JP2014133713A - Dinaphthofuran compound and organic semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規化合物であるジナフトフラン化合物とその合成法及びこれを用いた有機半導体デバイスに関する。 The present invention relates to a dinaphthofuran compound which is a novel compound, a synthesis method thereof, and an organic semiconductor device using the same.
有機トランジスタとは、その半導体層に有機半導体を用いたトランジスタであり、半導体として数10nmの薄膜を用いる場合は、有機薄膜トランジスタ(OTFT)と呼ばれている。その機構は、シリコン等の無機材料を使用した無機トランジスタと同様であり、ゲート電極にかける電圧を変化させることで、ソース電極およびドレイン電極間の有機半導体中を流れる電流をオン/オフすることができる。有機半導体のような有機物は、主に分子間力(ファン・デル・ワールス力)で結合しているため、Si結晶のような原子結合の物質よりも柔軟性に富んでいる。そのため、プラスチック基板の上に蒸着または塗布して作製することができ、Si結晶を使用した基板に比較し、軽く、薄く、曲げられる電子デバイスが作製することが可能である。 An organic transistor is a transistor that uses an organic semiconductor for its semiconductor layer. When a thin film of several tens of nanometers is used as a semiconductor, it is called an organic thin film transistor (OTFT). The mechanism is the same as that of an inorganic transistor using an inorganic material such as silicon. By changing the voltage applied to the gate electrode, the current flowing in the organic semiconductor between the source electrode and the drain electrode can be turned on / off. it can. An organic substance such as an organic semiconductor is mainly bonded by an intermolecular force (Van der Waals force), and therefore has higher flexibility than an atomic bond substance such as a Si crystal. Therefore, it can be manufactured by vapor deposition or coating on a plastic substrate, and it is possible to manufacture an electronic device that is lighter, thinner, and bent than a substrate using Si crystal.
有機トランジスタの動作周波数は,主に有機半導体材料とトランジスタの構造により変化し、有機半導体のキャリヤ移動度が高くなるほど向上する。有機半導体は無機半導体に比較し、キャリヤの移動度が低く、また、耐酸化性、耐熱性等の耐久性に難点があるとされている。さらに、有機半導体の溶剤に対する溶解度の良否は薄膜の成膜方法と密接に関係し、新規な有機半導体の開発やその製造技術が注目されている。 The operating frequency of the organic transistor varies mainly depending on the organic semiconductor material and the structure of the transistor, and improves as the carrier mobility of the organic semiconductor increases. Organic semiconductors are said to have lower carrier mobility than inorganic semiconductors and have difficulties in durability such as oxidation resistance and heat resistance. Furthermore, the quality of the organic semiconductor in the solvent is closely related to the method of forming the thin film, and attention has been paid to the development of a new organic semiconductor and its manufacturing technology.
有機半導体に関する先行技術は極めて多く見受けられる。最近の先行技術としては、ナフタレンの両ベンゼン環にそれぞれチオフェン環或いはセレノフェン環が結合した構造を有する有機半導体化合物(特許文献1)、置換基を有する芳香族環の少なくとも一つと、無置換の芳香族環の少なくとも一つとが連結している部分構造を有する繰返し単位を有し、且つ、該繰り返し単位の中に、Head−To−Tail型の立体規則性を有する化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料(特許文献2)、蒸着法よりも一般に容易な溶液法を用いて、縮合多環芳香族化合物からなる有機半導体層の形成を可能にするジナフトチエノチオフェン等の化合物に、ヘキサクロロシクロペンタジエン等の二重結合を有する化合物が脱離可能に付加されてなる構造を有する新規な付加化合物(特許文献3)他等がある。また、有機EL素子を構成する高分子蛍光体層に好適に使用することができる、主鎖が特定式で表される繰り返し単位を含むことを特徴とするジナフトフラン誘導体と芳香族ジアセチレン化合物との重縮合反応により高分子量化して製造される、ポリアリーレンエチニレン(特許文献4)が見受けられる。 There are many prior arts related to organic semiconductors. As a recent prior art, organic semiconductor compounds having a structure in which a thiophene ring or a selenophene ring is bonded to both benzene rings of naphthalene (Patent Document 1), at least one aromatic ring having a substituent, and an unsubstituted aromatic It has a repeating unit having a partial structure in which at least one of the group rings is linked, and contains a compound having Head-To-Tail type stereoregularity in the repeating unit. An organic semiconductor material (Patent Document 2), a compound such as dinaphthothienothiophene that enables formation of an organic semiconductor layer composed of a condensed polycyclic aromatic compound using a solution method that is generally easier than a vapor deposition method, and hexachloro There are novel addition compounds having a structure in which a compound having a double bond such as cyclopentadiene is detachably added (Patent Document 3) and othersFurther, a dinaphthofuran derivative and an aromatic diacetylene compound, which can be suitably used for a polymeric fluorescent substance layer constituting an organic EL element, wherein the main chain includes a repeating unit represented by a specific formula Polyarylene ethynylene (Patent Document 4) produced by increasing the molecular weight by polycondensation reaction can be seen.
一方、本願発明者等も有機半導体とその物性についてこれまで研究を重ね、特許出願をしてきた(特許文献5〜7等)。これまでの有機半導体では、溶剤への溶解度を上げるため、有機半導体に官能基を付加させる手法を用いてきた。今回は、有機溶剤への溶解性が優れ、さらに製造コストが低い新たな有機半導体を見出し、その電子特性も特段の効果があることが明らかとなり、本特許出願をするものである。 On the other hand, the inventors of the present application have also made research on organic semiconductors and their physical properties and filed patent applications (Patent Documents 5 to 7). Conventional organic semiconductors have used a method of adding a functional group to an organic semiconductor in order to increase the solubility in a solvent. This time, a new organic semiconductor having excellent solubility in an organic solvent and low manufacturing cost was found, and it was revealed that its electronic characteristics were particularly effective, and this patent application is filed.
本発明が解決しようとする課題は、キャリヤ移動度が高く、大気安定性に優れた有機半導体材料とこれを用いた半導体デバイスの提供にある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an organic semiconductor material having high carrier mobility and excellent atmospheric stability and a semiconductor device using the same.
第1発明は、下記化学式[1]で示されるジナフトフラン化合物である。
アリール基としては、特に限定はされず、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、3−スチリルフェニル基、4−スチリルフェニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、m−ターフェニル−4−イル基、m−ターフェニル−3−イル基、m−ターフェニル−2−イル基、フルオレニル基、スチルベニル基、ピレニル基、ペリレニル基などが挙げられる。 The aryl group is not particularly limited, and examples thereof include a phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthryl group, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 1-phenanthryl group, and 2-phenanthryl group. 3-phenanthryl group, 4-phenanthryl group, 9-phenanthryl group, 1-naphthacenyl group, 2-naphthacenyl group, 9-naphthacenyl group, 3-styrylphenyl group, 4-styrylphenyl group, 1-pyrenyl group, 2- Pyrenyl group, 4-pyrenyl group, 2-biphenylyl group, 3-biphenylyl group, 4-biphenylyl group, p-terphenyl-4-yl group, p-terphenyl-3-yl group, p-terphenyl 2-yl group, m-terphenyl-4-yl group, m-terphenyl-3-yl group, m-terphenyl-2-yl group, fluoreni Group, stilbenyl group, pyrenyl group, etc. perylenyl group.
複素環基としては、特に限定はされず、例えば、チエニル基、N-カルバゾイル基、ベンゾチアゾール基、ベンゾトリアゾール基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジル基、チアゾリル基、オキサゾイル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ジアザフェニレニル基、などが挙げられる。 The heterocyclic group is not particularly limited. For example, thienyl group, N-carbazoyl group, benzothiazole group, benzotriazole group, pyrrolyl group, furyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, triazyl group, thiazolyl group, oxazoyl group Oxadiazolyl group, thiadiazolyl group, diazaphenylenyl group, and the like.
ハロゲン原子としては、特に限定はされず、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が上げられる。アルキル基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、その炭素数は、1以上20以下が好ましい。前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロブチル基、シクロオクチル基などが挙げられる。 The halogen atom is not particularly limited, and examples thereof include fluorine, chlorine, bromine and iodine. The alkyl group may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, Examples include heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, cyclobutyl group, and cyclooctyl group.
アルケニル基は、特に限定はされず、例えば、エテニル基、メチルエテニル基、ヘキシルエテニル基、フェニルエテニル基(o−ブチルフェニル)エテニル基、(m−ブチルフェニル)エテニル基、(p−ブチルフェニル)エテニル基、ナフチルエテニル基、ビフェニルエテニル基、ターフェニルエテニル基、パーフルオロフェニルエテニル基などが挙げられる。 The alkenyl group is not particularly limited, and examples thereof include ethenyl group, methylethenyl group, hexylethenyl group, phenylethenyl group (o-butylphenyl) ethenyl group, (m-butylphenyl) ethenyl group, and (p-butylphenyl) ethenyl. Group, naphthylethenyl group, biphenylethenyl group, terphenylethenyl group, perfluorophenylethenyl group and the like.
アルキニル基は、特に限定はされず、例えば、エチニル基、メチルエチニル基、オクチルエチニル基、(o−ブチルフェニル)エチニル基、(m−ブチルフェニル)エチニル基、(p−ブチルフェニル)エチニル基、ナフチルエチニル基、ビフェニルエチニル基、ターフェニルエチニル基、トリメチルシリルエチニル基、トリエチルシリルエチニル基、トリイソプロピルシリルエチニル基などが挙げられる。 The alkynyl group is not particularly limited, and examples thereof include ethynyl group, methylethynyl group, octylethynyl group, (o-butylphenyl) ethynyl group, (m-butylphenyl) ethynyl group, (p-butylphenyl) ethynyl group, Examples include naphthylethynyl group, biphenylethynyl group, terphenylethynyl group, trimethylsilylethynyl group, triethylsilylethynyl group, triisopropylsilylethynyl group, and the like.
アルコキシル基は、特に限定はされず、直鎖、分岐または環状のいずれでもよい。例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、ペンタデシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基などが挙げられる。 The alkoxyl group is not particularly limited, and may be linear, branched or cyclic. For example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, i-propyloxy group, butoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, nonyloxy group Decyloxy group, undecyloxy group, dodecyloxy group, tridecyloxy group, tetradecyloxy group, pentadecyloxy group, cyclohexyloxy group, cyclopentyloxy group, cyclobutyloxy group, cyclooctyloxy group and the like.
エステル基は、特に限定されず、例えば、メチルエステル基、エチルエステル基、プロピルエステル基、ブチルエステル基、フェニルエステル基、ナフチルエステル基、シクロヘキシルエステル基、シクロペンチルエステル基などが挙げられる。 The ester group is not particularly limited, and examples thereof include a methyl ester group, an ethyl ester group, a propyl ester group, a butyl ester group, a phenyl ester group, a naphthyl ester group, a cyclohexyl ester group, and a cyclopentyl ester group.
アミド基は、特に限定されず、例えば、アセトアミド基、プロピルアミド基、ブチルアミド基、イソブチルアミド基、ペンチルアミド基、イソペンチルアミド基、ヘキシルアミド基、オクチルアミド基などが挙げられる。 The amide group is not particularly limited, and examples thereof include an acetamido group, a propylamide group, a butylamide group, an isobutylamide group, a pentylamide group, an isopentylamide group, a hexylamide group, and an octylamide group.
イミノ基は、特に限定されず、例えば、メチルイミノ基、エチルイミノ基、プロピルイミノ基、ブチルイミノ基、ペンチルイミノ基、ヘキシルイミノ基、ヘプチルイミノ基、オクチルイミノ基フェニルイミノ基、ナフチルイミノ基などが挙げられる。 The imino group is not particularly limited, and examples thereof include a methylimino group, an ethylimino group, a propylimino group, a butylimino group, a pentylimino group, a hexilimino group, a heptilimino group, an octylimino group, a phenylimino group, and a naphthylimino group.
スルフィド基は、特に限定されず、例えば、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、イソプロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、イソブチルスルフィド基,ペンチルスルフィド基、ヘキシルスルフィド基、ヘプチルスルフィド基、オクチルスルフィド基、フェニルスルフィド基、ナフチルスルフィド基などが挙げられる。 The sulfide group is not particularly limited, for example, methyl sulfide group, ethyl sulfide group, propyl sulfide group, isopropyl sulfide group, butyl sulfide group, isobutyl sulfide group, pentyl sulfide group, hexyl sulfide group, heptyl sulfide group, octyl sulfide group , Phenyl sulfide group, naphthyl sulfide group and the like.
スルホキシド基は、特に限定されず、例えば、メチルスルホキシド基、エチルスルホキシド基、プロピルスルホキシド基、イソプロピルスルホキシド基、ブチルスルホキシド基、イソブチルスルホキシド基、sec−ブチルスルホキシド基、tert−ブチルスルホキシド基、ペンチルスルホキシド基、ヘキシルスルホキシド基、ヘプチルスルホキシド基、オクチルスルホキシド基、フェニルスルホキシド基、o−ヘキシルフェニルスルホキシド基、m−ヘキシルフェニルスルホキシド基、p−ヘキシルフェニルスルホキシド基などが挙げられる。 The sulfoxide group is not particularly limited, and for example, methyl sulfoxide group, ethyl sulfoxide group, propyl sulfoxide group, isopropyl sulfoxide group, butyl sulfoxide group, isobutyl sulfoxide group, sec-butyl sulfoxide group, tert-butyl sulfoxide group, pentyl sulfoxide group Hexyl sulfoxide group, heptyl sulfoxide group, octyl sulfoxide group, phenyl sulfoxide group, o-hexylphenyl sulfoxide group, m-hexylphenyl sulfoxide group, p-hexylphenyl sulfoxide group and the like.
スルホニル基は、特に限定されず、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、イソプロピルスルホニル基、ブチルスルホニル基、イソブチルスルホニル基、sec−ブチルスルホニル基、tert−ブチルスルホニル基、各種ペンチルスルホニル基、各種ヘキシルスルホニル基、各種ヘプチルスルホニル基、各種オクチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、o−ヘキシルフェニルスルホニル基、m−ヘキシルフェニルスルホニル基、p−ヘキシルフェニルスルホニル基などが挙げられる。 The sulfonyl group is not particularly limited. For example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, propylsulfonyl group, isopropylsulfonyl group, butylsulfonyl group, isobutylsulfonyl group, sec-butylsulfonyl group, tert-butylsulfonyl group, various pentylsulfonyl groups. Groups, various hexylsulfonyl groups, various heptylsulfonyl groups, various octylsulfonyl groups, phenylsulfonyl groups, o-hexylphenylsulfonyl groups, m-hexylphenylsulfonyl groups, p-hexylphenylsulfonyl groups and the like.
シリル基は、特に限定されず、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリブチルシリル基、トリイソブチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリsec−ブチルシリル基、トリtert−ブチルシリル基等が挙げられる。 The silyl group is not particularly limited, and examples thereof include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a tributylsilyl group, a triisobutylsilyl group, a tripropylsilyl group, a triisopropylsilyl group, a trisec-butylsilyl group, and a tritert-butylsilyl group. Can be mentioned.
ここで、Ar1とAr2は、異なっていてもよいが、製造の簡便さの観点からは、同一の置換基であることが好ましく、R1とR2についても、同様に製造の簡便さの観点からは、同一の置換基であることが好ましい。より好ましくは、Ar1とAr2が同一の置換基、かつ、R1とR2が同一の置換基の化合物である。 Here, Ar 1 and Ar 2 may be different from each other, but are preferably the same substituent from the viewpoint of ease of production, and R 1 and R 2 are also similarly easy to produce. From this point of view, the same substituent is preferable. More preferably, Ar 1 and Ar 2 are the same substituents, and R 1 and R 2 are the same substituents.
次に本発明の化合物の製造方法について述べる。
式(1)で示される本発明の化合物は、公知の有機化合物の合成方法を組み合わせて製造することができるが、第2発明の方法を用いて製造すると容易に請求項1の化合物が製造できることを見いだした。
Next, a method for producing the compound of the present invention will be described.
The compound of the present invention represented by the formula (1) can be produced by combining known methods for synthesizing organic compounds, but the compound of claim 1 can be easily produced by using the method of the second invention. I found.
第2発明は、ジナフト[2,1−b:1´,2´-d]フラン(以降、21DNFUと略す。)をハロゲン化し、4,4´−ジハロジナフト[2,1−b:1´,2´-d]フランとした後に、ボロン酸もしくはその誘導体等との反応を経由して第1発明のジナフトフラン化合物を製造する生産方法である。 In the second invention, dinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′-d] furan (hereinafter abbreviated as 21DNFU) is halogenated and 4,4′-dihalodinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′-d] is a production method for producing the dinaphthofuran compound of the first invention via reaction with boronic acid or a derivative thereof after being converted to furan.
ハロゲン化には、公知の方法を用いることができる。具体的に、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、N−ブロモスクシンイミド、N−クロロスクシンイミド、N−ヨードスクシンイミドなどが使用できる。 A known method can be used for the halogenation. Specifically, for example, chlorine, bromine, iodine, N-bromosuccinimide, N-chlorosuccinimide, N-iodosuccinimide and the like can be used.
ボロン酸もしくはその誘導体とは、ボロン酸、ボロン酸の一つ以上の水素原子が置換した化合物、環を形成していてもよいボロン酸エステル、およびボロキシン環を有する化合物のことである。 A boronic acid or a derivative thereof is a compound having a boronic acid, a compound in which one or more hydrogen atoms of the boronic acid are substituted, a boronic acid ester which may form a ring, and a boroxine ring.
その際、触媒として塩基と金属化合物を用いることができる。例えば、塩基としては、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩、カルボン酸塩及びアルコキシド、3級アミンを用いることができる。中でも、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩及びカルボン酸塩を用いることが好ましい。より好ましくは、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸塩、炭酸水素塩である。具体的には、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸水素セシウムなどが挙げられる。 In that case, a base and a metal compound can be used as a catalyst. For example, as the base, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, carbonates, hydrogen carbonates, phosphates, carboxylates and alkoxides, and tertiary amines can be used. Of these, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, carbonates, hydrogen carbonates, phosphates and carboxylates are preferably used. More preferred are alkali metal or alkaline earth metal carbonates and hydrogen carbonates. Specific examples include sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, calcium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, cesium hydrogen carbonate, and the like.
第2発明の工程において触媒として用いることができる金属化合物としては、パラジウム、ニッケル、鉄から選ばれる1種以上の金属で、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いる。中でも、パラジウムを含有するものが好ましい。具体的に、例えば、パラジウム(0)/炭素、酢酸パラジウム(II)、塩化パラジウム(II)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリド、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、パラジウムケトナート、パラジウムアセチルアセトナート、ニトリルパラジウムハロゲン化物、パラジウムハロゲン化物、アリルパラジウムハロゲン化物及びパラジウムビスカルボキシレートなどが挙げられる。 As a metal compound which can be used as a catalyst in the process of the second invention, one or more metals selected from palladium, nickel and iron are used alone or in combination of two or more. Among these, those containing palladium are preferable. Specifically, for example, palladium (0) / carbon, palladium (II) acetate, palladium (II) chloride, bis (triphenylphosphine) palladium (II) chloride, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), palladium ketoner , Palladium acetylacetonate, nitrile palladium halide, palladium halide, allyl palladium halide, palladium biscarboxylate and the like.
第2発明の方法で製造されたジナフトフラン化合物は、公知の方法で純度を上げることができる。具体的に、例えば、ゾーン精製、昇華精製、カラムクロマトグラフィー、熱洗浄、蒸留、再結晶などの方法を使うことができる。 The purity of the dinaphthofuran compound produced by the method of the second invention can be increased by a known method. Specifically, for example, methods such as zone purification, sublimation purification, column chromatography, thermal washing, distillation, and recrystallization can be used.
第3の発明は、ハロゲン原子の含有量が10ppm未満であり、かつパラジウム原子の含有量が10ppm未満であり、かつホウ素原子の含有量が10ppm以下であることを特徴とする、第1発明の化合物である。 The third invention is characterized in that the halogen atom content is less than 10 ppm, the palladium atom content is less than 10 ppm, and the boron atom content is 10 ppm or less. A compound.
ここで、ハロゲン原子とは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のことである。
有機半導体の純度は、有機半導体デバイスの特性に非常に大きな影響を及ぼす。第2発明の工程は、反応率が高く比較的容易に純度を上げることができ、前述の方法を一種または複数組み合わせることによって、高純度の第3発明の化合物を得ることが可能となる。
Here, the halogen atom is fluorine, chlorine, bromine or iodine.
The purity of the organic semiconductor has a great influence on the characteristics of the organic semiconductor device. In the process of the second invention, the reaction rate is high and the purity can be raised relatively easily. By combining one or more of the above-mentioned methods, it is possible to obtain a highly pure compound of the third invention.
パラジウム原子の量は、公知の分析方法で定量できる。具体的に、例えば、原子吸光や、ICP−MSを使用することで定量できる。
ハロゲン原子の量は、公知の分析手段が使用できる。具体的に、例えば、試料を燃焼分解後に電位差滴定法や、イオンクロマトグラフィーを使用することで定量できる。
ホウ素原子の量は、公知の分析方法で定量できる。具体的に、例えば、誘導結合プラズマ−発光や、誘導結合プラズマ−質量分析を使用することで定量できる。
The amount of palladium atoms can be quantified by a known analysis method. Specifically, for example, it can be quantified by using atomic absorption or ICP-MS.
Known amounts of analysis can be used for the amount of halogen atoms. Specifically, for example, the sample can be quantified by using a potentiometric titration method or ion chromatography after combustion decomposition.
The amount of boron atoms can be quantified by a known analysis method. Specifically, for example, it can be quantified by using inductively coupled plasma-luminescence or inductively coupled plasma-mass spectrometry.
ジナフトフラン骨格には、光学異性体が存在し、化学式[2]に示すように、R体もしくはS体の構造が存在する。
第4の発明は、ジナフトフラン骨格がR体もしくはS体どちらか一方の化合物を選択的に用いたことを特徴とする第1発明あるいは第3発明のいずれかに記載の化合物である。 A fourth invention is the compound according to any one of the first invention and the third invention, wherein a compound having either a dinaphthofuran skeleton of R form or S form is selectively used.
すなわち、R体もしくはS体の化合物が同量では無く、どちらか一方側に寄った組成であることを特徴としている。通常、R体もしくはS体の化合物が混在しているよりも、どちらか一方の化合物のみであるほうが、結晶中の分子のパッキングが密になる傾向にあるため、R体もしくはS体のどちらか一方の化合物に偏っているほうが好ましい。 That is, the R-form or S-form compound is not the same amount, but has a composition close to either one. Normally, either one of the R-form or S-form is mixed with a compound of only one of the compounds rather than a mixture of R-form or S-form. It is preferable to be biased toward one compound.
R体もしくはS体の判断は、旋光計を用いて測定できる。R体もしくはS体のどちらか一方の化合物を製造する方法は、光学分割されたジナフトフランを原料として使用することにより製造可能である。R体もしくはS体の化合物が混在しているものから、光学分割カラムクロマトグラフィー等を使用し、どちらか一方を単離することでも製造可能である。 The determination of the R or S body can be made using a polarimeter. The method for producing either the R-form or the S-form compound can be produced by using optically resolved dinaphthofuran as a raw material. It can also be produced by isolating either one from a mixture of R or S compounds using optical resolution column chromatography or the like.
本発明の化合物を有機半導体デバイスに利用するには、主として薄膜の形態で使用されるが、その薄膜作製方法として、ウェットプロセスとドライプロセスどちらを使用してもよい。産業上メリットの大きなウェットプロセスにおいては、有機溶媒等への溶解性が重要になる。 In order to utilize the compound of the present invention for an organic semiconductor device, it is mainly used in the form of a thin film, and either a wet process or a dry process may be used as a method for forming the thin film. In a wet process with great industrial merit, solubility in an organic solvent or the like is important.
ここで、有機溶媒としては、例えば,ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、フルオロベンゼン、1,1,2,2−テトラクロロエタン等のハロゲン系溶媒,シクロヘキサノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、オクタノール等のアルコール系溶媒,シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒,トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒,酢酸エチル、γ−ブチルラクトン、プロピレンカーボネート等のエステル系溶媒,N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒,テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、アニソール等のエーテル系溶媒,アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル系溶媒,ジメチルスルホキシド、スルフォランなどの硫黄系溶媒など,これまで公知のものが使用できる。これら溶媒は、一種もしくは二種以上の混合物を用いてもよい。 Here, examples of the organic solvent include halogen solvents such as dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, fluorobenzene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, and alcohols such as cyclohexanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, and octanol. Solvents, ketone solvents such as cyclohexanone, acetone and methyl ethyl ketone, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene and methyl naphthalene, ester solvents such as ethyl acetate, γ-butyl lactone and propylene carbonate, N, N-dimethylformamide Amide solvents such as N-methylpyrrolidone, ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether and anisole, nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile and benzonitrile, dimethyl Sulfoxides, such as sulfur-based solvents such as sulfolane, known materials can be used so far. One or a mixture of two or more of these solvents may be used.
本発明の化合物を有機溶媒等へ溶解させる場合、温度や圧力に特に制限はないが、温度に関しては、0〜200℃の範囲が好ましく、さらに好ましくは、10〜150℃の範囲である。また圧力に関しては、0.1〜100MPaの範囲が好ましく、さらに好ましくは、0.1〜10MPaの範囲である。また、有機溶媒の代わりに、超臨界二酸化炭素のようなものを用いることも可能である。溶液の調整は、空気中でも実施できるが、窒素もしくはアルゴン等の不活性雰囲気中で実施することが好ましい。 When the compound of the present invention is dissolved in an organic solvent or the like, the temperature and pressure are not particularly limited, but the temperature is preferably in the range of 0 to 200 ° C, more preferably in the range of 10 to 150 ° C. Regarding the pressure, a range of 0.1 to 100 MPa is preferable, and a range of 0.1 to 10 MPa is more preferable. Moreover, it is also possible to use something like supercritical carbon dioxide instead of the organic solvent. The adjustment of the solution can be performed in air, but it is preferably performed in an inert atmosphere such as nitrogen or argon.
該ウェットプロセスとは、スピンコート法、ディップコート法、バーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、平板印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法、電界重合法、化学重合法、ブレードコート法、ラングミューア・ブロジェット法、ダイコート法などを示しており、これら公知の方法が利用できる。 The wet process is a spin coating method, a dip coating method, a bar coating method, a spray coating method, an ink jet method, a screen printing method, a lithographic printing method, an intaglio printing method, a letterpress printing method, an electric field polymerization method, a chemical polymerization method, a blade. The coating method, Langmuir-Blodgett method, die coating method and the like are shown, and these known methods can be used.
該ドライプロセスとは、真空蒸着法、スパッタリング、CVD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、プラズマ重合法、レーザー蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、気相輸送成長法などを示しており、これら公知の方法が利用できる。 The dry process refers to a vacuum deposition method, sputtering, CVD method, low energy ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, laser deposition method, molecular beam epitaxial growth method, vapor phase transport growth method, etc. These known methods can be used.
第5の発明は、第1発明、第3発明、第4発明のいずれかに記載のジナフトフラン化合物を使って製造された有機トランジスタである。 5th invention is the organic transistor manufactured using the dinaphthofuran compound in any one of 1st invention, 3rd invention, and 4th invention.
有機トランジスタについて説明する。本発明の有機トランジスタは、少なくともソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、絶縁体層、有機半導体層が存在する。有機トランジスタを作製する際、有機半導体材料は、主として薄膜の形態で用いられるが、その薄膜作製法として、ウェットプロセスとドライプロセスどちらを使用してもよい。 The organic transistor will be described. The organic transistor of the present invention includes at least a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, an insulator layer, and an organic semiconductor layer. When producing an organic transistor, the organic semiconductor material is mainly used in the form of a thin film, and either a wet process or a dry process may be used as the thin film production method.
ウェットプロセスとドライプロセスは、前述の通りである。またウェットプロセスを適応する場合には、有機半導体材料を溶液にする必要があるが、有機溶媒については、前述の通りである。 The wet process and the dry process are as described above. Moreover, when applying a wet process, it is necessary to make an organic-semiconductor material into a solution, About an organic solvent, it is as above-mentioned.
本発明の有機トランジスタには、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極が使用されるが、その導電性材料としては特に限定はなく、例えば、金、銅、銀、ニッケル、クロム、鉄、スズ、アルミニウム、インジウム、パラジウム、ゲルマニウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、マンガン、チタン、リチウム、亜鉛、タングステン、モリブデン、酸化スズ、酸化インジウム、銀ペースト、カーボンペースト、ITO、PEDOT/PSSなどが挙げられる。これらの電極は、一種類もしくは二種類以上の混合物を用いても良い。 In the organic transistor of the present invention, a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are used, but the conductive material is not particularly limited. For example, gold, copper, silver, nickel, chromium, iron, tin, aluminum , Indium, palladium, germanium, calcium, sodium, potassium, magnesium, manganese, titanium, lithium, zinc, tungsten, molybdenum, tin oxide, indium oxide, silver paste, carbon paste, ITO, PEDOT / PSS, and the like. These electrodes may use one kind or a mixture of two or more kinds.
有機半導体デバイスに用いる際、絶縁体層としては、特に限定するものはなく、絶縁性の材料であれば好適に用いることができる。例えば、シリコン酸化膜(SiO2)、アルミナ(Al2O3)などの無機酸化物、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸エチル、CYTOP、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機高分子などを挙げることができる。 When used for an organic semiconductor device, the insulator layer is not particularly limited, and any insulating material can be suitably used. Examples thereof include inorganic oxides such as silicon oxide film (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ), organic polymers such as polystyrene, polyethylene, polymethyl methacrylate, polyethyl acrylate, CYTOP, and polytetrafluoroethylene. be able to.
本発明の有機トランジスタにおいて、有機半導体層は、ドーピング処理を施されていてもよい。ドーパントとしては、ドナー性のドーパントとアクセプター性のドーパントを用いることができる。ドナー性のドーパントとしては、有機半導体に、電子を供与できる化合物であれば、好適に用いる事ができる。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属や、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属。イットリウム、ランタン、ユーロピウム、などの希土類金属。テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウムなどのカチオンが挙げられる。 In the organic transistor of the present invention, the organic semiconductor layer may be subjected to a doping treatment. As the dopant, a donor-type dopant and an acceptor-type dopant can be used. As the donor dopant, any compound that can donate electrons to the organic semiconductor can be preferably used. For example, alkali metals such as lithium, sodium and potassium, and alkaline earth metals such as calcium, strontium and barium. Rare earth metals such as yttrium, lanthanum and europium. Cations such as tetraalkylammonium and tetraalkylphosphonium can be mentioned.
アクセプター性のドーパントとしては、有機半導体から、電子を取り去ることができる化合物であれば好適に用いる事ができる。例えば、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素などのハロゲン化合物。五フッ化リン、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素などのルイス酸、フッ化水素、硫酸、硝酸などのプロトン酸、酢酸、ギ酸、アミノ酸などの有機酸。三塩化鉄、四塩化チタン、四塩化ジルコニウム、五フッ化タングステン、六塩化タングステンなどの遷移金属化合物塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、スルホン酸アニオンなどの電解質アニオンなどが挙げられる。 As the acceptor dopant, any compound that can remove electrons from an organic semiconductor can be preferably used. For example, halogen compounds such as chlorine, bromine, iodine, iodine chloride, iodine bromide. Lewis acids such as phosphorus pentafluoride, boron trifluoride, boron trichloride and boron tribromide, proton acids such as hydrogen fluoride, sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as acetic acid, formic acid and amino acids. Examples include transition metal compounds such as iron trichloride, titanium tetrachloride, zirconium tetrachloride, tungsten pentafluoride, tungsten hexachloride, electrolyte anions such as chloride ions, bromide ions, iodide ions, and sulfonate anions.
また、本発明の有機トランジスタは、物理的損傷から保護するために、有機トランジスタの全面あるいは一部に保護層を設けることもできる。保護層を形成する材料としては、特に限定はなく、ポリメチルメタクリレート、パリレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルランのような有機化合物や、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、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどの無機化合物を用いることができる。 Moreover, in order to protect the organic transistor of this invention from a physical damage, a protective layer can also be provided in the whole surface or a part of organic transistor. The material for forming the protective layer is not particularly limited, and organic compounds such as polymethyl methacrylate, parylene, polystyrene, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, cyanoethyl pullulan, and silicon oxide. Inorganic compounds such as aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, barium titanate, and strontium titanate can be used.
生産コストが低く、耐久性のある新規な有機半導体化合物を開示するとともに、有機半導体デバイスとしての使用を提供するものである。 A novel organic semiconductor compound with low production cost and durability is disclosed, and the use as an organic semiconductor device is provided.
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(Br−21DNFUの合成)
温度計、冷却管、マグネチックスターラーを備えた500mlの四ツ口フラスコに、ジナフト[2,1−b:1´,2´-d]フラン10gと、ジメチルホルムアミド200mlを仕込み室温にて撹拌した。その後、反応液が5℃になるよう氷浴を使い冷却しながら、N−ブロモスクシンイミド14.4gをジメチルホルムアミド200mlに溶解した溶液を100分間かけて滴下した。その後氷浴を外し、室温で4日間撹拌した。反応液を氷水700mlに注ぎ、沈殿物(粗体)を濾集した。得られた粗体を1,2−ジクロロメタンを使い再結晶し、薄褐色結晶12.41gを得た。
(Synthesis of Br-21DNFU)
A 500 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a condenser tube, and a magnetic stirrer was charged with 10 g of dinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′-d] furan and 200 ml of dimethylformamide and stirred at room temperature. . Thereafter, a solution prepared by dissolving 14.4 g of N-bromosuccinimide in 200 ml of dimethylformamide was added dropwise over 100 minutes while cooling using an ice bath so that the reaction solution became 5 ° C. The ice bath was then removed and the mixture was stirred at room temperature for 4 days. The reaction solution was poured into 700 ml of ice water, and the precipitate (crude material) was collected by filtration. The obtained crude product was recrystallized using 1,2-dichloromethane to obtain 12.41 g of light brown crystals.
(P-21DNFU の合成)
温度計、冷却管、マグネチックスターラーを備えた50mlの三ツ口フラスコに、4,4´−ジブロモジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フラン0.5gと、フェニルボロン酸0.38gと、トルエン20mlと2M炭酸カリウム水溶液4.8mlを仕込み窒素置換した後、5分間室温にて撹拌した。その後、Pd(PPh3)4を27mg投入し窒素置換した後、還流温度まで昇温し、還流温度で12時間撹拌した。反応液を空冷し、水30mlに投入し、有機層を分液した。無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することで、5,9−ビス(4−プロピルフェニル)ジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フランを0.42g得た。
(Synthesis of P-21DNFU)
In a 50 ml three-necked flask equipped with a thermometer, condenser, and magnetic stirrer, 0.5 g of 4,4′-dibromodinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′-d] furan and phenylboronic acid After 0.38 g, 20 ml of toluene and 4.8 ml of 2M potassium carbonate aqueous solution were charged and purged with nitrogen, the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes. Thereafter, 27 mg of Pd (PPh 3 ) 4 was added and purged with nitrogen, then the temperature was raised to the reflux temperature, and the mixture was stirred at the reflux temperature for 12 hours. The reaction solution was air-cooled, poured into 30 ml of water, and the organic layer was separated. After drying over anhydrous magnesium sulfate and distilling off the solvent, the residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 5,9-bis (4-propylphenyl) dinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′- d] 0.42 g of furan was obtained.
(3P−21DNFUの合成)
温度計、冷却管、マグネチックスターラーを備えた50mlの三ツ口フラスコに、4,4’−ジブロモジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フラン0.5gと、4−プロピルフェニルボロン酸イミノジエタノールエステル0.72gと、トルエン20mlと2M炭酸カリウム水溶液4.8mlを仕込み窒素置換した後、5分間室温にて撹拌した。その後、Pd(PPh3)4を27mg投入し窒素置換した後、還流温度まで昇温し、還流温度で12時間撹拌した。反応液を空冷し、水30mlに投入し、有機層を分液した。無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することで、5,9−ビス(4−プロピルフェニル)ジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フランを0.52g得た。
(Synthesis of 3P-21DNFU)
In a 50 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a condenser, and a magnetic stirrer, 0.5 g of 4,4′-dibromodinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′-d] furan and 4-propyl After 0.72 g of phenylboronic acid iminodiethanol ester, 20 ml of toluene and 4.8 ml of 2M potassium carbonate aqueous solution were charged with nitrogen, the mixture was stirred for 5 minutes at room temperature. Thereafter, 27 mg of Pd (PPh 3 ) 4 was added and purged with nitrogen, then the temperature was raised to the reflux temperature, and the mixture was stirred at the reflux temperature for 12 hours. The reaction solution was air-cooled, poured into 30 ml of water, and the organic layer was separated. After drying over anhydrous magnesium sulfate and distilling off the solvent, the residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 5,9-bis (4-propylphenyl) dinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′- d] 0.52 g of furan was obtained.
(5P−21DNFUの合成)
温度計、冷却管、マグネチックスターラーを備えた50mlの三ツ口フラスコに、4,4’−ジブロモジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フラン0.5gと、4−ペンチルフェニルボロン酸イミノジエタノールエステル0.644gと、トルエン20mlと2M炭酸カリウム水溶液4.8mlを仕込み窒素置換した後、5分間室温にて撹拌した。その後、Pd(PPh3)4を27mg投入し窒素置換した後、還流温度まで昇温し、還流温度で12時間撹拌した。反応液を空冷し、水30mlに投入し、有機層を分液した。無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することで、5,9−ビス(4−ペンチルフェニル)ジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フランを0.55g得た。
ハロゲン原子、パラジウム原子、ホウ素原子の含有量を定量したところ、フッ素含有量:<0.1ppm、塩素含有量:0.4ppm、臭素含有量:<0.1ppm、ヨウ素含有量:<0.1ppm、ホウ素含有量:0.02ppm、パラジウム含有量:0.11ppmであった。
(Synthesis of 5P-21DNFU)
In a 50 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a condenser, and a magnetic stirrer, 0.5 g of 4,4′-dibromodinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′-d] furan and 4-pentyl After 0.644 g of phenylboronic acid iminodiethanol ester, 20 ml of toluene and 4.8 ml of 2M potassium carbonate aqueous solution were charged with nitrogen, the mixture was stirred for 5 minutes at room temperature. Thereafter, 27 mg of Pd (PPh 3 ) 4 was added and purged with nitrogen, then the temperature was raised to the reflux temperature, and the mixture was stirred at the reflux temperature for 12 hours. The reaction solution was air-cooled, poured into 30 ml of water, and the organic layer was separated. After drying over anhydrous magnesium sulfate and distilling off the solvent, the residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 5,9-bis (4-pentylphenyl) dinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′- d] 0.55 g of furan was obtained.
When the content of halogen atoms, palladium atoms, and boron atoms was quantified, fluorine content: <0.1 ppm, chlorine content: 0.4 ppm, bromine content: <0.1 ppm, iodine content: <0.1 ppm The boron content was 0.02 ppm and the palladium content was 0.11 ppm.
(7P−21DNFUの合成)
温度計、冷却管、マグネチックスターラーを備えた50mlの三ツ口フラスコに、4,4’−ジブロモジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フラン0.5gと、4−ヘプチルフェニルボロン酸イミノジエタノールエステル0.90gと、トルエン20mlと2M炭酸カリウム水溶液4.8mlを仕込み窒素置換した後、5分間室温にて撹拌した。その後、Pd(PPh3)4を27mg投入し窒素置換した後、還流温度まで昇温し、還流温度で12時間撹拌した。反応液を空冷し、水30mlに投入し、有機層を分液した。無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することで、5,9−ビス(4−ヘプチルフェニル)ジナフト[2,1−b:1´,2´−d]フランを0.69g得た。
(Synthesis of 7P-21DNFU)
In a 50 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a condenser tube, and a magnetic stirrer, 0.5 g of 4,4′-dibromodinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′-d] furan and 4-heptyl After 0.90 g of phenylboronic acid iminodiethanol ester, 20 ml of toluene and 4.8 ml of 2M potassium carbonate aqueous solution were charged with nitrogen, the mixture was stirred for 5 minutes at room temperature. Thereafter, 27 mg of Pd (PPh 3 ) 4 was added and purged with nitrogen, then the temperature was raised to the reflux temperature, and the mixture was stirred at the reflux temperature for 12 hours. The reaction solution was air-cooled, poured into 30 ml of water, and the organic layer was separated. After drying over anhydrous magnesium sulfate and distilling off the solvent, the residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 5,9-bis (4-heptylphenyl) dinaphtho [2,1-b: 1 ′, 2′- d] 0.69 g of furan was obtained.
実施例1及び実施例4の合成反応式を以下の化学式[3]及び化学式[4]に示す。
実施例1
Example 1
(単結晶の作製)
P−21DNFUは、N,N−ジメチルホルムアミドを溶媒とし、飽和溶液を調製しそれをSi/SiO2基板上にキャストするキャスト法にて単結晶を得た。3P−21DNFU、5P−21DNFU、7P−21DNFUについては、1wt%トルエン溶液を調製し、貧溶媒としてエタノールを加えていく液相法にて単結晶を得た。
(Production of single crystal)
P-21DNFU was obtained by a casting method in which a saturated solution was prepared using N, N-dimethylformamide as a solvent and cast on a Si / SiO 2 substrate. For 3P-21DNFU, 5P-21DNFU, and 7P-21DNFU, a 1 wt% toluene solution was prepared, and single crystals were obtained by a liquid phase method in which ethanol was added as a poor solvent.
(P−21DNFU単結晶トランジスタの作製)
Si/SiO2基板上にある単結晶にカーボンペーストを塗り、ソース、ドレイン電極とすることで電界効果型トランジスタ(FET)を作製した。
(3P−21DNFU単結晶トランジスタの作製)
3wt%に調製したポリスチレンのトルエン溶液を2000rpmで30秒間スピンコートし、90℃にて1時間アニーリング処理を行ったSi/SiO2基板上に、3P−21DNFU単結晶を載せ、カーボンペーストを塗り、ソース、ドレイン電極とすることでFETを作製した。
(5P−21DNFU単結晶トランジスタの作製)
3wt%に調製したポリスチレンのトルエン溶液を2000rpmで30秒間スピンコートし、90℃にて1時間アニーリング処理を行ったSi/SiO2基板上に、5P−21DNFU単結晶を載せ、カーボンペーストを塗り、ソース、ドレイン電極とすることでFETを作製した。
(7P−21DNFU単結晶トランジスタの作製)
CYTOP:薄め液=1:9の溶液を2000rpmで30秒間スピンコートし、90℃にて10分間、200℃にて1時間アニーリング処理を行ったSi/SiO2基板上に、7P−21DNFU単結晶を載せ、カーボンペーストを塗り、ソース、ドレイン電極とすることでFETを作製した。
(Preparation of P-21DNFU single crystal transistor)
A field effect transistor (FET) was fabricated by applying a carbon paste to a single crystal on a Si / SiO 2 substrate to form source and drain electrodes.
(Production of 3P-21DNFU single crystal transistor)
A toluene solution of polystyrene prepared to 3 wt% was spin-coated at 2000 rpm for 30 seconds, and a 3P-21DNFU single crystal was placed on a Si / SiO 2 substrate subjected to annealing treatment at 90 ° C. for 1 hour, and a carbon paste was applied. An FET was fabricated by using the source and drain electrodes.
(Fabrication of 5P-21DNFU single crystal transistor)
A toluene solution of polystyrene prepared to 3 wt% was spin-coated at 2000 rpm for 30 seconds, and a 5P-21DNFU single crystal was placed on a Si / SiO 2 substrate subjected to annealing treatment at 90 ° C. for 1 hour, and a carbon paste was applied, An FET was fabricated by using the source and drain electrodes.
(Production of 7P-21DNFU single crystal transistor)
7P-21DNFU single crystal on a Si / SiO 2 substrate spin-coated with a solution of CYTOP: thinning solution = 1: 9 at 2000 rpm for 30 seconds and annealed at 90 ° C. for 10 minutes and 200 ° C. for 1 hour. A FET was fabricated by applying carbon paste and forming source and drain electrodes.
(トランジスタ特性の評価)
代表例として、図1及び図2に3P-21DNFU 単結晶トランジスタの出力特性とその伝達特性のグラフを示す。伝達特性のグラフから、電界効果移動度を算出した。実施例7で作製した各単結晶トランジスタの特性をまとめたものを表1に示す。
As a representative example, FIGS. 1 and 2 show graphs of output characteristics and transfer characteristics of a 3P-21DNFU single crystal transistor. The field effect mobility was calculated from the transfer characteristic graph. Table 1 shows a summary of the characteristics of each single crystal transistor manufactured in Example 7.
有機半導体を用いた有機半導体デバイスは、無機半導体を用いたものと比較し、低温(300℃以下)で作製でき、耐熱性の低いプラスチック基板上にでも、良質な薄膜を形成することが可能であり、軽く薄いだけでなく、柔らかく曲げることのできる、いわゆる人との親和力がある有機半導体デバイスの生産が可能である。本願の21DNFU誘導体は、有機半導体としてキャリヤ移動度等が格段の効果を示し、今後の需要が期待される。 Organic semiconductor devices using organic semiconductors can be fabricated at a lower temperature (300 ° C. or lower) than those using inorganic semiconductors, and high-quality thin films can be formed even on plastic substrates with low heat resistance. In addition to being light and thin, it is possible to produce organic semiconductor devices that can be bent softly and have so-called human affinity. The 21DNFU derivative of the present application shows a remarkable effect on carrier mobility and the like as an organic semiconductor, and future demand is expected.
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