昇華精製による高純度化とFET特性比較：ペンタセン [P2524]

代表的p型半導体材料“ペンタセン”

弊社では，昇華精製品の高純度ペンタセン (99.999%) [P2524] をご提供しています。電気物性の規格値として「移動度 (μ) > 0.35 cm²/Vs (bare substrate)」を設定しており，ロットごとに社内で実デバイス上の評価を行いFET性能の確認後，梱包・出荷しています。規格値は，社内マニュアルに沿って弊社の装置設備・環境にて素子作製・評価し設定したものです。
OTS処理によるFET素子最適化 (移動度 1.52 cm²/Vs) についてはこちらをご覧ください。

以下は，当昇華精製品のペンタセンと未昇華のペンタセンでトランジスタ素子の作製および評価を行い，FET性能を比較調査した結果です。

ペンタセンを用いたFET素子作製及び性能評価

n⁺-Si/SiO₂基板 (SiO₂ :200nm) を蒸着機にセットし，真空蒸着法によりペンタセンの薄膜 (60 nm) を形成した後，金 (40 nm) を蒸着しソース・ドレイン電極を形成することで，トップコンタクト型OFET素子を作製しました (図１) 。素子評価は，窒素雰囲気下グローブボックス内にて行いました。

Pentaceneを用いたOFET素子構造

図１. Pentaceneを用いたOFET素子構造

グレードの異なる弊社ペンタセン製品の性能比較

作製した素子の特性を図２および表1に示します。
窒素雰囲気下にて測定した結果，未昇華精製品は極めて低い電気物性を示すことがわかりました。一方，昇華精製品であるペンタセン [P0030] ではFET性能の向上が見られ，ホール移動度μ_max = 0.29 cm²/Vsが観測されました。さらに，高純度ペンタセン (99.999%) [P2524] では大幅な性能向上がみられ，最も高いホール移動度μ_max = 0.39 cm²/Vsが観測されました。他社製品のペンタセンサンプルとの比較においても，弊社高純度ペンタセン (99.999%) [P2524] は特に優れたFET特性を有していることがわかります (図３，表２) 。
また，OFETデバイスの最適化を行った結果では，OTS処理により更なる性能向上が見られ，ホール移動度 μ_max = 1.52 cm²/Vsの極めて良好なFET変調も観測されています (OTS処理によるFET素子最適化について) 。
以上の結果から，社内昇華精製法にて得られた高純度ペンタセン (99.999%) [P2524] は，トランジスタ素子評価により高性能かつ安定した電気的特性を有していることが確認できました。