３の取り出し電極
９  第２の取り出し電極
１０  保護層
１１  ガラス基板
１２  ＩＴＯ薄膜
１３  酸化シリコン膜
１４  ペンタセン有機半導体膜
１５  金電極
１６  金電極
１７  取り出し電極
１８  取り出し電極
１９  取り出し電極
２０  酸化シリコン膜
２１  開口部
３１  基板
３２  ソース電極
３３  第１の有機半導体層
３４  櫛状またはメッシュ状のゲート電極
３５  第２の有機半導体層
３６  ドレイン電極
【図１】
2009059967.tif 000003
【図２】
2009059967.tif 000004
【図３】
2009059967.tif 000005
【図４】
2009059967.tif 000006
【図５】
2009059967.tif 000007
【図６】
2009059967.tif 000008
【図７】
2009059967.tif 000009
【図８】
2009059967.tif 000010
【図９】
2009059967.tif 000011
【図１０】
2009059967.tif 000012
【図１１】
2009059967.tif 000013
【図１２】
2009059967.tif 000014
【図１３】
2009059967.tif 000015
【図１４】
2009059967.tif 000016
【図１５】
2009059967.tif 000017