美大学凭借双层栅极绝缘膜大幅减轻有机半导体的劣化

　　美国佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）宣布，开发出了特性几乎不会劣化的有机FET。可在大气且低温的环境中制造，有望为柔性有机电子，比如有机类太阳能电池、RFID、有机EL的实用化做出巨大贡献。

　　进行开发的是佐治亚理工学院电子与计算机工程系教授Bernard Kippelen的研究小组。Kippelen等在顶栅型有机FET中层叠了两屋栅极绝缘膜。

　　利用栅极绝缘膜的材料为日本旭硝子开发的低介电率（low-k）非结晶氟化树脂“CYTOP”以及高介电率（high-k）金属氧化物。金属氧化物的绝缘膜利用ALD（Atomic Layer Deposition）法成膜。

　　以前在栅极绝缘膜上使用任何材料时，都各有优缺点。具体而言，CYTOP与有机半导体的亲和性良好，缺陷也较少，但其介电率较低，因此在驱动FET时需要较大的栅极电压。而高介电率金属氧化物虽然能够以低电压来驱动，但缺陷较多，稳定性差。

　　因此，Kippelen等为提高稳定性试制了具有层叠这两种材料的栅极绝缘膜的有机FET，并测试了特性。测试结果可谓令人吃惊。元件特性的劣化几乎不再出现。

　　“载流子迁移率在1年多后丝毫未降低”（Kipperlen）。即使反复进行2万次以上的晶体管导通截止，或者在通过大电流的同时持续施加偏置电压，以及放入等离子真空装置5分钟以上，也未见劣化。虽然将元件浸入丙酮溶液中特性最终还是会下降，但即便如此晶体管仍可工作。

　　Kipperlen分析认为，得到这一结果的原因在于两种栅极绝缘膜相互抵消了各自的缺点。“在两种材料中，只使用一种的话，FET中流过的电流就会减少。而使用另一种的话，阈值电压就会漂移，使电流增加。同时使用两种材料时，便可消除这些问题”（Kipperlen）。

　　此次试制的有机FET可通过与利用非结晶硅制造的FET相同的外加电压来工作。以前一直在玻璃基板上制造该有机FET，而现在还可将处理温度降至150℃以下，使用树脂基板来制造。（记者：野泽 哲生）