貼り合わせによる有機トランジスタの作製と高集積回路への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15686016
• 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)
• Keywords: 有機トランジスタ / 高分子ゲート絶縁膜 / 集積回路

Research Abstract

有機トランジスタの低コスト性、機械的フレキシビリティという長所をより生かすためには絶縁膜には高分子材料を用いることが望ましい。しかしながら、いまだ有機半導体ではゲート絶縁膜に無機材料を用いている報告が多い。その理由として、無機材料はすでにゲート絶縁膜として十分な信頼性が得られていることがある。
ポリイミドは、エレクトロニクス産業では広く使われている絶縁材料で、優れた絶縁特性と高い信頼性を有する高分子である。絶縁膜として良好な特性を持つポリイミドだが、有機トランジスタに用いられた報告は少なく、またあまり良いトランジスタ特性を得られていない。この主な理由はポリイミド前駆体をポリマー化させるための硬化温度が高い(〜300℃)ためである。この温度はほとんどのプラスチック基板のガラス転移温度よりも高く、プラスチック基板上に作る有機トランジスタには用いることが困難である。この問題点を克服するために我々は低温(180℃)で硬化可能なポリイミド前駆体を用いることによってこの問題点を解決し、プラスチックフィルム上に良好な特性を持つ有機トランジスタを作成することに成功した。まず、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。この結巣、絶縁特性として、リーク電流1nA/cm^2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0.5cm^2/Vs、on/off比10^2、厚さが540nmのものでは、移動度1.4cm^2/Vs、on/off比10^3という結果が得られた。

Research Products

• [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)