分子科学研究所分子科学研究所 夏の体験入学 有機半導体 セキシチオフェンの合成 S S S S S S 分子スケールナノサイエンスセンター 鈴木グループ 有機半導体とは？ 有機物は一般的に絶縁体であるが、薄膜あるいは単結晶にキャリア を注入し、高電圧をかけると電気が流れるものがある。キャリアが ホール（ラジカルカチオン）のものをp型半導体、電子（ラジカル アニオン）のものをn型半導体と呼ぶ。 有機半導体の注目されている用途とは？ 有機EL素子および有機トランジスタ。両者を組み合わせれば、紙の ように薄くフレキシブルなディスプレーが可能。 トランジスタとは？ １）微弱な電気信号を増幅 ２）スイッチング機能 種類 pn接合トランジスタ Bipolar Transistor キャリア 電子と ホール 電界効果トランジスタ 電子また Field-Effect Transistor はホール 構造 用途 エミッタ、ベース、コレクタの ３領域からなるnpn構造とpnp 構造 高周波増幅、超 高速演算、およ び信号処理 MOS構造（ゲート電極、酸化 物絶縁体、半導体）にソースお よびドレイン電極、n型とp型 IC シリコンベースのFET FETの種類 単結晶シリコン MOSFET 半導体の作成法 多結晶シリコンの溶融・ 徐冷による単結晶の育成、 ウエハの切出し アモルファスシリコン TFT シランガスと水素ガスの プラズマCVDによりガ ラス基板上に作成 多結晶シリコン TFT アモルファスシリコンの レーザーアニールによる 結晶化 電子移動度 (cm2/V s) 500 0.2–1.0 用途 LSI 液晶画素のスイッチ ング素子 100–200 液晶画素のスイッチ ング素子および周辺 駆動回路 FETの構造と動作原理 VD － ID 半導体（ｎ型） － ⊖⊖⊖⊖⊖⊖⊖⊖⊖⊖⊖⊖⊖ VG ソース 電極 nチャンネル ドレイン ＋ 電極 酸化物（絶縁体） 金属（電極） VG ゲート電極 ＋ ＋ VD ID ＋ 半導体（ｐ型） ＋ ⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕ VG ソース 電極 pチャンネル 酸化物（絶縁体） 金属（電極） － VG ゲート電極 － ドレイン － 電極 FETの電流―電圧特性 VD ドレイン電流 ID (c) 飽和領域 ID VG2 (b) － VG1 ソース 電極 n型半導体 nチャンネル ドレイン ＋ 電極 絶縁体 VG (a) 線形領域 0 ゲート電極 ドレイン電圧 VD (a) ＋ VD VD ID － ソース 電極 n型半導体 ID ドレイン ＋ 電極 － 絶縁体 VG ゲート電極 ＋ ソース 電極 n型半導体 ドレイン ＋ 電極 絶縁体 VG (b) ゲート電極 ＋ (c) ピンチオフ点 有機p型半導体の例 オリゴチオフェン S R S S S S S S S S S 0.03 (R = H) 0.06 (R = C6H13) S R S S S R 0.05 R S S R R S 0.08 (R = H) 0.11 (R = C6H13) S 0.04 (R = H) 0.02 (R = C6H13) アセン S R R S 0.01 0.3-0.7 0.09 (R = H) 0.15 (R = C6H13) SiO2/Si基板上でのホール移動度（cm2/V s） 有機n型半導体の例 F F F F F F N F N N N Cu N N F F N F N F F 0.08 F F F F 0.03 C6F13 S S S S S S C6F13 0.02 O O O N N C8H17 N O O O O C7F15 N C8H17 C7F15 0.1 O 0.6 SiO2/Si基板上での電子移動度（cm2/V s）
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