高誘電率ゲート絶縁膜を用いた低電圧動作有機トランジスタの作製

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有機半導体トランジスタは大面積化、低コスト化が可能といった特徴を有し、将来的にはこれらの特徴を活かして有機ELディスプレイ駆動回路、RF-IDタグ、大面積センサなどに応用されることが期待される。ペンタセンは現在の有機半導体の中でも高い移動度を有し、大気中でも比較的安定な特性を示すため、近年非常に活発に研究が行われている。しかし、ペンタセンを用いた有機半導体トランジスタの動作電圧が高いことが実用化への大きな問題の一つであり、低電圧動作化の必要性が高まってきている。そこで、本研究では、ECRスパッタ法により表面エネルギーと表面ラフネスを制御したHf系高誘電率薄膜をゲート絶縁膜として導入し、有機半導体トランジスタの電気特性を改善する。まず、ECRスパッタ法により室温で有機半導体トランジスタとして適切な表面エネルギーおよび表面ラフネスを有するHfベース高誘電率ゲート絶縁膜を作製した。次に、室温で形成したHfベース絶縁膜を用いたプレーナ型ペンタセンベース有機半導体トランジスタを作製し、2V以下の低電圧動作を実現し、高い電流駆動能力(μC_i=330nFV^<-1>s^<-1>)が得られることを明らかにした。有機半導体トランジスタの電気特性を改善するためには、ソースとドレインにおけるコンタクト抵抗を低減することが重要である。上記のペンタセンベース有機半導体トランジスタの作製条件に関する検討に基づいて、室温で形成したHfベースゲート絶縁膜を用いたプレーナ型ペンタセンベース有機半導体トランジスタを作製し、移動度などの電気的特性のコンタクト抵抗依存性を調べた。最後に、有機半導体トランジスタの微細化に関する検討を行うために、縦型有機半導体トランジスタによるチャネル長極微細化プロセスに関する基礎検討を行った。室温で形成したHfベースゲート絶縁膜を用いた縦型ペンタセンベース有機半導体トランジスタを作製し、2V以下の低電圧動作を実現し、よりずっと高い電流駆動能力が得られた。