フリンジ電界の電荷注入のための電極構造
【課題】電子機器の半導体材料に改良された電荷注入を備える新規電極構造を提供する。
【解決手段】半導体デバイスは、半導体材料及び半導体材料に電気的に接続された電極構造を備える。電極構造は、第１の導体材料で形成された第１の部分及び第２の導体材料で形成された第２の部分を有する。電極構造の第１の部分及び第２の部分の両方は、半導体材料と直接的に接触している。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。電極構造の第２の部分は、第１の部分と共に接合部点を形成する。電極構造の第１の部分及び第２の部分は、第１の導体材料と第２の半導体材料との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。
【解決手段】半導体デバイスは、半導体材料及び半導体材料に電気的に接続された電極構造を備える。電極構造は、第１の導体材料で形成された第１の部分及び第２の導体材料で形成された第２の部分を有する。電極構造の第１の部分及び第２の部分の両方は、半導体材料と直接的に接触している。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。電極構造の第２の部分は、第１の部分と共に接合部点を形成する。電極構造の第１の部分及び第２の部分は、第１の導体材料と第２の半導体材料との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリンジ電界（回り込み電界）の電荷注入を備えるために設計された電極構造に関する。このような電極構造により、改良された及び／又は簡易化された電子デバイスを製造することができる。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の半導体材料への電荷注入は、素子の効率化及び素子の品質に大いに役割を果たす。
【０００３】
特に、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及び高分子発光ダイオード（ＰＬＥＤ）のような有機半導体材料の機能は、有機半導体材料の関連する高電荷注入抵抗によって限定される。高電荷注入抵抗に打ち勝つために、低い仕事関数の金属が有機半導体素子に典型的に利用される。このような金属は、電荷注入を改良する。例えばカルシウムのような低い仕事関数の金属は、酸素の影響を受けやすく、空気又は湿気によって容易にダメージが与えられる。それ故に、このような材料で形成された電極の利用は、電子デバイスの設計及び製造で、盛り込むこと、潜在的な複合体、封入構造を必要としてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体材料にドープ塗料を塗ることは、電子機器の半導体材料への電荷注入を改良するために利用される。無機半導体素子の場合、抵抗接点を形成するために電極の近くで半導体材料にドープ塗料を大量に塗ることは、よくあることである。しかしながら、特に、ドーパントが駆動中に著しく拡散することができる場合には、いくつかの素子において、抵抗接点を形成するために用いられるドープ塗料の濃度が望ましくない。
【０００５】
本発明は、電子デバイスの半導体材料に改良された電荷注入を備える既存のものに代わる新規電極構造を備える。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の典型的な実施形態は、半導体材料及び半導体材料に電気的に接続された電極構造を備える半導体デバイスである。電極構造は、第１の導体材料で形成された第１の部分及び第２の導体材料で形成された第２の部分を有する。電極構造の第１の部分及び第２の部分の両方は、半導体材料と直接的に接触している。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。電極構造の第２の部分は、第１の部分と共に接合部を形成する。電極構造の第１の部分及び第２の部分は、第１の導体材料と第２の半導体材料との間の接合の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。
【０００７】
他の本発明の典型的な実施形態は、半導体デバイスの製造方法である。第１の導体材料は、半導体材料の上面に第１の導体材料に配置され、第１の導体材料は、半導体材料の上面の第１の領域だけを覆う。第２の導体材料の層は、第１の導体材料及び半導体材料の上面の第２の領域の上方に形成される。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。電極構造の第１の導体材料及び第２の導体材料は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が半導体材料に広がるように配置される。
【０００８】
また、本発明の典型的な実施形態は、半導体デバイスの製造方法である。第１の導体材料は、第２の導体材料の上面に配置され、第１の導体材料は、第２の導体材料の上面の第１の領域だけを覆う。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。半導体材料の層は、第１の導体材料及び第２の導体材料の上面の第２の領域の上方に形成される。電極構造の第１の導体材料及び第２の導体材料は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が半導体材料に広がるように配置される。
【０００９】
さらに、本発明の典型的な実施形態は、半導体デバイスの製造方法である。第１の導体材料の複数の層及び第２の導体材料の複数の層を含むラメラ構造を有する電極構造が形成される。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。第１の導体材料の層及び第２の導体材料の層に実質的に垂直である電極構造の表面に半導体材料の層が形成される。電極構造は、第１の導体材料の層と第２の導体材料の層との間の接合部の端部からのフリンジ電界が半導体材料に広がるように配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付の図面に関連する部分を読むことで、下記の詳細な説明から本発明を理解することができる。一般的な方法によれば、図面のさまざまな特徴は、縮尺どおりではない。一方、さまざまな特徴の寸法は、適宜に拡大され、又は明瞭のために省略される。
【００１１】
本発明の典型的な実施形態は、異なる仕事関数（ＷＦ）を有する２つの異なる導体を用いて、例えばエレクトロルミセント（ＥＬ）又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような半導体デバイスに電荷注入を高めることである。また、このような典型的な実施形態は、例えば、光起電力検出器及び太陽電池のような半導体デバイスから電荷抽出を高めるために利用されてもよい。このような２つの導体材料によって形成された典型的な電極構造は、接合部分又は２つの導体の間の接合部の端部からフリンジ電界を作る。作り出されたフリンジ電界により、半導体材料の隣接した領域への電荷注入を改良することができる。半導体接触で電極の表面領域における接合端部の長さの比率が十分に高い場合には、結果的に電荷注入を高めることは、重要である可能性がある。このような比率は、できるだけナノスケールのドット（例えば、ナノドット）の電極接触表面の導体の１つの新規小さな島によって増大させる可能性がある。このような典型的に実施形態は、抵抗接点を形成するために高いドーピング濃度の必要性を低減する可能性がある。また、このような典型的に実施形態は、光起電デバイスから電荷抽出を改良する可能性がある。また、このような典型的に実施形態は、例えばＴＦＴデバイス、ＥＬデバイス、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）のようなデバイスにおける電荷注入の効率を改良する可能性がある。
【００１２】
本発明の典型的な実施形態は、電子及び／又は正孔注入層又は電子及び／又は正孔抽出層として用いられてもよい。また、本発明の典型的な実施形態は、例えばカルシウム、バリウム及びイリチウムのようなアルカリ及びアルカリ土類金属を含んでいる従来のカソードと比較して、比較的に空気中で安定するカソード構造の製造を可能にする
【００１３】
このような電極構造の製造の典型的な方法は、他方の導体、又は２つ以上に分割した層（例えば、ラメラ構造を形成）の表面にナノサイズドットの一方の導体を形成する方法を含んでいてもよい。
【００１４】
図１Ａから図１Ｅは、本発明に関する典型的な半導体デバイスを示す。図１Ａ及び図１Ｂは、２つの導体材料１００及び１０２と、半導体材料１０４とを含む、２つの典型的な実施形態の側面図を示す。図１Ａにおいて、導体材料１０２は、導体材料１００の最上面に複数の島として形成される。一方、図１Ｂにおいて、導体材料１０２は、導体材料１００の最上面にある複数の窪地に形成される。図１Ｃから図１Ｅは、半導体層１０４を取り除いて、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な実施形態の電極構造の３つの典型的な形状の平面図である。導体材料１０４の島がランダム配列なので、図１Ｅに示される典型的な形状は、図１Ａ及び図１Ｂの図面と直接的に対応していない。
【００１５】
導体材料１００及び１０２によって形成された電極構造は、半導体層１０４に電気的に接続されている。半導体層１０４は、有機半導体材料、無機半導体材料又はこれらを組み合わせたもので形成されている。構造は、例えばドープを塗装する、エッチング、蒸着などの従来から知られている方法で半導体層１０４内に形成されてもよい。また、半導体層１０４は、例えばＰＮ接合又は量子井戸構造のようなあらゆる構造を形成する多重副層を含んでいてもよい。
【００１６】
電極構造の第１の部分（導体材料１００）及び電極構造の第２の部分（導体材料１０２）の両方は、半導体材料１０４と直接的に接触している。このような２つの部分の導体材料は、異なる仕事関数を有している。その結果、電極構造の第１の部分と第２の部分との間の各接合は、小型の電源のように作用する。このような導体材料は、例えばポリシリコン及び有機導体のような、金属又は他の導体材料であってもよい。
【００１７】
導体材料１００及び１０２の仕事関数が異なっているので、電荷は、組み込まれた電界を作り出すこのような接合を横切って移動する。それ故に、このような接合の端部において、フリンジ電界が半導体材料１０４の中に広がる。典型的な導体材料１００の仕事関数と典型的な導体材料１０２の仕事関数との間の差は、フリンジ電界の量に依存しており、０．２ｅＶ以上である。
【００１８】
このフリンジ電界は、接合の近くの電極／半導体の接触の辺りで、電極と半導体材料１０４（例えば、電荷注入又は電荷抽出）との間を移動する電荷を支援する。例えば、外部電源に電気的に接続されている電極構造の第１の部分（導体材料１００）の仕事関数が電極構造の第２の部分（導体材料１０２）の仕事関数より大きい場合には、電極構造は、半導体材料１０４に電荷注入を支援するフリンジ電界又は半導体材料１０４から電荷抽出を支援するフリンジ電界を示す可能性がある。反対に、電極構造の第１の部分（導体材料１００）の仕事関数が電極構造の第２の部分（導体材料１０２）の仕事関数未満である場合には、電極構造は、半導体材料１０４に正孔注入を支援するフリンジ電界又は半導体材料１０４から正孔抽出を支援するフリンジ電界を示す可能性がある。
【００１９】
さらに、図１Ａから図１Ｅの典型的な電極構造のもう１つの潜在的な特徴は、導体材料１０２の島状の周囲の導体材料１００及び半導体材料１０４である。それ故に、導体材料１０２と外部流体、例えば電子デバイスを囲っている空気又は液体などとの間の相互作用を実質的に抑制する。このような特徴は、半導体材料１０４から電荷注入（又は半導体材料１０４から正孔抽出）を改良するために設計された電極構造に特に好ましい。このような電極構造において、導体材料１０２に対して、例えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属などのような仕事関数が低い導体材料が用いられることが望ましい。
【００２０】
図１Ａから図１Ｅの全てに示された典型的な電極構造は、導体材料１００の上面と半導体材料１０４の下面との間に形成された複数の島状の形である導体材料１０２を含む。図１Ｃから図１Ｅに示されるように、このような島は、実質的には、均一形状を有している。また一方、導体材料１０２の不均一な形状な島も同様に形成されている。また、図１Ｃから図１Ｅに示される円形、三角形、及び長円形は、主に、実施例であって、限定されるものではない。多角形、星形のような形及び不規則な形を含むその他の島の形状も同様に検討される。大きな円周で体積率を有する島が特に望ましい。また、図１Ａ及び図１Ｂに示される半楕円形状も、主に、実施例であって、限定されるものではない。例えば、実質的には三角形又は長方形を有する島が検討される。
【００２１】
ある典型的な実施形態において、島のそれぞれが、第２の導体材料のナノ粒子で前もって形成されていてもよい。このようなナノ粒子の島は、導体量子ドット、ポリマー鎖及びフラーレンを含むあらゆるナノ構造の材料から形成されていてもよい。
【００２２】
また別の典型的な実施形態において、例えば金属のような導体材料は、島を形成するために、薄膜蒸着技術を用いて蒸着させてもよい。このような薄膜蒸着技術は、蒸着法、スパッタリング法、スピンコート法、インクジェット印刷、及び原子層堆積、その他を含むあらゆるエピタキシャル方法を含んでいる。このような技術は、とても薄い第２の導体材料の島を形成するために用いられてもよい。
【００２３】
導体材料１０２のこのような島は、実質的には、図１Ｃ又は図１Ｄに示されるように均一なパターンで配置されていてもよい。又は、図１Ｅに示されるようにランダムパターンで配置されていてもよい。
【００２４】
図２は、電極構造２００がラメラ構造である典型的な半導体デバイスの変形例を示す。このような典型的な電極構造は、電極構造２００と半導体材料１０４との間の接合部分に実質的に垂直に配置させる一連の層を含む。ラメラ構造におけるこのような一連の層の第１の小集団は、第１の導体材料で形成され、第２の小集団は、第２の導体材料で形成される。
【００２５】
図３Ａから図３Ｃは、本発明に関するさらに別の典型的な半導体デバイスを示す。このような典型的な実施形態において、電極構造の第２の部分は、第２の導体材料で形成された多孔質層３００である。多孔質層３００は、導体材料１００の上面と半導体材料１０４の下面との間に形成される。導体材料１００と半導体材料１０４は、多孔質層３００の微細孔を通して直接的に接触する。図３Ａは、導体材料１００が微細孔を通して広がる典型的な実施形態を示す。また、図３Ｂは、半導体材料１０４が微細孔を通して広がる典型的な実施形態を示す。図３Ｃは，半導体層１０４を取り除いて、図３Ａ及び図３Ｂの典型的な実施形態の平面図を示す。図３Ａから図３Ｃの全てには、不規則な微細孔を含む多孔質層３００が示されている。また一方、多孔質層３００が規則正しい配列の微細孔とともに形成されていることも同様に検討される。
【００２６】
図４は、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅ、図３Ｂ及び図３Ｃに示される電極構造と同様の典型的な電極構造を含む半導体デバイスの製造の典型的な方法を示す。
【００２７】
ステップ４００において、半導体材料が供給される。ステップ４０２において、第１の導体材料は、供給された半導体材料の上面に蒸着（配置）される。その結果、第１の導体材料は、半導体材料の上面の部分だけを覆う。このような第１の導体材料は、第１の仕事関数を有している。第１の導体材料は、スパッタリング法、蒸着法、エピタキシャル蒸着法、インクジェット印刷、スピンコート法、及び原子層堆積を含む標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて、半導体材料上に蒸着されてもよい。
【００２８】
第１の導体材料は、マスキング及び選択的に領域が成長するような技術を用いて半導体材料の表面の適切な領域にだけ蒸着（配置）させてもよい。あるいは、第１の導体材料は、半導体材料の上面に固体層として堆積（配置）させてもよい。その結果、この固体層を、エッチング処理を行い、第１の導体材料からなる好ましい形状を形成してもよい。
【００２９】
原子層堆積を含むあらゆる析出技術は、導体材料の多孔質層を形成するために用いられてもよい。
【００３０】
また別の典型的な実施形態において、第１の導体材料のナノ粒子は、半導体材料の上面に堆積され、半導体材料の上面に複数の島が形成されてもよい。
【００３１】
それ故に、ステップ４０４において、第２の導体材料の層は、第１の導体材料及び半導体材料の上面の残っている領域の上方に形成される。第２の導体材料は、第１の導体材料の第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有している。このような第２の導体材料の層は、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて形成されてもよい。
【００３２】
第１の導体材料の上面の第１の領域だけを覆うように第２の仕事関数を有する第２の導体材料を蒸着する。
【００３３】
上述したように図１から図３に関して、第１及び第２の導体材料によって形成された最終的な電極構造は、第１の導体材料と第２の半導体材料との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。また、第２の導体材料の層は、実質的に第１の導体材料を密閉するように、第１の導体材料及び半導体材料の上面の第２の領域の上方に形成されてもよい。その結果、第１の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する。
【００３４】
図５は、図１Ａ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅ、図３Ａ及び図３Ｃに示される電極構造と同様の典型的な電極構造を含む半導体デバイスの製造の典型的な方法を示す。
【００３５】
ステップ５００において、第１の導体材料が供給される。このような第１の導体材料は、第１の仕事関数を有している。ステップ５０２において、第２の導体材料は、第１の導体材料の上面に蒸着（配置）される。その結果、第２の導体材料は、第１の導体材料の上面の一部だけを覆う。このような第２の導体材料は、第１の導体材料の第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有している。このような第２の導体材料の層は、上述した図４の典型的な方法のステップ４０２における半導体材料上に第１の導体材料を蒸着（配置）させるように、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて、第１の導体材料上に形成されてもよい。
【００３６】
それ故に、ステップ５０４において、半導体材料の層は、第２の導体材料及び第１の導体材料の上面の残っている領域の上方に形成される。このような半導体材料の層は、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて形成されてもよい。
【００３７】
上述したように図１から図４に関して、第１及び第２の導体材料によって形成された最終的な電極構造は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。また、半導体材料の層は、実質的に第２の導体材料を密閉するように、第２の導体材料及び台１の導体材料の上面の第２の領域の上方に形成されてもよい。その結果、第２の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する。
【００３８】
図６は、図２に示されるような典型的なラメラ構造を含む半導体デバイスの製造の典型的な方法を示す。ステップ６００において、ラメラ構造を有する電極構造が形成される。ラメラ構造は、一組の第１の導体材料の層及びもう一組の第２の導体材料の層を含む。第１の導体材料は、第１の仕事関数有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有している。
【００３９】
ステップ６０２において、半導体材料は、第１及び第２の導体材料の層に実質的に垂直である電極構造の表面に形成される。それ故に、電極構造は、第１の導体材料の層と第２の導体材料の層との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。半導体材料の層は、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて形成されてもよい。
【００４０】
本実施の形態に記載されている典型的な方法は、陽極及び／又は陰極を形成するために用いられてもよい。本発明の典型的な電極構造は、エレクトロルミネセントデバイス、スイッチングデバイス及び光起電デバイスのような多くの電子デバイスにおいて多く活用する可能性がある。表示装置及び照明装置は、上述した典型的な実施形態に記載されているように電荷注入を支援するフリンジ電界から特に利益を享受する可能性がある。
【００４１】
本発明は、多くの典型的な半導体デバイス及びこのようなデバイスの製造の典型的な方法を含む。本発明は、図示され、具体的な実施例に関して本発明の実施形態に記載されているけれども、詳細には限定されない。それどころか、あらゆる改良が、本発明の要旨を逸脱しないで、特許請求の範囲と同等の範囲及び領域内で詳細に考えられる可能性がある。特に、当業者は、本発明が２つの導体材料だけを含む電極構造に限定されない、つまり３つ以上の導体材料を含む電極構造が本発明によって具現化されることは理解できるであろう。また、明確に本実施形態に記載されたさまざまな特徴は、本発明によって具現化されたさらなる典型的な電子デバイスを形成するために混ぜ合わされる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に関する改良された電荷注入ための典型的な電極構造を示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明に関する改良された電荷注入ための典型的な電極構造を示す側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明に関する改良された電荷注入ための他の典型的な電極構造を示す側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に関する改良された電荷注入ためのまた他の典型的な電極構造を示す側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に関する改良された電荷注入ためのまた他の典型的な電極構造を示す側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図４】図４は、例えば図１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、３Ｂ及び３Ｃの典型的な構造のような改良された電荷注入のための電極構造を含む典型的な半導体素子を形成する典型的な方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、例えば図１Ａ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、３Ａ及び３Ｃの典型的な構造のような改良された電荷注入のための電極構造を含む典型的な半導体素子を形成する他の典型的な方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、例えば図２の典型的な構造のような改良された電荷注入のための電極構造を含む典型的な半導体素子を形成するまた他の典型的な方法を示すフローチャートである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリンジ電界（回り込み電界）の電荷注入を備えるために設計された電極構造に関する。このような電極構造により、改良された及び／又は簡易化された電子デバイスを製造することができる。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の半導体材料への電荷注入は、素子の効率化及び素子の品質に大いに役割を果たす。
【０００３】
特に、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及び高分子発光ダイオード（ＰＬＥＤ）のような有機半導体材料の機能は、有機半導体材料の関連する高電荷注入抵抗によって限定される。高電荷注入抵抗に打ち勝つために、低い仕事関数の金属が有機半導体素子に典型的に利用される。このような金属は、電荷注入を改良する。例えばカルシウムのような低い仕事関数の金属は、酸素の影響を受けやすく、空気又は湿気によって容易にダメージが与えられる。それ故に、このような材料で形成された電極の利用は、電子デバイスの設計及び製造で、盛り込むこと、潜在的な複合体、封入構造を必要としてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体材料にドープ塗料を塗ることは、電子機器の半導体材料への電荷注入を改良するために利用される。無機半導体素子の場合、抵抗接点を形成するために電極の近くで半導体材料にドープ塗料を大量に塗ることは、よくあることである。しかしながら、特に、ドーパントが駆動中に著しく拡散することができる場合には、いくつかの素子において、抵抗接点を形成するために用いられるドープ塗料の濃度が望ましくない。
【０００５】
本発明は、電子デバイスの半導体材料に改良された電荷注入を備える既存のものに代わる新規電極構造を備える。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の典型的な実施形態は、半導体材料及び半導体材料に電気的に接続された電極構造を備える半導体デバイスである。電極構造は、第１の導体材料で形成された第１の部分及び第２の導体材料で形成された第２の部分を有する。電極構造の第１の部分及び第２の部分の両方は、半導体材料と直接的に接触している。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。電極構造の第２の部分は、第１の部分と共に接合部を形成する。電極構造の第１の部分及び第２の部分は、第１の導体材料と第２の半導体材料との間の接合の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。
【０００７】
他の本発明の典型的な実施形態は、半導体デバイスの製造方法である。第１の導体材料は、半導体材料の上面に第１の導体材料に配置され、第１の導体材料は、半導体材料の上面の第１の領域だけを覆う。第２の導体材料の層は、第１の導体材料及び半導体材料の上面の第２の領域の上方に形成される。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。電極構造の第１の導体材料及び第２の導体材料は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が半導体材料に広がるように配置される。
【０００８】
また、本発明の典型的な実施形態は、半導体デバイスの製造方法である。第１の導体材料は、第２の導体材料の上面に配置され、第１の導体材料は、第２の導体材料の上面の第１の領域だけを覆う。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。半導体材料の層は、第１の導体材料及び第２の導体材料の上面の第２の領域の上方に形成される。電極構造の第１の導体材料及び第２の導体材料は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が半導体材料に広がるように配置される。
【０００９】
さらに、本発明の典型的な実施形態は、半導体デバイスの製造方法である。第１の導体材料の複数の層及び第２の導体材料の複数の層を含むラメラ構造を有する電極構造が形成される。第１の導体材料は、第１の仕事関数を有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する。第１の導体材料の層及び第２の導体材料の層に実質的に垂直である電極構造の表面に半導体材料の層が形成される。電極構造は、第１の導体材料の層と第２の導体材料の層との間の接合部の端部からのフリンジ電界が半導体材料に広がるように配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付の図面に関連する部分を読むことで、下記の詳細な説明から本発明を理解することができる。一般的な方法によれば、図面のさまざまな特徴は、縮尺どおりではない。一方、さまざまな特徴の寸法は、適宜に拡大され、又は明瞭のために省略される。
【００１１】
本発明の典型的な実施形態は、異なる仕事関数（ＷＦ）を有する２つの異なる導体を用いて、例えばエレクトロルミセント（ＥＬ）又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような半導体デバイスに電荷注入を高めることである。また、このような典型的な実施形態は、例えば、光起電力検出器及び太陽電池のような半導体デバイスから電荷抽出を高めるために利用されてもよい。このような２つの導体材料によって形成された典型的な電極構造は、接合部分又は２つの導体の間の接合部の端部からフリンジ電界を作る。作り出されたフリンジ電界により、半導体材料の隣接した領域への電荷注入を改良することができる。半導体接触で電極の表面領域における接合端部の長さの比率が十分に高い場合には、結果的に電荷注入を高めることは、重要である可能性がある。このような比率は、できるだけナノスケールのドット（例えば、ナノドット）の電極接触表面の導体の１つの新規小さな島によって増大させる可能性がある。このような典型的に実施形態は、抵抗接点を形成するために高いドーピング濃度の必要性を低減する可能性がある。また、このような典型的に実施形態は、光起電デバイスから電荷抽出を改良する可能性がある。また、このような典型的に実施形態は、例えばＴＦＴデバイス、ＥＬデバイス、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）のようなデバイスにおける電荷注入の効率を改良する可能性がある。
【００１２】
本発明の典型的な実施形態は、電子及び／又は正孔注入層又は電子及び／又は正孔抽出層として用いられてもよい。また、本発明の典型的な実施形態は、例えばカルシウム、バリウム及びイリチウムのようなアルカリ及びアルカリ土類金属を含んでいる従来のカソードと比較して、比較的に空気中で安定するカソード構造の製造を可能にする
【００１３】
このような電極構造の製造の典型的な方法は、他方の導体、又は２つ以上に分割した層（例えば、ラメラ構造を形成）の表面にナノサイズドットの一方の導体を形成する方法を含んでいてもよい。
【００１４】
図１Ａから図１Ｅは、本発明に関する典型的な半導体デバイスを示す。図１Ａ及び図１Ｂは、２つの導体材料１００及び１０２と、半導体材料１０４とを含む、２つの典型的な実施形態の側面図を示す。図１Ａにおいて、導体材料１０２は、導体材料１００の最上面に複数の島として形成される。一方、図１Ｂにおいて、導体材料１０２は、導体材料１００の最上面にある複数の窪地に形成される。図１Ｃから図１Ｅは、半導体層１０４を取り除いて、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な実施形態の電極構造の３つの典型的な形状の平面図である。導体材料１０４の島がランダム配列なので、図１Ｅに示される典型的な形状は、図１Ａ及び図１Ｂの図面と直接的に対応していない。
【００１５】
導体材料１００及び１０２によって形成された電極構造は、半導体層１０４に電気的に接続されている。半導体層１０４は、有機半導体材料、無機半導体材料又はこれらを組み合わせたもので形成されている。構造は、例えばドープを塗装する、エッチング、蒸着などの従来から知られている方法で半導体層１０４内に形成されてもよい。また、半導体層１０４は、例えばＰＮ接合又は量子井戸構造のようなあらゆる構造を形成する多重副層を含んでいてもよい。
【００１６】
電極構造の第１の部分（導体材料１００）及び電極構造の第２の部分（導体材料１０２）の両方は、半導体材料１０４と直接的に接触している。このような２つの部分の導体材料は、異なる仕事関数を有している。その結果、電極構造の第１の部分と第２の部分との間の各接合は、小型の電源のように作用する。このような導体材料は、例えばポリシリコン及び有機導体のような、金属又は他の導体材料であってもよい。
【００１７】
導体材料１００及び１０２の仕事関数が異なっているので、電荷は、組み込まれた電界を作り出すこのような接合を横切って移動する。それ故に、このような接合の端部において、フリンジ電界が半導体材料１０４の中に広がる。典型的な導体材料１００の仕事関数と典型的な導体材料１０２の仕事関数との間の差は、フリンジ電界の量に依存しており、０．２ｅＶ以上である。
【００１８】
このフリンジ電界は、接合の近くの電極／半導体の接触の辺りで、電極と半導体材料１０４（例えば、電荷注入又は電荷抽出）との間を移動する電荷を支援する。例えば、外部電源に電気的に接続されている電極構造の第１の部分（導体材料１００）の仕事関数が電極構造の第２の部分（導体材料１０２）の仕事関数より大きい場合には、電極構造は、半導体材料１０４に電荷注入を支援するフリンジ電界又は半導体材料１０４から電荷抽出を支援するフリンジ電界を示す可能性がある。反対に、電極構造の第１の部分（導体材料１００）の仕事関数が電極構造の第２の部分（導体材料１０２）の仕事関数未満である場合には、電極構造は、半導体材料１０４に正孔注入を支援するフリンジ電界又は半導体材料１０４から正孔抽出を支援するフリンジ電界を示す可能性がある。
【００１９】
さらに、図１Ａから図１Ｅの典型的な電極構造のもう１つの潜在的な特徴は、導体材料１０２の島状の周囲の導体材料１００及び半導体材料１０４である。それ故に、導体材料１０２と外部流体、例えば電子デバイスを囲っている空気又は液体などとの間の相互作用を実質的に抑制する。このような特徴は、半導体材料１０４から電荷注入（又は半導体材料１０４から正孔抽出）を改良するために設計された電極構造に特に好ましい。このような電極構造において、導体材料１０２に対して、例えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属などのような仕事関数が低い導体材料が用いられることが望ましい。
【００２０】
図１Ａから図１Ｅの全てに示された典型的な電極構造は、導体材料１００の上面と半導体材料１０４の下面との間に形成された複数の島状の形である導体材料１０２を含む。図１Ｃから図１Ｅに示されるように、このような島は、実質的には、均一形状を有している。また一方、導体材料１０２の不均一な形状な島も同様に形成されている。また、図１Ｃから図１Ｅに示される円形、三角形、及び長円形は、主に、実施例であって、限定されるものではない。多角形、星形のような形及び不規則な形を含むその他の島の形状も同様に検討される。大きな円周で体積率を有する島が特に望ましい。また、図１Ａ及び図１Ｂに示される半楕円形状も、主に、実施例であって、限定されるものではない。例えば、実質的には三角形又は長方形を有する島が検討される。
【００２１】
ある典型的な実施形態において、島のそれぞれが、第２の導体材料のナノ粒子で前もって形成されていてもよい。このようなナノ粒子の島は、導体量子ドット、ポリマー鎖及びフラーレンを含むあらゆるナノ構造の材料から形成されていてもよい。
【００２２】
また別の典型的な実施形態において、例えば金属のような導体材料は、島を形成するために、薄膜蒸着技術を用いて蒸着させてもよい。このような薄膜蒸着技術は、蒸着法、スパッタリング法、スピンコート法、インクジェット印刷、及び原子層堆積、その他を含むあらゆるエピタキシャル方法を含んでいる。このような技術は、とても薄い第２の導体材料の島を形成するために用いられてもよい。
【００２３】
導体材料１０２のこのような島は、実質的には、図１Ｃ又は図１Ｄに示されるように均一なパターンで配置されていてもよい。又は、図１Ｅに示されるようにランダムパターンで配置されていてもよい。
【００２４】
図２は、電極構造２００がラメラ構造である典型的な半導体デバイスの変形例を示す。このような典型的な電極構造は、電極構造２００と半導体材料１０４との間の接合部分に実質的に垂直に配置させる一連の層を含む。ラメラ構造におけるこのような一連の層の第１の小集団は、第１の導体材料で形成され、第２の小集団は、第２の導体材料で形成される。
【００２５】
図３Ａから図３Ｃは、本発明に関するさらに別の典型的な半導体デバイスを示す。このような典型的な実施形態において、電極構造の第２の部分は、第２の導体材料で形成された多孔質層３００である。多孔質層３００は、導体材料１００の上面と半導体材料１０４の下面との間に形成される。導体材料１００と半導体材料１０４は、多孔質層３００の微細孔を通して直接的に接触する。図３Ａは、導体材料１００が微細孔を通して広がる典型的な実施形態を示す。また、図３Ｂは、半導体材料１０４が微細孔を通して広がる典型的な実施形態を示す。図３Ｃは，半導体層１０４を取り除いて、図３Ａ及び図３Ｂの典型的な実施形態の平面図を示す。図３Ａから図３Ｃの全てには、不規則な微細孔を含む多孔質層３００が示されている。また一方、多孔質層３００が規則正しい配列の微細孔とともに形成されていることも同様に検討される。
【００２６】
図４は、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅ、図３Ｂ及び図３Ｃに示される電極構造と同様の典型的な電極構造を含む半導体デバイスの製造の典型的な方法を示す。
【００２７】
ステップ４００において、半導体材料が供給される。ステップ４０２において、第１の導体材料は、供給された半導体材料の上面に蒸着（配置）される。その結果、第１の導体材料は、半導体材料の上面の部分だけを覆う。このような第１の導体材料は、第１の仕事関数を有している。第１の導体材料は、スパッタリング法、蒸着法、エピタキシャル蒸着法、インクジェット印刷、スピンコート法、及び原子層堆積を含む標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて、半導体材料上に蒸着されてもよい。
【００２８】
第１の導体材料は、マスキング及び選択的に領域が成長するような技術を用いて半導体材料の表面の適切な領域にだけ蒸着（配置）させてもよい。あるいは、第１の導体材料は、半導体材料の上面に固体層として堆積（配置）させてもよい。その結果、この固体層を、エッチング処理を行い、第１の導体材料からなる好ましい形状を形成してもよい。
【００２９】
原子層堆積を含むあらゆる析出技術は、導体材料の多孔質層を形成するために用いられてもよい。
【００３０】
また別の典型的な実施形態において、第１の導体材料のナノ粒子は、半導体材料の上面に堆積され、半導体材料の上面に複数の島が形成されてもよい。
【００３１】
それ故に、ステップ４０４において、第２の導体材料の層は、第１の導体材料及び半導体材料の上面の残っている領域の上方に形成される。第２の導体材料は、第１の導体材料の第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有している。このような第２の導体材料の層は、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて形成されてもよい。
【００３２】
第１の導体材料の上面の第１の領域だけを覆うように第２の仕事関数を有する第２の導体材料を蒸着する。
【００３３】
上述したように図１から図３に関して、第１及び第２の導体材料によって形成された最終的な電極構造は、第１の導体材料と第２の半導体材料との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。また、第２の導体材料の層は、実質的に第１の導体材料を密閉するように、第１の導体材料及び半導体材料の上面の第２の領域の上方に形成されてもよい。その結果、第１の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する。
【００３４】
図５は、図１Ａ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅ、図３Ａ及び図３Ｃに示される電極構造と同様の典型的な電極構造を含む半導体デバイスの製造の典型的な方法を示す。
【００３５】
ステップ５００において、第１の導体材料が供給される。このような第１の導体材料は、第１の仕事関数を有している。ステップ５０２において、第２の導体材料は、第１の導体材料の上面に蒸着（配置）される。その結果、第２の導体材料は、第１の導体材料の上面の一部だけを覆う。このような第２の導体材料は、第１の導体材料の第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有している。このような第２の導体材料の層は、上述した図４の典型的な方法のステップ４０２における半導体材料上に第１の導体材料を蒸着（配置）させるように、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて、第１の導体材料上に形成されてもよい。
【００３６】
それ故に、ステップ５０４において、半導体材料の層は、第２の導体材料及び第１の導体材料の上面の残っている領域の上方に形成される。このような半導体材料の層は、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて形成されてもよい。
【００３７】
上述したように図１から図４に関して、第１及び第２の導体材料によって形成された最終的な電極構造は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。また、半導体材料の層は、実質的に第２の導体材料を密閉するように、第２の導体材料及び台１の導体材料の上面の第２の領域の上方に形成されてもよい。その結果、第２の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する。
【００３８】
図６は、図２に示されるような典型的なラメラ構造を含む半導体デバイスの製造の典型的な方法を示す。ステップ６００において、ラメラ構造を有する電極構造が形成される。ラメラ構造は、一組の第１の導体材料の層及びもう一組の第２の導体材料の層を含む。第１の導体材料は、第１の仕事関数有し、第２の導体材料は、第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有している。
【００３９】
ステップ６０２において、半導体材料は、第１及び第２の導体材料の層に実質的に垂直である電極構造の表面に形成される。それ故に、電極構造は、第１の導体材料の層と第２の導体材料の層との間の接合部の端部からフリンジ電界が半導体材料中へ広がるように配置される。半導体材料の層は、標準的な半導体材料製造技術のいくつかを用いて形成されてもよい。
【００４０】
本実施の形態に記載されている典型的な方法は、陽極及び／又は陰極を形成するために用いられてもよい。本発明の典型的な電極構造は、エレクトロルミネセントデバイス、スイッチングデバイス及び光起電デバイスのような多くの電子デバイスにおいて多く活用する可能性がある。表示装置及び照明装置は、上述した典型的な実施形態に記載されているように電荷注入を支援するフリンジ電界から特に利益を享受する可能性がある。
【００４１】
本発明は、多くの典型的な半導体デバイス及びこのようなデバイスの製造の典型的な方法を含む。本発明は、図示され、具体的な実施例に関して本発明の実施形態に記載されているけれども、詳細には限定されない。それどころか、あらゆる改良が、本発明の要旨を逸脱しないで、特許請求の範囲と同等の範囲及び領域内で詳細に考えられる可能性がある。特に、当業者は、本発明が２つの導体材料だけを含む電極構造に限定されない、つまり３つ以上の導体材料を含む電極構造が本発明によって具現化されることは理解できるであろう。また、明確に本実施形態に記載されたさまざまな特徴は、本発明によって具現化されたさらなる典型的な電子デバイスを形成するために混ぜ合わされる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に関する改良された電荷注入ための典型的な電極構造を示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明に関する改良された電荷注入ための典型的な電極構造を示す側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、図１Ａ及び図１Ｂの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明に関する改良された電荷注入ための他の典型的な電極構造を示す側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に関する改良された電荷注入ためのまた他の典型的な電極構造を示す側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に関する改良された電荷注入ためのまた他の典型的な電極構造を示す側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａの典型的な電極構造における導体材料の典型的な構造を示す平面図である。
【図４】図４は、例えば図１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、３Ｂ及び３Ｃの典型的な構造のような改良された電荷注入のための電極構造を含む典型的な半導体素子を形成する典型的な方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、例えば図１Ａ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、３Ａ及び３Ｃの典型的な構造のような改良された電荷注入のための電極構造を含む典型的な半導体素子を形成する他の典型的な方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、例えば図２の典型的な構造のような改良された電荷注入のための電極構造を含む典型的な半導体素子を形成するまた他の典型的な方法を示すフローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料と、
上記半導体材料に電気的に接続された電極構造とを備える半導体デバイスであって、
上記電極構造は、
第１の仕事関数を有し、上記半導体材料と直接的に接触する第１の導体材料で形成された第１の部分と、
上記第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有し、上記電極構造の上記第１の部分と接合部を形成し、上記半導体材料と直接的に接触する第２の導体材料で形成された第２の部分とを備え、
上記電極構造の上記第１の部分及び上記第２の部分は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料中へ広がるように配置される、半導体デバイス。
【請求項２】
上記半導体材料は、有機半導体材料又は無機半導体材料のうちの１つである、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
上記電極構造は、上記電極構造と上記半導体材料との間の接合部分に垂直に実質的に配置させた一連の層を有するラメラ構造であり、
上記電極構造の上記第１の部分は、上記ラメラ構造の一連の層の第１の小集団であり、
上記電極構造の上記第２の部分は、上記ラメラ構造の一連の層の第２の小集団である、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
上記電極構造の上記第２の部分は、上記電極構造の上面と上記半導体材料の下面との間に形成された上記第２の導体材料の複数の島を含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
上記第２の導体材料の複数の上記島は、実質的に一定の形態に配置される、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
上記第２の導体材料の複数の上記島は、実質的に一定の形状を有する、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
複数の上記島のそれぞれは、上記第２の導体材料の前もって作られたナノ粒子である、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
上記前もって作られたナノ粒子は、フラーレンである、請求項７に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
上記電極構造の上記第２の部分は、上記電極構造の上面に形成された上記第２の導体材料の多孔質層であり、上記多孔質層は、複数の細孔を有し、
上記電極構造の上記第１の部分は、上記電極構造の上記第２の部分における複数の上記細孔を通じて上記半導体材料と直接的に接触している、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
上記電極構造の上記第２の部分は、上記電極構造の上面と上記半導体材料の下面との間に形成され、上記電極構造の上記第１の部分及び上記半導体材料は、上記電極構造の上記第２の部分と外部流体との間の相互作用を抑制する、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
上記第２の導体材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のうちの１つである、請求項１０に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
上記電極構造の上記第１の部分は、外部電源に電気的に接続され、
上記第１の仕事関数は、上記第２の仕事関数以下であり、
上記電極構造は、フリンジ電界に支援された電子注入もしくは正孔抽出の少なくとも１つを示す、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
上記電極構造の上記第１の部分は、外部電源に電気的に接続され、
上記第１の仕事関数は、上記第２の仕事関数以上であり、
上記電極構造は、フリンジ電界に支援された正孔注入もしくは電子抽出のすくなくとも１つを示す、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
上記第１の仕事関数と上記第２の仕事関数との差異は、約０．２ｅＶ以上である、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１５】
ａ）半導体材料の上面に第１の導体材料を配置し、第１の仕事関数を有する上記第１の導体材料は、上記半導体材料の上記上面の第１の領域だけを覆うステップと、
ｂ）上記第１の導体材料及び上記半導体材料の上面の第２の領域の上方に、上記第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する第２の導体材料の層を形成するステップとを備え、
上記第１の導体材料及び上記第２の導体材料は、上記第１の導体材料と上記第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料に広がるように配置される電極構造を形成する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項１６】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面の上記第１の領域に複数の島のように上記第１の導体材料を配置するステップを含む、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１７】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料の多孔質層を配置するステップを含む、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１８】
上記ステップ（ａ）は、
スパッタリング法を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
蒸着技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
エピタキシャル技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
印刷を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
回転塗布技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
及び原子層堆積技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
のうち少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１９】
上記ステップ（ｂ）は、上記第２の導体材料の上記層及び上記半導体材料が上記ステップ（ａ）で配置された上記第１の導体材料を実質的に封止するように上記第１の導体材料及び上記半導体材料の上記上面の上記第２の領域の上方に上記第２の導体材料の上記層を形成するステップを含み、その結果、上記第１の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２０】
ａ）第２の導体材料の上面に第１の導体材料を配置し、第１の仕事関数を有する上記第１の導体材料は、上記第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する上記第２の導体材料の上記上面の第１の領域だけを覆うステップと、
ｂ）上記第１の導体材料及び上記第２の導体材料の上記上面の第２の領域の上方に半導体材料の層を形成するステップとを備え、
上記第１の導体材料及び上記第２の導体材料は、上記第１の導体材料と上記第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料に広がるように配置される電極構造を形成する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項２１】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面の上記第１の領域に複数の島のように上記第１の導体材料を配置するステップを含む、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２２】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料の多孔質層を配置するステップを含む、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２３】
上記ステップ（ａ）は、
スパッタリング法を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
蒸着技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
エピタキシャル技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
印刷を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
回転塗布技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
及び原子層堆積技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
のうち少なくとも１つを含む、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２４】
上記ステップ（ｂ）は、上記第２の導体材料の上記層及び上記半導体材料が上記ステップ（ａ）で配置された上記第１の導体材料を実質的に封止するように上記第１の導体材料及び上記半導体材料の上記上面の上記第２の領域の上方に上記第２の導体材料の上記層を形成するステップを含み、その結果、上記第１の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２５】
ａ）第１の仕事関数を有する第１の導体材料の複数の層及び第２の仕事関数を有する第２の導体材料の複数の層を含むラメラ構造を有する電極構造を形成するステップと、
ｂ）上記第１の導体材料の層及び上記第２の導体材料の層に実質的に垂直である上記電極構造の表面に半導体材料の層を形成するステップとを備え、
上記電極構造は、上記第１の導体材料の層と上記第２の導体材料の層との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料に広がるように配置される、半導体デバイスの製造方法。
【請求項１】
半導体材料と、
上記半導体材料に電気的に接続された電極構造とを備える半導体デバイスであって、
上記電極構造は、
第１の仕事関数を有し、上記半導体材料と直接的に接触する第１の導体材料で形成された第１の部分と、
上記第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有し、上記電極構造の上記第１の部分と接合部を形成し、上記半導体材料と直接的に接触する第２の導体材料で形成された第２の部分とを備え、
上記電極構造の上記第１の部分及び上記第２の部分は、第１の導体材料と第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料中へ広がるように配置される、半導体デバイス。
【請求項２】
上記半導体材料は、有機半導体材料又は無機半導体材料のうちの１つである、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
上記電極構造は、上記電極構造と上記半導体材料との間の接合部分に垂直に実質的に配置させた一連の層を有するラメラ構造であり、
上記電極構造の上記第１の部分は、上記ラメラ構造の一連の層の第１の小集団であり、
上記電極構造の上記第２の部分は、上記ラメラ構造の一連の層の第２の小集団である、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
上記電極構造の上記第２の部分は、上記電極構造の上面と上記半導体材料の下面との間に形成された上記第２の導体材料の複数の島を含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
上記第２の導体材料の複数の上記島は、実質的に一定の形態に配置される、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
上記第２の導体材料の複数の上記島は、実質的に一定の形状を有する、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
複数の上記島のそれぞれは、上記第２の導体材料の前もって作られたナノ粒子である、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
上記前もって作られたナノ粒子は、フラーレンである、請求項７に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
上記電極構造の上記第２の部分は、上記電極構造の上面に形成された上記第２の導体材料の多孔質層であり、上記多孔質層は、複数の細孔を有し、
上記電極構造の上記第１の部分は、上記電極構造の上記第２の部分における複数の上記細孔を通じて上記半導体材料と直接的に接触している、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
上記電極構造の上記第２の部分は、上記電極構造の上面と上記半導体材料の下面との間に形成され、上記電極構造の上記第１の部分及び上記半導体材料は、上記電極構造の上記第２の部分と外部流体との間の相互作用を抑制する、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
上記第２の導体材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のうちの１つである、請求項１０に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
上記電極構造の上記第１の部分は、外部電源に電気的に接続され、
上記第１の仕事関数は、上記第２の仕事関数以下であり、
上記電極構造は、フリンジ電界に支援された電子注入もしくは正孔抽出の少なくとも１つを示す、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
上記電極構造の上記第１の部分は、外部電源に電気的に接続され、
上記第１の仕事関数は、上記第２の仕事関数以上であり、
上記電極構造は、フリンジ電界に支援された正孔注入もしくは電子抽出のすくなくとも１つを示す、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
上記第１の仕事関数と上記第２の仕事関数との差異は、約０．２ｅＶ以上である、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１５】
ａ）半導体材料の上面に第１の導体材料を配置し、第１の仕事関数を有する上記第１の導体材料は、上記半導体材料の上記上面の第１の領域だけを覆うステップと、
ｂ）上記第１の導体材料及び上記半導体材料の上面の第２の領域の上方に、上記第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する第２の導体材料の層を形成するステップとを備え、
上記第１の導体材料及び上記第２の導体材料は、上記第１の導体材料と上記第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料に広がるように配置される電極構造を形成する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項１６】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面の上記第１の領域に複数の島のように上記第１の導体材料を配置するステップを含む、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１７】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料の多孔質層を配置するステップを含む、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１８】
上記ステップ（ａ）は、
スパッタリング法を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
蒸着技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
エピタキシャル技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
印刷を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
回転塗布技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
及び原子層堆積技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
のうち少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１９】
上記ステップ（ｂ）は、上記第２の導体材料の上記層及び上記半導体材料が上記ステップ（ａ）で配置された上記第１の導体材料を実質的に封止するように上記第１の導体材料及び上記半導体材料の上記上面の上記第２の領域の上方に上記第２の導体材料の上記層を形成するステップを含み、その結果、上記第１の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する、請求項１５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２０】
ａ）第２の導体材料の上面に第１の導体材料を配置し、第１の仕事関数を有する上記第１の導体材料は、上記第１の仕事関数と異なる第２の仕事関数を有する上記第２の導体材料の上記上面の第１の領域だけを覆うステップと、
ｂ）上記第１の導体材料及び上記第２の導体材料の上記上面の第２の領域の上方に半導体材料の層を形成するステップとを備え、
上記第１の導体材料及び上記第２の導体材料は、上記第１の導体材料と上記第２の導体材料との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料に広がるように配置される電極構造を形成する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項２１】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面の上記第１の領域に複数の島のように上記第１の導体材料を配置するステップを含む、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２２】
上記ステップ（ａ）は、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料の多孔質層を配置するステップを含む、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２３】
上記ステップ（ａ）は、
スパッタリング法を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
蒸着技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
エピタキシャル技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
印刷を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
回転塗布技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
及び原子層堆積技術を用いて、上記半導体材料の上記上面に上記第１の導体材料を配置するステップ、
のうち少なくとも１つを含む、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２４】
上記ステップ（ｂ）は、上記第２の導体材料の上記層及び上記半導体材料が上記ステップ（ａ）で配置された上記第１の導体材料を実質的に封止するように上記第１の導体材料及び上記半導体材料の上記上面の上記第２の領域の上方に上記第２の導体材料の上記層を形成するステップを含み、その結果、上記第１の導体材料と外部流体との間の相互作用を実質的に抑制する、請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２５】
ａ）第１の仕事関数を有する第１の導体材料の複数の層及び第２の仕事関数を有する第２の導体材料の複数の層を含むラメラ構造を有する電極構造を形成するステップと、
ｂ）上記第１の導体材料の層及び上記第２の導体材料の層に実質的に垂直である上記電極構造の表面に半導体材料の層を形成するステップとを備え、
上記電極構造は、上記第１の導体材料の層と上記第２の導体材料の層との間の接合部の端部からのフリンジ電界が上記半導体材料に広がるように配置される、半導体デバイスの製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２６３１９２（Ｐ２００８−２６３１９２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８７０２２（Ｐ２００８−８７０２２）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【出願人】（５９２０３５４５３）コーネル・リサーチ・ファンデーション・インコーポレイテッド (39)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＲＮＥＬＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ， ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【出願人】（５９２０３５４５３）コーネル・リサーチ・ファンデーション・インコーポレイテッド (39)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＲＮＥＬＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ， ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]