(独)産業技術総合研究所、高エネルギー加速器研究機構は10月31日、液体を強くはじく高撥水性(こうはっすいせい)の表面に有機ポリマー半導体溶液を塗布し、均一に薄膜化する技術を開発したと発表した。この技術を用いると、電子ペーパーなどの情報端末機器に欠かせない高性能な薄膜トランジスタ(TFT)を、従来法より著しく簡便に製造できるという。 半導体薄膜を撥水性の高いゲート絶縁膜(半導体とゲート電極間の絶縁膜)表面に形成してTFTを作製すると、TFTの性能の安定性を高めることができる。しかし、この実現には「液体を強くはじく表面に液体を均一に濡らす」という矛盾をはらんだ問題の解決が必要で、これまでの塗布法では製膜が困難だった。 研究チームは今回、代表的なシリコーンであるPDMS(ポリジメチルシロキサン)の2枚の層の間にフッ素系シリコーンゴム層を挟んだ3層構造のシリコーンゴムスタンプを作製、このスタンプで有機ポリマー半導体を溶解させた溶液を高撥水性基板上に圧着し、基板表面全体に溶液を均一に塗れ広がらせることによって製膜する新技術「プッシュコート法」を開発した。 作製したスタンプは、表面が極めて平坦で、溶剤を吸収しても歪みが小さく、製膜中は溶剤を表面層内に保持し続ける。スタンプの半濡れ状態が持続するため、溶剤吸収によって製膜化した後、薄膜を基板表面に完全に残したままスタンプを剥離できる。 撥水性を高めた熱酸化シリコン膜を表面層として持つシリコン単結晶基板に典型的なポリマー半導体(P3HT)の薄膜をプッシュコート法で製膜したところ、ポリマー半導体溶液約0.35mℓで、約10㎝四方の広がりを持つ膜厚約50nm(ナノメートル、1nmは10億分の1m)の薄膜を作製できたという。 プッシュコート法は、[1]温度、時間、溶剤の種類など製膜の条件を自由に変えられる[2]均質性と結晶性に優れた薄膜を得られる[3]様々なパターン形成が可能[4]溶液がはじかれることに伴う材料の無駄をほぼゼロに抑えられる―などの特徴がある。印刷法を用いて半導体や金属を製膜し電子デバイスを製造するプリンテッドエレクトロニクスの進展につながる成果という。
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製膜したポリマー半導体膜(提供:産業技術総合研究所) |
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