2013 Fiscal Year Annual Research Report
３次元有機トランジスタを用いた有機チャネル高周波特性解明と高速デバイスの開発
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24350099
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| Research Institution | 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所 |
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Principal Investigator |
宇野 真由美 (音羽 真由美) 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (90393298)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金岡 祐介 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (60443537)
山田 義春 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (50463625)
竹谷 純一 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (20371289)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機トランジスタ / 有機半導体 / 有機論理回路 / 高速化 |
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| Research Abstract |
有機トランジスタを用いた高速有機回路を構築する上で重要となる、有機半導体チャネルの高速応答特性、動的なキャリア伝導機構を明らかにすることを目的とし、独自に開発した高速有機トランジスタ構造を用いて、その過渡応答特性を評価した。昨年度開発した縦型チャネルを有する3次元有機トランジスタを用いて、トランジスタをダイオード接続した整流素子を構築し、整流特性の周波数応答性能を測定することにより有機チャネル形成速度を評価した。有機トランジスタは、Siを用いたMOS－FETとは異なり内部に寄生ダイオードを持たないため、ゲート-ドレイン間を短絡すれば、交流信号を直流信号に変換可能な整流素子が実現できる。この整流特性の周波数特性を評価した結果、従来一般に知られているトランジスタの応答遮断周波数より６倍程度以上のかなり速い応答が得られた。これは有機半導体が真性半導体であることに起因する本質的な特性の表れと思われる。現象をより正確に把握するために、塗布法で作製した高移動度・短チャネルトランジスタ構造を用いて、チャネルサイズ等のデバイス構造を変えて同様の測定を行った。この結果、ゲート寄生容量の値を変化させても同一の応答速度が得られており、やはり従来モデルでは説明がつかない高速の整流応答性能が得られた。本測定手法は有機半導体チャネルの形成メカニズムを知る手がかりとなると考えられるため、今後さらに詳細に周波数特性評価を行う。またｎ型動作については、新規に合成された材料を新たに入手し、高移動度が得られる塗布条件を確立した。さらにドナー材料をキャリア注入電極に用いることにより、大気中でも1 cm2/Vsを超える高移動度のn型FET特性を得ることができ、チャネル長を変化させたときの挙動、接触抵抗の影響を評価した。今後より詳細な応答特性評価を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
有機半導体チャネルの高速化のために重要となるチャネル形成メカニズムについて、新たな評価方法を用いることによって、有機チャネルが、従来知られているSiトランジスタの遮断周波数の式で得られる値より、かなり高速に形成されていることを明らかにした。この現象は、ゲート寄生容量の値を変えても同様に得られており、真性半導体である有機半導体に特有の現象と考えている。またｎ型動作についても、計画通り新規材料を採用することによって大気中安定な高移動度ｎ型動作が実現できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、有機半導体のチャネル形成メカニズムを明らかにする実験を引き続き行う。H25年度に得られた知見をもとにして、多結晶膜、単結晶膜との比較、キャリア密度依存性について、過渡応答の速度について詳細に評価を行う。また、新規材料を用いた応答速度評価を順次行い、数10MHzを超える応答特性について精密に評価を行う予定である。
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