DE102010061978A1

DE102010061978A1 - Organic transistor i.e. organic thin film transistor, has terminal region arranged adjacent to semiconductor region, where material of terminal region comprises mixture of carbon paste and tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane

Info

Publication number: DE102010061978A1
Application number: DE102010061978A
Authority: DE
Inventors: Markus Burghart; Gerhard Klink
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-05-31

Abstract

The transistor (100) has a terminal region (106) arranged adjacent to a semiconductor region (105), where material of the terminal region comprises mixture of carbon paste and tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane. The terminal region of the transistor comprises a source electrode. Another terminal region (107) of the transistor forms a drain electrode. A dielectric sheet (104) is provided between the semiconductor region and a gate electrode (103), where the dielectric sheet comprises a plated-through hole (109). The semiconductor region comprises an organic semiconductive material. An independent claim is also included for a method for manufacturing an organic transistor.

Description

Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention

Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen organischen Transistor, beispielsweise einen organischen Dünnschichttransistor. Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine organische Transistoranordnung, beispielsweise eine organische Dünnschichttransistoranordnung.Some embodiments of the present invention provide an organic transistor, such as an organic thin film transistor. Further embodiments provide an organic transistor arrangement, for example an organic thin-film transistor arrangement.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine der größten Herausforderungen in der organischen Elektronik ist derzeit die Realisierung von komplexeren Schaltkreisen. Durch die derzeitige Limitierung auf p-Typ Materialien und die daraus resultierende p-MOS (MOS = metal oxide semiconductor – deutsch: Metalloxidhalbleiter) Logik existieren Einschränkungen in Komplexität, Robustheit, Schaltfrequenz und dem Stromverbrauch in organischen Schaltkreisen.One of the biggest challenges in organic electronics is currently the realization of more complex circuits. Due to the current limitation to p-type materials and the resulting p-MOS (MOS = metal oxide semiconductor) logic, there are limitations in complexity, robustness, switching frequency and power consumption in organic circuits.

Im Gegensatz zur Siliziumtechnik, bei der der Leitungstyp mittels Dotierung eingestellt werden kann, werden bei der auf organischen Molekülen basierenden Elektronik derzeit zwei unterschiedliche Materialien verwendet, oder können in einigen Fällen sogar notwendig sein.Unlike silicon technology, where the conductivity type can be tuned by doping, the organic molecule-based electronics currently use, or in some cases even may need, different materials.

10 zeigt eine Tabelle mit verschiedenen organischen Materialien, welche als Halbleitermaterial bei organischen Transistoren eingesetzt werden können. In der in 10 gezeigten Tabelle sind auf der linken Seite p-Typ Materialien gezeigt und auf der rechten Seite n-Typ Materialien gezeigt. Zu den p-Typ Materialien zählen beispielsweise Pentacene, P3HT, Rubrene, F8T2, TIPS-PEN (TIPS-Pentacene) und PTAA. Zu den n-Typ Materialien zählen beispielsweise C60, PTCDA und PF-PEN (PF-Pentacene). p-Typ Materialien können ihren Einsatz bei organischen p-Typ Transistoren, beispielsweise bei organischen p-Typ Dünnschichttransistoren (englisch: TFT-thin film transistors) finden. n-Typ Materialien können ihren Einsatz typischerweise bei organischen n-Typ Transistoren, beispielsweise bei organischen n-Typ Dünnschichttransistoren finden. 10 shows a table with various organic materials, which can be used as a semiconductor material in organic transistors. In the in 10 shown table are shown on the left side p-type materials and shown on the right n-type materials. Examples of p-type materials include pentacenes, P3HT, rubrene, F8T2, TIPS-PEN (TIPS-pentacenes), and PTAA. Examples of n-type materials include C60, PTCDA and PF-PEN (PF-pentacenes). p-type materials can be used in organic p-type transistors, for example, in organic p-type thin-film transistors (TFT). n-type materials can typically be used in organic n-type transistors, such as organic n-type thin film transistors.

Für die Realisierung von komplementären Transistoren, beispielsweise für einen CMOS-Prozess (CMOS – complementary metal oxide semiconductor, deutsch: komplementärer Metalloxidhalbleiter), auf der Basis organischer Halbleiter werden derzeit zwei unterschiedliche Materialien für p- und n-Dünnschichttransistoren verwendet oder können notwendig sein. Diese können derzeit mit Gold als Kontaktmaterial realisiert werden, jedoch müssen die Kontakte modifiziert werden, um eine ausreichend gute Funktion gewährleisten zu können. Diese Behandlungen bestehen meistens aus einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen (in Form einer selbstanordnenden Monoschicht – englisch: SAM: self-assembled monolayer) mit unterschiedlichen Funktionalisierungen. Für die jeweilige Transistorart werden hier auch unterschiedliche selbstanordnende Monoschichten verwendet. Dies stellt eine große Herausforderung für die spätere Produktion dar, da diese zum einen aus der Gasphase oder der Flüssigkeitsphase lokalisiert aufgebracht werden und zum anderen eine relativ lange Einwirkdauer brauchen (beispielsweise mehr als 10 Minuten). Zudem werden (bzw. in manchen Fällen sogar müssen) nicht reagierte Thiole durch einen Waschschritt entfernt werden, da ansonsten die Stabilität des Bauteils beeinträchtigt werden kann. Abgesehen von Schattenmaskenprozessen, die jedoch für eine industrielle Fertigung kaum Anwendung finden dürften, ist dieser Aufbau auf den sogenannten „BC”-Aufbau (bottom contact – deutsch: Kontakte unten) limitiert.For the realization of complementary transistors, for example for a CMOS process (CMOS - complementary metal oxide semiconductor) based on organic semiconductors, two different materials for p- and n-thin-film transistors are currently used or may be necessary. These can currently be realized with gold as contact material, however, the contacts must be modified to ensure a sufficiently good function. These treatments usually consist of a thin layer of self-assembling thiols (in the form of a self-assembling monolayer - SAM: self-assembled monolayer) with different functionalizations. Different self-assembling monolayers are used here for the respective type of transistor. This poses a great challenge for the later production, since these are localized on the one hand from the gas phase or the liquid phase localized and on the other hand need a relatively long exposure time (for example more than 10 minutes). In addition, unreacted thiols will (or in some cases even have to) be removed by a washing step, otherwise the stability of the component may be impaired. Apart from shadow mask processes, which however are unlikely to be used for industrial production, this structure is limited to the so-called "BC" structure (bottom contact).

11a–d zeigt verschiedene mögliche Aufbauten von Transistoren. 11a -D shows various possible structures of transistors.

11a zeigt einen Transistor in einem sogenannten „bottom gate/top contact”(deutsch: Gate unten, Kontakte oben)-Aufbau. Dieser „bottom gate/top contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen ein Gatebereich (also beispielsweise eine Gate-Elektrode) des Transistors vor (also unterhalb) einer halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet ist und ein Source- und ein Drainbereich (beispielsweise eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode) des Transistors nach (also oberhalb) dem Halbleiterbereich angeordnet sind. 11a shows a transistor in a so-called "bottom gate / top contact" (German: gate below, contacts above) structure. This "bottom gate / top contact" structure is characterized in that, viewed from a substrate of the transistor, a gate region (ie, a gate electrode) of the transistor is arranged in front of (ie, below) a semiconductive layer of the transistor and a source - And a drain region (for example, a source electrode and a drain electrode) of the transistor to (ie above) the semiconductor region are arranged.

11b zeigt einen Transistor in einem sogenannten „bottom gate/bottom contact”(deutsch: Gate unten, Kontakte unten”)-Aufbau. Dieser „bottom gate/bottom contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen sowohl eine Gate-Elektrode des Transistors als auch eine Source- und eine Drain-Elektrode des Transistors unterhalb der halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet sind. 11b shows a transistor in a so-called "bottom gate / bottom contact" (German: gate down, contacts below ") - structure. This "bottom gate / bottom contact" structure is characterized in that, seen from a substrate of the transistor, both a gate electrode of the transistor and a source and a drain electrode of the transistor are arranged below the semiconducting layer of the transistor ,

11c zeigt einen Transistor in einem sogenannten „top gate/top contact”(deutsch: Gate oben/Kontkate oben)-Aufbau. Dieser „top gate/top contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen sowohl eine Source-Elektrode als auch eine Drain-Elektrode und eine Gate-Elektrode des Transistors überhalb einer halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet sind. 11c shows a transistor in a so-called "top gate / top contact" (German: Gate top / Kontkate above) structure. This "top gate / top contact" structure is characterized by the fact that When viewed from a substrate of the transistor, both a source electrode and a drain electrode and a gate electrode of the transistor are arranged above a semiconductive layer of the transistor.

11d zeigt einen Transistor in einem sogenannten „top gate/bottom contact”(deutsch: Gate oben/Kontakte unten)-Aufbau. Dieser „top gate/bottom contact”-Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass von einem Substrat des Transistors aus gesehen sowohl eine Source- als auch eine Drain-Elektrode des Transistors unterhalb einer halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet sind und dass eine Gate-Elektrode des Transistors über der halbleitenden Schicht des Transistors angeordnet ist. 11d shows a transistor in a so-called "top gate / bottom contact" (German: gate top / contacts below) structure. This "top gate / bottom contact" structure is characterized in that both a source and a drain electrode of the transistor are arranged below a semiconductive layer of the transistor from a substrate of the transistor and that a gate electrode of the transistor Transistor is disposed over the semiconductive layer of the transistor.

Wie bereits erwähnt, sind Transistoren mit Gold als Kontaktmaterial und einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen auf die in den 11b und 11d gezeigten „bottom contact”-Aufbauten beschränkt.As already mentioned, transistors with gold as the contact material and a thin layer of self-assembling thiols are used in the 11b and 11d limited "bottom contact" structures.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Konzept zu schaffen, welches eine vereinfachte Herstellung eines organischen Transistors sowohl in einem top contact als auch einem bottom contact-Aufbau ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a concept which enables a simplified fabrication of an organic transistor in both a top contact and a bottom contact configuration.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen organischen Transistor gemäß Anspruch 1, eine organische Transistoranordnung gemäß Anspruch 11, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Transistors gemäß Anspruch 16 und ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Transistoranordnung gemäß Anspruch 18.This object is achieved by an organic transistor according to claim 1, an organic transistor arrangement according to claim 11, a method for producing an organic transistor according to claim 16 and a method for producing an organic transistor arrangement according to claim 18.

Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen organischen Transistor mit einem Halbleiterbereich und mindestens einem an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereich. Ein Material des an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereichs weist Carbonpaste auf.Some embodiments of the present invention provide an organic transistor having a semiconductor region and at least one first terminal contact region adjacent to the semiconductor region. A material of the first terminal contact region adjacent to the semiconductor region has carbon paste.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Idee ist, dass eine vereinfachte Herstellung eines organischen Transistors erreicht werden kann, wenn ein Anschlusskontaktbereich des organischen Transistors durch Drucken hergestellt werden kann. Dies kann bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass ein Anschlusskontaktbereich als Material eine organische Carbonpaste oder ein die Carbonpaste aufweisendes Stoffgemisch aufweist. Im Gegensatz zu dem im einleitenden Teil erwähnten Kontaktmaterial Gold ist Carbonpaste einfach druckbar und insbesondere strukturiert druckbar. Ein Druckprozess ist, insbesondere verglichen zu einem Aufdampfprozess, wie er typischerweise zur Realisierung von Anschlusskontaktbereichen mit Metallen benutzt wird, einfach handhabbar.An idea underlying the invention is that a simplified production of an organic transistor can be achieved if a terminal contact region of the organic transistor can be produced by printing. This can be achieved in some embodiments of the present invention in that a terminal contact region has as material an organic carbon paste or a substance mixture comprising the carbon paste. In contrast to the contact material gold mentioned in the introductory part, carbon paste is simply printable and in particular structurally printable. A printing process is easy to handle, in particular compared to a vapor deposition process, which is typically used for the realization of contact areas with metals.

Es ist daher ein Vorteil von einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass durch das Verwenden von Carbonpaste als Bestandteil eines Materials eines Anschlusskontaktbereichs eines organischen Transistors ein (strukturiertes) Drucken des Anschlusskontaktbereichs ermöglicht wird, wodurch sich alle in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung in Verbindung mit 11 vorgestellten Transistoraufbauten realisieren lassen.It is therefore an advantage of some embodiments of the present invention that by using carbon paste as a constituent of a material of a terminal contact region of an organic transistor, (structured) printing of the terminal contact region is made possible, all in the introductory part of this application being described in connection with FIG 11 can realize implemented transistor structures.

Besonders im Gegensatz zu Gold als Material für einen Anschlusskontaktbereich in Verbindung mit Thiolen wird eine vereinfachte Herstellung und eine größere Vielseitigkeit bei der Wahl des gewünschten Transistoraufbaus ermöglicht.In particular, unlike gold as a material for a terminal contact region in conjunction with thiols, simplified fabrication and greater versatility are enabled in the choice of transistor architecture desired.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der erste Kontaktbereich beispielsweise eine Source- oder eine Drain-Elektrode des organischen Transistors bilden.For example, in some embodiments, the first contact region may form a source or a drain of the organic transistor.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann ein organischer Transistor einen an den Halbleiterbereich angrenzenden und von dem ersten Anschlusskontaktbereich beabstandeten zweiten Anschlusskontaktbereich aufweisen. Ein Material des zweiten Anschlusskontaktbereichs kann dabei identisch dem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs sein. So kann beispielsweise der erste Anschlusskontaktbereich eine Source-Elektrode des organischen Transistors bilden und der zweite organische Anschlusskontaktbereich eine Drain-Elektrode des organischen Transistors bilden. Diese beiden Anschlusskontaktbereiche lassen sich in einem gemeinsamen Herstellungsschritt des organischen Transistors gleichzeitig durch Aufdrucken des die Carbonpaste aufweisenden Materials herstellen. Durch die Verwendung von Carbonpaste als Bestandteil eines Materials der beiden Anschlusskontaktbereiche lassen sich diese durch die Möglichkeit des strukturierten Auftrags strukturiert erzeugen.According to further embodiments, an organic transistor may have a second terminal contact region adjacent to the semiconductor region and spaced from the first terminal contact region. A material of the second connection contact region may be identical to the material of the first connection contact region. Thus, for example, the first connection contact region form a source electrode of the organic transistor and the second organic connection contact region form a drain electrode of the organic transistor. These two terminal contact areas can be produced simultaneously in a common production step of the organic transistor by printing the material comprising the carbon paste. By using carbon paste as part of a material of the two terminal contact areas, these can be structured by the possibility of structured order.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann ein organischer Transistor auch eine Durchkontaktierung, beispielsweise durch ein Dielektrikum hindurch, aufweisen, wobei ein Material dieser Durchkontaktierung identisch einem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs sein kann und damit Carbonpaste aufweisen kann. Diese Durchkontaktierung kann insbesondere zeitgleich in einem gemeinsamen Schritt mit dem ersten Anschlusskontaktbereich und einem eventuell zweiten Anschlusskontaktbereich aufgedruckt werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen damit eine Minimierung der benötigten Prozessschritte bei der Herstellung eines organischen Transistors durch Verwendung des Carbonpaste aufweisenden Materials.According to further embodiments, an organic transistor may also have a via, for example through a dielectric, wherein a material of this via can be identical to a material of the first connection contact region and thus may have carbon paste. This through-connection can in particular be imprinted simultaneously in a common step with the first connection contact region and possibly a second connection contact region. Embodiments of the present invention thus enable a minimization of the required process steps in the production of an organic transistor by using the carbon paste-containing material.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs und weitere Anschlusskontaktbereiche von organischen Transistoren aus Carbonpaste bestehen.According to some embodiments, the material of the first terminal contact region and further terminal contact regions of organic transistors may consist of carbon paste.

Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen organischen Transistor mit einem Halbleiterbereich und mindestens einem an den Halbleiterbereich angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereich. Der an den Halbleiterbereich angrenzende erste Anschlusskontaktbereich weist ein Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einen an einen Dotierungstyp des Halbleiters angepassten Dotierstoff auf.Further embodiments of the present invention provide an organic Transistor having a semiconductor region and at least one adjacent to the semiconductor region first terminal contact region. The first terminal contact region adjoining the semiconductor region has a substance mixture of an organic, conductive substance and a dopant adapted to a doping type of the semiconductor.

Es ist eine weitere Idee der vorliegenden Erfindung, dass eine vereinfachte Herstellung eines organischen Feldeffekttransistors ermöglicht wird, wenn in einem organischen Transistor ein Anschlusskontaktbereich ein Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einem, an einen Dotierungstyp des Halbleiters des organischen Transistors angepassten Dotierstoff aufweist. Im Gegensatz zu dem im einleitenden Teil beschriebenen Transistor, bei dem Gold als Kontaktmaterial mit einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen verwendet wird, können bei organischen Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Schritte des Aufbringens der selbstanordnenden Thiolen und des Abwaschens der überflüssigen selbstanordnenden Thiolen weggelassen werden. So kann beispielsweise der erste Anschlusskontaktbereich in einem Schritt, beispielsweise durch Drucken des Stoffgemisches, hergestellt werden.It is a further idea of the present invention that a simplified fabrication of an organic field-effect transistor is made possible when, in an organic transistor, a terminal contact region comprises a mixture of an organic conductive substance and a dopant adapted to a doping type of the semiconductor of the organic transistor. In contrast to the transistor described in the introductory part, where gold is used as the contact material with a thin layer of self-assembling thiols, in organic transistors according to some embodiments of the present invention the steps of depositing the self-assembling thiols and washing away the redundant self-assembling thiols may be omitted become. Thus, for example, the first terminal contact region can be produced in one step, for example by printing the substance mixture.

Ein Vorteil von organischen Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist damit, dass bei der Herstellung dieser organischen Transistoren weniger und vor allem prozesstechnisch einfachere Schritte benötigt werden. Während bei dem im Vorherigen beschriebenen organischen Transistor, welcher Gold als Kontaktmaterial mit einer dünnen Schicht aus selbstanordnenden Thiolen benutzt, zuerst Gold, beispielsweise in einem Aufdampfprozess, aufgebracht werden muss und anschließend die selbstanordnenden Thiolen aus der Gas- oder der Flüssigphase lokalisiert aufgebracht werden und lange einwirken, so kann bei organischen Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Anschlusskontaktbereich des organischen Transistors durch Aufbringung eines Stoffgemischs, beispielsweise durch Drucken, in einem einzigen schnellen Herstellungsschritt hergestellt werden. Weiterhin vorteilhaft, insbesondere im Vergleich zu dotierten Polymeren als Material für Kontakte eines organischen Transistors ist, dass das genannte Stoffgemisch, im Vergleich zu dotierten Polymeren, wie beispielsweise PEDOT:PSS, PANI keine (oder nur eine sehr geringe) Acidität aufweist und damit im Gegensatz zu Kontakten auf der Basis von dotierten Polymeren eine Langzeitstabilität der organischen Transistoren gewährleistet ist.An advantage of organic transistors according to some embodiments of the present invention is that in the production of these organic transistors less and above all procedural simpler steps are needed. While in the previously described organic transistor which uses gold as the contact material with a thin layer of self-assembling thiols, first gold must be deposited, for example, in a vapor deposition process, and then the self-assembling thiols are localized from the gas or liquid phase and localized Thus, in organic transistors according to some embodiments of the present invention, a terminal contact region of the organic transistor may be fabricated by applying a composition, such as by printing, in a single, rapid manufacturing step. It is furthermore advantageous, in particular in comparison to doped polymers as material for contacts of an organic transistor, that said substance mixture, in comparison to doped polymers, such as PEDOT: PSS, PANI, has no (or only a very low) acidity and thus in contrast to contacts based on doped polymers, a long-term stability of the organic transistors is ensured.

Es wurde herausgefunden, dass um eine Funktionalität organischer Transistoren zu gewährleisten, in den organischen Transistoren vorhandene organische Halbleiter bereits bei der Synthese dahingehend modifiziert werden können, dass bei p-Typ Materialien (wie sie beispielhaft in der Tabelle in 1 in der linken Spalte gezeigt sind) das HOMO (highest occupied molecular orbital – deutsch: höchstes besetztes molekulares Orbital) eine geringe Injektionsbarriere zum Kontaktmaterial aufweist. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das Kontaktmaterial in dem Fall das Stoffgemisch aus dem organischen, leitfähigen Stoff und dem an dem jeweiligen Dotierungstyp des Halbleiters des jeweiligen organischen Transistors angepassten Dotierstoff. Ein Material bzw. das Stoffgemisch des an einen Halbleiterbereich angrenzenden Anschlusskontaktbereichs kann daher auch als Kontaktmaterial bezeichnet werden. Weiterhin wurde herausgefunden, dass, um eine Funktionalität organischer n-Typ Transistoren gewährleisten zu können, im Falle von n-Typ Materialien (wie sie beispielhaft in der Tabelle in 1 in der rechten Spalte gezeigt sind) eine geringe Barriere vom Kontaktmaterial zum LUMO (lowest unoccupied molecule orbital – deutsch: niedrigstes unbesetztes Molekülorbital) vorhanden sein kann (oder in einigen Fällen sogar vorhanden sein muss). Damit können verschiedene Typen organischer Transistoren gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verschiedene Dotierstoffe aufweisen, welche an den jeweiligen Dotierungstyp des Halbleiters des jeweiligen organischen Transistors angepasst sind. Der organische leitfähige Stoff kann jedoch bei den verschiedenen Typen organischer Transistoren der gleiche bleiben.It has been found that in order to ensure functionality of organic transistors, organic semiconductors present in the organic transistors can already be modified in the synthesis such that in p-type materials (as exemplified in the table in FIG 1 in the left column) the HOMO (highest occupied molecular orbital) has a low injection barrier to the contact material. In some embodiments, the contact material in this case is the mixture of the organic conductive material and the dopant adapted to the respective doping type of the semiconductor of the respective organic transistor. A material or the substance mixture of the terminal contact region adjoining a semiconductor region can therefore also be referred to as contact material. Furthermore, it has been found that in order to ensure functionality of organic n-type transistors, in the case of n-type materials (as exemplified in the table in FIG 1 in the right-hand column) a small barrier of the contact material to the LUMO (lowest unoccupied molecule orbital - German: lowest unoccupied molecular orbital) may be present (or in some cases even must be present). Thus, various types of organic transistors according to some embodiments of the present invention may include various dopants adapted to the particular type of doping of the semiconductor of the respective organic transistor. However, the organic conductive material may remain the same for the different types of organic transistors.

Es wurde weiterhin herausgefunden, dass auch Materialien (Halbleitermaterialien) existieren, die eine geringe Bandlücke aufweisen und bei denen in beide Bänder (sowohl HOMO als auch LUMO) mit einem (gemeinsamen) Kontaktmaterial injiziert werden kann. Diese Materialien werden ambipolar genannt. Dies ermöglicht beispielsweise eine Herstellung einer komplementären Transistoranordnung, beispielsweise mit einem n-Typ Transistor und einem p-Typ Transistor, wobei der n-Typ Transistor einen n-Typ Halbleiterbereich aufweist und der p-Typ einen p-Typ Halbleiterbereich aufweist. Für die jeweiligen Anschlusskontaktbereiche dieser beiden komplementären Transistortypen kann daher gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein und dasselbe Stoffgemisch verwendet werden, so dass die Anschlusskontaktbereiche der beiden komplementären Transistortypen in der Herstellung in einem Schritt gleichzeitig hergestellt werden können, beispielsweise durch Aufdrucken der Anschlusskontaktbereiche.It has also been found that also materials (semiconductor materials) exist which have a narrow bandgap and in which both bands (both HOMO and LUMO) can be injected with a (common) contact material. These materials are called ambipolar. This allows, for example, a production of a complementary transistor arrangement, for example with an n-type transistor and a p-type transistor, wherein the n-type transistor has an n-type semiconductor region and the p-type has a p-type semiconductor region. Therefore, according to some embodiments of the present invention, one and the same substance mixture can be used for the respective terminal contact regions of these two complementary transistor types, so that the terminal contact regions of the two complementary transistor types can be manufactured simultaneously in the production in one step, for example by imprinting the terminal contact regions.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 einen Schichtaufbau eines organischen Transistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a layer structure of an organic transistor according to an embodiment of the present invention;

2a–2c Schichtaufbauten von Transistoranordnungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 2a - 2c Layer structures of transistor arrangements according to further embodiments of the present invention;

3a–3c Diagramme zur Verdeutlichung der verschiedenen Energieniveaulevel zwischen Halbleitermaterial und Anschlusskontaktbereichsmaterial; 3a - 3c Diagrams illustrating the different energy levels between semiconductor material and terminal contact area material;

4a–4c Schichtaufbauten von Transistoranordnungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand dem Beispiel eines Inverters; 4a - 4c Layer structures of transistor arrangements according to embodiments of the present invention based on the example of an inverter;

5 Bilder eines Technologiedemonstrators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 Images of a technology demonstrator according to an embodiment of the present invention;

6 Transferkennlinien von organischen Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 6 Transfer characteristics of organic transistors according to embodiments of the present invention;

7 Strom-Spannung-Kennlinien von organischen Transistoren mit verschiedenen Anschlusskontaktbereichmaterialien gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; 7 Current-voltage characteristics of organic transistors with different terminal contact area materials according to embodiments of the present invention;

8 ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Transistors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 8th a flow diagram of a method for producing an organic transistor according to another embodiment of the present invention;

9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer organischen Transistoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung 9 a flowchart of a method for producing an organic transistor arrangement according to another embodiment of the present invention

10 eine Tabelle mit verschiedenen organischen Halbleitermaterialien; und 10 a table with various organic semiconductor materials; and

11a–11d verschiedene mögliche Transistoraufbauten. 11a - 11d various possible transistor constructions.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden ErfindungDetailed description of embodiments of the present invention

Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder funktionsgleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Beschreibungen von Elementen mit den gleichen Bezugszeichen sind daher untereinander austauschbar bzw. aufeinander anwendbar.Before the present invention is explained in more detail below with reference to the accompanying figures, it is pointed out that the same elements or functionally identical elements in the figures are given the same reference numerals and that a repeated description of these elements is omitted. Descriptions of elements with the same reference numerals are therefore interchangeable or mutually applicable.

1 zeigt einen Schichtaufbau eines organischen Transistors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der organische Transistor 100 kann beispielsweise ein organischer Feldeffekttransistor, aber auch ein organischer Bipolartransistor sein. Beispielsweise kann der organische Transistor 100 ein organischer Dünnschichttransistor (englisch: thin film transistor – TFT) sein. 1 shows a layer structure of an organic transistor 100 according to an embodiment of the present invention. The organic transistor 100 may for example be an organic field effect transistor, but also an organic bipolar transistor. For example, the organic transistor 100 an organic thin film transistor (TFT).

Der organische Transistor 100 weist ein Substrat 101 und eine an das Substrat 101 angrenzende Planarisierungsschicht 102 auf. Auf einer dem Substrat 101 abgewandten Oberfläche der Planarisierungsschicht 102 weist der organische Transistor 100 eine Gate-Elektrode 103 auf, welche sich zumindest teilweise entlang der dem Substrat 101 abgewandten Oberfläche der Planarisierungsschicht 102 erstreckt. Die Gate-Elektrode 103 kann allgemein auch als eine Steuerelektrode des organischen Transistors 100 bezeichnet werden. Angrenzend an die Gate-Elektrode 103 und an Bereiche der Planarisierungsschicht 102 in denen die Gate-Elektrode 103 nicht ausgebildet ist, weist der organische Transistor 100 eine dielektrische Schicht 104 auf Angrenzend an eine der Planarisierungsschicht 102 abgewandte Oberfläche der dielektrischen Schicht 104 weist der organische Transistor 100 einen Halbleiterbereich 105 auf, an den Halbleiterbereich 105 grenzt ein erster Anschlusskontaktbereich 106 des organischen Transistors 100 an. Weiterhin grenzt an den Halbleiterbereich 105 ein zweiter, von dem ersten Anschlusskontaktbereich 106 beanstandeter Anschlusskontaktbereich 107 an.The organic transistor 100 has a substrate 101 and one to the substrate 101 adjacent planarization layer 102 on. On a the substrate 101 remote surface of the planarization layer 102 indicates the organic transistor 100 a gate electrode 103 at least partially along the substrate 101 remote surface of the planarization layer 102 extends. The gate electrode 103 may also be generally used as a control electrode of the organic transistor 100 be designated. Adjacent to the gate electrode 103 and to areas of the planarization layer 102 in which the gate electrode 103 is not formed, the organic transistor 100 a dielectric layer 104 Adjacent to one of the planarization layers 102 remote surface of the dielectric layer 104 indicates the organic transistor 100 a semiconductor region 105 on, to the semiconductor area 105 a first connection contact area is adjacent 106 of the organic transistor 100 at. Furthermore, it borders on the semiconductor area 105 a second, from the first terminal contact area 106 complained terminal contact area 107 at.

Der erste Anschlusskontaktbereich 106 kann einen ersten Kanalanschluss des organischen Transistors 100 bilden. Der zweite Anschlusskontaktbereich 107 kann einen zweiten des Kanalanschluss des organischen Transistors 100 bilden. Die Durchkontaktierung 109 kann einen Steueranschluss des organischen Transistors 100 bilden.The first connection contact area 106 may be a first channel terminal of the organic transistor 100 form. The second connection contact area 107 may be a second of the channel terminal of the organic transistor 100 form. The via 109 may be a control terminal of the organic transistor 100 form.

Der erste Anschlusskontaktbereich 106 kann beispielsweise eine Source-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden und der zweite Anschlusskontaktbereich kann eine Drain-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden. Es ist weiterhin möglich, dass der erste Anschlusskontaktbereich 106 die Drain-Elektrode des organischen Transistors 100 bildet und der zweite Anschlusskontaktbereich 107 die Source-Elektrode des organischen Transistors 100 bildet. Allgemeiner kann der erste Anschlusskontaktbereich 106 auch eine Quellen-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden und der zweite Anschlusskontaktbereich 107 eine Senken-Elektrode des organischen Transistors 100 oder umgekehrt bilden. In den Bereichen, wo der Halbleiterbereich 105 nicht ausgebildet ist, weist der organische Transistor 100 angrenzend an die dielektrische Schicht 104 eine Behältnisschicht 108 (englisch: Receptacle) auf. Weiterhin weist der organische Transistor 100 eine Durchkontaktierung 109 (auch bezeichnet als Level 2 Durchkontaktierung, englisch: Level 2 via) auf. Die Durchkontaktierung 109 erstreckt sich von einer der Planarisierungsschicht 102 abgewandten Oberfläche der Gate-Elektrode 103 durch die dielektrische Schicht 104 und die Behältnisschicht 108 hindurch, so dass die Durchkontaktierung 109 von außerhalb des organischen Transistors 100 kontaktierbar ist. Die Durchkontaktierung 109 kann damit auch einen dritten Anschlusskontaktbereich 109 des organischen Transistors 100 bilden. Dieser dritte Anschlusskontaktbereich 109 des organischen Transistors 100 kann beispielsweise ein Gate-Anschluss oder allgemeiner ein Steueranschluss des organischen Transistors 100 sein. Analog dazu liegt sowohl der erste Anschlusskontaktbereich 106 als auch der zweite Anschlusskontaktbereich 107 in einem bestimmten Bereich frei, so dass diese beiden Anschlusskontaktbereiche 106 und 107 von außerhalb des organischen Transistors 100 zugänglich sind. Der erste Anschlusskontaktbereich 106 kann damit beispielsweise gleichzeitig einen Source-Anschluss des organischen Transistors 100 und die Source-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden. Der zweite Anschlusskontaktbereich 107 kann gleichzeitig einen Drain-Anschluss des organischen Transistors 100 und die Drain-Elektrode des organischen Transistors 100 bilden. Angrenzend an die Behältnisschicht 108 weist der organische Transistors eine Passivierungsschicht 110 auf, welche durch Öffnungen 111a–111c unterbrochen ist. Die Öffnungen 111a–111c dienen dazu, dass die Durchkontaktierung 109, der erste Anschlusskontaktbereich 106 und der zweite Anschlusskontaktbereich 107 des organischen Transistors 100 von außen zugänglich sind.The first connection contact area 106 For example, a source electrode of the organic transistor 100 and the second terminal contact region may be a drain electrode of the organic transistor 100 form. It is also possible that the first terminal contact area 106 the drain of the organic transistor 100 forms and the second terminal contact area 107 the source of the organic transistor 100 forms. More generally, the first terminal contact area 106 also a source electrode of the organic transistor 100 form and the second terminal contact area 107 a drain electrode of the organic transistor 100 or vice versa. In the areas where the semiconductor area 105 is not formed, the organic transistor 100 adjacent to the dielectric layer 104 a container layer 108 ( English: Receptacle). Furthermore, the organic transistor 100 a via 109 (also referred to as Level 2 via, English: Level 2 via) on. The via 109 extends from one of the planarization layers 102 remote surface of the gate electrode 103 through the dielectric layer 104 and the container layer 108 through, leaving the via 109 from outside the organic transistor 100 is contactable. The via 109 Can also use a third connection contact area 109 of the organic transistor 100 form. This third connection contact area 109 of the organic transistor 100 For example, a gate terminal or more generally a control terminal of the organic transistor 100 be. Similarly, both the first terminal contact area 106 as well as the second terminal contact area 107 free in a certain area, so that these two terminal contact areas 106 and 107 from outside the organic transistor 100 are accessible. The first connection contact area 106 can thus simultaneously, for example, a source terminal of the organic transistor 100 and the source of the organic transistor 100 form. The second connection contact area 107 can simultaneously a drain terminal of the organic transistor 100 and the drain of the organic transistor 100 form. Adjacent to the container layer 108 the organic transistor has a passivation layer 110 on, which through openings 111 - 111c is interrupted. The openings 111 - 111c serve to make the via 109 , the first terminal contact area 106 and the second terminal contact area 107 of the organic transistor 100 are accessible from the outside.

Ein Material des an den Halbleiterbereich 105 angrenzenden ersten Anschlusskontaktbereichs 106 weist Carbonpaste auf. Die Nutzung von Carbonpaste als Material oder zumindest als Bestandteil des Materials für den ersten Anschlusskontaktbereich 106 ermöglicht das strukturierte Drucken des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 oder mit anderen Worten des ersten Kontakts des organischen Transistors 100. Dieser gedruckte Kontakt kann dabei in allen vier in 11 gezeigten Aufbauten realisiert werden. Bei dem Kontaktmaterial (also dem Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106) handelt es sich, wie bereits beschrieben, um verdruckbare Materialien und in dem hier konkreten Ausführungsbeispiel um Carbonpaste. Natürlich kann auch ein Stoffgemisch aus Carbonpaste und einem anderen Stoff als Material für den ersten Anschlusskontaktbereich 106 verwendet werden.A material of the semiconductor region 105 adjacent first terminal contact area 106 has carbon paste. The use of carbon paste as a material or at least as part of the material for the first terminal contact area 106 allows structured printing of the first port area 106 or in other words the first contact of the organic transistor 100 , This printed contact can be found in all four in 11 shown structures are realized. In the contact material (ie the material of the first terminal contact area 106 ) is, as already described, printable materials and in the concrete embodiment here to carbon paste. Of course, a mixture of carbon paste and another substance as material for the first terminal contact area 106 be used.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können auch der zweite Anschlusskontaktbereich 107 als auch die Durchkontaktierung 109 aus demselben Material wie der erste Anschlusskontaktbereich 106 gefertigt werden. Dies ermöglicht ein strukturiertes Drucken aller Anschlusskontaktbereiche des organischen Transistors 100 in einem gemeinsamen Schritt.According to further embodiments, the second terminal contact area can also 107 as well as the via 109 of the same material as the first terminal contact area 106 be made. This allows structured printing of all terminal contact regions of the organic transistor 100 in a common step.

Wie bereits beschrieben, kann durch das strukturierte Drucken der Kontakte bzw. der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 jeder beliebige Transistoraufbau realisiert werden. So können beispielsweise alle in 11 gezeigten Transistoraufbauten realisiert werden. In dem in 1 gezeigten konkreten Ausführungsbeispiel ist der organische Transistor 100 in einem „bottom gate/top contact”-Aufbau realisiert. Der Halbleiterbereich 105 kann ein beliebiges Halbleitermaterial, beispielsweise eines der in 10 gezeigten Halbleitermaterialien, aufweisen.As already described, the structured printing of the contacts or the terminal contact areas can 106 . 107 and the via 109 Any transistor structure can be realized. For example, everyone in 11 shown transistor structures can be realized. In the in 1 shown concrete embodiment, the organic transistor 100 realized in a "bottom gate / top contact" setup. The semiconductor area 105 may be any semiconductor material, for example one of in 10 shown semiconductor materials.

Wie bereits erwähnt, kann ein Kontaktmaterial (also das Material der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 des organischen Transistors 100) so gewählt werden, dass sich nur kleine Injektionsbarrieren zu dem Halbleiterbereichs 105 ausbilden. So kann beispielsweise die Carbonpaste energetisch zu dem Halbleiterbereich 105 passen, so dass sich nur kleine Barrieren ausbilden. Das Material der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 also das Kontaktmaterial kann daher keine Dotierstoffe enthalten, so können beispielsweise die Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und die Durchkontaktierung 109 vollständig und ausschließlich aus Carbonpaste gebildet sein.As already mentioned, a contact material (ie the material of the terminal contact areas 106 . 107 and the via 109 of the organic transistor 100 ) are chosen so that only small injection barriers to the semiconductor region 105 form. For example, the carbon paste can be energetically added to the semiconductor region 105 fit, so that only small barriers form. The material of the terminal contact areas 106 . 107 and the via 109 Thus, the contact material may therefore contain no dopants, so for example, the terminal contact areas 106 . 107 and the via 109 completely and exclusively be made of carbon paste.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der erste Anschlusskontaktbereich 106 auch aus einem Stoffgemisch aus einem leitfähigen (beispielsweise organischen) Stoff (wie beispielsweise der erwähnten Carbonpaste) und einem an einen Dotierungstyp des Halbleiterbereichs 105 angepassten Dotierstoff gebildet sein. Dies kann beispielsweise dann nötig sein, wenn der organische leitfähige Stoff energetisch nicht zu dem Material des Halbleiterbereichs 105 passt. Abhängig von dem Dotierungstyp (beispielsweise p-Typ oder n-Typ) des Halbleiterbereichs 105 und damit abhängig von dem Material des Halbleiterbereichs 105 kann der Dotierstoff passend gewählt werden, so dass dieser energetisch zu dem Material des Halbleiterbereichs 105 passt. Verschiedene organische Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können daher, abhängig von deren Typ, verschiedene Stoffgemische als Materialien für deren Anschlusskontaktbereiche aufweisen.According to further embodiments, the first terminal contact area 106 also from a mixture of a conductive (for example organic) material (such as the mentioned carbon paste) and a doping to the semiconductor region 105 be formed adapted dopant. This may be necessary, for example, when the organic conductive material is not energetically to the material of the semiconductor region 105 fits. Depending on the doping type (for example, p-type or n-type) of the semiconductor region 105 and thus dependent on the material of the semiconductor region 105 For example, the dopant can be suitably chosen so that it is energetic to the material of the semiconductor region 105 fits. Therefore, various organic transistors according to embodiments of the present invention may have various mixtures as materials for their terminal contact areas, depending on their type.

Mit anderen Worten können Kontaktmaterialien mit Dotierstoffen versetzt sein, um eine lokale Dotierung und eine damit einhergehende Barriereerniedrigung zu bewirken. Durch die Verwendung von verdruckbaren Materialien in den Stoffgemischen für die Anschlusskontaktbereiche in Verbindung mit den Dotierstoffen kann auch ein strukturiertes Drucken der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 und der Durchkontaktierung 109 in einem gemeinsamen Schritt ermöglicht werden.In other words, contact materials may be doped with dopants to effect local doping and concomitant barrier lowering. By use The use of printable materials in the compositions for the terminal contact areas in conjunction with the dopants may also provide structured printing of the terminal contact areas 106 . 107 and the via 109 be made possible in a common step.

Im Folgenden wird angenommen, dass als organischer, leitfähiger Stoff Carbonpaste verwendet wird, welche mit den verschiedenen Dotierstoffen vermischt werden kann, um das Material der Anschlusskontaktbereiche 106, 107 an das Material des jeweiligen Halbleiterbereichs 105 anzupassen. Die Dotterwirkung beruht dabei auf der Wirkung des im Kontaktmaterial interkalierten Dotierstoffs auf den Halbleiter, also auf den Halbleiterbereich 105. Die Dotanden (die Elemente des in dem Stoffgemisch eingemischten Dotierstoffes) dotieren hier die Grenzfläche zwischen Halbleiter und Kontaktmaterial (aus der Carbonpaste bzw. aus einem Stoffgemisch aus Carbonpaste und dem Dotierstoff), auf der Halbleiterseite. Mit anderen Worten kann eine Konzentration des an den Halbleiterbereich 105 angepassten Dotierstoffs innerhalb dem Stoffgemisch an einer dem Halbleiterbereich 105 angrenzenden Seite 112 des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 mindestens um einen Faktor 2, 5 oder 10 erhöht gegenüber einer Konzentration des Dotierstoffs innerhalb dem Stoffgemisches an einer dem Halbleiterbereich 105 entfernten Seite 113 des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 sein. Eine derartige Konzentration und damit eine Erniedrigung der Barriere kann dabei beispielsweise durch folgende Mechanismen während der Herstellung des organischen Transistors 100 erfolgen:

• Redoxdotierung (direkter Ladungstransfer),
• Energetische Stufen, die die Injektion erleichtern und/oder
• Ladungstransfer zwischen dem Kontaktmaterial und dem Dotanden – die resultierende Verbindung hat eine verbesserte energetische Position für die Injektion.

In the following it is assumed that carbon paste is used as the organic, conductive substance, which can be mixed with the various dopants to the material of the terminal contact areas 106 . 107 to the material of the respective semiconductor region 105 adapt. The yolk effect is based on the effect of the dopant intercalated in the contact material on the semiconductor, ie on the semiconductor region 105 , The dopants (the elements of the dopant mixed in the substance mixture) here dope the interface between semiconductor and contact material (from the carbon paste or from a mixture of carbon paste and the dopant) on the semiconductor side. In other words, a concentration of the to the semiconductor region 105 matched dopant within the mixture at one of the semiconductor region 105

adjacent side

112 of the first terminal contact area 106 increased at least by a factor of 2, 5 or 10 compared to a concentration of the dopant within the substance mixture at one of the semiconductor region 105

distant side

113 of the first terminal contact area 106 be. Such a concentration and thus a lowering of the barrier can be achieved, for example, by the following mechanisms during the production of the organic transistor 100 respectively:

• redox doping (direct charge transfer),
• Energetic stages that facilitate the injection and / or
• Charge transfer between the contact material and the dopant - the resulting compound has an improved energetic position for the injection.

Im Falle einer Redoxdotierung findet ein direkter Ladungstransfer zwischen dem Dotanden und dem Halbleiter statt. Im Falle eines p-Typ Halbleiters wird hier ein Elektron vom HOMO des Halbleiters auf das LUMO des Dotanden (Akzeptors) übertragen. Analog dazu wird beim n-Typ Halbleiter ein Elektron vom HOMO des Dotanden (Donators) auf das LUMO des Halbleiters übertragen. Dieser Übertrag ist dadurch gekennzeichnet das es sich um eine Redoxreaktion handelt.In the case of redox doping, there is a direct charge transfer between the dopant and the semiconductor. In the case of a p-type semiconductor, an electron is transferred from the HOMO of the semiconductor to the LUMO of the dopant (acceptor). Similarly, in the n-type semiconductor, an electron is transferred from the HOMO of the dopant (donor) to the LUMO of the semiconductor. This carry is characterized by being a redox reaction.

Durch Beimischung von organischen Verbindungen die energetisch eine Stufe zwischen injizierender Elektrode und dem HOMO für p-Typ Halbleiter oder LUMO des n-Typ Halbleiters bilden kann die Ladungsträgerinjektion erleichtert werden. Die Ladungsträgerinjektion findet dann über eine energetische Zwischenstufe statt.By adding organic compounds which energetically form a step between the injecting electrode and the HOMO for p-type semiconductor or LUMO of the n-type semiconductor, carrier injection can be facilitated. The charge carrier injection then takes place via an energetic intermediate stage.

Eine weitere Möglichkeit besteht aus einer Reaktion des Kontaktmaterials, beispielsweise des Kontaktmaterials mit dem Dotanden, der oxidierte oder reduzierte Zustand des Kontaktmaterials hat hierbei eine verbesserte energetische Position für die Injektion von Ladungsträgern.Another possibility consists of a reaction of the contact material, for example of the contact material with the dopant, the oxidized or reduced state of the contact material in this case has an improved energetic position for the injection of charge carriers.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine gezielte lokale Dotierung hergestellt werden kann, da eine Dotierung des Kanals selbst unerwünscht ist. Im Gegensatz zu der Herstellung von Kontakten auf der Basis von dotieren Polymeren (wie beispielsweise PEDOT:PSS, PANI) entstehen bei diesem Verfahren der Herstellung des organischen Transistors mit einem Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einem Dotierstoff keine Probleme bezüglich Acidität (Säurehaltigkeit) und damit keine Probleme bezüglich einer reduzierten Langzeitstabilität der Bauteile bzw. des organischen Transistors. Im Gegensatz zu PEDOT:PSS, bei dem das Kontaktmaterial selbst dotiert ist, wird bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein organischer, leitfähiger Stoff mit einem Dotierstoff vermischt.The advantage of this method is that a targeted local doping can be produced, since a doping of the channel itself is undesirable. In contrast to the production of contacts based on doped polymers (such as, for example, PEDOT: PSS, PANI), no problems arise with respect to acidity in this method of producing the organic transistor with a mixture of an organic conductive substance and a dopant. and thus no problems regarding a reduced long-term stability of the components or the organic transistor. In contrast to PEDOT: PSS, in which the contact material itself is doped, in embodiments of the present invention, an organic conductive substance is mixed with a dopant.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der Halbleiterbereich 105 ein organisches, halbleitendes Material aufweisen.According to some embodiments, the semiconductor region 105 have an organic, semiconducting material.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Halbleiterbereich 105 von einem p-Dotierungstyp sein und ein Material des Halbleiterbereichs kann mindestens einen der folgenden Stoffe aufweisen: Pentacene, TIPS-Pentacene, P3HT, Rubrene, PTAA oder andere.According to some embodiments of the present invention, the semiconductor region 105 of a p-type dopant, and a material of the semiconductor region may have at least one of the following: pentacenes, TIPS-pentacenes, P3HT, rubrene, PTAA or others.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der Halbleiterbereich 105 von einem n-Dotierungstyp sein und ein Material des Halbleiterbereichs 105 kann mindestens einen der folgenden Stoffe aufweisen: C60, Derivate des Perylenes, PF-Pentacene oder andere.According to further embodiments, the semiconductor region 105 of an n-type dopant and a material of the semiconductor region 105 may comprise at least one of the following substances: C60, derivatives of perylene, PF-pentacenes or others.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, bei denen der Halbleiterbereich 105 von einem p-Dotierungstyp (Akzeptor) ist, kann das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 (und des zweiten Anschlusskontaktbereichs 107 und sogar der Durchkontaktierung 109) ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und TCNQ (7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane), F4TCNQ (2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane), DDQ (2,3-Dichloro-5,6-Dicyanobenzoquinone) oder anderen Verbindungen aufweisen.According to some embodiments of the present invention, wherein the semiconductor region 105 of a p-type dopant (acceptor), the material of the first terminal contact region 106 (and the second terminal contact area 107 and even the via 109 ) a mixture of the carbon paste and TCNQ (7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane), F4TCNQ (2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane), DDQ (2,3-dichloro -5,6-Dicyanobenzoquinone) or other compounds.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Halbleiterbereich 105 von einem n-Dotierungstyp sein und das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106 (und des zweiten Anschlusskontaktbereichs 107 und sogar der Durchkontaktierung 109) kann ein Stoffgemisch aus der Carbonpaste und einem n-Dotand (Donator) wie beispielsweise alkalimetallhaltige Verbindungen, Crystal Violet, Acridine Orange base und andere aufweisen. According to further embodiments of the present invention, the semiconductor region 105 of an n-type dopant and the material of the first terminal contact region 106 (and the second terminal contact area 107 and even the via 109 ) may comprise a mixture of the carbon paste and an n-dopant (donor) such as alkali metal-containing compounds, Crystal Violet, Acridine Orange base and others.

Die 2a bis 2c zeigen Schichtaufbauten verschiedener organischer Transistoranordnungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Wie bereits erwähnt, können Materialien von Anschlusskontaktbereichen bei organischen Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Carbonpaste aufweisen. Diese Materialien können weiterhin mit Dotierstoffen versetzt werden, um ein lokale Dotierung und eine damit einhergehende Barriereerniedrigung zu bewirken. Grundsätzlich können hier die in den 2a bis 2c gezeigten drei Fälle unterschieden werden.The 2a to 2c show layer structures of various organic transistor arrangements according to embodiments of the present invention. As already mentioned, materials of terminal contact regions in organic transistors according to embodiments of the present invention may include carbon paste. These materials may further be doped with dopants to effect local doping and concomitant barrier lowering. Basically, here in the 2a to 2c be distinguished three cases.

Eine Transistoranordnung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt in 2a einen Fall, in dem keine Dotierung des Anschlusskontaktbereichmaterials notwendig ist. Die in 2a gezeigte organische Transistoranordnung 200 weist einen ersten organischen Transistor 201a und einen zweiten organischen Transistor 201b auf.A transistor arrangement 200 according to an embodiment of the present invention shows in 2a a case in which no doping of the terminal contact region material is necessary. In the 2a shown organic transistor arrangement 200 has a first organic transistor 201 and a second organic transistor 201b on.

Der erste organische Transistor 201a weist einen ersten Halbleiterbereich 105a auf. Der zweite organische Transistor 201b weist einen zweiten Halbleiterbereich 105b auf. Der erste Halbleiterbereich 105a ist von einem ersten Dotierungstyp, beispielsweise von einem p-Dotierungstyp und der zweite Halbleiterbereich 105b ist von einem zweiten Dotierungstyp, beispielsweise von einem n-Dotierungstyp.The first organic transistor 201 has a first semiconductor region 105a on. The second organic transistor 201b has a second semiconductor region 105b on. The first semiconductor area 105a is of a first doping type, for example of a p-type doping and the second semiconductor region 105b is of a second doping type, for example of an n-type doping.

Der erste organische Transistor 201a kann daher der in 1 gezeigte organische Transistor 100 mit einem p-Typ Halbleiterbereich 105a sein und der zweite organische Transistor 201b kann der organische Transistor 100 mit einem n-Typ Halbleiterbereich 105b sein.The first organic transistor 201 Therefore, the in 1 shown organic transistor 100 with a p-type semiconductor region 105a and the second organic transistor 201b can the organic transistor 100 with an n-type semiconductor region 105b be.

Die beiden organischen Transistoren 201a, 201b teilen sich ein gemeinsames Substrat 101, eine gemeinsame Planarisierungsschicht 102, eine gemeinsame Dielektrikumsschicht 104, eine gemeinsame Behältnisschicht 108 und eine gemeinsame Passivierungsschicht 110. Der Schichtaufbau der organischen Transistoren 201a, 201b wird hier nicht nochmals erläutert, da dieser analog zu dem Schichtaufbau des organischen Transistors 100 ist.The two organic transistors 201 . 201b share a common substrate 101 , a common planarization layer 102 , a common dielectric layer 104 , a common container layer 108 and a common passivation layer 110 , The layer structure of the organic transistors 201 . 201b is not explained again here, since this analogous to the layer structure of the organic transistor 100 is.

Die beiden organischen Transistoren 201a, 201b sind komplementär zueinander, beispielsweise analog zu der bekannten CMOS-Technik. Der erste organische Transistor 201a weist einen ersten Anschlusskontaktbereich 106a auf, welcher an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a angrenzt. Weiterhin weist der erste organische Transistor 201a eine erste Gateelektrode 103a auf, welche über eine erste Durchkontaktierung 109a nach außerhalb der organischen Transistorsanordnung 200 verbunden ist. Der erste Anschlusskontaktbereich 106a des ersten organischen Transistors 201a kann beispielsweise einen Sourceanschluss des ersten organischen Transistors 201a bilden und in einer komplementären Transistorrealisierung beispielsweise mit Versorgungsspannung VDD verbunden sein.The two organic transistors 201 . 201b are complementary to each other, for example analogous to the known CMOS technique. The first organic transistor 201 has a first terminal contact area 106a on, which to the first semiconductor region 105a of the first organic transistor 201 borders. Furthermore, the first organic transistor 201 a first gate electrode 103a on, which via a first via 109a to the outside of the organic transistor arrangement 200 connected is. The first connection contact area 106a of the first organic transistor 201 For example, a source terminal of the first organic transistor 201 form and be connected in a complementary transistor realization, for example, with supply voltage VDD.

Analog zu dem ersten organischen Transistor 201a weist der zweite organische Transistor 201b einen zweiten Anschlusskontaktbereich 106b auf, welcher an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b angrenzt. Der zweite Anschlusskontaktbereich 106b des zweiten organischen Transistors 201b kann beispielsweise einen Sourceanschluss des zweiten organischen Transistors 201b bilden und in einer komplementären Transistorrealisierung beispielsweise mit Massepotential VSS verbunden sein.Analogous to the first organic transistor 201 has the second organic transistor 201b a second terminal contact area 106b on, which to the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 201b borders. The second connection contact area 106b of the second organic transistor 201b For example, a source terminal of the second organic transistor 201b form and be connected in a complementary transistor realization, for example, to ground potential VSS.

Weiterhin weist der zweite organische Transistor 201b eine zweite Durchkontaktierung 109b auf, welcher eine zweite Gateelektrode 103b des organischen Transistors 201b nach außerhalb des zweiten organischen Transistors 201b leitfähig verbindet.Furthermore, the second organic transistor 201b a second via 109b on which a second gate electrode 103b of the organic transistor 201b to the outside of the second organic transistor 201b conductively connects.

Wie bereits erwähnt, ist der Aufbau der in der 2a gezeigten organischen Transistoren 201a, 201b ähnlich dem Aufbau des organischen Transistors 100 in 1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sich der erste organische Transistor 201a und der zweite organische Transistor 201b einen dritten Anschlusskontaktbereich 107 teilen, welcher sowohl an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a als auch an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201 angrenzt. Der dritte Anschlusskontaktbereich 107 der organischen Transistoranordnung 200 kann damit gleichzeitig eine Drain-Elektrode des ersten organischen Transistors 201a und eine Drain-Elektrode des zweiten organischen Transistors 201b bilden und damit gleichzeitig sowohl einen Drainanschluss des ersten organischen Transistors 201a als auch einen Drainanschluss des zweiten organischen Transistors 201b bilden.As already mentioned, the structure of the in the 2a shown organic transistors 201 . 201b similar to the structure of the organic transistor 100 in 1 , The only difference is that the first organic transistor 201 and the second organic transistor 201b a third terminal contact area 107 share, which both to the first semiconductor region 105a of the first organic transistor 201 as well as to the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 201 borders. The third connection contact area 107 the organic transistor arrangement 200 can thus simultaneously a drain electrode of the first organic transistor 201 and a drain electrode of the second organic transistor 201b form and thus simultaneously both a drain terminal of the first organic transistor 201 and a drain terminal of the second organic transistor 201b form.

Es sei erwähnt, dass die in 2a und den Folgenden gezeigte Verschaltung der beiden organischen Transistoren 201a, 201b beliebig gewählt ist. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch jeder der beiden organischen Transistoren 201a, 201b ein vollständig eigenständiger Transistor innerhalb einer Transistoranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sein.It should be mentioned that in 2a and the following interconnection of the two organic transistors 201 . 201b is chosen arbitrarily. According to further embodiments may also each of the two organic transistors 201 . 201b a completely self-contained transistor within a transistor arrangement according to an embodiment of the present invention.

In den 2a bis 2c ist ein Sourceanschluss der jeweiligen ersten organischen Transistoren der in den jeweiligen Figuren gezeigten Transistoranordnungen mit VDD bezeichnet, ein Gateanschluss ist mit In1 bezeichnet und ein Drainanschluss ist mit Out bezeichnet. Ein Drainanschluss der jeweiligen zweiten organischen Transistoren, der in den jeweiligen Figuren gezeigten Transistoranordnungen, ist mit Out bezeichnet. Damit sind jeweils die beiden Drainanschlüsse der beiden organischen Transistoren verbunden. Dies ist jedoch nur als eine beispielhafte Verschaltung gedacht und soll nicht einschränkend ausgelegt werden. Andere Verschaltungen komplementärer Transistoren sind dem Fachmann bekannt und können analog angewandt werden. Weiterhin ist ein Gateanschluss der zweiten organischen Transistoren, der in den jeweiligen Figuren gezeigten Transistoranordnungen mit In2 bezeichnet und ein Sourceanschluss ist mit VSS bezeichnet. Damit ist in den Transistoranordnungen in den 2a bis 2c der Sourceanschluss des jeweiligen ersten organischen Transistors mit Betriebsspannung verbunden und der Sourceanschluss des jeweiligen zweiten organischen Transistors mit einem Massepotential verbunden. Auch dies soll lediglich exemplarisch dargestellt sein und keinesfalls einschränkend ausgelegt werden.In the 2a to 2c is a source terminal of the respective first organic transistors of the transistor arrangements shown in the respective figures denoted by VDD, a gate terminal is denoted by In1 and a drain terminal is indicated by Out. A drain terminal of the respective second organic transistors, the transistor arrangements shown in the respective figures, is designated Out. Thus, in each case the two drain terminals of the two organic transistors are connected. However, this is only intended as an exemplary interconnection and should not be construed restrictively. Other interconnections of complementary transistors are known in the art and can be applied analogously. Furthermore, a gate terminal of the second organic transistors, the transistor arrangements shown in the respective figures are denoted by In2, and a source terminal is denoted by VSS. This is in the transistor arrangements in the 2a to 2c the source terminal of the respective first organic transistor connected to the operating voltage and the source terminal of the respective second organic transistor connected to a ground potential. This, too, should only be illustrated as an example and should not be construed restrictively.

Ein Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106a des organischen Transistors 201a, welches an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a an grenzt, ist hier identisch einem Material des zweiten Anschlusskontaktbereichs 106b des zweiten organischen Transistors 201b, welches an den zweiten Halbleiterbereich 105b angrenzt. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch ein Material des gemeinsamen dritten Anschlusskontaktbereichs 107, welches sowohl an den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a als auch an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b angrenzt, identisch dem Material der beiden Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b sein. Analog dazu kann auch ein Material der beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b identisch zu dem Material der Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b sein. Wie bereits erwähnt, ist bei dem Kontaktmaterial, welches die Halbleiterbereiche 105a, 105b kontaktiert, darauf zu achten, dass dies energetisch zu dem ersten Halbleiterbereich 105a und dem zweiten Halbleiterbereich 105b passt, so dass sich nur kleine Barrieren ausbilden. Damit ist keine Dotierung notwendig und das Kontaktmaterial kann keine Dotierstoffe enthalten. Als Material für diese Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b und den Anschlusskontaktbereich 107 und die Durchkontaktierungen 109a, 109b kann dabei beispielsweise pure druckbare Carbonpaste verwendet werden. Dadurch, dass für alle Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 der organischen Transistoranordnung 200 das gleiche Material verwendet werden kann, können alle Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107, d. h. alle Kontakte der organischen Transistoranordnung 200 in lediglich einem gemeinsamen Druckschritt hergestellt werden.A material of the first terminal contact area 106a of the organic transistor 201 which is connected to the first semiconductor region 105a of the first organic transistor 201 adjacent to, here is identical to a material of the second terminal contact area 106b of the second organic transistor 201b which is connected to the second semiconductor region 105b borders. According to further embodiments, a material of the common third terminal contact region 107 which is connected both to the first semiconductor region 105a of the first organic transistor 201 as well as to the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 201b adjacent, identical to the material of the two terminal contact areas 106a . 106b be. Similarly, a material of the two vias 109a . 109b identical to the material of the terminal contact areas 106a . 106b be. As already mentioned, in the case of the contact material, which is the semiconductor regions 105a . 105b contacted, making sure that this energetically to the first semiconductor area 105a and the second semiconductor region 105b fits, so that only small barriers form. Thus, no doping is necessary and the contact material can contain no dopants. As material for these connection contact areas 106a . 106b and the terminal contact area 107 and the vias 109a . 109b For example, pure printable carbon paste can be used. Because of that for all terminal contact areas 106a . 106b . 107 the organic transistor arrangement 200 the same material can be used, all terminal contact areas 106a . 106b . 107 ie all contacts of the organic transistor arrangement 200 be produced in only one common printing step.

2b zeigt eine Transistoranordnung 210 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Transistoranordnung 210 ist eine leicht abgewandte Version der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200. Die Transistoranordnung 210 unterscheidet sich von der Transistoranordnung 200 dadurch, dass Anschlusskontaktbereiche der beiden organischen Transistoren 201a, 201b aus verschiedenen Stoffgemischen gebildet sind. Weiterhin weist der dritte Anschlusskontaktbereich einen ersten Teilbereich 107a und einen, mit dem ersten Teilbereich 107a verbundenen zweiten Teilbereich 107b auf. Der erste Teilbereich 107a kontaktiert dabei den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a und der zweite Teilbereich 107b kontaktiert den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b. 2 B shows a transistor arrangement 210 according to another embodiment of the present invention. This transistor arrangement 210 is a slightly averted version of the in 2a shown transistor arrangement 200 , The transistor arrangement 210 differs from the transistor arrangement 200 in that terminal contact areas of the two organic transistors 201 . 201b are formed from different mixtures. Furthermore, the third connection contact region has a first subregion 107a and one, with the first subarea 107a connected second subarea 107b on. The first section 107a contacts the first semiconductor region 105a of the first organic transistor 201 and the second subarea 107b contacts the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 201b ,

Die Kontakte (also die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107a, 107b) für den p-Typ TFT (für den ersten organischen Transistor 201a) und den n-Typ TFT (für den zweiten organischen Transistor 201b) sind mit unterschiedlichen Dotierstoffen versehen. Dies ist auch an der unterschiedlichen Musterung der Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107a, 107b der beiden organischen Transistoren 201a, 201b in der Zeichnung zu erkennen. So sind die Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a des ersten organischen Transistors 201a aus einem Stoffgemisch, aus einem organischen, leitfähigen Stoff, beispielsweise die Carbonpaste mit einem Dotierstoff, welcher eine kleine Barriere zum HOMO des Materials des ersten Halbleiterbereichs 105a aufweist, gebildet. Die Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b des zweiten organischen Transistors 201b sind mit einem Stoffgemisch aus dem gleichen organischen, leitfähigen Stoff, wie bei dem ersten organischen Transistor 201a gebildet, in Verbindung mit einem Dotierstoff, welcher eine geringe Barriere zum LUMO des Halbleitermaterials des zweiten Halbleiterbereichs 105b aufweist. Dies kann notwendig sein für den Fall, dass zumindest ein Kontakt (also entweder die Anschlusskontaktbereiche 107a, 106a des ersten organischen Transistors 201a oder die Anschlusskontaktbereiche 107b, 106b des zweiten organischen Transistors 201b) dotiert werden soll oder in manchen Fällen sogar dotiert werden muss oder in dem Fall, dass eine Inkompatibilität zwischen zumindest einem der Dotierstoffe mit einem der Halbleiter (mit einem der Materialien der Halbleiterbereiche 105a, 105b) besteht.The contacts (ie the terminal contact areas 106a . 106b . 107a . 107b ) for the p-type TFT (for the first organic transistor 201 ) and the n-type TFT (for the second organic transistor 201b ) are provided with different dopants. This is also due to the different patterns of the terminal contact areas 106a . 106b . 107a . 107b of the two organic transistors 201 . 201b to recognize in the drawing. So are the terminal contact areas 106a . 107a of the first organic transistor 201 of a mixture of an organic, conductive substance, for example the carbon paste with a dopant, which has a small barrier to the HOMO of the material of the first semiconductor region 105a has formed. The connection contact areas 106b . 107b of the second organic transistor 201b are with a mixture of the same organic, conductive substance, as in the first organic transistor 201 formed in conjunction with a dopant, which has a low barrier to the LUMO of the semiconductor material of the second semiconductor region 105b having. This may be necessary in the event that at least one contact (ie either the Anschlußkontaktbereiche 107a . 106a of the first organic transistor 201 or the terminal contact areas 107b . 106b of the second organic transistor 201b ) or in some cases even has to be doped or in the event that an incompatibility between at least one of the dopants with one of the semiconductors (with one of the Semiconductor region materials 105a . 105b ) consists.

So kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ein Material der Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a des ersten organischen Transistors 201a oder ein Material der Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b des zweiten organischen Transistors 201b, lediglich aus dem organischen, leitfähigen Stoff gebildet sein, beispielsweise ohne einen zusätzlichen Dotierstoff, da dieser aufgrund der geringen Bandlücke zwischen dem organischen, leitfähigen Stoff und dem Material des jeweiligen Halbleiterbereichs 105a, 105b nicht benötigt wird.Thus, according to further embodiments, a material of the terminal contact areas 106a . 107a of the first organic transistor 201 or a material of the terminal contact areas 106b . 107b of the second organic transistor 201b , be formed only from the organic conductive substance, for example, without an additional dopant, since this due to the small band gap between the organic conductive material and the material of the respective semiconductor region 105a . 105b is not needed.

Da die beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b nicht den ersten Halbleiterbereich 105a oder den zweiten Halbleiterbereich 105b kontaktieren, können diese auch aus einem anderen Stoffgemisch als die, den jeweiligen Halbleiterbereich des jeweiligen organischen Transistors kontaktierenden Anschlusskontaktbereiche, gebildet sein. So können beispielsweise die Durchkontaktierungen 109a, 109b aus purer Carbonpaste gebildet sein oder beide aus dem gleichen Stoffgemisch gebildet sein, obwohl die Anschlusskontaktbereiche der jeweiligen organischen Transistoren verschiedene Materialien aufweisen.Because the two vias 109a . 109b not the first semiconductor area 105a or the second semiconductor region 105b These may also be formed from a different substance mixture than the terminal contact regions contacting the respective semiconductor region of the respective organic transistor. For example, the vias 109a . 109b may be formed of pure carbon paste or both formed from the same mixture of substances, although the terminal contact regions of the respective organic transistors have different materials.

2c zeigt eine Transistoranordnung 220 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Transistoranordnung 220 unterscheidet sich von der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200 dadurch, dass die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 der beiden organischen Transistoren 201a, 201b und die Durchkontaktierungen 109a, 109b aus einem Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff und einem ersten Dotierstoff und einem zweiten Dotierstoff gebildet sind. Während bei der organischen Transistoranordnung 210 aus 2b zur Herstellung der Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a, 106b, 107b und der beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b, aufgrund der Wahl verschiedener Stoffgemische für die Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a und die Durchkontaktierung 109a des ersten organischen Transistors 201a und die Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b und die Durchkontaktierung 109b des zweiten organischen Transistors 201b, zwei getrennte Druckschritte nötig sein können, so können bei der organischen Transistoranordnung 220 diese Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 und die beiden Durchkontaktierungen 109a, 109b der beiden organischen Transistoren 201a, 201b in einem gemeinsamen Schritt hergestellt, beispielsweise aufgedruckt, werden. Das Vermischen der beiden Dotierstoffe mit dem organischen, leitfähigen Stoff, beispielsweise mit Carbonpaste, ist möglich, wenn durch die energetische Lage und/oder die geringe Konzentration der Dotierstoffe keine chemische Reaktion unter den Dotanden stattfindet. Dadurch, dass beide Dotierstoffe in einem Kontaktmaterial enthalten sind, wird, wie bereits im Vorherigen erklärt, bei der Herstellung der organischen Transistoranordnung 220 nur ein Druckschritt benötigt um beide TFT-Typen (sowohl den ersten organischen Transistor 201a des p-Typs als auch den zweiten organischen Transistor 201b des n-Typs) realisieren zu können. Der Dotand reagiert dabei selektiv mit dem jeweiligen Halbleiter, eine Querreaktion durch den anderen Dotanden bleibt aus, da diese energetisch ungünstig ist. Mit anderen Worten reagiert der energetisch zu dem ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a passende Dotierstoff nur mit diesem ersten Halbleiterbereich 105a und der zu dem zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b passende Dotierstoff reagiert selektiv nur mit dem zweiten Halbleiterbereich 105b. Eine Konzentration des ersten Dotierstoffs kann an einer an dem Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 201a angrenzenden Seite des ersten Anschlusskontaktbereichs 106a des ersten organischen Transistors 201a um mindestens einen Faktor 2, 5 oder 10 größer sein als eine Konzentration des zweiten Dotierstoffs an dieser Seite. Weiterhin kann eine Konzentration des zweiten Dotierstoffs an einer an den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 201b angrenzenden Seite des zweiten Anschlusskontaktbereichs 106b des zweiten organischen Transistors 201b um mindestens einen Faktor 2, 5, 10 größer sein als eine Konzentration des ersten Dotierstoffs an dieser Seite. 2c shows a transistor arrangement 220 according to another embodiment of the present invention. The transistor arrangement 220 is different from the one in 2a shown transistor arrangement 200 in that the terminal contact areas 106a . 106b . 107 of the two organic transistors 201 . 201b and the vias 109a . 109b are formed from a mixture of an organic, conductive substance and a first dopant and a second dopant. While in the organic transistor arrangement 210 out 2 B for producing the terminal contact areas 106a . 107a . 106b . 107b and the two vias 109a . 109b , due to the choice of different mixtures for the terminal contact areas 106a . 107a and the via 109a of the first organic transistor 201 and the terminal contact areas 106b . 107b and the via 109b of the second organic transistor 201b , two separate printing steps may be necessary, as in the organic transistor arrangement 220 these terminal contact areas 106a . 106b . 107 and the two vias 109a . 109b of the two organic transistors 201 . 201b produced in a common step, for example, printed. The mixing of the two dopants with the organic, conductive substance, for example with carbon paste, is possible if the chemical situation and / or the low concentration of the dopants causes no chemical reaction among the dopants. The fact that both dopants are contained in a contact material, as explained above, in the production of the organic transistor arrangement 220 only one pressure step is needed for both TFT types (both the first organic transistor 201 of the p-type as well as the second organic transistor 201b of the n-type). The dopant reacts selectively with the respective semiconductor, a transverse reaction by the other dopant remains out, since this is energetically unfavorable. In other words, the energy reacts to the first semiconductor region 105a of the first organic transistor 201 suitable dopant only with this first semiconductor region 105a and the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 201b suitable dopant reacts selectively only with the second semiconductor region 105b , A concentration of the first dopant may be at one of the semiconductor region 105a of the first organic transistor 201 adjacent side of the first terminal contact area 106a of the first organic transistor 201 by at least a factor of 2, 5 or 10 greater than a concentration of the second dopant on that side. Furthermore, a concentration of the second dopant at one of the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 201b adjacent side of the second terminal contact area 106b of the second organic transistor 201b by at least a factor of 2, 5, 10 be greater than a concentration of the first dopant on this side.

Die 3a bis 3c zeigen Diagramme zur Verdeutlichung der Reaktion der Dotierstoffe mit den jeweiligen Halbleitermaterialien, basierend auf den jeweiligen Energieleveln.The 3a to 3c show diagrams to illustrate the reaction of the dopants with the respective semiconductor materials, based on the respective energy levels.

3a zeigt in einem Diagramm die verschiedenen Energielevel von Gold, TIPS-Pentacene als Stellvertreter für ein organisches p-Typ Halbleitermaterial und eines beispielhaften Dotierstoffs bzw. eines p-Dotanden (wie beispielsweise TCNQ, F4TCNQ, DDQ oder andere Verbindungen). Es wird deutlich, dass eine Energiedifferenz zwischen dem HOMO des organischen p-Typ Halbleitermaterials und dem LUMO des p-Dotanden sehr gering ist und damit nur eine geringe Injektionsbarriere für eine Ladungsträgerinjektion existiert. Der in 3a gezeigte p-Dotand ist damit gut geeignet, um als Bestandteil eines Kontaktmaterials eines Anschlusskontaktbereichs, welcher an das organische p-Typ Halbleitermaterial angrenzt, verwendet zu werden. 3a Figure 4 is a graph showing the different energy levels of gold, TIPS-pentacenes as a proxy for an organic p-type semiconductor material and an exemplary dopant or p-dopant (such as TCNQ, F4TCNQ, DDQ or other compounds). It becomes clear that an energy difference between the HOMO of the organic p-type semiconductor material and the LUMO of the p-dopant is very low and thus only a small injection barrier exists for a charge carrier injection. The in 3a As shown, p-type dopant is well suited to be used as a constituent of a contact material of a terminal contact region adjacent to the organic p-type semiconductor material.

3b zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung der Ladungsträgerinjektion von einem beispielhaften n-Typ Dotierstoff, also von einem n-Dotanden (wie beispielsweise alkalimetallhaltige Verbindungen, Crystal Violet, Acridine Orange base oder andere) in ein organisches n-Typ Halbleitermaterial. Als beispielhaftes organisches n-Typ Halbleitermaterial ist hier PDIF-CN2, ein Perylene Derivat gezeigt. Es wird deutlich, dass zwischen dem HOMO des n-Dotanden und dem LUMO des organischen n-Typ Halbleitermaterials eine geringe Injektionsbarriere für die Ladungsträger existiert. Der hier gezeigte n-Dotand ist damit gut geeignet, um als Stoffgemisch in einem an das organische n-Typ Halbleitermaterial angrenzenden Anschlusskontaktbereich verwendet zu werden. Weiterhin kommen als Elektronendonatoren (also als n-Dotanden) neben organischen Molekülen auch Alkalimetalle in Frage, die durch ihre Tendenz leicht Elektronen abzugeben und ihren dadurch sehr niedrigen Austrittsarbeiten, als n-Dotanden in Frage kommen. Beispiele hierfür sind Cäsium (1.7–2.1 eV), Barium (1.8 eV–2.25 eV) und Lithium (2.2 eV) 3b shows a diagram to illustrate the charge carrier injection of an exemplary n-type dopant, that is from an n-dopant (such as alkali metal-containing compounds, Crystal Violet, Acridine orange base or others) in an organic n-type Semiconductor material. As an exemplary organic n-type semiconductor material, PDIF-CN2, a perylene derivative is shown here. It becomes clear that there is a small injection barrier for the charge carriers between the HOMO of the n-dopant and the LUMO of the organic n-type semiconductor material. The n-dopant shown here is thus well suited to be used as a substance mixture in a terminal contact region adjacent to the organic n-type semiconductor material. Furthermore, as electron donors (ie as n-dopants) in addition to organic molecules and alkali metals in question, which easily emit their tendency electrons and thus their very low work functions come as n-dopants in question. Examples are cesium (1.7-2.1 eV), barium (1.8 eV-2.25 eV) and lithium (2.2 eV)

Die Beimischung des erwähnten organischen, leitfähigen Stoffs hat keinen Einfluss auf den p-Dotanden und den n-Dotanden.The addition of the mentioned organic conductive substance has no influence on the p-dopant and the n-dopant.

Der in 3a gezeigte p-Dotand könnte z. B. in Verbindung mit dem erwähnten organischen, leitfähigen Stoff wie beispielsweise Carbonpaste, für die Anschlusskontaktbereiche 106a, 107a des ersten organischen Transistors 201a der organischen Transistoranordnung 210 verwendet werden. Der in 3b gezeigte n-Dotand könnte beispielsweise als Stoffgemisch mit dem organischen, leitfähigen Stoff, also beispielsweise mit Carbonpaste als Material für die Anschlusskontaktbereiche 106b, 107b des zweiten organischen Transistors 201b der organischen Transistoranordnung 210 verwendet werden.The in 3a p-dopant shown could z. In conjunction with said organic conductive material such as carbon paste, for the terminal contact areas 106a . 107a of the first organic transistor 201 the organic transistor arrangement 210 be used. The in 3b For example, n-dopant shown could be used as a substance mixture with the organic, conductive substance, that is, for example, with carbon paste as the material for the terminal contact areas 106b . 107b of the second organic transistor 201b the organic transistor arrangement 210 be used.

3c zeigt in einem Diagramm an einem Beispiel die p- und n-Dotierung durch Vermischen beider Dotanden in dem organischen, leitfähigen Stoff, also beispielsweise in der Carbonpaste. Aus dem Diagramm in 3c geht hervor, dass sich der n-Dotand und der p-Dotand nicht gegenseitig stören und jeder der beiden Dotanden nur mit dem ihm zugeordneten Halbleitermaterial reagiert, bzw. nur zwischen aufeinander angepassten Materialien eine Ladungsträgerinjektion stattfindet. Es wird deutlich, dass der n-Dotand Ladungsträger von seinem HOMO zu dem LUMO des organischen n-Typ Halbleitermaterials injiziert. Weiterhin injiziert das organische p-Typ Halbleitermaterial von seinem HOMO Ladungsträger zu dem LUMO des p-Dotanden. 3c shows a diagram of an example of the p- and n-doping by mixing both dopants in the organic conductive material, so for example in the carbon paste. From the diagram in 3c shows that the n-dopant and the p-dopant do not interfere with each other and that each of the two dopants only reacts with the semiconductor material assigned to it, or that a charge carrier injection takes place only between materials adapted to one another. It becomes clear that the n-dopant injects charge carriers from its HOMO to the LUMO of the organic n-type semiconductor material. Furthermore, the organic p-type semiconductor material injects from its HOMO carrier to the LUMO of the p-dopant.

Die 4a bis 4c zeigen Transistoranordnungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand dem Beispiel eines Inverters, wie er beispielsweise auch in CMOS-Technik realisiert werden kann.The 4a to 4c Transistor arrangements according to further embodiments of the present invention by way of example of an inverter, as it can be realized, for example, in CMOS technology.

4a zeigt eine Transistoranordnung 400 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Transistoranordnung 400 weist drei Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 sowie eine Durchkontaktierung (eine Level 2-Durchkontaktierung) 109 auf. Weiterhin weist die Transistoranordnung 400 lediglich eine gemeinsame Gateelektrode 103 auf. Die Transistoranordnung 400 unterscheidet sich von der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200 dadurch, dass ein Gateanschluss eines ersten organischen Transistor 401a und ein Gateanschluss eines zweiten organischen Transistors 401b der organischen Transistoranordnung 400 miteinander verbunden sind, um die gewünschte Inverterfunktion zu realisieren. 4a shows a transistor arrangement 400 according to another embodiment of the present invention. The transistor arrangement 400 has three terminal contact areas 106a . 106b . 107 as well as a via (a level 2 via) 109 on. Furthermore, the transistor arrangement 400 only a common gate electrode 103 on. The transistor arrangement 400 is different from the one in 2a shown transistor arrangement 200 in that a gate terminal of a first organic transistor 401 and a gate terminal of a second organic transistor 401b the organic transistor arrangement 400 connected to each other to realize the desired inverter function.

Ein erster Anschlusskontaktbereich 106a der organischen Transistoranordnung 400 bildet daher eine Source-Elektrode des ersten organischen Transistors 401a der organischen Transistoranordnung 400. Ein zweiter Anschlusskontaktbereich 106b der organischen Transistoranordnung 400 bildet damit eine Source-Elektrode des zweiten organischen Transistors 402a der organischen Transistoranordnung 400. Ein dritter Anschlusskontaktbereich 107 der organischen Transistoranordnung 400 bildet damit sowohl eine Drain-Elektrode des ersten organischen Transistors 401a der organischen Transistoranordnung 400 als auch eine Drain-Elektrode des zweiten organischen Transistors 402a der organischen Transistoranordnung 400. Der erste Anschlusskontaktbereich 106a kontaktiert und grenzt an einen ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 401a an. Der zweite Anschlusskontaktbereich 106b kontaktiert und grenzt an einen zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 402a der organischen Transistoranordnung 400 an. Der dritte Anschlusskontaktbereich 107 kontaktiert sowohl den ersten Halbleiterbereich 105a als auch den zweiten Halbleiterbereich 105b und ist sowohl von dem ersten Anschlusskontaktbereich 106a als auch von dem zweiten Anschlusskontaktbereich 106b beabstandet. Wie bereits erwähnt, weisen die drei Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 der organischen Transistoranordnung 400 und die Level 2-Durchkontaktierung 109 dasselbe Material, beispielsweise Carbonpaste ohne einen zugesetzten Dotierstoff auf. Analog zu der in 2a gezeigten Transistoranordnung 200 lassen sich auch bei der in 4a gezeigten Transistoranordnung 400 die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106b, 107 und die Level-2 Durchkontaktierung 109 in einem einzigen Druckschritt, durch Aufdrucken der Carbonpaste realisieren.A first connection contact area 106a the organic transistor arrangement 400 therefore forms a source electrode of the first organic transistor 401 the organic transistor arrangement 400 , A second connection contact area 106b the organic transistor arrangement 400 thus forms a source electrode of the second organic transistor 402a the organic transistor arrangement 400 , A third connection contact area 107 the organic transistor arrangement 400 thus forms both a drain electrode of the first organic transistor 401 the organic transistor arrangement 400 and a drain electrode of the second organic transistor 402a the organic transistor arrangement 400 , The first connection contact area 106a contacted and adjacent to a first semiconductor region 105a of the first organic transistor 401 at. The second connection contact area 106b contacted and adjacent to a second semiconductor region 105b of the second organic transistor 402a the organic transistor arrangement 400 at. The third connection contact area 107 contacts both the first semiconductor region 105a as well as the second semiconductor region 105b and is from both the first terminal contact area 106a as well as from the second terminal contact area 106b spaced. As already mentioned, the three terminal contact areas 106a . 106b . 107 the organic transistor arrangement 400 and the Level 2 via 109 the same material, for example carbon paste without an added dopant on. Analogous to the in 2a shown transistor arrangement 200 can also be found in the 4a shown transistor arrangement 400 the terminal contact areas 106a . 106b . 107 and the Level 2 via hole 109 in a single printing step, by imprinting the carbon paste realize.

4b zeigt eine Transistoranordnung 410 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Analog zu 2b zeigt die organische Transistoranordnung 410 in 4b eine Möglichkeit der Verwendung verschiedener Stoffgemische für die Anschlusskontaktbereiche der beiden organischen Transistoren 401a, 401b der organischen Transistoranordnung 410. 4b shows a transistor arrangement 410 according to another embodiment of the present invention. Analogous to 2 B shows the organic transistor arrangement 410 in 4b a possibility of using different mixtures for the terminal contact areas of the two organic transistors 401 . 401b the organic transistor arrangement 410 ,

In der in 4 gezeigten organischen Transistoranordnung 410 weist der dritte Anschlusskontaktbereich einen ersten Teilbereich 107a und einen, mit dem ersten Teilbereich 107a verbundenen zweiten Teilbereich 107b auf. Der erste Teilbereich 107a kontaktiert dabei den ersten Halbleiterbereich 105a des ersten organischen Transistors 401a und der zweite Teilbereich 107b kontaktiert den zweiten Halbleiterbereich 105b des zweiten organischen Transistors 401b. Der erste Teilbereich 107a sowie der erste Anschlusskontaktbereich 106a und die Level-2 Durchkontaktierung 109 sind hier aus demselben Material gebildet, beispielsweise aus Carbonpaste ohne einen zugesetzten Dotierstoff. Dies ist, wie im Vorherigen bereits erwähnt möglich, falls ein Energielevel der Carbonpaste zu einem Energielevel des halbleitenden Materials des ersten Halbleiterbereichs 105a passt. Der zweite Teilbereich 107b und der zweite Anschlusskontaktbereich 106b sind dahingehend aus einem anderen Material gebildet, beispielsweise aus einem Stoffgemisch aus der Carbonpaste und einem Dotierstoff, welcher an das halbleitende Material des zweiten Halbleiterbereichs 105b des zweiten organischen Transistors 401b angepasst ist. In the in 4 shown organic transistor arrangement 410 The third connection contact region has a first subregion 107a and one, with the first subarea 107a connected second subarea 107b on. The first section 107a contacts the first semiconductor region 105a of the first organic transistor 401 and the second subarea 107b contacts the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 401b , The first section 107a as well as the first connection contact area 106a and the Level 2 via hole 109 are here made of the same material, for example carbon paste without an added dopant. This is possible, as already mentioned above, if an energy level of the carbon paste becomes an energy level of the semiconductive material of the first semiconductor region 105a fits. The second part 107b and the second terminal contact area 106b are to that effect formed of a different material, for example of a mixture of the carbon paste and a dopant, which to the semiconductive material of the second semiconductor region 105b of the second organic transistor 401b is adjusted.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch das Material des ersten Anschlusskontaktbereichs 106a, des ersten Teilbereichs 107a und der Level-2 Durchkontaktierung 109 ein Stoffgemisch aus einem organischen, leitfähigen Stoff (beispielsweise Carbonpaste) mit einem, an das Material des ersten Halbleiterbereichs 105a angepassten Dotierstoff gebildet sein.According to further embodiments, the material of the first terminal contact region 106a , the first section 107a and the level 2 via hole 109 a mixture of an organic, conductive substance (for example carbon paste) with one, to the material of the first semiconductor region 105a be formed adapted dopant.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann, wie in 4b gezeigt, in einem Kontaktbereich des ersten Teilbereichs 107a und des zweiten Teilbereichs 107b, das Material des zweiten Teilbereichs 107b zumindest teilweise auf dem Material des ersten Teilbereichs 107a angeordnet sein. Der erste Teilbereich 107a kann daher vor dem zweiten Teilbereich 107b aufgedruckt hergestellt (also beispielsweise aufgedruckt) worden sein.According to further embodiments, as in 4b shown in a contact region of the first portion 107a and the second subarea 107b , the material of the second section 107b at least partially on the material of the first section 107a be arranged. The first section 107a can therefore be before the second subarea 107b printed (ie, for example imprinted) been made.

Eine in 4c gezeigte Transistoranordnung 420 unterscheidet sich von der in 4a gezeigten Transistoranordnung 400 nur dadurch, dass anstatt Carbonpaste für die Anschlusskontaktbereiche 106a, 106, 107 und die Durchkontaktierung 109 ein Stoffgemisch aus einem organischen leitfähigen Stoff, beispielsweise Carbonpaste, in Verbindung mit einem ersten Dotierstoff und einem zweiten Dotierstoff verwendet wird. Dies ist analog zu der Transistoranordnung 220 aus 2c, daher wird hier nicht näher auf dieses Beispiel eingegangen.An in 4c shown transistor arrangement 420 is different from the one in 4a shown transistor arrangement 400 only in that instead of carbon paste for the terminal contact areas 106a . 106 . 107 and the via 109 a mixture of an organic conductive substance, for example carbon paste, in combination with a first dopant and a second dopant is used. This is analogous to the transistor arrangement 220 out 2c Therefore, this example will not be discussed here.

5 zeigt Bilder eines Technologiedemonstrators in einer Bottom-Gate/Bottom-Contact-Realisierung, mit siebgedruckten Carbonkontakten auf einem TIPS-Pentacen-Halbleiter mit dotiertem Siliziumgate und einem SiO₂/CL-PHS (Quervernetztes Polyhydroxstyrol) Doppeldielektrikum. 5 Figure 10 shows images of a technology demonstrator in a bottom-gate / bottom-contact implementation, with screen printed carbon contacts on a doped silicon gate TIPS pentacene semiconductor and a SiO ₂ / CL-PHS (cross-linked polyhydroxstyrene) double dielectric.

6 zeigt in einem Diagramm Transferkennlinien einiger gedruckter TFTs (einiger organische Transistoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung) mit undotierten Kontakten. An einer Abszisse des Diagramms ist die Gatespannung in Volt aufgetragen und an einer Ordinate des Diagramms ist der Drainstrom in Ampere aufgetragen. Deutlich erkennbar ist hier die typische Transistorkennlinie. 6 FIG. 12 is a graph showing transfer characteristics of some printed TFTs (some organic transistors according to embodiments of the present invention) with undoped contacts. FIG. An abscissa of the graph plots the gate voltage in volts and an ordinate of the graph plots the drain current in amperes. Clearly recognizable here is the typical transistor characteristic.

7 zeigt Stromspannungskennlinien von undotierten (Referenz) TIPS-Pentacene mit 1, 2 und 5 gew% F4TCNQ Leitfähigkeitsstrukturen, um die generelle Dotierbarkeit von TIPS-Pentacene zu demonstrieren. Die Prozentzahlen geben dabei die Konzentration (gew%) des Dotierstoffes F4TCNQ in dem jeweiligen Stoffgemisch der Halbleiter an. An einer Abszisse des Diagramms ist die Spannung an den Elektroden in Volt aufgetragen und an einer Ordinate des Diagramms ist der Strom in Ampere aufgetragen. Bei den in 7 gezeigten Kennlinien handelt es sich um die Stromspannungskennlinien von einfachen Metall/Halbleiter/Metall Strukturen, die die Dotierbarkeit des Halbleiters (TIPS-PEN) mit dem p-Dotanden (F4TCNQ) demonstrieren. 7 shows current-voltage characteristics of undoped (reference) TIPS-pentacenes with 1, 2 and 5 wt% F4TCNQ conductivity structures to demonstrate the general dopability of TIPS-pentacenes. The percentages indicate the concentration (wt%) of the dopant F4TCNQ in the respective mixture of the semiconductors. An abscissa of the diagram plots the voltage across the electrodes in volts and the ordinate of the diagram plots the current in amperes. At the in 7 The characteristics shown are the current-voltage characteristics of simple metal / semiconductor / metal structures that demonstrate the dopability of the semiconductor (TIPS-PEN) with the p-dopant (F4TCNQ).

8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800 zur Herstellung eines organischen Transistors. Das Verfahren 800 weist einen Schritt 801 des Aufdruckens eines Materials, welches Carbonpaste aufweist, um einen Anschlusskontaktbereich des herzustellenden Transistors zu bilden, auf. 8th shows a flowchart of a method 800 for producing an organic transistor. The procedure 800 has a step 801 printing a material comprising carbon paste to form a terminal contact region of the transistor to be fabricated.

Das Aufdrucken dieses Materials kann unter Nutzung diverser Druckverfahren erfolgen (beispielsweise Siebdruck, Gravur, Offset, Inkjet etc.). Mit anderen Worten lässt sich das Kontaktmaterial durch geeignete Formulierung an diverse Druckverfahren anpassen. Durch die Möglichkeit des strukturierten Auftrags lassen sich in situ strukturierte Kontakte (die im vorherigen genannten Anschlusskontaktbereiche) erzeugen.The printing of this material can be done using various printing methods (for example, screen printing, engraving, offset, inkjet, etc.). In other words, the contact material can be adapted to various printing processes by suitable formulation. Due to the possibility of a structured order, in situ structured contacts (which in the aforementioned contact contact areas) can be generated.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens lassen sich durch Formulierungen der Paste (des Materials, welches Carbonpaste aufweist) die Kontakteigenschaften einstellen. Dies kann beispielsweise durch Redoxdotierung, Erniedrigung der Potentialbarriere oder sonstige Effekte geschehen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Dotierung nur lokal begrenzt an den Kontakten (an den Anschlusskontaktbereichen) stattfindet.In a further step of the process can be adjusted by formulations of the paste (the material having carbon paste), the contact properties. This can be done for example by redox doping, lowering the potential barrier or other effects. This can ensure that the doping takes place only locally limited to the contacts (at the terminal contact areas).

Insbesondere kann nach dem Schritt 801 des Aufdruckens ein thermisches Aushärten erfolgen, so dass eine Diffusion im Grenzbereich zwischen dem Carbonpaste aufweisenden Material und einem Halbleitermaterial des herzustellenden organischen Transistors entsteht.In particular, after the step 801 thermal printing of the printing takes place, so that a diffusion in the boundary region between the carbon paste containing material and a Semiconductor material of the organic transistor to be produced arises.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 800 einen Schritt 802 des Vermischens von Carbonpaste mit einem Dotierstoff, um als Ergebnis des Vermischens das aufzudruckende Material zu erhalten, aufweisen. Wie im Vorherigen bereits erklärt, kann es notwendig sein, dem organischen, leitfähigen Stoff, welcher in den Anschlusskontaktbereichen als Material verwendet wird, einen Dotierstoff hinzuzufügen. Diese Dotierstoffe können beispielsweise organische Farbstoffe sein. Durch unterschiedliche Beimengungen bei dem Schritt 802 des Vermischens lassen sich die Eigenschaften und damit der Einfluss auf den jeweiligen Kontakt einstellen. Mit anderen Worten können verschiedene Dotierstoffe in Abhängigkeit von dem zu kontaktierenden Halbleitermaterial in die Carbonpaste eingemischt werden. Dies hat zur Folge, dass sich in zwei aufeinanderfolgenden Druckschritten p- und n-Typ TFTs mit lokal dotierten Kontakten realisieren lassen. Dies kann mit zwei verschiedenen Materialien (wie es beispielsweise anhand von 2b gezeigt wurde) oder im Falle der Ampipolarität mit einem Halbleiter (mit einem Anschlusskontaktbereichmaterial, wie es in 2c gezeigt wurde) realisiert werden, was eine Analogie zur Siliziumtechnik darstellt.According to further embodiments, the method 800 one step 802 mixing carbon paste with a dopant to obtain the material to be printed as a result of blending. As already explained above, it may be necessary to add a dopant to the organic conductive substance used as a material in the terminal contact regions. These dopants may be, for example, organic dyes. By different admixtures in the step 802 By mixing, the properties and thus the influence on the respective contact can be adjusted. In other words, various dopants may be mixed into the carbon paste depending on the semiconductor material to be contacted. As a result, p-type and n-type TFTs with locally doped contacts can be realized in two successive printing steps. This can be done with two different materials (such as those based on 2 B in the case of ampipolarity with a semiconductor (with a terminal contact region material as shown in U.S. Pat 2c was shown), which is an analogy to silicon technology.

Wie bereits erwähnt, können, da die meisten Pastensysteme (Beispiel Carbonpasten) Lösungsmittel stabil sind, und kaum Lösungsmittel enthalten, alle vier in 11 vorgestellten Aufbauten mittels des vorgestellten Prozesses hergestellt werden.As already mentioned, since most paste systems (example carbon pastes) are solvent stable and contain little solvent, all four in 11 presented constructions by means of the presented process.

Mit anderen Worten, ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Realisierung von Kontakten auf der Basis dotierter Pastensysteme für organische Bauelemente (also beispielsweise für organische Transistoren) in beliebigen Aufbauten.In other words, embodiments of the present invention make it possible to realize contacts based on doped paste systems for organic components (that is, for example, for organic transistors) in any desired structures.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen lässt sich das Verfahren zur Herstellung des organischen Transistors wie folgt zusammenfassen:
Herstellung der Paste mit/ohne geeignetem Dotanden (unterrühren des jeweiligen Dotanden unter die Paste). Anschließend wird die so formulierte Paste auf den Halbleiter gedruckt (beispielsweise durch Siebdruck). Die Dotierung erfolgt durch den beigemengten Dotanden lokal an der Stelle wo sich Carbonpaste und Halbleiter treffen (Diffusion des Dotanden in den Halbleiter durch den Aushärtevorgang der Paste).According to some embodiments, the method for producing the organic transistor can be summarized as follows:
Preparation of the paste with / without suitable dopant (stirring the respective dopant under the paste). Subsequently, the thus formulated paste is printed on the semiconductor (for example by screen printing). The doping is done by the added dopant locally at the point where carbon paste and semiconductor meet (diffusion of the dopant in the semiconductor by the curing process of the paste).

9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 900 zur Herstellung einer organischen Transistoranordnung mit mindestens einem ersten organischen Transistor eines ersten Kanaltyps und mindestens einem zweiten organischen Transistor eines, zu dem ersten Kanaltyp komplementären, Kanaltyps. Der erste organische Transistor kann beispielsweise ein organischer p-Typ Transistor sein und der zweite organische Transistor kann beispielsweise ein organischer n-Typ Transistor sein. 9 shows a flowchart of a method 900 for producing an organic transistor arrangement comprising at least one first organic transistor of a first channel type and at least one second organic transistor of a channel type complementary to the first channel type. The first organic transistor may be, for example, an organic p-type transistor and the second organic transistor may be, for example, an organic n-type transistor.

Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 901 des Aufdruckens eines gemeinsamen Materials, welches Carbonpaste aufweist, um mindestens einen Anschlusskontaktbereich des ersten organischen Transistors und um mindestens einen Anschlusskontaktbereich des zweiten organischen Transistors zu bilden. Mit anderen Worten können bei dem Verfahren 900 Anschlusskontaktbereiche komplementärer organischer Transistoren gleichzeitig in einem gemeinsamen Druckschritt hergestellt werden, durch Aufdrucken eines Carbonpaste aufweisenden Stoffs.The procedure 900 includes a step 901 imprinting a common material comprising carbon paste to form at least one terminal contact region of the first organic transistor and at least one terminal contact region of the second organic transistor. In other words, in the process 900 Terminal contact areas of complementary organic transistors are produced simultaneously in a common printing step, by printing a carbon paste containing substance.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 900 vor dem Schritt 901 des Aufdruckens einen Schritt 902 des Vermischens der Carbonpaste mit einem ersten, an den Kanaltyp des ersten organischen Transistors angepassten Dotierstoff und einem zweiten, an den Kanaltyp des zweiten organischen Transistors angepassten Dotierstoffs aufweisen, um das gemeinsame aufzudruckende Material zu bilden. Dies kann beispielsweise bei der Herstellung der in den 2c und 4c gezeigten Transistoranordnungen 220, 420 der Fall sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann aber auch die Carbonpaste nur mit einem Dotierstoff vermischt werden, welcher an den Kanaltyp des ersten organischen Transistors oder an den Kanaltyp des zweiten organischen Transistors angepasst ist, beispielsweise, falls ein Energielevel der Carbonpaste ausreichend ist, um eine genügend geringe Injektionsbarriere zu dem Halbleitermaterial des anderen organischen Transistors zu bilden. Dies kann beispielsweise bei der in 4b gezeigten Transistoranordnung 410 der Fall sein.According to further embodiments, the method 900 before the step 901 printing one step 902 mixing the carbon paste with a first dopant adapted to the channel type of the first organic transistor and a second dopant adapted to the channel type of the second organic transistor to form the common material to be printed. This can, for example, in the production of in the 2c and 4c shown transistor arrangements 220 . 420 be the case. However, according to further embodiments, the carbon paste can also be mixed only with a dopant which is adapted to the channel type of the first organic transistor or to the channel type of the second organic transistor, for example, if an energy level of the carbon paste is sufficient, by a sufficiently low injection barrier to form the semiconductor material of the other organic transistor. This can be done, for example, in the 4b shown transistor arrangement 410 be the case.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können ihre Anwendung beispielsweise in Logikbausteinen (Inverter, NAND, NOR etc.) basierend auf komplementären Dünnschichttransistoren finden.Embodiments of the present invention may find application in, for example, logic devices (inverters, NAND, NOR, etc.) based on complementary thin film transistors.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen organische Dünnschichttransistoren mit Dotierungen der Kontakte durch gedruckte Anschlusselektroden. Dieses Drucken der Anschlusselektroden kann geschehen durch Verwendung von Pastensystem (beispielsweise Carbonpaste). Diese Pastensysteme können mit zusätzlichen Dotierstoffen versehen werden, um eine lokale Dotierung und eine damit einhergehende Barriereerniedrigung zu bewirken. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen organische Transistoren in Bottom-Gate/Top-Contact, Bottom-Gate/Bottom-Contact, Top-Gate/Top-Contact und Top-Gate/Bottom-Contact-Transistoraufbauten.Embodiments of the present invention provide organic thin film transistors with doping of the contacts by printed terminal electrodes. This printing of the terminal electrodes can be done by using paste system (for example carbon paste). These paste systems may be provided with additional dopants to effect local doping and concomitant barrier lowering. Embodiments of the present invention provide bottom-gate / top-contact organic transistors, bottom-gate / bottom-contact, top-gate / top-contact, and top-gate / bottom-contact transistor assemblies.

Weiterhin ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen billigere Herstellung von organischen Transistoren, da Carbonpaste, vor allem im Vergleich zu Silber und Gold ein vielfach preiswerteres Material für die Anschlusskontaktbereiche, bzw. Kontakte der organischen Transistoren ist.Furthermore, embodiments of the present invention allow a cheaper production of organic transistors, since carbon paste, especially compared to silver and gold is a much cheaper material for the terminal contact areas, or contacts of the organic transistors.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

Claims

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) comprising: a semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ); and at least one to the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) adjacent first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ), wherein a material of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) adjacent first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ) Has carbon paste.

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) according to claim 1, further comprising a second, to the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) adjacent and from the first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ) spaced terminal contact area ( 107 . 107a . 107b ), wherein a material of the second terminal contact region ( 107 . 107a . 107b ) identical to the material of the first connection contact region ( 106 . 106a . 106b ).

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) according to claim 2, wherein the first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ) a source electrode of the organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) and the second terminal contact area ( 107 . 107a . 107b ) a drain electrode of the organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ).

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) according to one of claims 1 to 3, further comprising at least one dielectric layer ( 104 ) between the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) and a gate electrode ( 103 . 103a . 103b ) of the organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) having; and the further at least one via ( 109 . 109a . 109b ) through the dielectric layer ( 104 ), wherein a material of the via ( 109 . 109a . 109b ) identical to the material of the first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ).

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) according to one of claims 1 to 4, in which the material of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) adjacent first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ) a mixture of the carbon paste and at least one of a doping type of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) has adapted dopant.

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ), in which a concentration of the to the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) matched dopant within the mixture at one of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) adjacent side ( 112 ) of the first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ) is increased at least by a factor of 5 compared with a concentration of the dopant within the substance mixture at one of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) remote page ( 113 ) of the first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ).

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) according to one of claims 1 to 6, in which the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) comprises an organic semiconductive material.

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) according to one of claims 1 to 7, in which the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) is of a p-type doping type and wherein a material of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) has at least one of the following: pentacenes and its derivatives (TIPs-pentacenes), P3HT, rubrene, F8T2, PTAA; or in which the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) is of an n-doping type and wherein a material of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) has at least one of the following: C60, PTCDA, PF-pentacenes.

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) according to one of claims 1 to 8, in which the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) of a p-type doping and the material of the first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ) has a mixture of carbon paste and F4TCNQ; or in which the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) of an n-doping type and the material of the first terminal contact region ( 106 . 106a . 106b ) a mixture of the carbon paste and at least one of the following substances: alkali metal-containing compounds, Crystal Violet, or Acridine Orange base.

Organic transistor ( 100 . 201 . 201b . 401 . 401b ) comprising: a semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ); and at least one to the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) adjacent first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ); wherein the to the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) adjacent first terminal contact area ( 106 . 106a . 106b ) a mixture of an organic conductive substance and a doping type of the semiconductor region ( 105 . 105a . 105b ) has adapted dopant.

Organic transistor arrangement ( 200 . 210 . 220 . 400 . 410 . 420 ) comprising: a first organic transistor ( 201 . 401 ) according to any one of claims 1 to 10; and a second organic transistor ( 201b . 401b ) according to any one of claims 1 to 10; wherein the semiconductor region ( 105a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ) is of a p-type dopant; wherein the semiconductor region ( 105b ) of the second organic transistor ( 201b . 401b ) of an n-type dopant.

Organic transistor arrangement ( 200 . 220 . 400 . 420 ) according to claim 11, in which the semiconductor region ( 105a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ) adjacent terminal contact areas ( 106a . 107 ) have the same material as the semiconductor region ( 105b ) of the second organic transistor ( 201b . 401b ) adjacent terminal contact areas ( 106b . 107 ).

Organic transistor arrangement ( 210 . 220 . 410 . 420 ) according to claim 12, in which the material is applied to the semiconductor region ( 105a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ) adjacent terminal contact areas ( 106a . 107 ) and to the semiconductor region ( 105b ) of the second transistor ( 201b . 401b ) adjacent terminal contact areas ( 106b . 107 ) a mixture of the carbon paste and one to the semiconductor region ( 105a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ) or to the semiconductor region ( 105b ) of the second organic transistor ( 201b . 401b ) has adapted first dopant.

Organic transistor arrangement ( 220 . 420 ) according to claim 13, wherein the first dopant is applied to the semiconductor region ( 105a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ), wherein the substance mixture further comprises a second, to the semiconductor region ( 105b ) of the second organic transistor ( 201b . 401b ) has adapted second dopant.

Organic transistor arrangement ( 220 . 420 ) according to claim 14, wherein a concentration of the first dopant at one on the semiconductor region ( 105a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ) adjacent side of the first terminal contact area ( 106a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ) is greater by at least a factor of 5 than a concentration of the second dopant at the semiconductor region ( 105a ) of the first organic transistor ( 201 . 401 ) adjacent side of the first terminal contact area ( 106a ), and in which a concentration of the second dopant at one of the semiconductor region ( 105b ) of the second organic transistor ( 201b . 401b ) adjacent side of the first terminal contact area ( 106b ) of the second organic transistor ( 201b . 401b ) is greater by at least a factor of 5 than a concentration of the second dopant at the semiconductor region ( 105b ) of the second organic transistor ( 201b . 401b ) adjacent side of the second terminal contact area ( 106b ).

Procedure ( 800 ) for producing an organic transistor, comprising the following step: printing ( 801 ) of a material having carbon paste to form a terminal contact region of the organic transistor.

Procedure ( 800 ) according to claim 16, further comprising before step ( 801 ) imprinting one step ( 802 ) of blending carbon paste with a dopant to obtain the material to be printed as a result of blending.

Procedure ( 900 ) for producing an organic transistor arrangement having a first organic transistor of a first channel type and a second organic transistor of a channel type complementary to the first channel type, comprising the following step: printing ( 901 ) of a common material comprising carbon paste to form at least one terminal contact region of the first organic transistor and at least one terminal contact region of the second organic transistor.

Procedure ( 900 ) according to claim 18, which is before the step ( 901 ) imprinting one step ( 902 ) mixing the carbon paste with a first dopant adapted to the channel type of the first organic transistor and a second dopant adapted to the channel type of the second organic transistor to form the common material to be printed.