JP2007207966A - Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機半導体材料、有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタに関する。 The present invention relates to an organic semiconductor material, an organic semiconductor film, an organic semiconductor device, and an organic thin film transistor.
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。 With the widespread use of information terminals, there is an increasing need for flat panel displays as computer displays. In addition, with the progress of computerization, the information that has been provided in paper media has been increasingly digitized. As a mobile display medium that is thin, light, and easy to carry, it has become electronic paper or digital paper. Needs are growing.
一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機EL(有機エレクトロルミネッセンス)、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。また、こうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子(TFT素子)を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらTFT素子を形成し、液晶、有機EL素子等が封止されている。 In general, in a flat panel display device, a display medium is formed using elements utilizing liquid crystal, organic EL (organic electroluminescence), electrophoresis, or the like. In such display media, a technique using an active drive element (TFT element) as an image drive element has become mainstream in order to ensure uniformity of screen brightness, screen rewrite speed, and the like. For example, in a normal computer display, these TFT elements are formed on a glass substrate, and liquid crystal, organic EL elements, etc. are sealed.
ここでTFT素子には主にa−Si(アモルファスシリコン)、p−Si(ポリシリコン)等の半導体を用いることができ、これらのSi半導体(必要に応じて金属膜も)を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでTFT素子が製造される。こうしたTFT素子の製造には通常、スパッタリング、プラズマCVD等の高温あるいは高真空の製造プロセスが必要とされる。 Here, semiconductors such as a-Si (amorphous silicon) and p-Si (polysilicon) can be mainly used for the TFT element, and these Si semiconductors (and metal films as necessary) are formed into a multilayer structure. The TFT element is manufactured by sequentially forming the drain and gate electrodes on the substrate. In order to manufacture such TFT elements, a high temperature or high vacuum manufacturing process such as sputtering or plasma CVD is usually required.
このような従来からのSi材料を用いたTFT素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるをえず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイを、こうした従来知られたTFT素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にTFT素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。 Since the formation of such a conventional TFT element using a Si material includes a process at a high temperature, the substrate material is restricted to be a material that can withstand the process temperature. Therefore, in practice, glass must be used, and when the above-described thin display such as electronic paper or digital paper is configured using such a conventionally known TFT element, the display is heavy and flexible. Products that may break due to chipping or dropping impact. These characteristics resulting from the formation of TFT elements on a glass substrate are undesirable in satisfying the need for an easy-to-carry-type thin display accompanying the progress of computerization.
一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機EL素子用の電荷輸送性材料のほか、例えば非特許文献1等において論じられているような有機レーザー発振素子や、例えば非特許文献2等、多数の論文に報告されている有機薄膜トランジスタ素子(有機TFT素子)への応用が期待されている。これら有機半導体デバイスを実現できれば、基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも、例えばTFT素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にTFT素子を形成し、そのTFT素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない(もしくは非常に割れにくい)ディスプレイとすることができるであろう。
On the other hand, in recent years, organic semiconductor materials have been energetically studied as organic compounds having high charge transport properties. These compounds are reported in many papers such as organic laser oscillation elements as discussed in Non-Patent
さらには、有機半導体材料の分子構造を適切に改良することによって、溶剤に溶解できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も可能となり、従来のフォトリソグラフによってパターニングする方法と比べて大幅な工程数の削減が可能となるため、さらなる低コスト化が可能になると期待される。 Furthermore, it is considered that there is a possibility of obtaining a semiconductor that can be dissolved in a solvent by appropriately improving the molecular structure of the organic semiconductor material, and the production by the printing method including the ink jet method can be performed by converting the organic semiconductor solution into an ink. This is possible, and since the number of steps can be greatly reduced as compared with the conventional patterning method using photolithography, the cost can be further reduced.
しかしながら、こうしたTFT素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、ペンタセンやテトラセンといったアセン類(例えば、特許文献1参照)、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物(例えば、特許文献2参照)や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン6量体を代表例とする芳香族オリゴマー(例えば、特許文献3参照)、ナフタレン、アントラセンに5員の芳香族複素環が対称に縮合した化合物(例えば、特許文献4参照)、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン(例えば、特許文献5参照)、さらにはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−p−フェニレンビニレンといった共役高分子等限られた種類の化合物(例えば、非特許文献1〜3参照)でしかなく、溶剤への十分な溶解性を保持しながら、十分なキャリア移動度、ON/OFF比を示す材料は見出されていない。 However, organic semiconductors for realizing such TFT elements have been studied so far such as acenes such as pentacene and tetracene (for example, see Patent Document 1), phthalocyanines including lead phthalocyanine, perylene and its tetracarboxylic acid. Low molecular weight compounds such as acid derivatives (for example, see Patent Document 2), aromatic oligomers represented by thiophene hexamers called α-thienyl or sexithiophene (for example, see Patent Document 3), naphthalene, anthracene A compound in which a member aromatic heterocycle is condensed symmetrically (for example, see Patent Document 4), mono-, oligo- and polydithienopyridine (for example, see Patent Document 5), polythiophene, polythienylene vinylene, poly-p-phenylene Limited to conjugated polymers such as vinylene However, no material has been found that exhibits sufficient carrier mobility and ON / OFF ratio while maintaining sufficient solubility in a solvent. .
最近、溶解性の高いアセン類であるルブレンの単結晶が非常に高い移動度を有することが報告(非特許文献4参照)されているが、このような単結晶は気相成長法で作製したものであり、溶液キャストで製膜した膜は通常アモルファスであり、十分な移動度は得られていない。 Recently, it has been reported that a single crystal of rubrene, which is a highly soluble acene, has very high mobility (see Non-Patent Document 4). Such a single crystal was produced by a vapor phase growth method. The film formed by solution casting is usually amorphous, and sufficient mobility is not obtained.
また、真空蒸着によって高いキャリア移動度を有する化合物であるペンタセンに官能基を付与した化合物等も開示され、溶液塗布によって比較的良好なキャリア移動度が得られるとの報告(例えば、特許文献6参照)もなされている。
Also disclosed is a compound in which a functional group is added to pentacene, which is a compound having high carrier mobility by vacuum deposition, and a relatively good carrier mobility can be obtained by solution coating (see, for example,
しかし、ルブレンやペンタセン等のアセン系の化合物は、空気中に含まれる酸素によって容易に酸化されてエンドパーオキシドと呼ばれる酸化体に転化し、電界効果トランジスタとしての性能が大きく劣化してしまうことが知られており、溶液での保存安定性や塗布膜の安定性についてはいまだ解決すべき課題が残されている。 However, acene-based compounds such as rubrene and pentacene are easily oxidized by oxygen contained in the air and converted into an oxidant called end peroxide, which may greatly deteriorate the performance as a field effect transistor. It is known that there are still problems to be solved regarding the storage stability in solution and the stability of the coating film.
このような有機半導体素子の経時安定性については、例えば、特開2003−292588号公報、米国特許出願公開第2003/136958号明細書、同第2003/160230号明細書、同第2003/164495号明細書において、「マイクロエレクトロニクス用の集積回路論理素子にポリマーTFTを用いると、その機械的耐久性が大きく向上し、その使用可能寿命が長くなる。しかし半導体ポリチオフェン類の多くは、周囲の酸素によって酸化的にドープされ、導電率が増大してしまうため空気に触れると安定ではないと考えられる。この結果、これらの材料から製造したデバイスのオフ電流は大きくなり、そのため電流オン/オフ比は小さくなる。従って、これらの材料の多くは、材料加工とデバイス製造の間に環境酸素を排除して酸化的ドーピングを起こさない、あるいは最小とするよう厳重に注意しなければならない。この予防措置は製造コストを押し上げるため、特に大面積デバイスのための、アモルファスシリコン技術に代わる経済的な技術としてのある種のポリマーTFTの魅力が削がれてしまう。従って、酸素に対して強い対抗性を有し、比較的高い電流ON/OFF比を示すエレクトロニックデバイスが望まれている」との記載があるように、有機半導体材料が経時で劣化することをいかに防ぐかといった課題が、実用化を行う上での大きな課題となってきている。 With respect to the stability over time of such an organic semiconductor element, for example, JP 2003-292588 A, U.S. Patent Application Publication Nos. 2003/136958, 2003/160230, 2003/164495. In the specification, “The use of polymer TFTs in integrated circuit logic elements for microelectronics greatly improves their mechanical durability and extends their usable lifetime. However, many of the semiconductor polythiophenes are affected by ambient oxygen. Devices that are made from these materials are not stable when exposed to air because they are oxidatively doped and increase electrical conductivity, which results in high off-state currents and therefore low current on / off ratios. Therefore, many of these materials are environmental oxygenated during material processing and device manufacturing. Extreme care must be taken to eliminate or minimize oxidative doping, and this precautionary measure increases manufacturing costs, and is an economical alternative to amorphous silicon technology, especially for large area devices. As a result, there is a need for an electronic device having a strong resistance to oxygen and a relatively high current ON / OFF ratio. As described above, the problem of how to prevent the organic semiconductor material from deteriorating over time has become a major problem in practical application.
酸化に対して比較的安定なアセン系化合物の例としては、非特許文献5や6、特許文献7において、ペンタセンの6、13位をシリルエチニル基で置換した一部の化合物が、塗布膜の安定性がよいとの報告がある程度である。
As an example of an acene compound that is relatively stable against oxidation, in
しかしこれらの報告においては、文章中において酸化に対する安定性が向上したと定性的な性状を述べているのみであり、いまだ実用に耐えうる程度の安定性は得られていない。 However, these reports only describe qualitative properties in the text that stability against oxidation has been improved, and have not yet obtained stability enough to withstand practical use.
このように、高移動度と耐久性、さらには溶解性を兼ね備えた有機半導体材料は未だ得られていない。
本発明の目的は、簡便な塗布プロセスによって製造することができ、トランジスタとしての特性が良好であり、さらに空気中の酸素に対して安定で経時劣化が十分抑制された有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供することである。 An object of the present invention is to use an organic semiconductor material that can be manufactured by a simple coating process, has good characteristics as a transistor, is stable against oxygen in the air, and sufficiently suppresses deterioration over time. An organic semiconductor film, an organic semiconductor device, and an organic thin film transistor.
本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
1.下記一般式(1)で表される部分構造を有する4価の白金のオルトメタル化錯体であることを特徴とする有機半導体材料。 1. An organic semiconductor material which is an orthometalated complex of tetravalent platinum having a partial structure represented by the following general formula (1).
(式中、Z1、Z2は置換または無置換の芳香族環を表し、置換基はそれぞれ互いに連結して環を形成してもよい。X1、X2はマイナス1価のアニオン性単座配位子を表し、かつZ、Z2が形成する平面とは同じ平面に存在しない配位子である。A1は炭素原子または窒素原子を表す。)
2.前記4価の白金のオルトメタル化錯体の配位子が、3環以上が縮合した縮合多環構造を有することを特徴とする1に記載の有機半導体材料。
(In the formula, Z 1 and Z 2 each represent a substituted or unsubstituted aromatic ring, and the substituents may be linked to each other to form a ring. X 1 and X 2 are a minus monovalent anionic monodentate. A ligand represents a ligand and does not exist in the same plane as the plane formed by Z and Z 2. A 1 represents a carbon atom or a nitrogen atom.)
2. 2. The organic semiconductor material according to 1, wherein the ligand of the orthovalent metal complex of tetravalent platinum has a condensed polycyclic structure in which three or more rings are condensed.
3.下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする有機半導体材料。 3. An organic semiconductor material which is a compound represented by the following general formula (2).
(式中、Z3〜Z5は置換または無置換の芳香族環を表す。X3はマイナス1価のアニオン性単座配位子を表し、Z3〜Z5が形成する平面とは同じ平面に存在しない配位子である。)
4.前記一般式(1)または(2)で表される化合物であって、X1〜X3で表されるマイナス1価のアニオン性単座配位子が下記一般式(3)で表される配位子であることを特徴とする1〜3のいずれか1項に記載の有機半導体材料。
(In the formula, Z 3 to Z 5 represent a substituted or unsubstituted aromatic ring. X 3 represents a minus monovalent anionic monodentate ligand, and the same plane as the plane formed by Z 3 to Z 5. It is a ligand that does not exist in
4). A compound represented by the above general formula (1) or (2), wherein a minus monovalent anionic monodentate ligand represented by X 1 to X 3 is represented by the following general formula (3): The organic semiconductor material according to any one of 1 to 3, which is a ligand.
(式中、A2は炭素原子、ビニレン基、エチニレン基、アリーレン基から選ばれる官能基を表し、Rはアルキル基、シクロアルキル基、アルキルシリル基、(アルキルシリル)アルキル基から選ばれる置換基を表し、nは1〜3の整数を表す。)
5.前記一般式(3)のA2で表される官能基がエチニル基であることを特徴とする4に記載の有機半導体材料。
(In the formula, A 2 represents a functional group selected from a carbon atom, vinylene group, ethynylene group, and arylene group, and R represents a substituent selected from an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkylsilyl group, and an (alkylsilyl) alkyl group. And n represents an integer of 1 to 3.)
5). 5. The organic semiconductor material according to 4, wherein the functional group represented by A 2 in the general formula (3) is an ethynyl group.
6.1〜5のいずれか1項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体膜。 The organic-semiconductor film of any one of 6.1-5 is used, The organic-semiconductor film characterized by the above-mentioned.
7.1〜5のいずれか1項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。 The organic-semiconductor device characterized by using the organic-semiconductor material of any one of 7.1-5.
8.1〜5のいずれか1項に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 8.1. The organic thin-film transistor characterized by using the organic-semiconductor material of any one of 1-5 for a semiconductor layer.
本発明によれば、簡便な塗布プロセスによって製造することができ、トランジスタとしての特性が良好であり、さらに空気中の酸素に対して安定で経時劣化が十分抑制された有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供することができる。 According to the present invention, an organic semiconductor material that can be manufactured by a simple coating process, has good characteristics as a transistor, is stable against oxygen in the air, and sufficiently suppresses deterioration over time. An organic semiconductor film, an organic semiconductor device, and an organic thin film transistor can be provided.
上記課題について本発明者等が鋭意検討を行ったところ、有機半導体として優れた特性を有する芳香族系化合物を、酸素に対して安定な貴金属であるプラチナと組み合わせた構造を有するオルトメタル化錯体が、半導体としての優れた特性と、酸素に対する安定性を兼ね備えた有機半導体材料となることを見出した。 As a result of intensive studies by the present inventors on the above problems, an ortho-metalated complex having a structure in which an aromatic compound having excellent characteristics as an organic semiconductor is combined with platinum which is a noble metal stable to oxygen is obtained. The present inventors have found that the organic semiconductor material has excellent characteristics as a semiconductor and stability to oxygen.
さらに、4価のプラチナ錯体を用いることで、芳香族環構造が形成する平面に対して垂直な方向に溶解性基を結合するといった新規な構造とすることができ、その結果、有機溶媒に溶解可能な化合物となり、常圧塗布プロセスによって半導体素子を形成することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 Furthermore, by using a tetravalent platinum complex, it is possible to obtain a novel structure in which a soluble group is bonded in a direction perpendicular to the plane formed by the aromatic ring structure. It became a possible compound, and it discovered that a semiconductor element could be formed by a normal-pressure application | coating process, and came to complete this invention.
本発明の有機半導体材料においては、請求項1〜5のいずれか1項に規定される構造を有する化合物を用いることにより、薄膜トランジスタ用途に有用な有機半導体材料を得ることができる。また、該有機半導体材料を用いて作製した本発明の有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ(以下、有機TFTともいう)は、キャリア移動度が高く、良好なON/OFF特性を示す等、優れたトランジスタ特性を示しながら、かつ、高耐久性であることが判明した。
In the organic semiconductor material of the present invention, an organic semiconductor material useful for thin film transistor applications can be obtained by using a compound having a structure defined in any one of
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について説明する。 Hereinafter, details of each component according to the present invention will be described.
〔有機半導体材料〕
本発明の有機半導体材料は、前記一般式(1)で表される部分構造を有する4価の白金のオルトメタル化錯体であることを特徴とする。
[Organic semiconductor materials]
The organic semiconductor material of the present invention is a tetravalent platinum orthometalated complex having a partial structure represented by the general formula (1).
前記一般式(1)において、Z1、Z2は置換または無置換の芳香族環を表し、置換基はそれぞれ互いに連結して環を形成してもよい。X1、X2はマイナス1価のアニオン性単座配位子を表し、かつZ1、Z2が形成する平面とは同じ平面に存在しない配位子である。A1は炭素原子または窒素原子を表す。 In the general formula (1), Z 1 and Z 2 each represents a substituted or unsubstituted aromatic ring, and the substituents may be connected to each other to form a ring. X 1 and X 2 represent minus monovalent anionic monodentate ligands, and are ligands that do not exist in the same plane as the plane formed by Z 1 and Z 2 . A 1 represents a carbon atom or a nitrogen atom.
オルトメタル化錯体とは、山本明夫著「有機金属化学 基礎と応用」,150頁及び232頁,裳華房社(1982年)、H.Yersin著「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」,71〜77頁及び135〜146頁,Springer−Verlag社(1987年)等に記載されている化合物群の総称である。 Orthometalated complexes are described by Akio Yamamoto, “Organic Metal Chemistry Fundamentals and Applications,” pages 150 and 232, Hankabo (1982), H.C. Yersin's “Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds”, pages 71-77 and pages 135-146, Springer-Verlag (1987), etc.
本発明では、Z1、Z2で表される芳香族環構造によってオルトメタル化錯体を構成し、さらにはこれらの配位子が、電流が通るπスタック構造を形成する。これまで高移動度が報告されている、オリゴチオフェン・アセン等の共役系の大きい芳香族系化合物は酸素によって酸化されて劣化やすいが、本発明においては白金のような酸化されにくく安定な金属が芳香族環の一部を置換することによって安定性が向上し、劣化の少ない有機半導体材料が得られているものと推定される。また、白金が4価であることで、上記の芳香族平面に対して同一平面を形成しない角度に溶解性置換基を結合することが可能となり、有機溶媒に良好な溶解性を有する有機半導体材料とすることができるものである。 In the present invention, an ortho-metalated complex is constituted by the aromatic ring structure represented by Z 1 and Z 2 , and further, these ligands form a π stack structure through which an electric current passes. Aromatic compounds having a large conjugated system such as oligothiophene and acene, which have been reported so far, are easily oxidized and deteriorated by oxygen. However, in the present invention, a stable metal such as platinum is difficult to be oxidized. By substituting a part of the aromatic ring, it is estimated that stability is improved and an organic semiconductor material with little deterioration is obtained. Further, since platinum is tetravalent, it becomes possible to bond a soluble substituent at an angle that does not form the same plane with respect to the aromatic plane, and an organic semiconductor material having good solubility in an organic solvent. It can be said that.
前記一般式(1)中のZ1、Z2で表される芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、テトラジン環等の6員環構造、また、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、フラザン環、チオフェン環、チアゾール環等の5員環構造のどちらであっても制限なく用いることができる。ただし、Z2で表される芳香族環は、少なくとも1つ以上窒素原子を有する芳香族環である必要がある。また、これらの芳香族環は置換基を有していてもよく、それらの置換基は互いに結合してさらに環を形成していてもよい。 Examples of the aromatic ring represented by Z 1 and Z 2 in the general formula (1) include 6-membered rings such as a benzene ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a tetrazine ring. Structures and 5-membered ring structures such as pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, triazole ring, tetrazole ring, furan ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, oxazole ring, isoxazole ring, furazane ring, thiophene ring and thiazole ring Either of these can be used without limitation. However, the aromatic ring represented by Z 2 needs to be an aromatic ring having at least one or more nitrogen atoms. These aromatic rings may have a substituent, and these substituents may be bonded to each other to form a ring.
また、前記一般式(1)中のX1、X2で表されるマイナス1価のアニオン性単座配位子としては、例えば、下記のアニオンが挙げられる。 Examples of the minus monovalent anionic monodentate ligand represented by X 1 and X 2 in the general formula (1) include the following anions.
なお、上記の構造においてRは置換基を表し、mは0〜3の整数を表す。 In the above structure, R represents a substituent, and m represents an integer of 0 to 3.
これらの置換基は、前述のZ1、Z2で表される芳香族環が形成する平面とは同一平面にないため、有機溶媒に溶解させることができるようになるという効果がある。 Since these substituents are not in the same plane as the plane formed by the aromatic rings represented by Z 1 and Z 2 described above, there is an effect that they can be dissolved in an organic solvent.
前記Z1、Z2で表される芳香族環を置換してよい置換基、及び前記マイナス1価のアニオン性単座配位子の一部を構成する置換基Rとしては、以下のような置換基を挙げることができる。 Examples of the substituent which may substitute the aromatic ring represented by Z 1 and Z 2 and the substituent R constituting a part of the minus monovalent anionic monodentate ligand include the following substitutions: The group can be mentioned.
アルキル基:例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等、
シクロアルキル基:例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等、
アルケニル基:例えば、ビニル基、アリル基、1,2−ジクロロエチレン基等、
アルキニル基:エチニル基、プロパルギル基、ジエチニル基等、
アリール基(芳香族炭素環基、芳香族炭化水素基等ともいう):例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ビフェニリル基等、
またナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、アセナフテン環、フルオレン環、フェナントレン環、インデン環、ピレン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等の縮合芳香族炭化水素環の一部の水素を置き換えた置換基等、
ヘテロアリール基(芳香族複素環基ともいう):例えば、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、テトラジン環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、キノキサリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、ナフチリジン環、プテリジン環、フェナジン環、フェナントロリン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、カルバゾール環、プリン環、ピロロピロール環、ピラゾロトリアゾール環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す)、フェナントロリン環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、オキサジアゾール環、フラザン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、チエノ[2,3−a]チオフェン環、チエノ[2,3−b]チオフェン環、アントラジチオフェン環、ジチアフルベン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、ジベンゾチオフェン環、ベンゾジチオフェン環、アントラジチオフェン環、チオチオフテン環等の縮合芳香族炭化水素環の一部の水素を置き換えた置換基等、
複素環基:エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε−カプロラクトン環、ε−カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3−ジオキサン環、1,4−ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン−1、1−ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]−オクタン環等、
アルコキシ基:例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等、
シクロアルコキシ基:例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等、
アリールオキシ基:例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等、
アルキルチオ基:例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等、
シクロアルキルチオ基:例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等、
アリールチオ基:例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等、
アルコキシカルボニル基:例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等、
アリールオキシカルボニル基:例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等、
スルファモイル基:例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等、
アシル基:例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)等、
アミド基:例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)等、
アミノ基:例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等、
ハロゲン原子:例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等、
フッ化炭化水素基:例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等、
シリル基:例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、シラトラン基等、
シロキシ基:例えば、トリメチルシロキシ基、トリイソプロピルシロキシ基、トリシクロヘキシルシロキシ基、トリフェニルシロキシ基、フェニルジエチルシロキシ基等、
スルフィニル基:例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等、
スルホニル基:例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等、
その他の置換基:シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アルキルシリル基、ジスルフィド基、スルホキシド基、スルホン基、スルホキシイミン基、オキソ基(=O)、チオン基(=S)、リン酸エステル基、チオリン酸エステル基、ホスホリルアミノ基、亜リン酸エステル基等、
が挙げられる。これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
Alkyl group: for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, neopentyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.
A cycloalkyl group: for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc.
Alkenyl group: For example, vinyl group, allyl group, 1,2-dichloroethylene group, etc.
Alkynyl group: ethynyl group, propargyl group, diethynyl group, etc.
Aryl group (also called aromatic carbocyclic group, aromatic hydrocarbon group, etc.): for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, biphenylyl group, etc.
Also naphthalene ring, anthracene ring, azulene ring, acenaphthene ring, fluorene ring, phenanthrene ring, indene ring, pyrene ring, tetracene ring, pentacene ring, hexacene ring, benzopyrene ring, benzoazulene ring, chrysene ring, benzochrysene ring, acenaphthene ring, Acenaphthylene ring, triphenylene ring, coronene ring, benzocoronene ring, hexabenzocoronene ring, benzofluorene ring, fluoranthene ring, perylene ring, naphthoperylene ring, pentabenzoperylene ring, benzoperylene ring, pentaphen ring, picene ring, pyranthrene ring, coronene ring , A substituent in which a part of hydrogen of a condensed aromatic hydrocarbon ring such as a naphtho-colonene ring, an ovarene ring or an anthraanthrene ring is replaced, etc.
Heteroaryl group (also called aromatic heterocyclic group): for example, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, tetrazine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, acridine ring, phenanthridine ring, quinoxaline ring, Cinnoline ring, phthalazine ring, quinazoline ring, naphthyridine ring, pteridine ring, phenazine ring, phenanthroline ring, pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, triazole ring, indole ring, benzimidazole ring, carbazole ring, purine ring, pyrrolopyrrole ring, Pyrazolotriazole ring, benzoquinoline ring, carbazole ring, azacarbazole ring, phenazine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, carboline ring, cyclazine ring, kindrin ring, tepenidine ring, quinindrin ring, trif Nodithiazine ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (representing any one of carbon atoms constituting a carboline ring replaced by a nitrogen atom), phenanthroline ring, furan Ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, dibenzofuran ring, oxazole ring, isoxazole ring, oxadiazole ring, furazane ring, thiophene ring, benzothiophene ring, thieno [2,3-a] thiophene ring, thieno [2,3 -B] part of hydrogen of a condensed aromatic hydrocarbon ring such as a thiophene ring, anthradithiophene ring, dithiafulvene ring, thiazole ring, benzothiazole ring, dibenzothiophene ring, benzodithiophene ring, anthradithiophene ring, thiothiophene ring Substituent etc. that replaced
Heterocyclic group: epoxy ring, aziridine ring, thiirane ring, oxetane ring, azetidine ring, thietane ring, tetrahydrofuran ring, dioxolane ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiazolidine ring , Ε-caprolactone ring, ε-caprolactam ring, piperidine ring, hexahydropyridazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine ring, morpholine ring, tetrahydropyran ring, 1,3-dioxane ring, 1,4-dioxane ring, trioxane ring Tetrahydrothiopyran ring, thiomorpholine ring, thiomorpholine-1, 1-dioxide ring, pyranose ring, diazabicyclo [2,2,2] -octane ring, etc.
Alkoxy group: For example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.
Cycloalkoxy group: for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.
Aryloxy group: for example, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.
Alkylthio group: for example, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.
Cycloalkylthio group: for example, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.
Arylthio group: for example, phenylthio group, naphthylthio group, etc.
Alkoxycarbonyl group: For example, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.
Aryloxycarbonyl group: for example, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.
Sulfamoyl group: for example, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthyl An aminosulfonyl group, a 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.
Acyl group: For example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc. Acyloxy groups (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), etc.
Amide group: For example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group Groups, phenylcarbonylamino groups, naphthylcarbonylamino groups, etc., carbamoyl groups (for example, aminocarbonyl groups, methylaminocarbonyl groups, dimethylaminocarbonyl groups, propylaminocarbonyl groups, pentylaminocarbonyl groups, cyclohexylaminocarbonyl groups, octylaminocarbonyl groups) Group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl Bonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylamino group) Ureido group, etc.)
Amino group: For example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc.
Halogen atom: For example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.
Fluorinated hydrocarbon group: For example, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl group, etc.
Silyl group: For example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, tricyclohexylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, trimethoxysilyl group, triethoxysilyl group, silatrane group, etc.
Siloxy group: For example, trimethylsiloxy group, triisopropylsiloxy group, tricyclohexylsiloxy group, triphenylsiloxy group, phenyldiethylsiloxy group, etc.
Sulfinyl group: For example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.
Sulfonyl group: For example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, etc., phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.
Other substituents: cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, alkylsilyl group, disulfide group, sulfoxide group, sulfone group, sulfoximine group, oxo group (= O), thione group (= S), phosphate ester Group, thiophosphate group, phosphorylamino group, phosphite group, etc.
Is mentioned. These substituents may be further substituted with the above substituents. In addition, a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
本発明の4価の白金のオルトメタル化錯体を形成する、前記一般式(1)中のZ1、Z2で表される配位子としては、πスタック構造を形成しうる配位子であれば特に限定されないが、高い移動度を有する有機半導体薄膜を得るためには、3環以上が縮合した縮合多環を有する配位子であることが好ましい。このような構造とすることで、有機薄膜の結晶性が向上し、かつ、結晶内で縮合多環同士のπスタック面積が増大し、高い移動度を得ることができるという効果がある。 The ligand represented by Z 1 and Z 2 in the general formula (1) that forms the tetravalent platinum orthometalated complex of the present invention is a ligand capable of forming a π stack structure. Although it will not specifically limit if it is, in order to obtain the organic-semiconductor thin film which has high mobility, it is preferable that it is a ligand which has the condensed polycycle which three or more rings condensed. With such a structure, there is an effect that the crystallinity of the organic thin film is improved, the π stack area between the condensed polycycles is increased in the crystal, and high mobility can be obtained.
このような配位子の中でも、縮合多環自体がオルトメタル化錯体を形成している材料が、分子の対称性が高いために結晶性の高い塗布膜を得やすく、ひいては高移動度の塗布膜を得やすい。また、白金と共有結合を形成する原子は炭素原子である方が錯体の安定性が高い傾向があるため、前記A1で表される原子は炭素原子であることが好ましい。 Among these ligands, the material in which the condensed polycycle itself forms an orthometalated complex has a high molecular symmetry, so it is easy to obtain a coating film with high crystallinity, and thus high mobility coating. Easy to obtain a film. Moreover, since the atom which forms a covalent bond with platinum tends to have higher stability of the complex when it is a carbon atom, the atom represented by A 1 is preferably a carbon atom.
従って、より好ましくは前記一般式(2)で表されるような化合物である。 Therefore, the compound represented by the general formula (2) is more preferable.
一般式(2)において、Z3〜Z5は置換または無置換の芳香族環を表す。X3はマイナス1価のアニオン性単座配位子を表し、Z3〜Z5が形成する平面とは同じ平面に存在しない配位子である。 In General formula (2), Z < 3 > -Z < 5 > represents a substituted or unsubstituted aromatic ring. X 3 represents a minus monovalent anionic monodentate ligand and is a ligand that does not exist in the same plane as the plane formed by Z 3 to Z 5 .
これらのZ3〜Z5で表される芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、テトラジン環等の6員環構造、また、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、フラザン環、チオフェン環、チアゾール環等の5員環構造のどちらであっても制限なく用いることができる。ただしZ5で表される芳香族環は、少なくとも1つ以上窒素原子を有する芳香族環である必要がある。 Examples of the aromatic ring represented by Z 3 to Z 5 include 6-membered ring structures such as a benzene ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a tetrazine ring, and a pyrrole ring. , Pyrazole ring, imidazole ring, triazole ring, tetrazole ring, furan ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, oxazole ring, isoxazole ring, furazane ring, thiophene ring, thiazole ring, etc. Can be used without limitation. However, the aromatic ring represented by Z 5 needs to be an aromatic ring having at least one or more nitrogen atoms.
このような縮合多環としては、例えば、ベンゾ[h]キノリン、ベンゾ[h]シンノリン、ベンゾ[f]キノキサリン、ベンゾ[c]ナフチリジン、ベンゾ[h]ナフチリジン、1,7−フェナントロリン、1,8−フェナントロリン、1,9−フェナントロリン、2,3,5−トリアザフェナントレン、2,5,9−トリアザフェナントレン、4,9,10−トリアザフェナントレン、チエノ[2,3−h]キノリン、ナフト[1,2−d]チアゾール、ベンゾ[4,5]チエノ[3,2−b]ピリジン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of such condensed polycycles include benzo [h] quinoline, benzo [h] cinnoline, benzo [f] quinoxaline, benzo [c] naphthyridine, benzo [h] naphthyridine, 1,7-phenanthroline, 1,8 -Phenanthroline, 1,9-phenanthroline, 2,3,5-triazaphenanthrene, 2,5,9-triazaphenanthrene, 4,9,10-triazaphenanthrene, thieno [2,3-h] quinoline, naphtho Examples include [1,2-d] thiazole, benzo [4,5] thieno [3,2-b] pyridine, but are not limited thereto.
ところで有機半導体素子の特性は、有機半導体材料そのものだけでなく、有機半導体層を形成する絶縁膜表面の表面エネルギーによって大きく変化することが知られている。一般に絶縁膜の表面は疎水性であるほど高い移動度が得られることが知られており、そのためSiO2からなる絶縁膜の表面はオクタデシルトリクロロシラン(以下OTSともいう)等の表面処理剤によって疎水化処理されていることが好ましい。しかし他方で、それらの表面処理剤によって絶縁膜を処理すると、極性の高い溶媒をはじきやすくなってしまうため、塗布できる溶媒が限定されてしまうと言った課題を有している。そのため、マイナス1価のアニオン性単座配位子X3は前記一般式(3)で表される配位子であることが好ましい。 By the way, it is known that the characteristics of the organic semiconductor element vary greatly depending not only on the organic semiconductor material itself but also on the surface energy of the surface of the insulating film forming the organic semiconductor layer. In general, it is known that the higher the surface of the insulating film is, the higher the mobility is. Therefore, the surface of the insulating film made of SiO 2 is made hydrophobic by a surface treatment agent such as octadecyltrichlorosilane (hereinafter also referred to as OTS). It is preferable that it is processed. On the other hand, however, if the insulating film is treated with these surface treatment agents, it becomes easy to repel a solvent having a high polarity, so that the solvent that can be applied is limited. Therefore, the minus monovalent anionic monodentate ligand X 3 is preferably a ligand represented by the general formula (3).
一般式(3)において、Aは炭素原子、ビニレン基、エチニレン基、アリーレン基から選ばれる官能基を表し、Rはアルキル基、シクロアルキル基、アルキルシリル基、(アルキルシリル)アルキル基から選ばれる置換基を表す。 In the general formula (3), A represents a functional group selected from a carbon atom, vinylene group, ethynylene group, and arylene group, and R is selected from an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkylsilyl group, and an (alkylsilyl) alkyl group. Represents a substituent.
このように、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルシリル基、(アルキルシリル)アルキル基といった低極性かつ溶解性の向上の寄与が大きい特定の置換基を有する単座配位子とすることで、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン等の低極性の有機溶媒への溶解性がより向上し、OTS等で表面処理された絶縁膜表面に均一に塗布できるようになるという効果がある。 In this way, by forming a monodentate ligand having a specific substituent having a low polarity and a large contribution to improvement in solubility such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkylsilyl group, and an (alkylsilyl) alkyl group, hexane, There is an effect that the solubility in a low-polar organic solvent such as cyclohexane and toluene is further improved, and it can be uniformly applied to the surface of the insulating film surface-treated with OTS or the like.
また、白金原子と直接結合する原子を炭素原子とすることで、有機半導体材料の安定性を一層高いものとすることができる。 Moreover, the stability of organic-semiconductor material can be made still higher by making the atom directly couple | bonded with a platinum atom into a carbon atom.
なお、マイナス1価のアニオン性単座配位子を置換基Rが置換する数nとしては、1〜3であることが好ましい。n=0ではオルトメタル化錯体の溶解度が不足することがあり、nが4以上では塗布製膜後の有機薄膜の結晶性が低下し、半導体としての特性が低下することがある。より好ましくは1〜2、さらに好ましくは1である。 In addition, it is preferable that it is 1-3 as the number n which the substituent R substitutes a minus monovalent anionic monodentate ligand. When n = 0, the solubility of the orthometalated complex may be insufficient, and when n is 4 or more, the crystallinity of the organic thin film after coating film formation may be reduced, and the characteristics as a semiconductor may be reduced. More preferably, it is 1-2, More preferably, it is 1.
上記一般式(3)で表されるマイナス1価のアニオン性単座配位子のうち、好ましくは官能基Aがエチニル基である配位子である。 Of the minus monovalent anionic monodentate ligands represented by the general formula (3), a ligand in which the functional group A is an ethynyl group is preferable.
有機半導体の導電性は、主に芳香族環が形成する平面と垂直な方向に伝わることが知られており、結晶薄膜中においてZ1〜Z5で表される芳香族環同士の重なりが大きいほど、良好な半導体特性を得ることができる。オルトメタル化錯体のマイナス1価のアニオン性単座配位子X3は、本発明の有機半導体化合物に溶解性を与える反面、Z1〜Z5で表される芳香族環同士の重なりを阻害する。官能基A2が直線状の官能基であるエチニル基であることによって、芳香族環Z1〜Z5同士の重なりを最も大きくすることができる。そのため、オルトメタル化錯体を可溶化させながら、塗布によって得られる薄膜の結晶性が高く、さらには高い移動度の有機半導体薄膜を得ることができる。 It is known that the conductivity of the organic semiconductor is mainly transmitted in a direction perpendicular to the plane formed by the aromatic ring, and the aromatic rings represented by Z 1 to Z 5 are large in the crystal thin film. The better the semiconductor characteristics can be obtained. The minus monovalent anionic monodentate ligand X 3 of the orthometalated complex imparts solubility to the organic semiconductor compound of the present invention, but inhibits the overlap of the aromatic rings represented by Z 1 to Z 5. . When the functional group A 2 is an ethynyl group which is a linear functional group, the overlap between the aromatic rings Z 1 to Z 5 can be maximized. For this reason, it is possible to obtain an organic semiconductor thin film having high mobility and further high mobility while solubilizing the orthometalated complex.
これらのオルトメタル化錯体の分子量は300〜5000の範囲であることが好ましい。分子量を300以上とすることで、化合物の揮発性を十分低くすることができ、生産時の揮発、工程汚染を防止することができる。また5000以下とすることで、溶媒への溶解性を良好な範囲に保つことができる。なお、蒸着で半導体層を形成する場合には、分子量は1000以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、製膜を比較的低真空度で行うことができ、生産性を高くすることができる。なお本発明の有機半導体材料の分子量は、質量分析装置、GPC等によって測定することができる。 The molecular weight of these orthometalated complexes is preferably in the range of 300-5000. By setting the molecular weight to 300 or more, the volatility of the compound can be sufficiently lowered, and volatilization during production and process contamination can be prevented. Moreover, the solubility to a solvent can be kept in a favorable range by setting it as 5000 or less. In addition, when forming a semiconductor layer by vapor deposition, it is preferable that molecular weight is 1000 or less. By setting it as such a range, film-forming can be performed with a comparatively low degree of vacuum, and productivity can be made high. The molecular weight of the organic semiconductor material of the present invention can be measured with a mass spectrometer, GPC, or the like.
以下、本発明の有機半導体材料の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, although the specific example of the organic-semiconductor material of this invention is shown, this invention is not limited to these.
なお、上記の化合物は、Inorg.Chem.,vol.41(2002),p3055を参考にして合成することができる。 In addition, said compound is Inorg. Chem. , Vol. 41 (2002), p3055.
〔有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ〕
本発明の有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタについて説明する。
[Organic semiconductor film, organic semiconductor device, organic thin film transistor]
The organic semiconductor film, organic semiconductor device, and organic thin film transistor of the present invention will be described.
本発明の有機半導体材料は、有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタの半導体層に用いることにより、良好に駆動する有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタを提供することができる。有機薄膜トランジスタは、支持体上に、半導体層として有機半導体で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体で連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。 When the organic semiconductor material of the present invention is used for a semiconductor layer of an organic semiconductor film, an organic semiconductor device, or an organic thin film transistor, an organic semiconductor device and an organic thin film transistor that are driven well can be provided. An organic thin film transistor has a top gate type having a source electrode and a drain electrode connected with an organic semiconductor as a semiconductor layer on a support, and having a gate electrode on the support via a gate insulating layer. It is roughly classified into a bottom gate type having a gate electrode and having a source electrode and a drain electrode connected by an organic semiconductor through a gate insulating layer.
本発明の有機半導体材料を有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタの半導体層に設置するには、材料の特性に応じて真空蒸着法、溶液塗布法を適宜選択することができる。しかし溶液塗布法によって製膜する方が簡便であり、大面積化も容易であるため、溶解度が高い材料であれば溶液塗布法で有機半導体層を形成することが好ましい。溶液塗布法としては、キャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等が挙げられるが、塗布速度、精細度、製膜する基板材料、用いる溶液の粘度等に応じて選択すればよい。 In order to install the organic semiconductor material of the present invention in an organic semiconductor film, an organic semiconductor device, or a semiconductor layer of an organic thin film transistor, a vacuum vapor deposition method or a solution coating method can be appropriately selected according to the characteristics of the material. However, since it is easier to form a film by the solution coating method and the area can be easily increased, it is preferable to form the organic semiconductor layer by the solution coating method if the material has high solubility. Examples of the solution coating method include cast coating, spin coating, printing, ink jet method, and ablation method. The coating method may be selected according to coating speed, definition, substrate material to be formed, viscosity of the solution to be used, and the like.
この場合、本発明の有機半導体材料を溶解する溶媒は、有機半導体材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、o−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、m−クレゾール等の芳香族系溶媒、N−メチルピロリドン、2硫化炭素等を挙げることができる。これらの溶媒のうち、非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。また、絶縁膜表面を疎水化処理した絶縁膜上に塗布する場合には、そのような疎水化表面の表面エネルギーよりも表面エネルギーが小さい非極性な溶媒であることが好ましく、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン等が好ましい。 In this case, the solvent for dissolving the organic semiconductor material of the present invention is not particularly limited as long as the organic semiconductor material can be dissolved to prepare a solution having an appropriate concentration, but specifically, diethyl ether or diisopropyl ether. Linear ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, alkyl halide solvents such as chloroform and 1,2-dichloroethane, toluene, o-dichlorobenzene, nitrobenzene And aromatic solvents such as m-cresol, N-methylpyrrolidone, carbon disulfide and the like. Of these solvents, a solvent containing a non-halogen solvent is preferable, and a non-halogen solvent is preferable. In addition, when the insulating film surface is applied on an insulating film hydrophobized, it is preferably a nonpolar solvent having a surface energy smaller than the surface energy of such a hydrophobic surface, such as hexane, cyclohexane, toluene. Etc. are preferred.
本発明の有機薄膜トランジスタは、本発明の有機半導体材料を半導体層に用いることが好ましい。前記半導体層は、これらの有機半導体材料を含有する溶液または分散液を塗布することにより形成することが好ましい。 In the organic thin film transistor of the present invention, the organic semiconductor material of the present invention is preferably used for the semiconductor layer. The semiconductor layer is preferably formed by applying a solution or dispersion containing these organic semiconductor materials.
本発明において、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ITO及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。 In the present invention, the material for forming the source electrode, the drain electrode and the gate electrode is not particularly limited as long as it is a conductive material. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium , Palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, tin oxide / antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver paste and carbon Paste, lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium, scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum, magnesium / Copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, lithium / aluminum mixture, etc., especially platinum, gold, silver, copper, aluminum, indium, ITO And carbon are preferred. Alternatively, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, or the like is also preferably used. Among them, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable.
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。 As a method for forming an electrode, a method for forming an electrode using a known photolithographic method or a lift-off method from a conductive thin film formed using a method such as vapor deposition or sputtering using the above as a raw material, or a metal foil such as aluminum or copper There is a method of etching using a resist by thermal transfer, ink jet or the like. Alternatively, a conductive polymer solution or dispersion, or a conductive fine particle dispersion may be directly patterned by ink jetting, or may be formed from a coating film by lithography, laser ablation, or the like. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as a relief printing plate, an intaglio printing plate, a planographic printing plate or a screen printing can be used.
ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。それらのうち好ましいのは酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。 Various insulating films can be used as the gate insulating layer, and an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is particularly preferable. Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples thereof include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and trioxide yttrium. Of these, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide are preferable. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。 Examples of the method for forming the film include a vacuum process, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, a low energy ion beam method, an ion plating method, a CVD method, a sputtering method, an atmospheric pressure plasma method, and the like, spraying Examples include a wet process such as a coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a roll coating method, a bar coating method, a coating method such as a die coating method, and a patterning method such as printing or inkjet. Can be used depending on the material.
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶媒あるいは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。 The wet process is a method of applying and drying a liquid in which fine particles of inorganic oxide are dispersed in an arbitrary organic solvent or water using a dispersion aid such as a surfactant as required, or an oxide precursor, for example, A so-called sol-gel method in which a solution of an alkoxide body is applied and dried is used. Among these, the atmospheric pressure plasma method and the sol-gel method are preferable.
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平11−61406号公報、同11−133205号公報、特開2000−121804号公報、同2000−147209号公報、同2000−185362号公報等に記載されている(以下、大気圧プラズマ法とも称する)。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。 The method for forming an insulating film by plasma film formation under atmospheric pressure is a process in which a reactive gas is discharged under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure to excite reactive gas to form a thin film on a substrate. The method is described in JP-A-11-61406, JP-A-11-133205, JP-A-2000-121804, JP-A-2000-147209, JP-A-2000-185362 (hereinafter referred to as atmospheric pressure). Also called plasma method). Accordingly, a highly functional thin film can be formed with high productivity.
また有機化合物皮膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に50nm〜3μm、好ましくは100nm〜1μmである。 In addition, as an organic compound film, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing polymer of photo radical polymerization system, photo cation polymerization system, or copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, and Cyanoethyl pullulan or the like can also be used. As the method for forming the organic compound film, the wet process is preferable. An inorganic oxide film and an organic oxide film can be laminated and used together. The thickness of these insulating films is generally 50 nm to 3 μm, preferably 100 nm to 1 μm.
また、支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、トリアセチルセルロース(TAC)、ジアセチルセルロース(DAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。 Moreover, a support body is comprised with glass or a flexible resin-made sheet | seat, for example, a plastic film can be used as a sheet | seat. Examples of the plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), Examples include films made of triacetyl cellulose (TAC), diacetyl cellulose (DAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. Thus, by using a plastic film, the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, the portability can be improved, and the resistance to impact can be improved.
以下に、本発明の有機半導体材料を用いて形成された有機半導体膜を用いた有機薄膜トランジスタについて説明する。 Below, the organic thin-film transistor using the organic-semiconductor film formed using the organic-semiconductor material of this invention is demonstrated.
図1は、本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。同図(a)は、支持体6上に金属箔等によりソース電極2、ドレイン電極3を形成し、両電極間に本発明の有機半導体材料からなる有機半導体層1を形成し、その上に絶縁層5を形成し、さらにその上にゲート電極4を形成して有機薄膜トランジスタを形成したものである。同図(b)は、有機半導体層1を、(a)では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。(c)は、支持体6上に先ずコート法等を用いて、有機半導体層1を形成し、その後ソース電極2、ドレイン電極3、絶縁層5、ゲート電極4を形成したものを表す。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an organic thin film transistor of the present invention. In FIG. 2A, a
同図(d)は、支持体6上にゲート電極4を金属箔等で形成した後、絶縁層5を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極2及びドレイン電極3を形成し、該電極間に本発明の有機半導体材料により形成された有機半導体層1を形成する。その他同図(e)、(f)に示すような構成を取ることもできる。
In FIG. 4D, after forming the
図2は、有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の1例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a schematic equivalent circuit diagram of an organic thin film transistor sheet.
有機薄膜トランジスタシート10はマトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ11を有する。7は各有機薄膜トランジスタ11のゲートバスラインであり、8は各有機薄膜トランジスタ11のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ11のソース電極には、出力素子12が接続され、この出力12は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。13は蓄積コンデンサ、14は垂直駆動回路、15は水平駆動回路である。
The organic thin
有機薄膜トランジスタの性能としては、その用途に応じて必要とされる性能は変化するが、例えば電子ペーパーのような用途においては、キャリア移動度は0.01(1.0×10-2)〜1.0cm2/Vsecの範囲であることが好ましく、ON/OFF比としては1.0×105〜1.0×107の範囲であることが好ましい。このような範囲とすることで十分な速度でディスプレイを駆動することができ、またディスプレイに良好な階調を付与することができる。 The performance of the organic thin film transistor, but is the performance changes needed depending on the application, for example, in applications such as electronic paper, the carrier mobility 0.01 (1.0 × 10 -2) ~1 It is preferably in the range of 0.0 cm 2 / Vsec, and the ON / OFF ratio is preferably in the range of 1.0 × 10 5 to 1.0 × 10 7 . By setting it as such a range, a display can be driven at sufficient speed and a favorable gradation can be provided to a display.
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
実施例1
《有機薄膜トランジスタ1の作製》
ゲート電極としての比抵抗0.01Ω・cmのSiウェハーに、厚さ200nmの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。
Example 1
<< Production of Organic
A 200 nm thick thermal oxide film was formed on a Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm as a gate electrode to form a gate insulating layer, and then surface treatment with octadecyltrichlorosilane was performed.
このような表面処理を行ったSiウェハー上に、比較化合物1(ペンタセン、アルドリッチ社製、市販試薬を昇華精製して用いた)を、窒素雰囲気下で窒素を30分間バブリングしたトルエンに対して0.5質量%の濃度で溶解させ、窒素雰囲気下でスピンコート塗布(回転数2500rpm、15秒)し、自然乾燥することによりキャスト膜を形成して、窒素雰囲気下で50℃、30分間の熱処理を施した。 On a Si wafer subjected to such a surface treatment, Comparative Compound 1 (Pentacene, manufactured by Aldrich, used after sublimation purification of a commercially available reagent) was added to toluene that was bubbled with nitrogen for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. , Dissolved at a concentration of 5% by mass, spin-coated under a nitrogen atmosphere (rotation speed: 2500 rpm, 15 seconds), naturally dried to form a cast film, and heat-treated at 50 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere Was given.
さらに、この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着してソース電極及びドレイン電極を形成した。ソース電極及びドレイン電極は幅100μm、厚さ200nmで、チャネル幅W=3mm、チャネル長L=20μmの有機薄膜トランジスタ1を作製した。
Further, gold was deposited on the surface of this film using a mask to form a source electrode and a drain electrode. An organic
《有機薄膜トランジスタ2の作製》
比較化合物2(2,3,9,10−テトラヘキシルペンタセン)は、Organic Letters、vol.2(2000),p85に記載の方法で合成した。
<< Production of Organic
Comparative compound 2 (2,3,9,10-tetrahexylpentacene) is described in Organic Letters, vol. 2 (2000), p85.
有機薄膜トランジスタ1の作製において、比較化合物1を比較化合物2に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ2を作製した。
An organic
《有機薄膜トランジスタ3の作製》
有機薄膜トランジスタ1の作製において、比較化合物1を比較化合物3(ルブレン、アルドリッチ社製、市販試薬を昇華精製して用いた)に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ3を作製した。
<< Production of Organic
In the production of the organic
《有機薄膜トランジスタ4の作製》
有機薄膜トランジスタ1の作製において、比較化合物1を比較化合物4に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ4を作製した。
<< Production of Organic
An organic
比較化合物4は、J.Am.Chem.Soc.,vol.123(2001),p9482,supporting informationに記載の方法で合成した。
《有機薄膜トランジスタ5の作製》
有機薄膜トランジスタ1の作製において、比較化合物1を比較化合物5に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ5を作製した。
<< Production of Organic
An organic
比較化合物5は、前記非特許文献6に記載の方法で合成した。
《有機薄膜トランジスタ6〜10の作製》
有機薄膜トランジスタ1の作製において、比較化合物1の代わりに、表1に記載の本発明の有機半導体材料に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ6〜10を作製した。
<< Production of Organic Thin Film Transistor 6-10 >>
In the production of the organic
《キャリア移動度及びON/OFF比の評価》
得られた有機薄膜トランジスタ1〜10について、各素子のキャリア移動度とON/OFF比を、素子作製直後に測定した。なお、本発明では、I−V特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、さらに、ドレインバイアス−50Vとし、ゲートバイアス−50V及び0Vにしたときのドレイン電流値の比率からON/OFF比を求めた。
<< Evaluation of carrier mobility and ON / OFF ratio >>
About the obtained organic thin-film transistors 1-10, the carrier mobility and ON / OFF ratio of each element were measured immediately after element preparation. In the present invention, the carrier mobility is obtained from the saturation region of the IV characteristic, and the ON / OFF ratio is obtained from the ratio of the drain current values when the drain bias is −50 V and the gate bias is −50 V and 0 V. It was.
また同様の評価を、各素子を40℃90%RHの環境室に48時間投入した後、キャリア移動度及びON/OFF比の再測定を行った。 In addition, the same evaluation was performed by putting each element into an environmental chamber at 40 ° C. and 90% RH for 48 hours, and then re-measuring the carrier mobility and ON / OFF ratio.
得られた結果を表1に示す。 The obtained results are shown in Table 1.
表1から、比較化合物1は、溶解性が低く、塗布によって膜を作ることができず、有機薄膜トランジスタ1はトランジスタとしての駆動を確認できなかった。
From Table 1, the
また比較化合物2、3は、比較化合物1に比べて溶解性が向上し、塗布膜を形成することができ、有機薄膜トランジスタ2、3はトランジスタとしての駆動を確認することができたが、ON/OFF比が103台以下と比較的低く、また耐久試験の後では大きく性能が劣化する材料であることが分かる。
有機薄膜トランジスタ4、5では、塗布製膜直後は十分なトランジスタ性能を示したが、耐久試験後では移動度は10-3台、ON/OFF比も104台と、ディスプレイの駆動が可能な値まで保持されていない。
The organic
他方、本発明の有機半導体材料を用いて作製した有機薄膜トランジスタ6〜10では、作製直後においてキャリア移動度及びON/OFF比ともに優れた特性を示し、かつ、耐久試験後においても移動度が10-2台以上、ON/OFF比も105台以上であり,経時劣化が少なく高い耐久性を併せ持つということが分かる。
On the other hand, the organic
本発明の有機薄膜トランジスタの中でも、3環縮合型の配位子を有している化合物を使用した有機薄膜トランジスタ8〜10では、製膜直後には10-1前後の高い移動度を有する素子を得ることができることが分かる。中でも、単座配位子としてエチニル基を有する有機薄膜トランジスタ9では、耐久試験後においても移動度が10-1台と非常に優れた耐久性を有しており、トランジスタ特性と安定性を兼ね備えた有機薄膜トランジスタが得られることが分かる。
Among the organic thin film transistors of the present invention, organic
実施例2
《有機EL素子の作製》
有機EL素子の作製は、Nature,395巻,151〜154頁に記載の方法を参考にして、図3に示したような封止構造を有するトップエミッション型の有機EL素子を作製した。なお、図3において、101は基板、102aは陽極、102bは有機EL層(具体的には、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等が含まれる)、102cは陰極を示し、陽極102a、有機EL層102b、陰極102cにより、有機EL素子102が形成されている。103は封止膜を示す。なお、本発明の有機EL素子は、ボトムエミッション型でもトップエミッション型のどちらでもよい。
Example 2
<< Production of organic EL element >>
The organic EL element was produced by referring to the method described in Nature, Vol. 395, pages 151 to 154, and producing a top emission type organic EL element having a sealing structure as shown in FIG. 3, 101 denotes a substrate, 102a denotes an anode, 102b denotes an organic EL layer (specifically, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, and the like), 102c denotes a cathode, and the
本発明の有機EL素子と本発明の有機薄膜トランジスタ(ここで、本発明の有機薄膜トランジスタは、スイッチングトランジスタや駆動トランジスタ等として用いられる)を組み合わせて、アクティブマトリクス型の発光素子を作製したが、その場合は、例えば、図4に示すように、ガラス基板601上にTFT602(有機薄膜トランジスタ602でもよい)が形成されている基板を用いる態様が一例として挙げられる。ここで、TFT602の作製方法は公知のTFTの作製方法が参照できる。もちろん、TFTとしては、従来公知のトップゲート型TFTであってもボトムゲート型TFTであっても構わない。
The organic EL element of the present invention and the organic thin film transistor of the present invention (herein, the organic thin film transistor of the present invention is used as a switching transistor, a driving transistor, etc.) were produced to produce an active matrix light emitting element. For example, as shown in FIG. 4, a mode in which a substrate in which a TFT 602 (or an organic
上記で作製した有機EL素子は、単色、フルカラー、白色等の種々の発光形態において、良好な発光特性を示した。 The organic EL device produced above showed good light emission characteristics in various light emission forms such as single color, full color, and white.
1 有機半導体層
2 ソース電極
3 ドレイン電極
4 ゲート電極
5 絶縁層
6 支持体
7 ゲートバスライン
8 ソースバスライン
10 有機薄膜トランジスタシート
11 有機薄膜トランジスタ
12 出力素子
13 蓄積コンデンサ
14 垂直駆動回路
15 水平駆動回路
101 基板
102 有機EL素子
102a 陽極
102b 有機EL層
102c 陰極
103 封止膜
601 ガラス基板
602 TFT
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2009057330A1 (en) | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Yamaguchi University | Method and kit for detection/quantification of target rna |
CN109535205A (en) * | 2018-12-30 | 2019-03-29 | 浙江工业大学 | A kind of platinum complex containing tetradentate ligands and aryloxy derivatives |
-
2006
- 2006-02-01 JP JP2006024292A patent/JP2007207966A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009057330A1 (en) | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Yamaguchi University | Method and kit for detection/quantification of target rna |
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CN109535205B (en) * | 2018-12-30 | 2021-10-08 | 浙江工业大学 | Platinum complex containing tetradentate ligand and aryloxy derivative |
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