美國佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)宣布,開發出了特性幾乎不會劣化的有機FET。可在大氣且低溫的環境中制造,有望為柔性有機電子,比如有機類太陽能電池、RFID、有機EL的實用化做出巨大貢獻。
進行開發的是佐治亞理工學院電子與計算機工程系教授Bernard Kippelen的研究小組。Kippelen等在頂柵型有機FET中層疊了兩屋柵極絕緣膜。
利用柵極絕緣膜的材料為日本旭硝子開發的低介電率(low-k)非結晶氟化樹脂“CYTOP”以及高介電率(high-k)金屬氧化物。金屬氧化物的絕緣膜利用ALD(Atomic Layer Deposition)法成膜。
以前在柵極絕緣膜上使用任何材料時,都各有優缺點。具體而言,CYTOP與有機半導體的親和性良好,缺陷也較少,但其介電率較低,因此在驅動FET時需要較大的柵極電壓。而高介電率金屬氧化物雖然能夠以低電壓來驅動,但缺陷較多,穩定性差。
因此,Kippelen等為提高穩定性試制了具有層疊這兩種材料的柵極絕緣膜的有機FET,并測試了特性。測試結果可謂令人吃驚。元件特性的劣化幾乎不再出現。
“載流子遷移率在1年多后絲毫未降低”(Kipperlen)。即使反復進行2萬次以上的晶體管導通截止,或者在通過大電流的同時持續施加偏置電壓,以及放入等離子真空裝置5分鐘以上,也未見劣化。雖然將元件浸入丙酮溶液中特性最終還是會下降,但即便如此晶體管仍可工作。
Kipperlen分析認為,得到這一結果的原因在于兩種柵極絕緣膜相互抵消了各自的缺點。“在兩種材料中,只使用一種的話,FET中流過的電流就會減少。而使用另一種的話,閾值電壓就會漂移,使電流增加。同時使用兩種材料時,便可消除這些問題”(Kipperlen)。
此次試制的有機FET可通過與利用非結晶硅制造的FET相同的外加電壓來工作。以前一直在玻璃基板上制造該有機FET,而現在還可將處理溫度降至150℃以下,使用樹脂基板來制造。(記者:野澤 哲生)