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February 01, 2013

インクジェット用有機半導体

SIJテクノロジと阪大、超微細インクジェットによる有機半導体薄膜の塗布技術を開発2013/01/31 01:43

産業技術総合研究所の技術移転ベンチャーであるSIJテクノロジと大阪大学産業科学研究所の竹谷純一教授および岡本敏宏准教授は、超微細インクジェットを用いた高性能な有機半導体薄膜の塗布技術を開発した。大阪大学が開発した結晶性有機半導体材料と、SIJテクノロジの「スーパーインクジェット(SIJ)」技術を利用して実現した。

 プリンテッド・エレクトロニクスやフレキシブル・エレクトロニクスの実現に向けて、有機半導体材料や、それを使った有機トランジスタの開発が近年盛んに行われている。しかし、有機半導体は、一般にSiなどの無機半導体に比べ、キャリア移動度が劣るとされる。これは、有機分子の配向方向がバラバラな多結晶状態や結晶性のないアモルファス状態であることが原因とみられる。実際に、有機単結晶を用いた移動度の測定結果では、無機半導体に匹敵するような高い移動度の報告もあることから、結晶性が高く方位のそろった有機半導体薄膜を得ることが、高性能な有機半導体を実現するカギと考えられていた。

今回開発した技術は、従来の1/1000以下という微細な液滴を吐出するスーパーインクジェット技術を用いて、有機半導体の溶液を吐出し、基板上の液滴の量を精密に制御することで、方向のそろった単結晶の薄膜を効率よく作成するというもの。結晶の大きさ・方位はインクの出し方、塗布方向の制御などによって調節でき、高速に高品位の超薄膜を形成可能という。

 開発した技術では、限られた領域に局所的に高品位結晶を形成するため、高価な有機半導体材料の使用量を従来手法に対して大幅に減らせるという利点がある。また、得られる薄膜が非常に薄く微細な領域のため、フレキシブル基板上に形成した場合でも、割れなどの問題が生じにくく高い適合性が期待できるという。

Inkjet04


産総研、インクジェットの研究ずっとしてるなあ。

図面はこれが一番わかりやすいけど、よくわからないなあ。

まあ、要は半導体の発明ですからね、化けの発明ってことですね。

【公開番号】特開2010-71906
【公開日】平成22年4月2日(2010.4.2)
【発明の名称】有機半導体装置、検出装置および検出方法
【出願日】平成20年9月22日(2008.9.22)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 研究集会名 日本物理学会 第63回年次大会 主催者名 社団法人 日本物理学会 開催日 平成20年3月25日
【出願人】独立行政法人科学技術振興機構
【発明者】竹谷 純一
【0024】
図2(a)から図2(d)は、本実施形態の製造方法を示す図である。図2(a)から図2(d)では、例えば、ホウ素(B)、リン(P)、アンチモン(Sb)等を不純物として添加したP型またはN型シリコン基板をゲート電極12として用いている。図1の基板10として、例えば、単結晶シリコン基板、ガラス基板、石英基板、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォンまたはポリカーボネート等のプラスチック基板等の絶縁性基板を用い、基板10上に金属等の導電膜からなるゲート電極12を形成してもよい。
【0025】
図2(a)を参照に、基板からなるゲート電極12上にゲート絶縁膜14を形成する。ゲート絶縁膜14は、ゲート電極12と活性層20との間の障壁となる膜である。ゲート絶縁膜14としては、二酸化シリコン(SiO2)やアルミナ(Al2O3)等の絶縁性の膜を用いることができる。ゲート絶縁膜14の形成方法としては、熱酸化法によりシリコン基板表面を酸化させ形成してもよいし、スパッタリング法、化学的気相成長(CVD)法または真空成膜法を用いることもできる。ゲート絶縁膜14の膜厚は例えば100~800nmとすることができる。
【0026】
図2(b)を参照に、ゲート絶縁膜14上に真空成膜法を用い導電性の薄膜を形成する。リソグラフィ法を用い、1対のソース電極16およびドレイン電極18を形成する。ソース電極16およびドレイン電極18としては、例えば金属電極、金属酸化物電極または炭素電極を用いることができる。例えば、活性層20としてルブレン(C42H28)を用いた場合、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、インジウム-スズ酸化物(ITO)等を用いることができる。ソース電極16およびドレイン電極18の膜厚は、例えば、50~300nmである。
【0027】
図2(c)を参照に、ゲート絶縁膜14上に、ソース電極16およびドレイン電極18と接触する有機半導体からなる活性層20を形成する。活性層20としては、例えば、ルブレン(C42H28)、ペンタセンやオリゴチオフェン等の有機低分子、ポリチオフェン等の有機高分子、フタロシアニン等の金属錯体、C60、C70、 金属内包フラーレン等のフラーレン類、及びカーボンナノチューブ類の群から選択される少なくとも1種を利用することでき、単結晶であることが好ましい。活性層20の形成方法としては、予め、別の手法により作製した有機半導体単結晶をゲート絶縁膜14上に貼り合わせるラミネート法を利用することができる。また、液相または気相中で有機半導体単結晶を直接ゲート絶縁膜14上に成長させることもできる。
【0028】
図2(d)を参照に、活性層20上に感応膜22を形成する。感応膜22の形成は、例えば活性層20の表面をオゾン処理等の活性化処理を施し、感応膜22を形成する材料が活性層20の表面に化学的に吸着するようにしてもよい。また、感応膜22を形成した後、エタノールや2-プロパノール等のアルコール類、超純水等を用いてリンスを行なうことにより、不要な吸着物を除去してもよい。

2010071906


特許の明細書だとこういう説明ですからね。

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