縦型構造による高速動作有機トランジスタに関する研究

有機SITは、低動作電圧、高動作電流という特長を有するため、様々な応用が期待されている。その高性能化をめざし、デバイス構造設計や新規作製プロセスの開発を行うことが本研究の目的である。前年度、Au(ドレイン)/CuPc(半導体活性層)/Al(スリットゲート)/CuPc(半導体活性層)/ITO(ソース)構造SIT素子において、ゲート部にAlドットが形成されるとドレイン電流に数十秒オーダーの緩やかな減衰が現れ、ゲートに逆バイアスを印加するか無バイアスで数分保持することにより電流が回復するという現象が見いだされた。今年度は、まずこれについて追加実験と考察を行い、ナノスケールのAlドットが電荷トラップとして働いていると結論づけた。そこで、このような現象による素子設計上の困難を避けるため、(1)あらかじめパターン化した下部電極に従って有機膜を含む多層構造にパターンを形成する「機械的選択剥離法」、および(2)数十〜数百nm径のポリスチレン微粒子を基板に付着させて蒸着マスクとして用いることにより、ゲートギャップを含むより複雑なナノ構造を素子に作り込む「微粒子利用プロセス」の研究を行った。(1)では、機械的選択剥離のために液中での超音波処理を用い、AuとガラスとでCuPc膜の付着強度が異なること、およびゲート電極材料としてその上に形成されるAl膜が感受層となることを利用して、Auパターン上とガラス上で、100%の剥離選択性を持たせることに成功し、SIT素子の作製と動作の確認を行った。また、(2)では、微粒子表面の官能基や吸着条件によって、離散的かつ密度制御された微粒子付着状態が得られることを確かめ、そこに有機および無機薄膜を蒸着した後に粒子だけを選択剥離することで数十〜数百nm径の微細孔を多数有する薄膜を形成することに成功した。この方法でもSITの動作を確認した。

有機SITは、低動作電圧、高動作電流という特長を有するため、様々な応用が期待されている。その高性能化をめざし、デバイス構造設計や新規作製プロセスの開発を行うことが本研究の目的である。前年度、Au(ドレイン)/CuPc(半導体活性層)/Al(スリットゲート)/CuPc(半導体活性層)/ITO(ソース)構造SIT素子において、ゲート部にAlドットが形成されるとドレイン電流に数十秒オーダーの緩やかな減衰が現れ、ゲートに逆バイアスを印加するか無バイアスで数分保持することにより電流が回復するという現象が見いだされた。今年度は、まずこれについて追加実験と考察を行い、ナノスケールのAlドットが電荷トラップとして働いていると結論づけた。そこで、このような現象による素子設計上の困難を避けるため、(1)あらかじめパターン化した下部電極に従って有機膜を含む多層構造にパターンを形成する「機械的選択剥離法」、および(2)数十〜数百nm径のポリスチレン微粒子を基板に付着させて蒸着マスクとして用いることにより、ゲートギャップを含むより複雑なナノ構造を素子に作り込む「微粒子利用プロセス」の研究を行った。(1)では、機械的選択剥離のために液中での超音波処理を用い、AuとガラスとでCuPc膜の付着強度が異なること、およびゲート電極材料としてその上に形成されるAl膜が感受層となることを利用して、Auパターン上とガラス上で、100%の剥離選択性を持たせることに成功し、SIT素子の作製と動作の確認を行った。また、(2)では、微粒子表面の官能基や吸着条件によって、離散的かつ密度制御された微粒子付着状態が得られることを確かめ、そこに有機および無機薄膜を蒸着した後に粒子だけを選択剥離することで数十〜数百nm径の微細孔を多数有する薄膜を形成することに成功した。この方法でもSITの動作を確認した。