有机半导体薄膜制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种有机半导体薄膜形成方法和一种使用所述有机半导体薄膜的有机半导体装置制造方法。这种有机半导体薄膜制造方法涉及将具有凹部的模具设置在基板上的步骤以及将有机半导体溶液引入由所述凹部与所述基板形成的空隙中的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成有机半导体薄膜的方法和使用所述有机半导体薄膜制造有机半 导体装置的方法。
技术介绍
有机半导体装置必不可少的场效应晶体管具有其中在电极之间形成有机半导体 薄膜的结构，且其制造通常依赖于相对昂贵的真空沉积法等。已经用作有机场效应晶体管 原料的具有高载流子迀移率的许多有机化合物难以溶于有机溶剂中。因此不能使用诸如涂 布印刷的廉价手段。 近来已经开发了实现实用水平迀移率的溶剂可溶解的有机半导体材料，由此预期 能够廉价制造半导体装置。已经能够采用多种方法，包括涂布法和印刷法如喷墨法、柔版印 刷法和涂布法，并进行了广泛研究，同时采用这些方法以形成有机薄膜，从而制造具有比较 高的载流子迀移率的有机半导体装置。 然而，利用有机半导体通过涂布法或印刷法制造具有高迀移率和优异耐久性的场 效应晶体管的方法至今未投入实际使用。为了形成有机薄膜，通常使用真空沉积法或涂布 法如旋涂法或刮涂法，但前者需要昂贵的设备以实施真空工艺且后者因在整个基板上涂布 而造成大量的材料损失。诸如喷墨法的印刷法使得以必要的量将材料施加到目标位置。然 而，与涂布法和其他印刷法类似，从溶液形成晶体的方法需要精细地控制例如温度、气氛和 施加表面的处理，以控制结晶取向。因此，这些装置制造方法花费大量时间以形成有机半导 体层并因此具有产量低的缺点。 为了克服与制造相关的这些问题，专利文献1提供了一种通过倾斜基板来控制晶 体以一定方向从有机半导体溶液生长的方法；专利文献2提供了一种形成薄膜的方法，包 括将半导体溶液的液滴施加到基板与倾斜的表面之间并蒸发溶剂；专利文献3~5提供了 一种通过双喷墨法制造单晶有机半导体薄膜的方法；且非专利文献1提供了一种改善取向 的方法，包括形成薄膜和将形成的膜暴露在溶剂蒸气下。专利文献1的方法在基板自身的 倾斜方面存在难度，且专利文献2~5的方法在溶剂的选择方面存在难度并需要控制干燥。 非专利文献1中所述的方法需要使用大量溶剂，这对环境具有负面影响，且不适合应用于 有机半导体的高产量生产方法如对辊法（Roll-to-Roll)。 引用列表 专利文献 专利文献 I :JP 03-059036 A 专利文献 2 :TO2011/040155 专利文献 3 :JP 2012-049291 A 专利文献 4 :2012-043926B 专利文献 5 :TO2012/023476 非专利文献 非专利文献 I :APPLIED PHYSICS LETTERS, 94, 93307, 2009
技术实现思路
技术问题 本专利技术的目的是提供一种能够方便、容易并稳定地制造具有高取向（即单轴取 向）的有机半导体薄膜的新型方法。本专利技术的第二个目的是通过利用所述膜制造方法提供 一种能够大量制造具有尚迁移率和开/关比的实用有机场效应晶体管的尚广量方法。 解决问题的技术方案 作为为了解决上述问题而进行的彻底研究的结果，本专利技术人已经发现，通过如下 操作能够容易地形成具有良好取向的单畴单晶有机半导体层：将模具配置在基板上以形成 具有预定空间体积的封闭空间；将有机半导体溶液供给至所述空间并将其溶剂除去。基于 这些发现，完成了本专利技术。 即，本专利技术涉及如下内容： 一种制造有机半导体薄膜的方法，包括将具有凹部的模具设置在基板上的步 骤、以及将有机半导体溶液引入由所述凹部与所述基板制成的空间内的步骤； 根据的制造有机半导体薄膜的方法，其中在引入所述有机半导体溶液之 后，除去所述模具以形成所述有机半导体薄膜； 根据或的制造有机半导体薄膜的方法，其中在将所述有机半导体溶液 引入所述模具之后，将其溶剂蒸发以形成薄膜； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中通过毛细管力或 机械作用实施所述有机半导体溶液的引入； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中在引入所述有机 半导体溶液和/或除去所述模具之后，实施热处理以在所述基板上形成有机半导体薄膜； 根据的制造有机半导体薄膜的方法，其中在20°C以上且200°C以下的温度 下实施所述热处理； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中得到的有机半导 体薄膜为单畴晶体形式； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中由可固化树脂、 溶剂、聚合引发剂和固化促进剂制造所述模具； 根据的制造有机半导体薄膜的方法，其中所述可固化树脂包含环氧树脂； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中所述有机半导 体溶液包含低分子有机半导体化合物； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中所述有机半导 体溶液包含高分子有机半导体化合物； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中所述有机半导 体溶液包含低分子有机半导体化合物和高分子有机半导体化合物的混合物； 根据或的制造有机半导体薄膜的方法，其中所述有机半导体溶液 包含由式⑴表示的化合物： 其中XjP X2各自独立地表示硫原子或硒原子；R JP R2各自独立地为氢原子、脂族 烃基、芳基、杂环基、烷氧基或烷氧基烷基，且RJPR2可以相同或不同；且m和η各自独立地 表示0或1。 根据或的制造有机半导体薄膜的方法，其中所述有机半导体溶液 还包含半导电或绝缘的高分子化合物； 根据~中任一项的制造有机半导体薄膜的方法，其中通过毛细管力 或机械作用实施所述有机半导体溶液的引入； -种有机电子装置，所述有机电子装置包含~中任一项的有机半导 体薄膜；以及 -种有机晶体管，所述有机晶体管包含~中任一项的有机半导体薄 膜。 有益效果 通过根据本专利技术的形成薄膜的方法，能够容易地形成高度取向的、典型的单轴取 向的有机半导体薄膜。此外，通过根据本专利技术的制造有机半导体装置的方法，能够高产量地 制造包含这种高度取向的有机半导体薄膜并因此具有高载流子迀移率和开/关比的有机 半导体装置。【附图说明】作为根据本专利技术有机半导体装置的实例显示了说明某些实施方案的有机 薄膜晶体管的结构的示意图。 显示了说明根据本专利技术实施方案的制造有机晶体管的方法的示意图。 显示了说明根据本专利技术的制造有机半导体薄膜的方法的示意图。 显示了用于根据本专利技术的有机薄膜制造方法中的模具和由所述方法制造 的C8BTBT薄膜的通过透射电子显微镜得到的原子力显微镜照片（AFM图像）和HRED图像 以及X射线衍射图像（XRD图案）。 显示了通过本专利技术的有机薄膜制造方法制造的TIPS-并五苯的通过透射电 子显微镜得到的原子力显微镜照片（AFM图像）和HRED图像以及X射线衍射图像（XRD图 案）。 为显示包含本专利技术的C8BTBT取向膜的FET的电性质的图。【具体实施方式】 参考附图对本专利技术进行详细说明。然而，本专利技术不限于附图中所述的实施方案。 本专利技术涉及一种制造单畴单晶有机半导体薄膜的方法，所述有机半导体薄膜是具 有良好取向的单轴取向膜，所述方法包括将具有凹部的模具配置在基板上以形成空隙部、 将有机半导体材料引入所述空隙部并将其溶剂蒸发。 通过将具有凹部的模具设置在基板上形成向其中引入有机半导体溶液的间隙。如 图3A中所示，所述模具具有例如凹槽，由此模具的横截面以一定间隔显示凸起（peak)和凹 陷（dip)。如图3B中所示，当将模具1设置在基板2上时，模具1的凸起紧密粘附到基板 2的表面，且凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造有机半导体薄膜的方法，所述方法包括：将具有凹部的模具设置在基板上，以及将有机半导体溶液引入由所述凹部与所述基板形成的空隙部中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田裕清，三崎雅裕，滨田雅裕，贞光雄一，
申请(专利权)人：国立大学法人神户大学，日本化药株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP