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配列単層化したπ/σ共役系分子膜のナノスケール電気特性

定向单层π/σ共轭分子薄膜的纳米级电学特性

基本信息

批准号：
13750011
负责人：
石田謙司
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、分子エレクトロニクスデバイスの開発を念頭において、有機分子のナノスケール領域での構造・配向制御と機能発現、高効率化を目的としている。本年度は、配列成長した共役系オリゴマー分子の電気特性、特に電極金属の依存性とナノスケールチャネルを有するナノギャップ電極を用いた有機電界効果トランジスター(OFET)による電子物性評価を行い、有機分子/金属界面でのキャリア注入の高効率化について検討した。有機分子試料としてフェニル終端チオフェン3量体(P3T)を用い、成膜条件の最適化により配列層状成長した高配向性膜作製を行った。熱酸化膜(100nm)が形成されたヘビードープSi(100)をゲート電極とし、熱酸化膜上にリフトオフ作製したAu/Cr、Au/Tiくし型電極、またはEBリソ作製したギャップ幅30nm〜1mmのPt製くし形電極、先鋭電極をソース、ドレイン電極とした。まず、電極材料によるキャリア注入効率の変化について実験を行った。その結果、Au/Ti電極では、Au/Crに比較してドレイン電流値が1桁小さく、その飽和特性が非線形的に増加するなどの差異が見られた。またホール移動度は、Au/Cr電極の場合に1.73×10-3cm^2/Vs、Au/Ti電極の場合に4.23×10-4cm^2/Vsであった。ゲート電圧の印可によりキャリア蓄積層が擬2次元的になると仮定すると下地金属の影響が無視できず、その仕事関数(Cr:4.50eV, Ti:4.33eV)によりキャリア注入効率が変化するため、p型半導体であるP3Tでは仕事関数の大きいほど有機半導体/金属界面での障壁が下がり、キャリア注入効率が上がるためだと考えられる。次に、電極形状によるFET特性の変化を観測した。くし型電極の場合、チャネル長1ミクロン以下では短チャネル効果によりId/Vd飽和特性やVg変調が観測されないものの、先鋭電極ではチャネル長70nm以下でもVg変調、飽和特性を示し、素子の微細化において先鋭電極が有利であることが示唆された。また、Id-Vd特性の特に線形領域における「立ち上がり特性」が先鋭電極にて大幅に改善されていることがわかった。その特性改善の原因としては、先鋭電極では先端曲率が小さいために電界集中が生じやすく、同じ電圧を印可したくし形電極と比較して実効的な電界が強くなり、電極からのキャリア注入効率が向上したためだと思われる。

This research is about molecules, molecules, and organic molecules. The purpose of the structure and orientation control of the Nasuku field is to realize the functions and increase the efficiency. This year, the electric properties and special electrodes of the newly developed co-operated system molecules are arranged. Metal Dependence and Use of Electrodes The organic electronics effect test (OFET) is an electronic physical property evaluation, and the organic molecule/metal interface is a high-efficiency injection device. The organic molecule sample, P3T, was used and the film-forming conditions were optimally arranged and layered to form a high-alignment film. Thermal acidization film (100nm) is formed by Si (100) electrode material, and the thermal acidification film is made of Au/Cr, Au /Ti-shaped electrodes, Pt-made Pt-shaped electrodes with a width of 30nm~1mm made by EB リソ, またはEB リソ-made electrodes, and ドレイン electrodes made of とした.まず, electrode material によるキャリアInjection efficiency の変化について実験を行った.その results, Au/Ti electrode では, Au/Cr に comparison してドレイン current が1桁小さく, そのsaturation characteristics がnon-linear に嗗加するなどの difference が见られた. The degree of mobility is 1.73×10-3cm^2/Vs for Au/Cr electrodes and 4.23×10-4cm^2/Vs for Au/Ti electrodes.ゲート电姧の火よりキャリア Accumulation layer が 2-dimensional になると仮determination すると The influence of the metal on the ground がignore できず、そのofficial relationship number (Cr: 4.50eV, Ti: 4.33eV) The implantation efficiency has changed, and the p-type semiconductor has changed P3T.の大きいほど Organic semiconductor/metal interface でのBarrier が下がり, キャリアInjection efficiency が上がるためだと考えられる. Secondly, the shape of the electrode and the characteristics of the FET have been changed and measured. In the case of the くし type electrode, the チャネル length is 1ミクロン or less, the short チャネル effect, the Id/Vd saturation characteristics, the Vg 変tuning, the measurement of the されないものの, first The 鋭electrode has a length of 70nm or less, and the Vg adjustment and saturation characteristics of the 鋭electrode have been improved. The Id-Vd characteristics of the linear field have been greatly improved by the "standing characteristics" of the electrodes. The reason for the improvement of the characteristics is that the tip curvature of the first electrode is small and the electric field is concentrated. The たくし-shaped electrode is relatively してeffective and the な电界がstrongくなり, and the electrode からのキャリアinjection efficiency is したためだと思われる.