JPH04133351A - Electronic element using oligothiophene - Google Patents

Electronic element using oligothiophene

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JPH04133351A
JPH04133351A JP2254632A JP25463290A JPH04133351A JP H04133351 A JPH04133351 A JP H04133351A JP 2254632 A JP2254632 A JP 2254632A JP 25463290 A JP25463290 A JP 25463290A JP H04133351 A JPH04133351 A JP H04133351A
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oligothiophene
film
effect transistor
silicon oxide
drain
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克則 藁谷
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収 堀田
Hitoshi Akimichi
斉 秋道
Hiroyuki Kano
浩之 加納
Hiroyuki Sakaki
裕之 榊
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    • HELECTRICITY
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Abstract

PURPOSE:To attain excellent performance characteristics without conducting additional treatment such as heat treatment, electrochemical dope-removing, etc., to an oligothiophene film by using specific oligothiophene, a terminal of which is methylated or ethylated, as a channel on a silicon oxide film between a source and a drain. CONSTITUTION:A source electrode 3 and a drain electrode 4 are formed onto a silicon oxide film 2 formed on a surface by oxidizing an n-type silicon substrate 1. The thin-film 6 of oligothiophene shown in formula I is shaped to a channel section on the silicon oxide film 2, thus manufacturing a field-effect transistor. Oligothiophene used at that time can be mounted to a base body such as a silicon wafer easily through a normally conducted film formation technique such as casting, evaporation, etc., and the oligothiophene thin-film is employed as the channel section, thus acquiring and excellent field-effect transistor. Drain currents under gate voltage are made larger than conventional devices, terminals of which are not displaced, by an improvement in the mobility of oligothiophene by methylation or ethylation, thus obtaining superior transistor characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、オリゴチオフェンを用いた電子素子に関する
ものであり、特に電子デバイスとして有用な電界効果ト
ランジスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electronic device using oligothiophene, and particularly to a field effect transistor useful as an electronic device.

[従来の技術] 従来、オリゴチオフェンを用し\たトランジスタなどの
電子素子が提案されている。J、Pal。
[Prior Art] Conventionally, electronic devices such as transistors using oligothiophenes have been proposed. J, Pal.

h e i m oほか、アプライド・フィジックス・
レターズ、第56株 1157ページないし1159ペ
ージ(1990年)などにそれらに関する記載がある。
h e i m o et al., Applied Physics
There are descriptions about them in Letters, No. 56, pages 1157 to 1159 (1990).

J、Paloheimoらの作製した電界効果トラジス
タは、チャネル部分にオリゴチオフェンの一種と脂肪酸
のラングミュア・プロジェット膜(LB膜)を用いたも
のであり、フィンケチオフエン(5量体)とアラキン酸
との混合単分子膜をチャネル部分に繰り返し累積し有機
半導体薄膜のラングミュア・プロジェット膜を得ている
The field-effect transistor fabricated by J. Paloheimo et al. uses a Langmuir-Prodgett film (LB film) of a type of oligothiophene and a fatty acid in the channel part, and a Langmuir-Prodgett film (LB film) of a kind of oligothiophene and a fatty acid. A Langmuir-Prodgett film, which is an organic semiconductor thin film, is obtained by repeatedly accumulating a mixed monomolecular film of this material on the channel portion.

また、G、Horowitzはカベ ソリッド・ステー
ト・コミュニケーションズ、第72株 381ページな
いし384ページ(1989年)ではセクシチオフェン
(6量体)の蒸着膜をチャネル部分に用いた電界効果ト
ランジスタの報告がある。
Furthermore, G. Horowitz, Kabe Solid State Communications, No. 72, pages 381 to 384 (1989), reports on a field effect transistor using a vapor-deposited film of sexithiophene (hexamer) in the channel portion.

これらはいずれも、n型シリコン基板上にシリコン酸化
膜を形成し、シリコン酸化膜上に金属電極対を配し、n
型シリコン基板をゲート、シリコン酸化膜上の電極をソ
ース、 ドレインとし、チャネル部分すなわちシリコン
酸化膜上、ソース・ドレイン電極間に有機半導体膜を形
成している。
In both of these methods, a silicon oxide film is formed on an n-type silicon substrate, a metal electrode pair is arranged on the silicon oxide film, and an n-type silicon oxide film is formed on the silicon oxide film.
The type silicon substrate is used as the gate, the electrodes on the silicon oxide film are used as the source and the drain, and an organic semiconductor film is formed on the channel portion, that is, the silicon oxide film, and between the source and drain electrodes.

[発明が解決しようとする課題] ところが両末端が水素である無置換のオリゴチオフェン
を用いたトランジスタは、G、Hor。
[Problems to be Solved by the Invention] However, a transistor using an unsubstituted oligothiophene having hydrogen at both ends is G, Hor.

w i t zらの報告のセクシチオフェンの蒸着膜に
見られるように、電界効果トランジスタ動作を得るため
に120℃で3時間に及ぶ加熱処理を必要としている。
As seen in the deposited film of sexithiophene reported by Wi tz et al., heat treatment at 120° C. for 3 hours is required to obtain field effect transistor operation.

これはG、Horowitzらの実験に用いたセクシチ
オフェンが低純度であったため、不純物を加熱により取
り除く (脱ドープ)必要があるためである。
This is because the sexithiophene used in the experiments of G., Horowitz, et al. had a low purity, so it was necessary to remove impurities by heating (dedoping).

あるいは、 J、  Paloheimoらのように、
他の支持体分子と共にラングミュア・プロジェット膜中
に組み込まれた特殊な形態においてしか通常の素子動作
が達成できないという難点があった。
Alternatively, as in J. Paloheimo et al.
The drawback was that normal device operation could only be achieved in a special form incorporated into a Langmuir-Prodgett film together with other support molecules.

本発明は、これらの難点や制約を取り除いて、優れた動
作特性を持つ電子素子を提供する。
The present invention eliminates these difficulties and limitations and provides an electronic device with superior operating characteristics.

[課題を解決するための手段] 本発明の電界効果トランジスタはソースとドレイン間の
シリコンの酸化被膜上のチャネルをこ下記の一般式で表
されるオリゴチオフェンを用しするものである。
[Means for Solving the Problems] The field effect transistor of the present invention uses an oligothiophene represented by the following general formula for a channel on a silicon oxide film between a source and a drain.

ただし、nは3.4または5、Rはメチル基またはエチ
ル基を表す。
However, n is 3.4 or 5, and R represents a methyl group or an ethyl group.

本発明に関するオリゴチオフェンの製造は、例えばに、
Tamaoほか、テトラヘドロン、第38巻 3347
ベーしないし3345ページ、R6M、Kellogg
ほか、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミスト
リ、第34巻 343ベージないし346ページ(19
69年)およびJ、M、Barkerほか、シンセテイ
ツク・コミュニケーションズ、第5巻 59ページなし
1し64ページ(1975年)などにおいて記述力;み
られる。
The production of oligothiophenes according to the present invention can be carried out, for example, by
Tamao et al., Tetrahedron, Volume 38, 3347
3345 pages, R6M, Kellogg
et al., The Journal of Organic Chemistry, Volume 34, pages 343 to 346 (19
69) and J. M. Barker et al., Synthetic Communications, Vol. 5, pp. 59 (1975), p. 1-64 (1975).

本発明の両末端をメチル化またはエチル化したオリゴチ
オフェンをソースとドレインの間に配置させた電界効果
トランジスタの構成を第1図に示す。オリゴチオフェン
は、キャスティングや蒸着などの通常行われる成膜技術
によって容易にシリコンウェハなどの基体に取り付ける
ことが可能であり、チャネル部分にオリゴチオフェン薄
膜を用いることによって良好な電界効果トランジスタを
得ることができる。
FIG. 1 shows the structure of a field effect transistor according to the present invention in which an oligothiophene methylated or ethylated at both ends is disposed between a source and a drain. Oligothiophenes can be easily attached to a substrate such as a silicon wafer using commonly used film-forming techniques such as casting or vapor deposition, and good field effect transistors can be obtained by using oligothiophene thin films in the channel region. can.

電界効果トランジスタの動作を得るために、オリゴチオ
フェン膜に対して加熱処理や電気化学的脱ドープなどの
付加的な処理は不要である。このように付加的な処理を
行わずに、もたらされる良好な動作特性は高純度のアル
キル(メチルまたはエチル)置換のオリゴチオフェンを
用いたことに基づいている。
No additional treatments such as heat treatment or electrochemical dedoping are required for the oligothiophene film to obtain field effect transistor operation. The good operating properties obtained without additional treatments are based on the use of highly pure alkyl (methyl or ethyl) substituted oligothiophenes.

純度の向上は、電界効果トランジスタ動作において、ゲ
ート電圧OVにおけるドレイン電流の減少につながり、
電界効果トランジスタとしての特性を向上させる。
The improved purity leads to a decrease in the drain current at the gate voltage OV in field effect transistor operation,
Improves characteristics as a field effect transistor.

例えば、本発明のジエチルクォータチオフェンではJ、
Paloheimoらのフィンケチオフエンのキャステ
ィング膜の5 X 10 ”/ c m3tこ比べ約1
0−3倍キャリア濃度の少ない薄膜が得られている。ま
たG、  Ho r ow i t zらの素子の電気
伝導度σと移動度μから換算したキャリア密度n = 
a / e p、2.3X10”7cm3(加熱処理前
)に比べ 約10−2倍キャリア密度が小さし1゜また
、末端をメチル化またはエチル化したオリゴチオフェン
の電界効果トランジスタでは、末端を置換していない従
来のものに比べて同一のゲート電圧下でドレイン電流が
増加し、良好なトランジスタ特性を得ることができる。
For example, in the diethylquatathiophene of the present invention, J,
Approximately 1 compared to 5 x 10”/cm3t of the casting film of finkethiophene of Paloheimo et al.
A thin film with a 0-3 times lower carrier concentration was obtained. In addition, the carrier density n = calculated from the electrical conductivity σ and mobility μ of the device of G.
The carrier density is approximately 10-2 times smaller than that of a/e p, 2.3X10"7cm3 (before heat treatment)1°. Also, in field effect transistors using oligothiophenes with methylated or ethylated terminals, the terminals are replaced. The drain current increases under the same gate voltage compared to conventional devices that do not have the same gate voltage, and good transistor characteristics can be obtained.

これはメチル化またはエチル化によるオリゴチオフェン
の移動度の向上に起因する。メチル化またはエチル化に
よって、オリゴチオフェンのπ電子の共役系の長さが伸
びて、π−π°遷移のエネルギーが低下してI/Xるこ
とも移動度を上げる要因になっていると思われる。
This is due to the increased mobility of oligothiophenes due to methylation or ethylation. Methylation or ethylation increases the length of the conjugated system of π electrons in oligothiophene, lowering the energy of the π-π° transition and I/X, which is also thought to be a factor in increasing the mobility. It will be done.

なお本発明に間する素子の作製において、J。In the preparation of the device according to the present invention, J.

Paloheimoほか、アプライド・フィジックス・
レターズ、第56株 1157ページないし1159ペ
ージ(1990年)において述べられているようなラン
グミュア・プロジェット法のような特殊な成膜技術は必
ずしも必要とされない。
Paloheimo and other applied physics
A special film forming technique such as the Langmuir-Prodgett method as described in Letters, No. 56, pages 1157 to 1159 (1990) is not necessarily required.

このことは、本発明に関するオリゴチオフェン分子の両
末端のメチル基あるいはエチル基のもつ疎水的な相互作
用に由来する自己構築作用によって説明され得る。すな
わち、このような自己構築作用は、ラングミュア・プロ
ジェット法における気水界面の圧縮による膜構築性と等
価であるとみなせる。実際、本発明に関するオリゴチオ
フェン分子は、両末端を置換しないものと比較して、例
えば再結晶などの方法によって容易に大きな結晶が作製
可能である。このような良好な結晶性は純度の向上に寄
与するものと考えられる。
This can be explained by the self-assembly effect derived from the hydrophobic interaction of the methyl or ethyl groups at both ends of the oligothiophene molecule related to the present invention. In other words, such self-assembling action can be considered equivalent to the film-assembling property due to compression of the air-water interface in the Langmuir-Prodgett method. In fact, the oligothiophene molecule related to the present invention can be easily produced into a large crystal by a method such as recrystallization, as compared to one in which both ends are not substituted. It is believed that such good crystallinity contributes to improved purity.

また、オリゴチオフェン分子の両末端のメチル基および
エチル基は、分子の化学的安定化に寄与し、これらの化
合物を用いた電子素子の安定な動作を保証することはい
うまでもない。
Furthermore, it goes without saying that the methyl and ethyl groups at both ends of the oligothiophene molecule contribute to chemical stabilization of the molecule and ensure stable operation of electronic devices using these compounds.

[作用] 本発明の電子素子はソース・ドレイン間にオリゴチオフ
ェンを用いものであるが、オリゴチオフェンの両末端を
メチル化またはエチル化したものを用いたもので、キャ
スティングや蒸着などの通常行われる成膜技術によって
容易にシリコンウェハなどの基体に取り付けることが可
能であり、チャネル部分にオリゴチオフェン薄膜を用し
することによって良好な電界効果トランジスタを得るこ
とができ、オリゴチオフェン膜に対して加熱処理や電気
化学的脱ドープなどの付加的な処理を行う必要はなく、
またゲート電圧OVにおけるドレイン電流も従来のもの
に比べて減少させることができる。
[Function] The electronic device of the present invention uses oligothiophene between the source and drain, and uses oligothiophene with both ends methylated or ethylated, and is processed by conventional methods such as casting or vapor deposition. It can be easily attached to a substrate such as a silicon wafer using film formation technology, and a good field effect transistor can be obtained by using an oligothiophene thin film in the channel part. There is no need for additional treatments such as dedoping or electrochemical dedoping.
Furthermore, the drain current at the gate voltage OV can also be reduced compared to the conventional one.

以下に実施例を示し本発明をさらに詳しく説明する。The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.

[実施例] オリゴチオフェンの合点 電界効果トランジスタの作製
、電界効果トランジスタ特性の測定の順に説明する。
[Example] Consequence of oligothiophene The production of a field effect transistor and the measurement of field effect transistor characteristics will be explained in this order.

末端がメチル基であるチオフェンの3量イ本5゜5”−
ジメチル−2,2’:5’2”−ターチオフェンを以下
の方法で合成した。
Trimeric thiophene with a methyl group at the end 5゜5''-
Dimethyl-2,2':5'2''-terthiophene was synthesized by the following method.

R,M、Kel loggほか、ザ・ジャーナル・オブ
・オーガニック・ケミストリ、第33株2902ページ
ないし2909ページ(1968年)に記載されている
方法にしたがって2−メチル−5−ブロモチオフェンを
合成し、真空蒸留で精製した。これから0.01モル(
1,77g)分取し、 20m1のジエチルエーテルに
溶解させて分液ろ−とを通してマグネシウム0.01モ
ル(0,243g)を分散させたジエチルエーテル(2
0m l )中に加えてグリニヤール試薬を調製した。
Synthesize 2-methyl-5-bromothiophene according to the method described by R, M, Kel logg et al., The Journal of Organic Chemistry, No. 33, pages 2902 to 2909 (1968), Purified by vacuum distillation. From this 0.01 mole (
1,77 g) was collected, dissolved in 20 ml of diethyl ether, and passed through a separation filtration to obtain diethyl ether (2
0 ml) to prepare Grignard reagent.

これに触媒量の1,3−ビス(ジフェニルフォスフイノ
)プロパンニッケル(I I)クロライドを加え、次い
で2,5−ジブロモチオフェンの0.004モル(0,
97g)を溶解させたジエチルエーテル溶液を滴下して
、−昼夜攪拌した後4時間還流して橙褐色の5,5”−
ジメチル−2,2’:  5’、2”−ターチオフェン
を得た。
To this was added a catalytic amount of 1,3-bis(diphenylphosphino)propane nickel(II) chloride, and then 0.004 mol (0,
A diethyl ether solution in which 97 g of
Dimethyl-2,2': 5',2''-terthiophene was obtained.

これをエタノールから再結晶して淡黄色の結晶を得た。This was recrystallized from ethanol to obtain pale yellow crystals.

さらに、上記の2−メチル−5−ブロモチオフェンの代
わりに2−エチル−5−ブロモチオフェンを用いて、全
く同様にして5,5”−ジエチル−2,2’:  5’
、2”−ターチオフェンを合成した。これをメタノール
から再結晶して淡黄色の結晶を得た。
Furthermore, 5,5''-diethyl-2,2': 5' was prepared in exactly the same manner using 2-ethyl-5-bromothiophene instead of the above 2-methyl-5-bromothiophene.
, 2''-terthiophene was synthesized. This was recrystallized from methanol to obtain pale yellow crystals.

末端がメチル基のチオフェンの4量体5,5−ジメチル
ー2.2’:  5’、2”= 5”、2″′−クォー
タチオフェンを合成し、真空蒸留で精製した。これから
0.01モル(1,77g)  分取し、20m1のジ
エチルエーテルに溶解させて分液ろ−とを通してマグネ
シウム0.01モル(0,243g)を分散させたジエ
チルエーテル(20m l )中に加えてグリニヤール
試薬を調製した。これに触媒量の1,3−ビス(ジフェ
ニルフォスフイノ)プロパンニッケル(I I)クロラ
イドと5,5゛−ジブロモ−2,2゛  −ビチオフエ
70.004モル(1,30g)とを順次固形のまま投
入し、昼夜攪拌した後4時間還流して橙褐色の5,5゛
゛−ジメチル−2,2’:  5’、2”:5”  2
”゛−クォータチオフェンを合成した。
A tetramer of thiophene with a methyl group at the end, 5,5-dimethyl-2.2': 5', 2" = 5", 2"'-quarterthiophene was synthesized and purified by vacuum distillation. From this, 0.01 mol (1,77 g) was collected, dissolved in 20 ml of diethyl ether, passed through a separation filtration, and added to diethyl ether (20 ml) in which 0.01 mol (0,243 g) of magnesium had been dispersed, and the Grignard reagent was added. To this was added a catalytic amount of 1,3-bis(diphenylphosphino)propane nickel (II) chloride and 70.004 mol (1,30 g) of 5,5'-dibromo-2,2'-bithiofe. were sequentially added in solid form, stirred day and night, and then refluxed for 4 hours to form an orange-brown 5,5゛゛-dimethyl-2,2':5',2":5"2.
``゛-Quartathiophene was synthesized.

これをアセトンから再結晶して黄金色の反射光をもつ針
状の結晶を得た。
This was recrystallized from acetone to obtain needle-shaped crystals with golden reflected light.

また末端がメチル基のチオフェンの5量朱5゜5 ””
−ジメチル−2,2”:5“、2”: 5”2”’:5
″゛″ 21+11−フィンケチオフエンを以下の方法
で合成した。
In addition, the amount of thiophene with a methyl group at the end is 5゜5.
-dimethyl-2,2":5",2":5"2"':5
``゛'' 21+11-finkethiophene was synthesized by the following method.

J、に Barkerほか、シンセテイツク・コミュニ
ケーションズ、第5巻 59ページないし64ページ(
1975年)に記載されている方法にしたがって2−メ
チル−5−ヨードチオフェンを合成し、真空蒸留で精製
した。
J. Barker et al., Synthetic Communications, Volume 5, pages 59-64 (
2-Methyl-5-iodothiophene was synthesized according to the method described in (1975) and purified by vacuum distillation.

グリニヤール試薬を調製し、これに触媒量の1゜3−ビ
ス(ジフェニルフォスフイノ)プロパンニッケル(I 
I)クロライドと5,5”−ジブロモ−2,2’:  
5’、2”−ターチオフェン0.004モル(1,62
g)とを順次固形のまま投入して、1昼夜攪拌した後、
5,5”パ−ジメチル2、 2’:  5’、  2”
・ 5”、2““: 52°°゛−フィンケチオフエン
を得た。これをクロルベンゼンから再結晶して黄金色の
反射光をもつ結晶を得た。
A Grignard reagent is prepared and a catalytic amount of 1°3-bis(diphenylphosphino)propane nickel (I
I) Chloride and 5,5''-dibromo-2,2':
5',2''-terthiophene 0.004 mol (1,62
g) and were added sequentially in solid form and stirred for a day and night,
5,5" perdimethyl 2,2': 5',2"
- 5'', 2'''': 52°°゛-finkethiophene was obtained. This was recrystallized from chlorobenzene to obtain crystals with golden yellow reflected light.

さらに、上記した2−メチル−5−ヨードブロモオフエ
ンのかわりに2−エチル−5−プロモチフェンを用いて
、全く同様にして5,5ジメチル−2,2“= 5“、
2”: 5 、。
Furthermore, using 2-ethyl-5-promotifen in place of the above-mentioned 2-methyl-5-iodobromooffene, 5,5 dimethyl-2,2"=5",
2”: 5.

5”°“ 2°゛″−フィンケチオフエンを得た。これ
をクロルベンゼンから再結晶して結晶を得た。
5"°"2°"-finkethiophene was obtained. This was recrystallized from chlorobenzene to obtain crystals.

実施例1 第1図にシリコン基板をゲート電極とする電界効果トラ
ンジスタの断面図を示す。
Example 1 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a field effect transistor using a silicon substrate as a gate electrode.

n型シリコン基板1 (ρ=0.01Ωcm)を酸化し
、表面に形成された厚さ270nmのシリコン酸化膜2
上に、 ソース電極3とドレイン電極4を形成した。チ
ャネル5の長さ(L)4μm、幅(W)は1.5mmと
なるように電極をくし型にした。 ソース電極およびド
レイン電極は、金属クロムを15nmに厚さに蒸着した
後に、金を150nmの厚さで蒸着した。
A silicon oxide film 2 with a thickness of 270 nm is formed on the surface by oxidizing an n-type silicon substrate 1 (ρ=0.01Ωcm).
A source electrode 3 and a drain electrode 4 were formed on top. The electrodes were comb-shaped so that the length (L) of the channel 5 was 4 μm and the width (W) was 1.5 mm. For the source and drain electrodes, metallic chromium was deposited to a thickness of 15 nm, and then gold was deposited to a thickness of 150 nm.

ついで、オリゴチオフェンの薄膜6をシリコン酸化膜2
上のチャネル部分に形成して、電界効果トランジスタを
作製した。
Next, the oligothiophene thin film 6 is placed on a silicon oxide film 2.
A field effect transistor was fabricated by forming it in the upper channel portion.

室温、大気圧下、暗箱中でそれぞれの電界効果トランジ
スタの電気的特性の測定を行った。測定は、ゲートにゲ
ート電源7から電圧を印加し、 ドレイン電源8へ流れ
る電流を電流計9で測定1〜だ。
The electrical characteristics of each field effect transistor were measured in a dark box at room temperature and atmospheric pressure. The measurement is performed by applying a voltage to the gate from the gate power supply 7 and measuring the current flowing to the drain power supply 8 with an ammeter 9.

得られた電界効果トランジスタは、ゲートに負電圧を印
加するとドレイン電流が増大することから、キャリアは
ホールであることがわかった。
In the obtained field effect transistor, when a negative voltage was applied to the gate, the drain current increased, indicating that the carriers were holes.

線形領域におけるドレイン電流の式 %式%) から得られる次の関係式 ΔID/ΔV o= (p CoxW/ L ) V 
nと工。−V、特性から移動度を求めた。
The following relational expression ΔID/ΔV o= (p CoxW/L ) V
n and engineering. -V, mobility was determined from the characteristics.

ここでCoXはシリコン酸化膜の電気容量、Wはチャネ
ル幅、Lはチャネル長さである。また、ゲート電圧がO
vの時の電流値から残留キャリヤ面密度を得て、それを
膜厚で割り算することによってキャリア密度を求めた。
Here, CoX is the electric capacity of the silicon oxide film, W is the channel width, and L is the channel length. Also, the gate voltage is O
The residual carrier surface density was obtained from the current value at v, and the carrier density was determined by dividing it by the film thickness.

ジエチルクォータチオフェンの濃度が1.5mg / 
m 1のクロロホルム溶液を窒素置換したグローブボッ
クス中でチャネル部分にキャストし、室温で自然乾燥さ
せた。膜厚はキャストしたジエチルクォータチオフェン
の質量と、膜面積と比重から、膜厚は2μm程度と見積
られる。このような簡便な方法で得た膜になんら後処理
をすることなく良好な電気的特性の電界効果トランジス
タが得られた。
The concentration of diethylquatathiophene is 1.5mg/
A chloroform solution of m 1 was cast onto the channel portion in a glove box purged with nitrogen, and air-dried at room temperature. The film thickness is estimated to be about 2 μm based on the mass of cast diethylquathiophene, the film area, and the specific gravity. A field effect transistor with good electrical characteristics was obtained without any post-treatment of the film obtained by such a simple method.

その結果を各種のゲート電圧V。の揚台のドレイン電圧
VDの変化に対するドレイン電流V1の変化の関係を第
2図に示す。この結果から得られた移動度はμ=5X1
−0−5cm2/V−s、キャリア面密度2. 2X1
0”7cm2、キャリア密度1.lXl0”/cm’で
あった。
The results are expressed as various gate voltages V. FIG. 2 shows the relationship between the change in the drain current V1 and the change in the drain voltage VD of the platform. The mobility obtained from this result is μ=5×1
-0-5cm2/V-s, carrier surface density 2. 2X1
0"7cm2, and the carrier density was 1.1X10"/cm'.

実施例2 真空蒸着によってオリゴチオフェンの薄膜を形成する点
を除いては、実施例1と同様の方法によってオリゴチオ
フェンの薄膜を形成した。
Example 2 A thin film of oligothiophene was formed in the same manner as in Example 1, except that the thin film of oligothiophene was formed by vacuum deposition.

オリゴチオフェンの蒸着は真空度5 X 10−5To
rrで、タングステンボート上に設けた各種のオリゴチ
オフェンを、シリコン酸化膜上に蒸着させた。オリゴチ
オフェンはいずれもタングステンボート上で融解し、ガ
ラスに蒸着膜の色がつく末で30秒間蒸着した。一方、
同一条件で溶融石英ガラス基板上に蒸着したオリゴチオ
フェン薄膜に銀を蒸着し、多重反射干渉計で膜厚を測定
した。
Vapor deposition of oligothiophene was carried out at a vacuum level of 5 x 10-5 To
Various oligothiophenes provided on a tungsten boat were vapor-deposited on the silicon oxide film at rr. All oligothiophenes were melted on a tungsten boat and deposited for 30 seconds until the glass was colored. on the other hand,
Silver was deposited on an oligothiophene thin film deposited on a fused silica glass substrate under the same conditions, and the film thickness was measured using a multiple reflection interferometer.

一連のオリゴチオフェンに対する電界効果トランジスタ
の特性を第1表に示す。
The properties of field effect transistors for a series of oligothiophenes are shown in Table 1.

第1表 [以下余白コ 無置換のターチオフェンを用いて作製した素子ではトラ
ンジスタ動作を確認することができなめ)ったが、両末
端をメチル化したジメチルターチオフェンでは、 トラ
ンジスタ動作を確認すること力電でき、1.9xlO−
”cm2/Vsの移動度を得ている。
Table 1 [The margins below indicate that it was not possible to confirm the transistor operation in the device fabricated using unsubstituted terthiophene], but it was not possible to confirm the transistor operation in the device fabricated using dimethylterthiophene with methylation at both ends. Electric power is 1.9xlO-
``We have obtained a mobility of cm2/Vs.

4量体では無置換のクォータチオフェンの2゜2X10
−Tcm2/Vsに比べ ジメチルクォータチオフェン
が1.4X 10−’cm2/Vs、ジエチルクォータ
チオフェンが9x 10−5cm2/Vsと、移動度に
して2桁ないし3桁の向上が認められた。
In the tetramer, 2゜2X10 of unsubstituted quarterthiophene
-Tcm2/Vs, dimethylquatathiophene was 1.4X 10-' cm2/Vs, diethylquatathiophene was 9X 10-5 cm2/Vs, and two to three orders of magnitude improvement in mobility was observed.

また、 5量体においても、無置換のフィンケチオフエ
ンの2゜5X10−5cm2/Vsに比べ ジメチルク
インケヂオフェンが2. 5X10−’cm2 / V
 S、ジエチルフィンケチオフエンが9.0×10−’
 c m2/ V sと、 1桁ないし1桁半の移動度
の向上が確認でき、移動度の向上がオリゴチオフェンの
両末端のメチル化またはエチル化によって引き起こされ
ることが明らかになった。また、オリゴチオフェンは重
合度(オリゴチオフェン中のチオフェンのユニット数)
が大きいほど、移動度μが大きい傾向を持つことがわか
った。
Also, in the pentamer, dimethyl quinketiophene has 2.5×10−5 cm2/Vs compared to 2. 5X10-'cm2/V
S, diethylfinkethiophene is 9.0×10-'
It was confirmed that the mobility was improved by one to one and a half orders of magnitude (cm2/Vs), and it became clear that the improvement in mobility was caused by methylation or ethylation of both ends of the oligothiophene. In addition, oligothiophene has a degree of polymerization (the number of thiophene units in oligothiophene)
It was found that the larger the value, the larger the mobility μ tends to be.

また、 6量体以上のものについても、S量体と同様に
置換による効果が期待できる。
Also, for hexamers or more, the effect of substitution can be expected as in the case of S-mers.

なお、電界効果トランジスタのチャネルのキャリアの面
密度はいずれのオリゴチオフェンでも表1に示すように
101日ないし101’/cm2のオーダーであった。
The areal density of carriers in the channel of the field effect transistor was on the order of 101 days to 101'/cm2 as shown in Table 1 for all oligothiophenes.

このように、本発明の電子素子においてはオリゴチオフ
ェン薄膜の形成方法はキャスティング、蒸着のいずれの
方法によっても同等の膜が得られることが明かである。
As described above, it is clear that in the electronic device of the present invention, the oligothiophene thin film can be formed by either casting or vapor deposition.

すなわち、ジエチルクォータチオフェンについてみると
移動度においても2倍以内の相違であり、またキャリア
密度においてもキャスト膜でI X 1015/ cm
3、蒸着膜で7×10 ”/ c m3と、大きな差を
持たない。
In other words, when looking at diethylquatathiophene, the difference in mobility is less than 2 times, and the carrier density is I x 1015/cm in the cast film.
3. The thickness of the deposited film is 7×10”/cm3, which is not a big difference.

さらに、X線回折実験によってキャスト膜 蒸着膜にと
もに鋭い回折ピークを確認した。また、面間隔において
もキャスト膜で19、4土0. 1オングストロームで
あり、いずれも結晶での19゜6土0. 1オングスト
ロームと同様の構造を持っている。
Furthermore, X-ray diffraction experiments confirmed sharp diffraction peaks in both the cast film and the deposited film. In addition, the distance between the surfaces of the cast film is 19, 4 and 0. 1 angstrom, and both crystals have a diameter of 19°60. It has a structure similar to that of 1 angstrom.

以上のように、アルキル置換オリゴチオフェンを用いて
キャスティング、蒸着等の簡便な方法によって良好な電
界効果トランジスタを得ることができた。
As described above, a good field effect transistor could be obtained using an alkyl-substituted oligothiophene by a simple method such as casting or vapor deposition.

[発明の効果コ 本発明は、末端をメチル化またはエチル化したオリゴチ
オフェンを用いることによって、良好な動作特性をもつ
電子素子を提供するもので、無置換であるオリゴチオフ
ェンの薄膜を有する電界効果トランジスタに比べてアル
キル置換オリゴチオフェンの薄膜を有する電界効果トラ
ンジスタは移動度が増大する結果 ドレイン電流が増大
する。
[Effects of the Invention] The present invention provides an electronic device with good operating characteristics by using oligothiophene with a methylated or ethylated terminal. Compared to transistors, field effect transistors with thin films of alkyl-substituted oligothiophenes have increased mobility, resulting in increased drain current.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明のアルキル基を置換したオリゴチオフ
ェン薄膜を有する電界効果トランジスタの断面を示し、
第2図は、オリゴチオフェン薄膜として、ジエチルクォ
ータチオフェンのキャスト膜を用いた電界効果トランジ
スタの動作特性を示す。 1・・・シリコン基板、 2・・・シリコン酸化[3・
・・ソース電極 4・・・ドレイン電極 5・・・チャ
ネル、6・・・オリゴチオフェン薄WL 7・・・ゲー
ト電源、 8・・・ドレイン電板 9・・・電流計
FIG. 1 shows a cross section of a field effect transistor having an alkyl group-substituted oligothiophene thin film of the present invention,
FIG. 2 shows the operating characteristics of a field effect transistor using a cast film of diethylquathiophene as the oligothiophene thin film. 1... Silicon substrate, 2... Silicon oxidation [3.
... Source electrode 4... Drain electrode 5... Channel, 6... Oligothiophene thin WL 7... Gate power supply, 8... Drain electric plate 9... Ammeter

Claims (1)

【特許請求の範囲】 下記の一般式で表されるオリゴチオフェンをソースとド
レインの間に連続的に配置させた電子素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、nは3、4または5であり、Rはメチル基また
はエチル基を表す。
[Claims] An electronic device in which an oligothiophene represented by the following general formula is continuously arranged between a source and a drain. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ However, n is 3, 4, or 5, and R represents a methyl group or an ethyl group.
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