有机薄膜的形成方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及有机半导体薄膜的形成方法和有机半导体器件的制造方法以及由这 些方法得到的有机半导体器件。
【背景技术】
[0002] 通过在电极间形成有机半导体材料的薄膜而得到有机半导体器件的方法可以通 过低温工艺实施，并且可以制成具有挠性、不易损坏且重量轻的器件，因此近年来被积极研 究。
[0003] 然而，以往用作有机半导体材料的有机化合物多数难溶于有机溶剂，因此不能使 用涂布、印刷等廉价的方法，一般使用成本较高的真空蒸镀法等使薄膜形成于半导体基板 上。最近，在场效应晶体管的制作工序中，积极进行通过使用期待以低成本、高生产能力制 造面积大的场效应晶体管的喷墨、柔版、涂布等印刷方法的方法，形成有机薄膜并得到有机 半导体器件的研究，可以得到具有较高载流子迀移率的器件。
[0004] 但是现状是，能够通过使用有机半导体材料的涂布/印刷工艺而制造载流子迀移 率高且耐久性优良的场效应晶体管的方法尚未实用化。有机薄膜的形成一般通过以真空蒸 镀法为代表的真空工艺或者使用溶剂的旋涂法、刮刀涂布法等涂布工艺而形成，然而前者 除需要用于进行真空工艺的设备以外，还具有材料损耗多的缺点。后者也因涂布于整个基 板而与真空工艺一样，材料损耗多。喷墨法等印刷法虽然可以将需要量的材料涂布于目标 位置，但与其它涂布/印刷法相同，为了控制晶体取向的方向，从溶液制成晶体的方法需要 精密地控制温度、气氛、涂布面的处理等。因此，在这些器件的制作方法中，有机半导体层的 成膜具有耗时、生产能力不高的缺点。另外，现状是，关于迀移率等器件性能面向实用化不 充分。
[0005] 作为不能实用化的原因之一，可以列举有机半导体材料根据多晶间的晶界、晶体 取向控制等有机薄膜的状态，晶体管的特性大幅变化。作为使用不存在晶界的单晶的器件 制造方法，非专利文献1中示出了基于气相法的单晶制造方法，专利文献1中示出了倾斜基 板而控制晶体从有机半导体溶液向一定方向生长的方法，专利文献2中示出了基于双喷墨 法的单晶性有机半导体薄膜的制造方法。但是，气相法在应用于实际制造时伴有困难，倾斜 基板的方法中倾斜基板本身非常困难。另外，双喷墨法中，溶剂选择的困难或者需要干燥的 控制，在对环境有负面影响的溶剂的使用或者生产能力高的有机半导体的制造方法方面有 困难。而且，作为单晶以外的晶体取向方法，在专利文献3等中公开了将液晶性的有机半导 体材料涂布于取向膜上，利用液晶迀移而进行取向的方法等，但是由于冷却过程中的相变， 晶体间有可能产生裂纹，需要精密控制冷却过程的温度。非专利文献2中记载了形成多晶 薄膜后暴露于溶剂蒸气中，由此促进晶体取向的方法，然而再取向时需要长时间暴露于溶 剂中，不适合应用于辑到辑（R〇 11-t〇-R〇 11)这样的生产能力高的有机半导体的制造方法。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献I :W02011/040155号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2012-049291号公报
[0010] 专利文献3 :日本专利4867168号公报
[0011] 非专利文献
[0012] 非专利文献 I:Science and Technology of Advanced Materials, 2009, 10, 024314.
[0013] 非专利文献 2: APPLIED PHYSICS LETTERS, 94, 93307, 2009.
【发明内容】
[0014] 发明所要解决的问题
[0015] 本发明的第1目的在于提供通过简易的工艺形成晶体沿一定方向生长的有机半 导体薄膜的方法。另外，本发明的第2目的在于提供可以利用这样的形成方法高生产能力 地制造具有晶体沿一定方向生长的薄膜的有机半导体器件的方法。此外，本发明的第3目 的在于提供具有晶体沿一定方向生长的有机半导体薄膜、并且载流子迀移率、抗弯性等特 性优良的挠性有机半导体器件。
[0016] 用于解决问题的手段
[0017] 本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现通过热层压法使配置 于两种树脂基板间的半导体材料晶体生长，由此能够得到具有优良的半导体特性和抗弯性 的有机半导体薄膜和有机半导体器件，从而完成了本发明。
[0018] SP，本发明如下所述。
[0019] [1] -种有机薄膜的形成方法，其为在两个树脂基材之间形成有机半导体材料的 有机薄膜的方法，其中，所述方法包括通过使用热层压法对配置有所述有机半导体材料的 一个树脂基材和另一个树脂基材进行压制而将其贴合。
[0020] [2]如[1]所述的有机薄膜的形成方法，其中，在热层压时，将热辊部设定为有机 半导体材料的液晶转变温度、玻璃化转变温度或熔点以上的温度。
[0021] [3]如[1]所述的有机薄膜的形成方法，其中，在热层压时，将热辊部设定为有机 半导体材料的液晶转变温度、玻璃化转变温度或熔点以上的温度，在使有机半导体材料相 变后，使晶体向热层压的行进方向生长。
[0022] [4] -种制造方法，其为两个树脂基材⑴和（ii)之间至少包含栅极、绝缘层、源 极、漏极和包含1种以上的有机半导体材料的有机半导体层的挠性有机半导体器件的制造 方法；所述制造方法包括通过使用热层压法对配置有机半导体材料的树脂基材（i)和另一 个树脂基材（ii)进行压制而将其贴合，由此形成晶体沿一定方向生长的有机半导体层。
[0023] [5]如[4]所述的制造方法，其中，树脂基材⑴包含栅极、以覆盖所述栅极的形 式形成的绝缘层、和配置于所述绝缘层上的有机半导体材料；树脂基材（ii)包含绝缘层、 和形成于所述绝缘层上的源极和漏极；通过使用热层压法对树脂基材（i)和树脂基材（ii) 进行压制而将其贴合，由此形成有机半导体层。
[0024] [6]如[4]所述的有机半导体器件的制造方法，其中，有机半导体材料以固体或熔 融状态配置于绝缘层上。
[0025] [7]如[4]所述的有机半导体器件的制造方法，其中，有机半导体材料通过含有有 机半导体材料的溶液工艺涂布、干燥而配置于绝缘层上。
[0026] [8]如[4]所述的制造方法，其中，在热层压时，将热辊部的温度设定为有机半导 体材料的液晶转变温度、玻璃化转变温度或者熔点以上的温度。
[0027] [9]如[4]所述的制造方法，其中，有机半导体材料的液晶转变温度、玻璃化转变 温度或者熔点低于树脂基材（i)和（ii)的玻璃化转变温度。
[0028] [10]如[4]至[9]中任一项所述的制造方法，其中，有机半导体材料为以下式（1) 表示的化合物。
[0029]
[0030] 上述式（1)中，XjP X2各自独立地表示硫原子或硒原子，RdP R 2各自独立地表示 氢原子、脂肪族烃基、芳基、杂环基、烷氧基或烷氧基烷基，&和1?2可以相同也可以不同，m和 η各自独立地表示0或1。
[0031] [11] -种挠性有机半导体器件，其由[4]至[10]中任一项所述的制造方法形成。
[0032] 发明效果
[0033] 根据本发明，提供通过简易的工艺形成晶体沿一定方向生长的有机薄膜的方法。 另外，提供利用该形成方法可以高生产能力地制造具有晶体沿一定方向生长的有机薄膜的 有机半导体器件的方法。此外，根据这些方法，可以提供载流子迀移率、抗弯性等特性优良 的挠性有机半导体器件。
【附图说明】
[0034]图1为示出作为本发明的有机半导体器件的一例的有机薄膜晶体管的结构形态 示例的示意图。
[0035] 图2为示出制造本发明的有机半导体器件中的一例配置有机半导体材料的位置 的一例的示意图。
[0036] 图3为用于制造本发明的有机半导体器件的一个形态示例的工序的示意图。
[0037] 图4(a)和（b)为通过本发明的有机薄膜的形成方法制造的有机薄膜的偏光显微 镜照片。
[0038] 图5为本发明中制成的有机半导体器件进行弯曲试验的V型分块法的示意图。
[0039] 图6为示出本发明的有机半导体器件进行弯曲试验的顺序的示意图。
[0040] 图7为示出本发明的有机半导体器件的弯曲试验后的晶体管特性的图。
【具体实施方式】
[0041] 对本发明进行详细地说明。
[0042] 本发明的特征在于，以通过热层压法使配置于两种树脂基板之间的有机半导体材 料晶体生长为特征的挠性半导体器件的制造方法和通过该方法得到的半导体器件。
[0043] 本发明的第一目的在于形成有机半导体材料的晶体生长方向一定的有机薄膜。
[0044] 本发明的有机薄膜的形成方法特征在于，通过热层压法对配置有有机半导体材料 的一个树脂基材和另一个树脂基材这两个树脂基材进行压制，从而形成晶体沿一定方向生 长的有机薄膜。
[0045] 在本发明的通过热层压法的有机薄膜的形成方法中，可以列举使用通过热辊压接 2个树脂基材的普通层压装置的方法，本发明的有机薄膜通过将配置于一个树脂基材上的 有机半导体材料用另一个树脂基材夹住，并且用层压装置的热辊压接两基材从而贴合而形 成。
[0046] 有机半导体材料除可以通过直接配置块状粉末、微细粉末等固体、熔融状态的材 料外，也可以通过滴落涂布法等的溶液工艺（例如，由溶液涂布、印刷工序和干燥工序等构 成）而配置。使用溶液工艺时，在从溶液晶体化的阶段中晶体取向可