電位分布測定用導電性AFM探針と有機半導体間の接触抵抗評価

摘要

AFM potentiometry, which is highly accurate of the analysis of potential distribution, is useful for the clarification of the characteristic limitation factor of organic thin-film transistors. However, there is a problem with low measurement yield, and it is suspected that the contact resistance between the organic semiconductor and the conductive probe is the considerable cause. In this work, the contact resistance between various conductive probes and pentacene was evaluated by AFM current measurement. As a result, it was confirmed that initial contact resistance of Pt-coated probe which is coated by a specific condition and carbon nanofiber (CNF) probe is low. It was also confirmed that the work function of CNF especially in a nitrogen atmosphere is almost equal to the top of pentacene HOMO. This would be a cause of the low contact resistance of CNF.%有機薄膜トランジスタの特性制限要因の解明のために、動作時電位分布を高精度で評価できるAfMポテンショメトリは極めて有用である。しかし現状では測定収率が低いという問題があり、その原因として有機半導体と導電性探針との間の接触抵抗が大きいことが疑われている。本研究では、様々な導電性探針とペンタセンとの間の接触抵抗をAFM電流測定により評価した。その結果、測定に伴い探針先端にべンタセンが付着することによって接触抵抗が小さくなること、特定の条件で成膜したPtコート探針やカーボンナノファイバー（CNF）探針が低い初期接触抵抗を示すことが確認された。CNFは特に窒素中での仕事関数がペンタセンのHOMO上端とほぼ等しいことが確認され、これが低接触抵抗の原因であると考えられる。