貼り合わせによる有機トランジスタの作成と高集積回路への応用

• Project/Area Number: 15686016
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 染谷 隆夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90292755)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000); Fiscal Year 2004: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2003: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: 有機トランジスタ / ナノテクノロジー / 有機半導体 / 大面積トランジスタ / 有機デバイス / 高分子ゲート絶縁膜 / 集積回路

Research Abstract

有機トランジスタなど有機デバイスを高性能化するためには,ナノテクノロジーを駆使して,微細化することが不可欠であることは言うまでもない。無機半導体の場合には,電子線リソグラフィーを用いたナノ微細化の手法が確立しつつあるが,有機半導体デバイスの場合には,類似のリソグラフィー手法による微細化プロセスとの整合性が良くない。このため,有機デバイスに適した材料を探索し,さらに低コストの微細化プロセスを確立する必要がある。有機デバイスの特徴は,可とう性,大面積性,低コスト性であるから,ナノ微細化に当たってはこれらの特徴を犠牲にすることなく実現することが求められる。有機トランジスタのゲート絶縁膜としては,絶縁特性と表面平坦性に優れる無機絶縁材料がよく用いられてきたが,やはり可と性,大面積性,低コスト性に優れる高分子材料を用いることが望ましい。今年度は,まずこのゲート絶縁膜材料の探索とそのナノ薄膜化による特性の向上を試みた。我々は,低温で硬化可能なポリイミドを有機トランジスタのゲート絶縁膜へ応用したので報告する。ポリイミドを用いてキャパシタ構造を作製し,絶縁特性を評価した。次にポリイミドをゲート絶縁膜として用いてトップコンタクト型の有機トランジスタを作製しトランジスタ特性を評価した。この結果,絶縁特性として,リーク電流1nA/cm2以下,99%以上の歩留まり,耐圧は約100Vという良好な結果を得た。トランジスタ特性に関しては,絶縁膜の厚さが990nmのものでは移動度0.5cm2/Vs, on/off比102,厚さが540nmのものでは,移動度1.4cm2/Vs, on/off比103という結果が得られた。

Research Products

• [Journal Article] Pentacene Field-effect Transistors with 230-nm-thick Polyimide Gate Dielectric Layers (2005)
  • Author(s): Shingo Iba, Tsuyoshi Sekitani, Yusaku Kato, Takayasu Sakurai, Takao Someya
  • Journal Title: Material Research Society Spring Meeting, Symposium H, "Giant-Area Electronics on Nonconventional Substrates" H3.8(印刷中)
• [Journal Article] Lowering Operation Voltage of Pentacene Field-effect Transistors with Polyimide Gate Dielectric Layers (2005)
  • Author(s): S.Iba
  • Journal Title: Third International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE3), National Center of Sciences (National Institute of Informatics) 3P-C22(印刷中)
• [Journal Article] A Sheet-Type Scanner Based on a 3D-Stacked Organic-Transistor Circuit Using Double Word-Line and Bit-Line Structure (2005)
  • Author(s): H.Kawaguchi, S.Iba, Y.Kato, T.Sekitani, T.Someya, T.Sakurai
  • Journal Title: 005 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC 2005) #32.3(印刷中)
• [Journal Article] Flexible, Large-Area Sensor Matrix with Organic Transistor-Based Circuits (invited) (2005)
  • Author(s): T.Someya, T.Sakurai
  • Journal Title: rd International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2004) (印刷中)
• [Journal Article] Bending experiment on pentacene field-effect transistors on plastic films (2004)
  • Author(s): Tsuyoshi Sekitani, Yusaku Kato, Shingo Iba, Hiroshi Shinaoka, Takao Someya, Takayasu Sakurai, Shinichi Takagi
  • Journal Title: Applied Physics Letters Vol.86 Pages: 73511-73511
  • NAID: 10016573112
• [Journal Article] Cut-and-Paste Customization of Organic FET Integrated Circuit and Its Application to Electronic Artificial Skin (2004)
  • Author(s): Hiroshi Kawaguchi, Takao Someya, Tsuyoshi Sekitani, Takayasu Sakurai
  • Journal Title: IEEE Journal of Solid-State Circuits Vol.40 Pages: 177-185
• [Journal Article] A large-area, flexible pressure sensor matrix with organic field-effect transistors for artificial skin applications (2004)
  • Author(s): Takao Someya, Tsuyoshi Sekitani, Shingo Iba, Yusaku Kato, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Vol.101, Issue 27 Pages: 9966-9970
• [Publications] 染谷隆夫, 桜井貴康, 川口博, 関谷毅: "有機トランジスタの新しい応用を拓くフレキシブル大面積センサー"応用物理. 73(5)(発表予定). (2004)
• [Publications] Y.Toda, T.Matsubara, R.Morita, M.Yamashita, K.Hoshino, T.Someya, Y.Arakawa: "Two-photon absorption and multiphoton-induced photoluminescence of bulk GaN excited below the middle of the band gap"Applied Physics Letters. 82(26). 4714-4716 (2003)
• [Publications] Q.Miao, T.-Q.Nguyen, t.someya, G.B.Blanchet, C.Nuckolls: "Synthesis, assembly, and thin film transistors of dihydrodiazapentacene : an isostructural motif for pentacene"Journal of the American Chemical Society. 125(34). 10284-10287 (2003)
• [Publications] T.someya, P.Kim, C.Nuckolls: "Conductance measurement of single-walled carbon nanotubes in aqueous environment"Applied Physics Letters. 82(14). 2338-2340 (2003)
• [Publications] Z.W.Zheng, B.shen, Y.S.Gui, C.P.Jiang, N.Tang, R.Zhang, Y.Shi, Y.D.Zheng, S.L.Guo, G.Z.Zheng, J.H.chu, T.someya, Y.Arakawa: "Transport properties of two-dimensional electron gas in different subbands in triangular quantum wells at AlxGa1xN/GaN heterointerfaces"Applied Physics Letters. 82(12). 1872-1874 (2003)
• [Publications] J.Zaumseil, t.Someya, Z.Bao, Y.L.Loo, R.Cirelli, J.A.Rogers: "Nanoscale organic transistors that use source/drain electrodes supported by high resolution rubber stamps"Applied Physics Letters. 82(5). 793-795 (2003)