[发明专利]有机晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机晶体管及其制造方法。

背景技术

有机晶体管为使用了有机半导体材料的晶体管，如今，场效应迁移率(以下，简单地标记为迁移率)达到与非晶硅同等的1cm²/Vsec。有机晶体管根据栅电极的配置大体上分为顶栅型结构和底栅型结构。为顶栅型结构的情况下，在有机半导体层上层叠栅绝缘层、形成沟道。可以认为有机半导体材料结晶化时，有机半导体层的迁移率变大，因而优选。

如今，通过蒸镀、涂敷而形成有机半导体层，在这些方法中，有机半导体材料成为多晶。具有多晶的有机半导体层的有机晶体管的迁移率主要受在粒子间移动的边界迁移率限制，迁移率μ与有机半导体层的粒径L之间，下式的关系成立。由该式可以认为，能够通过增大有机半导体层的粒径L而增大迁移率μ。

μ=q<v>L8kTexp[-EbkT]]]>

[式中，＜v＞是指电子平均速度，k是指波尔兹曼常数，E_b是指活化能]

作为提高有机晶体管的迁移率的技术，专利文献1(国际公开WO2008/117579)中公开有一种有机晶体管，在绝缘性基材上交互地层叠了并五苯等第一有机薄膜、四芳基二胺类等第二有机薄膜或Al₂O₃等无机系绝缘性薄膜。

另外，专利文献2(日本特开2010-245114号公报)中公开有底栅型结构的有机晶体管，通过用偶联剂处理栅绝缘膜而提高迁移率。需要说明的是，专利文献2中启示了通过用偶联剂处理栅绝缘膜而降低表面自由能，能够得到大粒径的有机半导体层。还启示了通过增大粒径，作为载流子捕获原因的粒子间边界变少，迁移率也变高。

专利文献3(日本特开2010-141142号公报)中公开有底栅型结构的有机晶体管，在栅绝缘膜上形成表面自由能为50mJ/m²以下的涂敷薄膜。由此，专利文献3中记载了在该薄膜上生长并五苯等半导体活性层的情况下，能够生长达到载流子陷阱水平的缺陷更少的半导体活性层。

专利文献4(国际公开WO2006/137233)涉及一种有机半导体材料薄膜的形成方法，在基板表面上涂布包含有机半导体材料的液体而形成半导体材料薄膜。专利文献4中提出了：基板表面的表面自由能用γ_S＝γ_S^d+γ_S^p+γ_S^h表示、液体中的溶剂的表面自由能用γ_L＝γ_L^d+γ_L^p+γ_L^h表示时(γ_S^d，γ_S^p，γ_S^h和γ_L^d，γ_L^p，γ_L^h分别表示基于Young-Fowkes式的固体表面和液体的表面自由能的非极性分量、极性分量、氢键分量)，将γ_S^h-γ_L^h的值设在-5mN/m以上且20mN/m以下的范围。由此，专利文献4中，能够制造使迁移率提高的高性能的有机薄膜晶体管，作为进行这样的表面自由能的控制的方法，可列举出：改变基板表面的表面粗糙度的处理、利用硅烷偶联剂的处理、摩擦等取向处理。

发明内容