[发明专利]有机薄膜的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体薄膜的形成方法和有机半导体器件的制造方法以及由这些方法得到的有机半导体器件。

背景技术

通过在电极间形成有机半导体材料的薄膜而得到有机半导体器件的方法可以通过低温工艺实施，并且可以制成具有挠性、不易损坏且重量轻的器件，因此近年来被积极研究。

然而，以往用作有机半导体材料的有机化合物多数难溶于有机溶剂，因此不能使用涂布、印刷等廉价的方法，一般使用成本较高的真空蒸镀法等使薄膜形成于半导体基板上。最近，在场效应晶体管的制作工序中，积极进行通过使用期待以低成本、高生产能力制造面积大的场效应晶体管的喷墨、柔版、涂布等印刷方法的方法，形成有机薄膜并得到有机半导体器件的研究，可以得到具有较高载流子迁移率的器件。

但是现状是，能够通过使用有机半导体材料的涂布/印刷工艺而制造载流子迁移率高且耐久性优良的场效应晶体管的方法尚未实用化。有机薄膜的形成一般通过以真空蒸镀法为代表的真空工艺或者使用溶剂的旋涂法、刮刀涂布法等涂布工艺而形成，然而前者除需要用于进行真空工艺的设备以外，还具有材料损耗多的缺点。后者也因涂布于整个基板而与真空工艺一样，材料损耗多。喷墨法等印刷法虽然可以将需要量的材料涂布于目标位置，但与其它涂布/印刷法相同，为了控制晶体取向的方向，从溶液制成晶体的方法需要精密地控制温度、气氛、涂布面的处理等。因此，在这些器件的制作方法中，有机半导体层的成膜具有耗时、生产能力不高的缺点。另外，现状是，关于迁移率等器件性能面向实用化不充分。

作为不能实用化的原因之一，可以列举有机半导体材料根据多晶间的晶界、晶体取向控制等有机薄膜的状态，晶体管的特性大幅变化。作为使用不存在晶界的单晶的器件制造方法，非专利文献1中示出了基于气相法的单晶制造方法，专利文献1中示出了倾斜基板而控制晶体从有机半导体溶液向一定方向生长的方法，专利文献2中示出了基于双喷墨法的单晶性有机半导体薄膜的制造方法。但是，气相法在应用于实际制造时伴有困难，倾斜基板的方法中倾斜基板本身非常困难。另外，双喷墨法中，溶剂选择的困难或者需要干燥的控制，在对环境有负面影响的溶剂的使用或者生产能力高的有机半导体的制造方法方面有困难。而且，作为单晶以外的晶体取向方法，在专利文献3等中公开了将液晶性的有机半导体材料涂布于取向膜上，利用液晶迁移而进行取向的方法等，但是由于冷却过程中的相变，晶体间有可能产生裂纹，需要精密控制冷却过程的温度。非专利文献2中记载了形成多晶薄膜后暴露于溶剂蒸气中，由此促进晶体取向的方法，然而再取向时需要长时间暴露于溶剂中，不适合应用于辊到辊(Roll-to-Roll)这样的生产能力高的有机半导体的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2011/040155号公报

专利文献2：日本特开2012-049291号公报

专利文献3：日本专利4867168号公报

非专利文献

非专利文献1:ScienceandTechnologyofAdvancedMaterials,2009,10,024314.

非专利文献2:APPLIEDPHYSICSLETTERS,94,93307,2009.

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的第1目的在于提供通过简易的工艺形成晶体沿一定方向生长的有机半导体薄膜的方法。另外，本发明的第2目的在于提供可以利用这样的形成方法高生产能力地制造具有晶体沿一定方向生长的薄膜的有机半导体器件的方法。此外，本发明的第3目的在于提供具有晶体沿一定方向生长的有机半导体薄膜、并且载流子迁移率、抗弯性等特性优良的挠性有机半导体器件。

用于解决问题的手段

本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现通过热层压法使配置于两种树脂基板间的半导体材料晶体生长，由此能够得到具有优良的半导体特性和抗弯性的有机半导体薄膜和有机半导体器件，从而完成了本发明。

即，本发明如下所述。

[1]一种有机薄膜的形成方法，其为在两个树脂基材之间形成有机半导体材料的有机薄膜的方法，其中，所述方法包括通过使用热层压法对配置有所述有机半导体材料的一个树脂基材和另一个树脂基材进行压制而将其贴合。

[2]如[1]所述的有机薄膜的形成方法，其中，在热层压时，将热辊部设定为有机半导体材料的液晶转变温度、玻璃化转变温度或熔点以上的温度。