有機半導体DNTTをベースとしたMISキャパシタのACアドミッタンス

　有機半導体dinaphtho[2,3-b:2’,3’-f]thieno[3,2-b]thiophene (DNTT)をベースとした金属・絶縁体・半導体キャパシタ（MISキャパシタ）のアドミッタンスY (= G + jωC)を測定し、このデバイスにおけるキャリア・ダイナミクスの周波数依存性について研究した[1]。MISキャパシタのデバイス構造はAl (50 nm) /AlO_x (4 nm) /DNTT (30 nm) /Au (90 nm)である。図1にデバイスの光学顕微鏡写真を示す。Yは、インピーダンス測定器のLow端子をAu電極に、High端子をAl電極につないで測定した。図2はDC電圧を–2.5 V印加したときのY/ωの虚部(C)と実部(G/ω)の周波数スペクトルである。図2からわかるように、CのスロープはG/ωのピークに対応しており、CとG/ωはお互いに相補的な関係にあることがわかる。
　次に、異なるコンタクト形状をもつ様々なデバイスを測定した。その解析によると、高周波ピークP_Hのピーク高さはトップコンタクトの面積に比例し、低周波ピークP_Lのピーク高さはAuに覆われていないAlゲート上のDNTTの面積に比例することがわかった。このことから、P_Hはトップコンタクトからその直下のDNTT／絶縁体界面へのキャリア注入に起因しており、P_Lはトップコンタクト直下からAlゲート上のDNTT全体に拡がるドリフト電流に起因していることがわかった。また、キャリアの拡散方程式を数値的に計算することによって、P_Lを非常によく再現することができることがわかった。このフィッティングにおいて移動度はパラメータの1つとして用いられる。各ゲート電圧におけるスペクトルをフィッティングすることによって、蓄積領域(–2.5 V)から閾値下領域(–1.1 V)までの移動度を求めることができた。


図1 　DNTTをベースとしたMISキャパシタの光学顕微鏡写真。	図2 　MISキャパシタのキャパシタンス・スペクトル(a)、およびコンダクタンススペクトル(b)。