東工大、高耐熱性と酸化物半導体並みの移動度を実現した有機半導体材料を開発

一方、高分子系材料は成膜性、耐熱性に優れる半面、結晶性が低く、高い移動度を示す薄膜を得るためには200℃を超える高温での熱処理が必要となるほか、材料の精製、分子量分布の制御、合成の信頼性などの問題点がある。

今回、研究グループは液晶性をトランジスタ材料に付与することで、低分子系材料の課題であった成膜性、耐熱性の改善を実現したほか、酸化物半導体に匹敵する10cm2/Vsを超す高移動度を実現する高性能な液晶性有機トランジスタ材料「Ph-BTBT-10」を開発したという。

具体的には、トランジスタを作製後、配線や素子の保護層の形成などに必要な熱処理プロセスに200℃まで耐えることが可能であることを確認したほか、平坦な結晶膜を容易に得られることも確認したとする。また、作製された結晶薄膜は120℃、5分程度の短時間の熱処理で移動度が約1桁向上することも確認したという。

さらに、同材料のトランジスタ材料としての可能性の実証に向け、5枚の基板に多結晶薄膜を形成し、ボトムゲート・ボトムコンタクト型トランジスタを作製、特性を評価したところ、平均移動度は11.2cm2/Vs(標準偏差1.17、最大移動度13.6cm2/Vs)