当日配布資料（545KB）

高性能なフレキシブル
３次元有機トランジスタ
研究責任者：
宇野真由美 (大阪府立産業技術総合研究所制御・電子材料科,
大阪大学産業科学研究所)
コーディネータ：
井上幸二 (大阪府立産業技術総合研究所顧客サービス室)
研究背景
◆有機エレクトロニクスとは
～「柔らかい」エレクトロニクス～
特徴：プラスチック上に簡単に作製可能
 「軽い、薄い、曲がる」デバイス
M. Uno et. al., Adv. Mater. 2012
◆有機トランジスタ：
プラスチック上に作製できる論理デバイスの要
利点
課題
・軽い、薄い
・曲がる
・落としても割れない
・製造設備投資小
・実用上、性能が不十分
（有機半導体の移動度が低い）
 有機半導体の移動度でも高性能なデバイスを目指す！
研究開発成果
3次元有機トランジスタ(3D-OFETs)の開発
縦型有機半導体チャネルを集積化
・同じデバイス面積で大電流化が可能
Drain
有機半導体
Gate
Source
半導体チャネル
チャネル幅
1
W
µ ⋅ (VG − Vth )VD
ID = ε
di
L チャネル長
・短チャネル化が容易  高速応答
fc =
µ eff ⋅VD
2πL2

Cch

C +C
para
 ch




研究開発成果
Imprint法を用いた３次元有機トランジスタの作製
◆Imprint法を用いた作製プロセス
◆作製した3D-OFETs
離型
UV light
有機薄膜、電極膜作製
◆断面構造
DNTT
b
a
Drain
1 μm
Source
Organic semiconductor
研究開発成果
M. Uno et. al.,
Adv. Mater. 2012
トランジスタ性能
◆トランジスタ輸送特性
-3
10
-100
V = -5 V
-4
VG
-5
On
-10
-80
◆30個のデバイスの
移動度ばらつき
0
10
D
Off
VD
-5
10
baseline
0
-60
-6
10
-40
10
-20
10
0
-10
◆高速応答性
-50
-7
-5
0
5
-8
-150
-9
-200
10
10
V (V)
G
移動度 0.3 cm2/Vsでも
大出力電流 3 A/cm2
-100
8
6
4
2
0
0
ID (VD= -10 V)
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Mobilitiy (cm2/Vs)
常に～30%以内
-250
0
1
2
3
Time (µs)
4
5
8.3 MHzの高速応答を実現
 今後,封止などにより
さらなる精度向上を検討
新技術の特徴、従来技術・競合技術との比較
一般的な
平面型トランジスタ
３D-OFETs構造
半導体チャネル
Drain
Drain
有機半導体
Source
Source
ゲート絶縁体
Gate
Gate
半導体チャネル
構造体の高さを変えるだけで、平面での
加工分解能を超えた短チャネル化が可能
 大電流化、高速応答が実現
想定される用途
• 本技術を用いることにより、プラスチック上でも
動作する高性能な有機トランジスタを構築できる。
• スイッチング素子、論理素子が実現できるため、
-
フレキシブルディスプレイ、電子ペーパの駆動素子
フレキシブル有機RF-IDタグ
フレキシブルセンサ
プラスチックデバイスの信号処理回路
等への応用が期待できる。
(200x200μm)x10
1 cm
有機ELの駆動例
実用化に向けた課題
• トランジスタ大電流化、高速化について
開発済み。しかし、封止無し・大気中測定
での性能ばらつきや安定性については、
今後の検討課題である。
• 今後、実用化に向けて、封止構造を検討
し、性能ばらつき精度の良好な条件を確
立する。
• 安定性についても、加速試験等により寿
命の定量化を行う予定である。
本技術に関する知的財産権
（１）
・発明の名称：縦型電界効果トランジスタ
・出願番号
：特願2010-510140
(優先権主張特願2008-118643)
・出願人
：大阪大学
・発明者
：宇野真由美、竹谷純一
（２）
・発明の名称：三次元構造を有する薄膜トランジスタ
及びその製造方法
・出願番号
：特願2012-027505
・出願人
：大阪府立産業技術総合研究所、大阪大学
・発明者
：宇野真由美、竹谷純一
想定される技術移転
高性能なフレキシブル有機トランジスタに関する
本技術を応用し、プラスチック基板上で動作する
デバイス駆動素子の実用化が期待できる
（応用例）
・プラスチック上で動作するセンサアレイ駆動素子
・フレキシブルディスプレイ駆動素子
・電子ペーパ等の駆動素子
・フレキシブル有機RF-IDタグ等
お問い合わせ先
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•
•
大阪府立産業技術総合研究所
制御・電子材料科宇野真由美
[email protected]
0725-51-2661

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