EP1301950A1 - Verfahren zur herstellung und strukturierung organischer-feldeffekt-transistoren (ofet) - Google Patents

Verfahren zur herstellung und strukturierung organischer-feldeffekt-transistoren (ofet)

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EP1301950A1
EP1301950A1 EP01984132A EP01984132A EP1301950A1 EP 1301950 A1 EP1301950 A1 EP 1301950A1 EP 01984132 A EP01984132 A EP 01984132A EP 01984132 A EP01984132 A EP 01984132A EP 1301950 A1 EP1301950 A1 EP 1301950A1
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EP
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ofet
functional polymer
substrate
color
production
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Withdrawn
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EP01984132A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Clemens
Adolf Bernds
Henning Rost
Walter Fix
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PolyIC GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
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    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes

Definitions

  • the object of the invention is therefore to provide a cost-effective and mass-production process for producing and structuring OFETs and a more powerful OFET because it is equipped with more structured layers.
  • the invention relates to an organic field-effect transistor (OFET), comprising at least the following layers on a substrate: a semiconducting layer between a source and a drain electrode, an insulation layer on top of the semiconducting one
  • OFET organic field-effect transistor
  • the invention also relates to a method for producing and structuring an OFET by printing at least one functional polymer onto a substrate, the functional polymer first being brought to a color-like consistency and then being printed onto the substrate.
  • color-like consistency it is meant that the functional polymers to be printed are related to conventional printing inks
  • Pad printing with silicone tampons achieves a high resolution that is suitable for structuring in the ⁇ m range.
  • the functional polymers are advantageously brought into a color-like consistency by incorporation into solvents.
  • ready-to-print mixtures are made from the following functional polymers with the following solvents:
  • Polyaniline (electrical conductor) is dissolved in cresol; Polythiophene (semiconductor) in chloroform and polyvinylphenol (insulator) in dioxane.
  • At least one dissolved functional polymer is first filled with a doctor blade into a “negative” of the layer to be printed.
  • a tampon eg made of silicone
  • the shaped functional polymer is then removed from the negative form, which is also called a cliché, and applied to the substrate and optionally there on finished layers.
  • production takes place in a continuous process, so that e.g. a tampon roll first rolls over a cliché and charges the functional polymer there and then rolls continuously over a substrate onto which it unloads the functional polymer, then it rolls over a cliché and then again over a substrate.
  • a tampon roll first rolls over a cliché and charges the functional polymer there and then rolls continuously over a substrate onto which it unloads the functional polymer, then it rolls over a cliché and then again over a substrate.
  • Printing enables the layer structure and structuring of the OFET to be implemented at the same time.
  • FIGS. 1 to 7 show the individual process steps of pad printing in a continuous process with a pad roll.
  • FIG. 1 shows the cliché 1 with the negatives 2 of the structure to be applied.
  • a squeegee 3 can be seen, which the functional polymer 4 lays along the cliché.
  • the negative 2 of the cliché is filled with functional polymer 4 and the doctor blade just slides on with the rest of the polymer on the cliché 1, which can rotate, for example.
  • FIG. 3 shows the large tampon roll 5, which picks up the finished structured functional polymer 4 from the cliché 3 and (see FIGS. 4 to 7) images it onto a substrate 6.
  • the finished and structured OFET 7 can be seen in FIG.
  • the invention provides an inexpensive and precise method for the production and structuring of OFETs by utilizing the solubility of at least one functional polymer of an OFET in that the functional polymer is applied to the prepared OFET or a substrate like a paint using a conventional printing method.
  • the manufacturing process can be used for the inexpensive manufacture of product and / or identification tags.

Abstract

Die Erfindung stellt ein kostengünstiges und präzises Verfahren zur Herstellung und Strukturierung von OFETs zur Verfügung, indem die Löslichkeit zumindest eines Funktionspolymers eines OFETs insofern ausgenützt wird, als das Funktionspolymer wie eine Farbe mit einem herkömmlichen Druckverfahren auf das vorbereitete OFET oder ein Substrat aufgebracht wird.

Description

cυ cυ NJ M P1
Cπ σ Cπ σ Cπ σ Cπ
Aufgabe der Erfindung ist daher ein kostengünstiges und massenfertigungstaugliches Verfahren zur Herstellung und Strukturierung von OFETs zur Verfügung zu stellen und einen leistungsstärkeren, weil mit mehr strukturierten Schichten aus- gestatteten, OFET.
Gegenstand der Erfindung ist ein Organischer Feld-Effekt- Transistor (OFET) , zumindest folgende Schichten auf einem Substrat umfassend: - eine halbleitende Schicht zwischen einer Source- und einer Drain-Elektrode eine Isolationsschicht auf über der halbleitenden
Schicht und eine Leiterschicht, wobei die Leiterschicht und zumindest eine der beiden anderen Schichten strukturiert ist. Ausserdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und Strukturierung eines OFETs durch Drucken von zumindest einem Funktionspolymer auf ein Substrat, wobei das Funktionspolymer zunächst in eine farbähnliche Konsistenz gebracht und dann auf das Substrat aufgedruckt wird.
Mit „farbähnliche Konsistenz" ist gemeint, dass die zu druckenden Funktionspolymere mit herkömmlichen Druckfarben in bezug auf
• Viskosität der druckfertigen Mischung (bestimmt das Fließverhalten)
• Polymerkonzentration der druckfertigen Mischung (bestimmt die Schichtdicke) • Siedetemperatur des Lösungsmittels (bestimmt welches Druckverfahren einsetzbar ist) und
• Oberflächenspannung der druckfertigen Mischung (bestimmt die Benetzungsfähigkeit des Substrats oder anderer Schichten) vergleichbar sind. Prinzipiell sind alle Druckverfahren, mit denen Farbbilder erzeugt werden, auch zur Herstellung von OFETs geeignet. Es ist jedoch zu beachten, dass eine genügend hohe Ausflösung im μm-Bereich erzielt wird.
Beim Tampondruck mit Silicontampons wird eine hohe Auflösung erzielt, die zur Strukturierung im μm-Bereich geeignet ist.
Vorteilhafterweise werden die Funktionspolymere durch Ein- bringen in Lösungsmittel in eine farbähnliche Konsistenz gebracht. Beispielsweise werden aus folgenden Funktionspolymere mit folgenden Lösungmitteln druckfertige Mischungen hergestellt:
Polyanilin (elektr. Leiter) wird in -Kresol gelöst; Polythiophen (Halbleiter) in Chloroform und Polyvinylphenol (Isolator) in Dioxan.
Nach einer Ausgestaltung wird zunächst zumindest ein gelöstes Funktionspolymer mit einem Rakel in ein „Negativ" der aufzu- druckenden Schicht gefüllt. Mit Hilfe eines Tampons (z.B. aus Silicon) wird das geformte Funktionspolymer dann aus der Negativform, die auch Klischee genannt wird, abgenommen und auf das Substrat und gegebenenfalls dort auf fertige Schichten aufgebracht .
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens findet die Herstellung im kontinuierlichen Verfahren statt, so dass z.B. eine Tamponrolle zunächst über ein Klischee rollt und dort das Funktionspolymer auflädt und im wei- teren kontiuierlichen Verlauf über ein Substrat rollt, auf das es das Funktionspolymer wieder ablädt, danach rollt es wieder über ein Klischee und dann wieder über ein Substrat.
Je nach Klischee können damit auch verschiedene Strukturie- rungsprozesse in einem Umlauf einer grossen Tamponrolle untergebracht werden. Als Funktionspolymere können elektrische Leiter (z.B. Poly- anilin) , Halbleiter (z.B. Polythiophen) und Isolatoren (z.B. Polyvinylphenol) eingesetzt werden.
Durch das Drucken werden gleichzeitig Schichtaufbau und Strukturierung des OFETs realisiert.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert werden.
In den Figuren 1 bis 7 werden die einzelnen Prozessschritte eines Tampondrucks im kontinuierlichen Verfahren mit einer Tamponrolle gezeigt.
In Figur 1 ist zunächst das Klischee 1 mit den Negativen 2 der aufzubringenden Struktur gezeigt. Vor den Negativ.Abdrücken ist ein Rakel 3 zu erkennen, das das Funktionspolymer 4 dem Klischee entlang räkelt. In Figur 2 ist das Negativ 2 des Klischees mit Funktionspolymer 4 gefüllt und das Rakel gleitet gerade mit dem Rest an Polymer auf dem Klischee 1, das sich beispielsweise drehen kann, weiter. In Figur 3 erkennt man die grosse Tamponrolle 5, die vom Klischee 3 das fertig strukturierte Funktionspolymer 4 aufnimmt und (vgl Figuren 4 bis 7) auf ein Substrat 6 abbildet. In Figur 7 ist das fertig aufgebrachte und strukturierte OFET 7 zu sehen.
Die Erfindung stellt ein kostengünstiges und präzises Verfahren zur Herstellung und Strukturierung von OFETs zur Verfügung, indem die Löslichkeit zumindest eines Funktionspolymers eines OFETs insofern ausgenützt wird, als das Funktionspolymer wie eine Farbe mit einem herkömmlichen Druckverfahren auf das vorbereitete OFET oder ein Substrat aufgebracht wird. Das Herstellungsverfahren kann zum kostengünstigen Fertigen von Produkt- und/oder Identifikations tags" eingesetzt werden.
Iiα Gegensatz zu der herkömmlichen Methode, mit denen lediglich die Leiterschicht eines OFETs strukturiert werden kann cπ

Claims

Patentansprüche
1. Organischer Feld-Effekt-Transistor, zumindest folgende Schichten auf einem Substrat umfassend: - eine halbleitende Schicht zwischen einer Source- und einer Drain-Elektrode eine Isolationsschicht auf über der halbleitenden Schicht und eine Leiterschicht, wobei die Leiterschicht und zumindest eine der beiden anderen Schichten strukturiert ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines OFETs durch Drucken von zumindest einem Funktionspolymer auf ein Substrat, wobei das Funktionspolymer zunächst in eine farbähnliche Konsistenz gebracht und dann auf das Substrat aufgedruckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein Druckverfahren, mit dem Farbbilder erzeugt werden können, unter Verwendung eines Funktionspolymers statt einer Farbe eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3, bei dem ein Tampondruckverfahren eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, bei dem ein Tampon aus Silicon eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, bei dem eine Tamponrolle in einem kontinuierlichen Prozess eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, bei dem das Funktionspolymer durch Einbringen in ein Lösungsmittel in eine farbähnliche Konsistenz gebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, bei dem eine Auflösung und/oder Strukturierung im μm-Bereich realisiert wird.
9. Verwendung eines OFETs nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Identifikations- und/oder Produkt-„tags" .
10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8 zur Herstellung von Identifikations- und Produkt-„tags" .
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