[發明專利]電流放大晶體管裝置和電流放大發光晶體管裝置

有效

• 申請號: 201080039082.0
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN102484072A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 中山健一;城戶淳二;夫勇進;鈴木文人;小熊尚實;平田直毅
• 申請（專利權）人: 大日精化工業株式會社;中山健一
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/73;H01L51/05;H01L51/30;H01L51/50
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 苗征;于輝

技術領域

本發明涉及電流放大晶體管裝置和電流放大發光晶體管裝置，其均具有電流放大能力，更具體地，本發明涉及電流放大晶體管裝置和電流放大發光晶體管裝置，其均可在低電壓下進行大電流調制且開通/關斷比(on/off?ratio)優異，因此能很好地驅動有機EL顯示器等。

背景技術

近年來，純平電視機和筆記本大小的個人電腦已得到廣泛使用，導致對液晶顯示器、有機EL顯示器、電子紙顯示器等的需求增長。為驅動這些顯示器的裝置，采用場效應晶體管(FET)。近來主要使用利用無機材料硅的FET，但已有報告顯示，顯示器為了更低的制造成本、更大的屏幕尺寸和增韌而使用有機晶體管裝置。

然而，大多數這類顯示器依靠有機場效應晶體管(OFET)和液晶或電泳槽的組合。由于其結構和低流動性，OFET幾乎不能提供大電流。因此，幾乎沒有關于在有機EL顯示器中使用OFET作為驅動裝置的事例的報告，所述驅動裝置為需要大電流的電流驅動的裝置。因此，強烈希望開發可以在低電壓下輸出大電流并且可以驅動有機EL顯示器的有機晶體管裝置。

為了用OFET獲得大電流，目前需要縮短其溝道長度。然而，采用為批量生產而開發的圖形化技術(patterning?technology)，很難將溝道長度縮短至幾微米或更小。為解決此問題，正在進行關于“垂直型晶體管結構”的研究，其通過使電流在膜厚度方向流過，可以在低電壓范圍內獲得大電流。在垂直型晶體管中采用的膜厚度范圍通常從數十納米到幾百納米，且可以在幾埃的量級上進行高精度控制。溝道在膜的厚度方向(垂直方向)延伸的垂直型晶體管的制造有可能輕松實現溝道長度為1μm或更小，以獲得大電流。作為迄今已知的這種垂直型有機晶體管裝置，有聚合物-格柵三極管結構的垂直型晶體管，在每個此類三極管結構中，自組織的網絡結構以聚苯胺膜的形式作為柵極使用，還有靜電感應晶體管(SIT)，在每個SIT中，通過調整微條形中間電極內的耗盡層的寬度控制源漏電流。

近來已經提出垂直型有機晶體管裝置，其具有有機半導體/金屬/有機半導體堆疊結構，并能顯示高性能的晶體管特性(PTL?1)。這種垂直型晶體管裝置在發射極和集電極之間配置有機半導體層和條狀中間金屬電極。一旦由發射極注入的電子通過所述有機晶體管裝置內的中間金屬電極，觀察到類似于可由雙極晶體管得到的電流放大，所述中間金屬電極起到類似基極(base?electrode)的作用。垂直型晶體管裝置因此被稱為“金屬基有機晶體管”(以下可稱為“MBOT”)。

在MBOT中，當發射極和集電極之間施加輸出電壓且發射極與基極之間沒有施加電壓時，沒有大量電流流過，但當發射極與基極之間施加電壓時，在發射極和集電極之間有電流流過。在發射極和集電極之間流動的電流是集電極電流，而在發射極與基極之間流動的電流是基極電流。與一旦施加基極電壓即增大的基極電流相比，集電極電流迅速增大。因此，MBOT可用作通過基極電壓可以調制集電極電流的裝置。在發射極和集電極之間施加電壓但在發射極與基極之間沒有施加電壓時可流動的“漏電流”是關斷狀態電流(off-state?current)，而在發射極與基極之間施加電壓隨即流動的電流是開通狀態電流(on-state?current)。MBOT是可以基本上不允許關斷狀態電流并能提供大的開通狀態電流的晶體管裝置。

作為有機晶體管(MBOT)的結構，已經有報道稱，MBOT可通過提供透明ITO電極作為集電極，并在所述透明ITO電極上通過真空沉積而堆疊有機半導體/金屬/有機半導體而方便地制造(PTL?2)。采用的所述有機半導體為N，N’-二甲基苝四羧酸二酰亞胺(Me-PTCDI)和富勒烯(C60)，其為n-型有機半導體材料。另一方面，采用的基極電極材料為鋁，采用的發射極電極材料為銀。通過引入暗電流抑制層(dark-current?suppression?layer)和對基極進行熱處理，該MBOT作為晶體管裝置能夠進行開通/關斷比(開通狀態電流與關斷狀態電流的比)改善的大電流放大。從以上描述可以看出，MBOT的特點在于其并不需要微網狀電極或微條狀電極的微圖形化，盡管它是垂直型晶體管。

另外報道的有機晶體管裝置(MBOT)，據悉其每個均無需應用熱處理等就可提供良好的電流放大特性和開通/關斷比。這些MBOT每個在發射極和集電極之間具有有機半導體層和片狀基極，在基極和集電極之間還具有勢壘層(energy?barrier?Layer)和電荷通過促進層(charge-pass?promoting?layer)(PTL?3)；還報道有利用具有長鏈烷基的苝四羧酸二酰亞胺形成的有機半導體層作為集電極層的MBOT(日本專利申請2009-114619)。