金属錯体による有機半導体デバイス材料の開発

これまでの研究により電極材料が大気安定性などのOFET特性に大きな影響を与え、安定な界面を形成する金電極が最も安定な特性を与えることが明らかになったが、これをもとにカーボンを電極材料とし用いたトランジスタの作製を試みた。カーボンは金属のような錯形成などを起こさず、その表面は大気中においても比較的安定であることから、上述したような安定な特性を今与えることが期待される。さらにキャリア注入障壁という点においても、カーボンが金属と有機物の中間的存在であることから金属材料よりも低い接触抵抗、すなわち高いパフォーマンスを与えることが考えられる。カーボン電極の作製法としてはディッピングプロセスやレーザー加工によるパターニング作製法など、複数の手法を用いた。ここで用いた手法は安価な伝導性材料であるカーボンペーストを用いており、いずれも真空プロセスを用いないウェットプロセスのみでの作製を実現しており、OFETの大きな利点である安価なデバイス作製に大きく貢献している。またレーザーを用いた電極作製法では2μm程度のチャネル長を有する電極パターニングの作製にも成功しており、デバイスの微細化という利点も有している。このカーボン電極を用いてボトムコンタクト型のペンタセントランジスタの作製を行うと、10^<-1>cm^2/Vsオーダーの比較的高いキャリア移動度が観測された。トランスファーライン法によってこのペンタセントランジスタの接触抵抗を行うと、金電極のものよりも二桁以上低い接触抵抗を示し、また有機電極として知られる(TTF)(TCNQ)電極のものと同程度の接触抵抗を示した。このことからカーボン電極で得られた高いパフォーマンスは低い接触抵抗を実環したことに由来するものと考えられる。また他の有機半導体を用いたトランジスタにおいてもキャリア移動度の比較を行うと、活性層材料種によらず金電極より高いキャリア移動度を与えた。またカーボン電極はp型半導体のみではなく、n型半導体に対しても有効であり、さらにP3HTのようにウェットプロセスにおいても有効であることが示された。

これまでの研究により電極材料が大気安定性などのOFET特性に大きな影響を与え、安定な界面を形成する金電極が最も安定な特性を与えることが明らかになったが、これをもとにカーボンを電極材料とし用いたトランジスタの作製を試みた。カーボンは金属のような錯形成などを起こさず、その表面は大気中においても比較的安定であることから、上述したような安定な特性を今与えることが期待される。さらにキャリア注入障壁という点においても、カーボンが金属と有機物の中間的存在であることから金属材料よりも低い接触抵抗、すなわち高いパフォーマンスを与えることが考えられる。カーボン電極の作製法としてはディッピングプロセスやレーザー加工によるパターニング作製法など、複数の手法を用いた。ここで用いた手法は安価な伝導性材料であるカーボンペーストを用いており、いずれも真空プロセスを用いないウェットプロセスのみでの作製を実現しており、OFETの大きな利点である安価なデバイス作製に大きく貢献している。またレーザーを用いた電極作製法では2μm程度のチャネル長を有する電極パターニングの作製にも成功しており、デバイスの微細化という利点も有している。このカーボン電極を用いてボトムコンタクト型のペンタセントランジスタの作製を行うと、10^<-1>cm^2/Vsオーダーの比較的高いキャリア移動度が観測された。トランスファーライン法によってこのペンタセントランジスタの接触抵抗を行うと、金電極のものよりも二桁以上低い接触抵抗を示し、また有機電極として知られる(TTF)(TCNQ)電極のものと同程度の接触抵抗を示した。このことからカーボン電極で得られた高いパフォーマンスは低い接触抵抗を実環したことに由来するものと考えられる。また他の有機半導体を用いたトランジスタにおいてもキャリア移動度の比較を行うと、活性層材料種によらず金電極より高いキャリア移動度を与えた。またカーボン電極はp型半導体のみではなく、n型半導体に対しても有効であり、さらにP3HTのようにウェットプロセスにおいても有効であることが示された。