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

使用高介电常数栅极绝缘膜制作低压工作有机晶体管

• 批准号: 11J07982
• 负责人: 廖 敏
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J07982/
• 关键词: Pentacene; High-k; Room temperature; OFETs; Electrical properties; Contact resistance; Polystyrene spheres

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。

The organic semiconductor technology is expected to have large area, low temperature and low temperature, and the characteristics of the organic semiconductor technology are expected to be active in the future. In recent years, research has been carried out on the stability characteristics of organic semiconductors with high mobility and high mobility. The necessity of low voltage operation is very high because of the high operating voltage of organic semiconductor. In this study, we aim to improve the electrical properties of Hf-based high permittivity thin films by introducing ECR-based methods. The organic semiconductor film is prepared by the ECR method at room temperature and suitable for the production of high permittivity dielectric films. At room temperature, the formation of Hf and the use of insulating films in the organic semiconductor phase control, the realization of low voltage operation below 2V, high current surge capability (μC_i=330nFV^<-1>s^<-1>) have been achieved. The electrical characteristics of organic semiconductors are improved, and the resistance is reduced. Note that the organic semiconductor substrate has a high mobility, high electrical resistance, and low thermal conductivity. Finally, the basic research on miniaturization of organic semiconductors is carried out. At room temperature, it is necessary to form an insulating film. The organic semiconductor film is controlled by a low voltage operation below 2V, and the high current operation capability is obtained.

项目成果

Fabrication of low-voltage operating pentacene-based vertical organic field-effect transistors with HfO_2 gate insulators

具有HfO_2栅极绝缘体的低压工作并五苯基垂直有机场效应晶体管的制造

• 发表时间: 2013
• 作者: 西田郁久;戒能智宏;大津厳生;高木博史;M. Liao
• 通讯作者: M. Liao

Electrical properties of pertacene-based organic field-effect transistors with HfON gate insulator

具有HfON栅极绝缘体的pertacene基有机场效应晶体管的电性能

• 发表时间: 2011
• 作者: Sekine K;K. Tojo;M.Liao
• 通讯作者: M.Liao

Growth Mechanism of Pentacene on HfON Gate Insulator and Its Effect on Electrical Properties of Organic Field-Effect Transistors

• DOI: 10.1587/transele.e95.c.885
• 发表时间: 2012-05
• 期刊: IEICE Trans. Electron.
• 作者: M. Liao;H. Ishiwara;S. Ohmi

Performance improvement of pentacene based organic field-effect transistor with HfON gate insulator

HfON栅极绝缘体并五苯基有机场效应晶体管的性能改进

• DOI: 10.1587/elex.8.1461
• 发表时间: 2011
• 期刊: IEICE Electronics Express
• 影响因子: 0.8
• 作者: M.Liao;H.Ishiwara;S.Ohmi
• 通讯作者: S.Ohmi

Low temperature fabrication of low-voltage operating pentacene-based organic field-effect transistors with HfON gate insulator

具有 HfON 栅极绝缘体的低压工作并五苯基有机场效应晶体管的低温制造

• 发表时间: 2011
• 作者: Sekine K;M. Hatakeyama;坂口正彦;M.Liao
• 通讯作者: M.Liao