大阪大学利用印刷技术开发出比非晶硅更快的有机FET

编辑：hattie 2011-03-14 10:35:45 浏览：1058 来源：技术在线

日本大阪大学产业科学研究所教授竹谷纯一的研发小组，利用可形成图案的涂布工艺，制作出了载流子迁移率为5～12cm2/Vs的有机半导体晶体管（OFET）。载流子迁移率较高，超过了显示器像素TFT中广泛使用的非晶硅。据大阪大学介绍，可以通过印刷技术，简单且低成本制作高性能像素TFT等。

　　竹谷的研发小组早在2007年就采用有机半导体材料红荧烯（Rubrene），制作出了载流子迁移率超过20cm2/Vs的OFET，在有机半导体开发领域处于世界前列。不过，当时的制造工艺采用了基于200℃以上真空技术的蒸着法。

此次开发出了名为“Gap Cast法”的涂布工艺，解决了原来的课题。该方法是一种有机半导体油墨滴落时会流入楔状缝隙中，从而统一结晶生长方向的技术。油墨会在5～10分钟内干枯，显示出较高的结晶性。干燥温度约为100℃，还可用于塑料基板中。有机半导体体材料采用了广岛大学教授瀧宫和男的研发小组开发的“C10-DNTT”（图1）。据悉，可以制成通道长度为50μm左右的OFET。

　　图1：结晶生长方向因“倾斜”而变得整齐

　　图中显示的是大阪大学竹谷研发小组试制的有机半导体晶体管的半导体材料（a）、印刷方法（b）以及传导特性（c）。据大阪大学介绍，如果使印模底面倾斜的话，溶剂变干时结晶生长方向就会变得整齐，载流子迁移率会得到提高。印模中采用了作为光刻胶材料的环氧类树脂“SU-8”。

　　另外，竹谷等人还将Gap Cast法用于印模（Stamp）印刷技术中，以较高的位置精度一次性地成功制作出了晶体管阵列。据竹谷介绍，可通过该项技术制作出5×5等的晶体管阵列，并获得了平均为5cm2/Vs的载流子迁移率。

　　此前，涂布工艺中存在的课题是有机半导体结晶性的提高。竹谷表示，“采用喷墨法的话，结晶生长方向会出现分散”。因此，竹谷等人于2009年开发出了“Edge Cast法”：使有机半导体油墨按一定倾斜角度单向流到基板上并干燥。竹谷等人进一步发展了该方法，从而可以制作出高性能的OFET，这就是此次的Gap Cast法。