Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

TWI761480B - 有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於其的化合物及聚合物 - Google Patents

有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於其的化合物及聚合物 Download PDF

Info

Publication number
TWI761480B
TWI761480B TW107110861A TW107110861A TWI761480B TW I761480 B TWI761480 B TW I761480B TW 107110861 A TW107110861 A TW 107110861A TW 107110861 A TW107110861 A TW 107110861A TW I761480 B TWI761480 B TW I761480B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
formula
ring
organic semiconductor
represented
group
Prior art date
Application number
TW107110861A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201841924A (zh
Inventor
白兼研史
福﨑英治
谷征夫
玉國史子
宇佐美由久
渡邉哲也
岡本敏宏
竹谷純一
Original Assignee
日商富士軟片股份有限公司
國立大學法人東京大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商富士軟片股份有限公司, 國立大學法人東京大學 filed Critical 日商富士軟片股份有限公司
Publication of TW201841924A publication Critical patent/TW201841924A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI761480B publication Critical patent/TWI761480B/zh

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00Other synthetic dyes of known constitution
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/50Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D495/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/22Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains four or more hetero rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D517/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having selenium, tellurium, or halogen atoms as ring hetero atoms
    • C07D517/22Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having selenium, tellurium, or halogen atoms as ring hetero atoms in which the condensed system contains four or more hetero rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/126Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0666Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0672Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only one nitrogen atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0666Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0677Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only two nitrogen atoms in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D165/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/621Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/624Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/655Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/12Copolymers
    • C08G2261/124Copolymers alternating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/14Side-groups
    • C08G2261/141Side-chains having aliphatic units
    • C08G2261/1412Saturated aliphatic units
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/14Side-groups
    • C08G2261/142Side-chains containing oxygen
    • C08G2261/1424Side-chains containing oxygen containing ether groups, including alkoxy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/22Molecular weight
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/22Molecular weight
    • C08G2261/226Oligomers, i.e. up to 10 repeat units
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/31Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/312Non-condensed aromatic systems, e.g. benzene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/322Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
    • C08G2261/3223Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. thiophene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/324Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed
    • C08G2261/3243Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. benzothiophene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/324Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed
    • C08G2261/3246Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing nitrogen and sulfur as heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/33Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/334Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/34Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/342Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
    • C08G2261/3422Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms conjugated, e.g. PPV-type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/40Polymerisation processes
    • C08G2261/41Organometallic coupling reactions
    • C08G2261/414Stille reactions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/50Physical properties
    • C08G2261/52Luminescence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90Applications
    • C08G2261/92TFT applications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90Applications
    • C08G2261/94Applications in sensors, e.g. biosensors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007Non-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011Condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1051Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms with sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1055Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms with other heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1066Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms with sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1074Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1081Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms with sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/14Macromolecular compounds
    • C09K2211/1441Heterocyclic
    • C09K2211/1458Heterocyclic containing sulfur as the only heteroatom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/14Macromolecular compounds
    • C09K2211/1441Heterocyclic
    • C09K2211/1483Heterocyclic containing nitrogen and sulfur as heteroatoms
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/466Lateral bottom-gate IGFETs comprising only a single gate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

本發明提供一種有機半導體元件、該元件中的用於有機半導體層的有機半導體膜及其製造方法、以及用於上述有機半導體膜的化合物、聚合物及組成物。該有機半導體元件中,有機半導體層含有式(1)的化合物和/或式(2)的化合物,或含有具有式(9)及式(10)中的任意結構的聚合物。下式中,X1 表示氮原子或CRa ,環A~環D表示特定的芳香族環或芳香族雜環。Y1 表示氧原子、硫原子、CRb 2 、或NRc 。Ra ~Rc 表示氫原子或取代基。R1 及R2 表示特定的取代基。n為1或2。*表示鍵結位置。

Description

有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於其的化合物及聚合物
本發明係有關一種有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於這些的化合物及聚合物。
在液晶顯示器或者有機電致發光顯示器等的顯示器、RFID(無線射頻識別(radio frequency identifier):RF標籤)或者記憶體等的使用邏輯電路的裝置、或在太陽能電池等中,利用半導體元件。其中,具有有機半導體膜的有機半導體元件能夠實現輕量化以及低成本化,且柔軟性優異,因此,相較於具有無機半導體膜的無機半導體元件具有優勢。 作為形成上述有機半導體膜的有機化合物,對特定結構的稠合多環芳香族化合物已有研究(例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-45266號公報
有機半導體元件通常組裝於電子設備等中而使用,因此,要求其具有耐熱性。亦即,即使在高溫環境下使用,亦要求持續顯現充分的半導體特性。
本發明的課題在於提供一種有機半導體元件,其顯現所希望的半導體特性(例如,更高的載流子遷移率),並且即使暴露於高溫環境時亦不易降低半導體特性。又,本發明的課題在於提供一種適合作為上述有機半導體元件中的有機半導體層的有機半導體膜及其製造方法。又,本發明的課題在於提供一種適合作為上述有機半導體膜的構成材料的化合物、聚合物以及組成物。
本發明的上述問題已藉由下述手段來解決。 [1]一種有機半導體元件,其中,有機半導體層含有下述式(1)所表示之化合物和/或下述式(2)所表示之化合物,或含有具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物。
[化1]
Figure 02_image007
[化2]
Figure 02_image009
各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環。 X1 表示氮原子或CRa ,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環。 Y1 表示氧原子、硫原子、CRb 2 或NRc 。 Ra 、Rb 及Rc 表示氫原子或取代基。 R1 及R2 表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團。 n為1或2。 *表示鍵結位置。 *-L-T 式(W) 式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團。 T表示氫原子、鹵素原子、或氰基。 *表示鍵結位置。
[化3]
Figure 02_image011
式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置。 *表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置。 式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA 表示氫原子或取代基。 式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或2,式(L-22)中的m為1~6的整數。 式(L-20)及(L-24)中,RN 表示氫原子或取代基。 式(L-25)中,Rsi 表示氫原子、烷基、烯基或炔基。 [2]如[1]所述之有機半導體元件,其中 由上述環A及環B構成之稠環結構為下述式(3)或式(4)所表示之稠環結構。
[化4]
Figure 02_image013
各式中,R3 ~R5 表示鹵素原子或上述式(W)所表示之基團。 V表示NRd 、氧原子、硫原子或硒原子。 Rd 表示氫原子或取代基。 p、q及r為0~2的整數。 *表示鍵結位置。 [3]如[2]所述之有機半導體元件,其中 由上述環A及環B構成之稠環結構為上述式(4)所表示之稠環結構。 [4]如[1]~[3]中任一項所述之有機半導體元件,其中 Y1 為氧原子或硫原子。 [5]如[1]~[4]中任一項所述之有機半導體元件,其中 上述環C及環D為下述式(5)或式(6)所表示之稠環結構。
[化5]
Figure 02_image015
各式中,環E及環F表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環。 R6 、R7 及R7a 表示氫原子、鹵素原子、或上述式(W)所表示之基團。 *表示鍵結位置。 其中,上述式(9)及式(10)中的上述式(5)或式(6)所表示之稠環結構具有1個用於在聚合物鏈中導入環E及環F的鍵結位置。 [6]如[5]所述之有機半導體元件,其中 上述式(5)所表示之稠環結構為下述式(7)或式(8)所表示之稠環結構。
[化6]
Figure 02_image017
各式中,R6a 及R6b 表示氫原子、鹵素原子或上述式(W)所表示之基團。 R8 及R9 表示鹵素原子或上述式(W)所表示之基團。 s為0~4的整數,t為0~2的整數。 Q表示硫族原子。 *表示鍵結位置。 其中,上述式(9)及式(10)中的上述式(7)或式(8)所表示之稠環結構具有用於在聚合物鏈中導入可具有R8 或R9 的環的環構成原子中的1個的鍵結位置。 [7]如[6]所述之有機半導體元件,其中 上述環C及環D為上述式(8)所表示之稠環結構。 其中,上述式(9)及式(10)中的上述式(8)所表示之稠環結構具有用於在聚合物鏈中導入可具有R9 的環的環構成原子中的1個的鍵結位置。 [8]如[1]~[7]中任一項所述之有機半導體元件,其中 上述式(W)中,L為選自上述式(L-1)、式(L-2)、式(L-3)、式(L-4)、式(L-13)、式(L-17)及式(L-18)中的2價的基團、或為鍵結2個以上的選自式(L-1)、式(L-2)、式(L-3)、式(L-4)、式(L-13)、式(L-17)及式(L-18)中的2價的基團而形成之基團。 [9]如[1]~[8]中任一項所述之有機半導體元件,其中 上述聚合物具有下述式(G)所表示之結構。 *-Ar1 -(Vr)p3 -Ar2 -* 式(G) 式(G)中,Ar1 及Ar2 表示單鍵,或表示伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基或者雜伸芳基,或表示連結2個以上的選自伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及雜伸芳基中的基團而形成之2價的基團。Vr表示碳數2~40的2價的共軛基團,p3為1~6的整數。 [10]如[9]所述之有機半導體元件,其中 上述聚合物交替地具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元及上述式(G)所表示之結構。 [11]如[9]或[10]所述之有機半導體元件,其中 上述式(G)中,Vr為選自下述式(VD -1)~式(VD -16)及式(VA -1)~式(VA -11)中的結構。
[化7]
Figure 02_image019
Figure 02_image021
[化8]
Figure 02_image023
Figure 02_image025
各式中,R及Z表示氫原子、鹵素原子或烷基。 RG 表示烷基。 RJ 表示氫原子、烷基、氰基、或鹵素原子。 *表示鍵結位置。 [12]如[9]~[11]中任一項所述之有機半導體元件,其中 上述式(G)中的p3為1。 [13]如[9]~[12]中任一項所述之有機半導體元件,其中 上述Ar1 及Ar2 表示單鍵,或表示下述式(Ar-1)或式(Ar-2)所表示之2價的基團。
[化9]
Figure 02_image027
各式中,RW1 表示烷基,p1為0~2的整數。 LW 表示硫族原子。 RW2 表示烷基,p2為0~4的整數。 q1及q2為1~4的整數。 *表示鍵結位置。 [14]如[9]~[13]中任一項所述之有機半導體元件,其中 上述式(G)中的Vr表示上述式(VD -1)~式(VD -16)中的任一個所表示之2價的基團。 [15]如[1]~[14]中任一項所述之有機半導體元件,其中 上述有機半導體元件為有機薄膜電晶體元件。 [16]一種有機半導體組成物,其含有下述式(1)所表示之化合物、和/或下述式(2)所表示之化合物、或具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物、及溶劑。
[化10]
Figure 02_image001
[化11]
Figure 02_image003
各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環。 X1 表示氮原子或CRa ,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環。 Y1 表示氧原子、硫原子、CRb 2 或NRc 。 Ra 、Rb 及Rc 表示氫原子或取代基。 R1 及R2 表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團。 n為1或2。 *表示鍵結位置。 *-L-T 式(W) 式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團。 T表示氫原子、鹵素原子、或氰基。 *表示鍵結位置。
[化12]
Figure 02_image011
式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置。 *表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置。 式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA 表示氫原子或取代基。 式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或2,式(L-22)中的m為1~6的整數。 式(L-20)及式(L-24)中,RN 表示氫原子或取代基。 式(L-25)中,Rsi 表示氫原子、烷基、烯基或炔基。 [17]如[16]所述之有機半導體組成物,其含有黏合劑。 [18]一種有機半導體膜的製造方法,其包括,將[16]或[17]所述之有機半導體組成物塗佈於基板上而形成塗佈膜,乾燥該塗佈膜以作為有機半導體膜的步驟。 [19]一種有機半導體膜,其含有下述式(1)所表示之化合物、和/或下述式(2)所表示之化合物、或含有具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物。
[化13]
Figure 02_image001
[化14]
Figure 02_image003
各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環。 X1 表示氮原子或CRa ,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或芳香族雜環、或包含5員環或者6員環的芳香族環或芳香族雜環的稠環。 Y1 表示氧原子、硫原子、CRb 2 或NRc 。 Ra 、Rb 及Rc 表示氫原子或取代基。 R1 及R2 表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團。 n為1或2。 *表示鍵結位置。 *-L-T 式(W) 式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團。 T表示氫原子、鹵素原子、或氰基。 *表示鍵結位置。
[化15]
Figure 02_image011
式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置。 *表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置。 式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA 表示氫原子或取代基。 式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或2,式(L-22)中的m為1~6的整數。 式(L-20)及式(L-24)中,RN 表示氫原子或取代基。 式(L-25)中,Rsi 表示氫原子、烷基、烯基或炔基。 [20]一種下述式(1)及式(2)中的任一個所表示之化合物、或一種具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物。
[化16]
Figure 02_image001
[化17]
Figure 02_image003
各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環。 X1 表示氮原子或CRa ,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環。 Y1 表示氧原子、硫原子、CRb 2 或NRc 。 Ra ~Rc 表示氫原子或取代基。 R1 及R2 表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團。 n為1或2。 *表示鍵結位置。 *-L-T 式(W) 式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團。 T表示氫原子、鹵素原子、或氰基。 *表示鍵結位置。
[化18]
Figure 02_image037
Figure 02_image039
式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置。 *表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置。 式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA 表示氫原子或取代基。 式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或2,式(L-22)中的m為1~6的整數。 式(L-20)及(L-24)中,RN 表示氫原子或取代基。 式(L-25)中,Rsi 表示氫原子、烷基、烯基或炔基。 [發明效果]
本發明的有機半導體元件顯現所希望的半導體特性,並且,即使暴露於高溫環境時亦不易降低半導體特性。並且,本發明的有機半導體膜用作有機半導體元件中的有機半導體層,藉此能夠使所獲得之有機半導體元件顯現所希望的半導體特性,並且,即使暴露於高溫環境時亦不易降低半導體特性。並且,依本發明的有機半導體膜的製造方法能夠獲得具有上述優異特性之有機半導體膜。並且,本發明的化合物、聚合物及有機半導體組成物適合作為上述有機半導體膜的構成材料。
本說明書中,使用“~”來表示之數值範圍係指包括以“~”之前和之後所記載之數值作為下限值和上限值的範圍。
本說明書中,關於化合物的表述,除了化合物本身以外,還包含其鹽、其離子。還包含在不損害所需效果的範圍內改變部分結構者。 又,關於沒有明確記載經取代或未經取代之化合物,包含在不損害所需效果的範圍內具有任意取代基者。這對於取代基、連結基、環結構等(以下稱為取代基等)亦同樣適用。
本說明書中,當存在複數個以特定的符號所表示之取代基等時,或同時規定複數個取代基等時,除非另有說明,則各取代基等可以彼此相同或不同。這對於取代基等的數量的規定亦同樣適用。又,當複數個取代基等接近(尤其相鄰)時,除非另有說明,則這些可以彼此連結而形成環。 本發明中,在聚合物中存在以相同化學結構表示之複數個重複單元的情況下,聚合物中存在之各重複單元可以彼此相同或不同。這對形成重複單元之各基團亦同樣適用。 又,在基團的碳數受限制的情況下,除非另有說明,則該基團的碳數係指包含取代基之總碳數。 本發明中,在基團可形成非環狀骨架及環狀骨架的情況下,除非另有說明,則該基團包含非環狀骨架的基團及環狀骨架的基團。例如,烷基包含直鏈烷基、支鏈烷基及環狀(環)烷基。在基團能夠形成環狀骨架的情況下,與對該基團進行了具體記載之原子數的下限無關地,形成環狀骨架的基團的原子數的下限為3以上,5以上為較佳。
以下,對本發明的較佳實施形態進行說明。
[有機半導體元件] 本發明的有機半導體元件中,有機半導體層使用後述之特定結構的化合物或特定結構的聚合物來形成。 作為本發明的有機半導體元件,並無特別限定,其較佳地用作非發光性的有機半導體器件。作為非發光性的有機半導體器件,只要係不以發光為目的之器件即可,例如,可以舉出控制電流量或電壓量的有機薄膜電晶體元件、將光能轉換成功率(Power)的有機光電變換元件(用於光感測器的固體攝像元件或用於能量轉換的太陽能電池等)、將熱能轉換成功率有機熱電轉換元件、氣體感測器、有機整流元件、有機反相器或資訊儲存元件等。非發光性的有機半導體器件中,將有機半導體膜作為電子元件發揮功能為較佳。 作為有機半導體元件的代表性例子,對有機薄膜電晶體元件進行說明。在下述形態中,雖然對特定結構的化合物或特定結構的聚合物構成有機薄膜電晶體元件的有機半導體層的形態進行說明,但本發明並不限定於該形態。亦即,有機半導體層中含有後述之特定結構的化合物或特定結構的聚合物的形態的有機半導體元件均包含於本發明的有機半導體元件中。又,各種元件的有機半導體層能夠依下述的有機薄膜電晶體元件中的有機半導體層的形成方法來形成。 又,雖然在下述的有機薄膜電晶體元件的說明中對載流子遷移率的提高有所提及,但載流子遷移率為有機半導體的基本特性。載流子遷移率高的有機半導體並不限定於有機薄膜電晶體元件,即使適用於上述的各有機半導體元件時亦可以顯現所希望的性能。
<有機薄膜電晶體元件> 本發明的有機薄膜電晶體元件(亦稱為有機TFT元件)具有有機半導體膜(亦稱為有機半導體層或半導體活性層),還能夠具有源極電極、汲極電極、及閘極電極。 本發明的有機TFT元件在基板上具有閘極電極、有機半導體層、設置於閘極電極及有機半導體層之間的閘極絕緣層、設置成與有機半導體層接觸且藉由有機半導體層而連結之源極電極及汲極電極。該有機TFT元件中,有機半導體層與閘極絕緣層被相鄰地設置。 本發明的有機薄膜電晶體元件只要具備上述各層即可,對其結構並無特別限定。例如,亦可以具有底部接觸型(底部閘極-底部接觸型及頂部閘極-底部接觸型)、或頂部接觸型(底部閘極-頂部接觸型及頂部閘極-頂部接觸型)等中的任意結構。本發明的有機薄膜電晶體元件更佳為底部閘極-底部接觸型或底部閘極-頂部接觸型(這些統稱為底部閘極型)。 以下,參閱附圖對本發明的有機TFT元件的一列進行說明。
-底部閘極-底部接觸型有機薄膜電晶體元件- 圖1係表示作為本發明的半導體元件的一列的底部閘極-底部接觸型的有機TFT元件100的剖面示意圖。 如圖1所示,有機TFT元件100依序具有基板(基材)10、閘極電極20、閘極絕緣膜30、源極電極40及汲極電極42、有機半導體膜50、及密封層60。 以下,對基板(基材)、閘極電極、閘極絕緣膜、源極電極、汲極電極、有機半導體膜及密封層、以及各自的製造方法進行詳細說明。
(基板) 基板發揮支撐後述之閘極電極、源極電極及汲極電極等之功能。 基板的種類並無特別限制,例如,可以舉出塑料基板、矽基板、玻璃基板或陶瓷基板等。其中,從對各器件的應用性及成本的觀點考慮,玻璃基板或塑料基板為較佳。 基板的厚度並無特別限定,例如,10 mm以下為較佳,2 mm以下為進一步較佳,1.5 mm以下為特佳。另一方面,0.01 mm以上為較佳,0.05 mm以上為進一步較佳。
(閘極電極) 閘極電極能夠不特別限制地適用用作有機TFT元件的閘極電極的一般的電極。 作為形成閘極電極的材料(電極材料)並無特別限定,例如,可以舉出金、銀、鋁、銅、鉻、鎳、鈷、鈦、鉑、鎂、鈣、鋇或鈉等的金屬、InO2 、SnO2 或氧化銦錫(ITO)等的導電性氧化物、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔或聚二乙炔等的導電性高分子、矽、鍺或砷化鎵等的半導體、或富勒烯(Fullerene)、碳奈米管或石墨等的碳材料等。其中,上述金屬為較佳,銀或鋁為更佳。 閘極電極的厚度並無特別限定,20~200 nm為較佳。 閘極電極可以為作為上述基板而發揮功能者,在這種情況下,上述基板可以不存在。
形成閘極電極的方法並無特別限定,例如,可以舉出,在基板上,對上述電極材料進行真空蒸鍍(以下亦簡稱為蒸鍍)或濺鍍(Sputte)的方法、對含有上述電極材料之電極形成用組成物進行塗佈或印刷的方法等。又,圖案化電極的情況下,作為圖案化方法,例如,可以舉出噴墨印刷、網版印刷、膠版印刷或凸版印刷(柔版印刷)等印刷法、光微影法或遮罩蒸鍍法等。
(閘極絕緣層) 閘極絕緣層只要為具有絕緣性的層即可,並無特別限定,可以為單層,亦可以為多層。 閘極絕緣層由絕緣性材料形成為較佳,作為絕緣性材料例如可以較佳地舉出有機高分子或無機氧化物等。 有機高分子及無機氧化物等只要為具有絕緣性者即可,並無特別限定,能夠形成薄膜,例如厚度為1 μm以下的薄膜者為較佳。 有機高分子及無機氧化物可以分別使用1種,亦可以組合使用2種以上,並且,亦可以將有機高分子與無機氧化物組合使用。
作為有機高分子,並無特別限定,例如,可以舉出聚乙烯基苯酚、聚苯乙烯(PS)、作為聚甲基丙烯酸甲酯的代表的聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、作為CYTOP(註冊商標)的代表的環狀氟烷基聚合物、聚環烯烴、聚酯、聚醚碸、聚醚酮、聚醯亞胺、環氧樹脂、作為聚二甲基矽氧烷(PDMS)的代表的聚有機矽氧烷、聚倍半矽氧烷或丁二烯橡膠等。並且,除上述以外亦可以舉出,酚醛樹脂(phenolic resin)、酚醛清漆樹脂、桂皮酸酯樹脂、丙烯酸樹脂或聚對二甲苯樹脂等的熱硬化性樹脂。 有機高分子亦能夠組合使用具有烷氧基甲矽烷基、乙烯基、丙烯醯氧基、環氧基或羥甲基等的反應性取代基的化合物。
由有機高分子形成閘極絕緣層的情況下,以增加閘極絕緣層的耐溶劑性或絕緣電阻(Insulation resistance)等為目的,使有機高分子交聯、硬化亦較佳。藉由使用光、熱或這兩者產生酸或自由基來進行交聯為較佳。
藉由自由基進行交聯的情況下,作為藉由光或熱產生自由基之自由基產生劑,例如能夠適當地使用日本特開2013-214649號公報的[0182]段~[0186]段中記載之熱聚合起始劑(H1)及光聚合起始劑(H2)、日本特開2011-186069號公報的[0046]段~[0051]段中記載之光自由基產生劑、或能夠適當地使用日本特開2010-285518號公報的[0042]段~[0056]段中記載之光自由基聚合起始劑等,這些內容引入本說明書中為較佳。 又,使用日本特開2013-214649號公報的[0167]段~[0177]段中記載之“數量平均分子量(Mn)為140~5,000,具有交聯性官能基,且不具有氟原子之化合物(G)”亦較佳,這些內容引入本說明書中為較佳。
藉由酸進行交聯的情況下,作為藉由光產生酸之光酸產生劑,例如能夠較佳地使用日本特開2010-285518號公報的[0033]段~[0034]段中記載之光陽離子聚合起始劑、或能夠較佳地使用日本特開2012-163946號公報的[0120]段~[0136]段中記載之酸產生劑、尤其係鋶鹽或者錪鹽等,這些內容引入本說明書中為較佳。 作為藉由熱產生酸的熱酸產生劑(觸媒),例如,能夠較佳地使用日本特開2010-285518號公報的[0035]段~[0038]段中記載之熱陽離子聚合起始劑、尤其係鎓鹽等、或能夠較佳地使用日本特開2005-354012號公報的[0034]段~[0035]段中記載之觸媒、尤其係磺酸類及磺酸胺鹽等,這些內容引入本申請說明書中為較佳。 又,亦可以較佳地使用日本特開2005-354012號公報的[0032]段~[0033]段中所記載之交聯劑、尤其係雙官能以上的環氧化合物或者氧雜環丁烷化合物、日本特開2006-303465號公報的[0046]段~[0062]段中所記載之交聯劑、尤其系以具有2個以上的交聯基、且該交聯基中的至少1個為羥甲基或NH基為特徵的化合物、或亦可以較佳地使用日本特開2012-163946號公報的[0137]段~[0145]段中記載之分子內具有2個以上的羥基甲基或者烷氧基甲基之化合物,這些內容引入本說明書中為較佳。
由有機高分子形成閘極絕緣層的方法,並無特別限定,例如,可以舉出塗佈含有有機高分子之塗佈液並根據需要硬化的方法。 作為上述塗佈液中所使用之溶劑,只要能夠溶解或分散上述有機高分子者即可,並無特別限定,能夠根據有機高分子的種類等而從常用的溶劑中適當地選擇使用。 塗佈方法並無特別限定,可以舉出上述的各印刷法。其中,微凹版塗佈法、浸塗法、絲網印刷、模塗法或旋塗法等的濕式塗佈法為較佳。 塗佈條件亦無特別限定,能夠適當地進行設定。 進行硬化的方法及條件,只要為能夠使有機高分子進行交聯的方法及條件即可,並無特別限定,例如,上述交聯方法(自由基或酸)、進而能夠根據所使用之光酸產生劑或熱酸產生劑等的種類等而適當地進行設定。
作為上述無機氧化物並無特別限定,例如,可以舉出氧化矽、氮化矽(SiNY )、氧化鉿、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁、氧化鈮、氧化鋯、氧化銅或氧化鎳等氧化物、或者SrTiO3 、CaTiO3 、BaTiO3 、MgTiO3 或SrNb2 O6 之類的具有鈣鈦礦結構的化合物、或他們的複合氧化物或混合物等。 其中,作為氧化矽,除了氧化矽(SiOX )以外,還包括BPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass:硼磷矽玻璃)、PSG(Phosphorus Silicon Glass:磷矽玻璃)、BSG(Borosilicate glass:硼矽酸鹽玻璃)、AsSG(砷矽酸鹽玻璃)、PbSG(鉛矽酸鹽玻璃)、氧氮化矽(SiON)、SOG(旋塗式玻璃)、或包含低介電常數的SiO2 系材料(例如,聚芳醚、環全氟化碳聚合物、苯并環丁烯、環狀氟樹脂、聚四氟乙烯、氟化芳基醚、氟化聚醯亞胺、非晶碳(Amorphous carbon)或有機旋塗式玻璃(SOG))。
作為由無機氧化物形成閘極絕緣層的方法,並無特別限定,例如,能夠使用真空蒸鍍法、濺射法、離子鍍或CVD(chemical vapor deposition:化學氣相沉積)法等真空成膜法。又,在成膜過程中,可以用使用任意氣體的等離子、離子槍或自由基槍等進行輔助。 又,亦能夠藉由使對應於各自的金屬氧化物的前驅物,具體如氯化物或溴化物等的金屬鹵化物、金屬醇鹽或金屬氫氧化物等,在醇或水中與如鹽酸、硫酸或硝酸等酸、或與如氫氧化鈉或氫氧化鉀等鹼反應而進行水解來形成閘極絕緣層。在使用這種溶液系統的製程之情況下,能夠使用上述濕式塗佈法。
由無機氧化物形成閘極絕緣層的情況下,除了上述方法以外,還能夠使用剝離法、溶膠-凝膠法、電沉積法及陰影遮罩(Shadow mask)法中的任一種、及根據需要組合圖案形成法的方法。
亦可以對閘極絕緣層進行電暈處理、等離子處理、UV(紫外線)/臭氧處理等的表面處理。在這種情況下,藉由各處理,使表面粗糙度不粗糙為較佳。例如,處理後的閘極絕緣層表面的算術平均粗糙度Ra或均方根粗糙度Rq (均為JIS B0601:2013)為0.5 nm以下為較佳。
閘極絕緣膜的膜厚並無特別限定,100~1000 nm為較佳。
(源極電極及汲極電極) 本發明的有機TFT元件中,源極電極係電流通過配線從外部流入之電極。又,汲極電極係通過配線向外部送出電流之電極。 形成源極電極及汲極電極之材料能夠使用與上述形成閘極電極的電極材料相同的材料。其中,金屬為較佳,銀為更佳。 源極電極及汲極電極的厚度並無特別限定,分別為1 nm以上為較佳,10 nm以上為特佳。又,500 nm以下為較佳,300 nm以下為特佳。 源極電極與汲極電極之間的間隔(閘極長度)能夠適當地確定,例如,200 μm以下為較佳,100 μm以下為特佳。又,閘極寬度能夠適當地確定,例如,5000 μm以下為較佳,1000 μm以下為特佳。 形成源極電極及汲極電極的方法並無特別限定,例如,可以舉出在形成有閘極電極和閘極絕緣膜之基板上,進行真空蒸鍍或濺鍍電極材料的方法、進行塗佈或印刷電極形成用組成物的方法等。在進行圖案化的情況下,圖案化方法與上述的閘極電極的方法相同。
(有機半導體層(膜)) 有機TFT元件的一實施形態(亦稱為“第1實施形態”。)中,有機半導體層含有下述式(1)所表示之化合物、和/或下述式(2)所表示之化合物。此外,式(1)所表示之化合物亦稱為順式體,式(2)所表示之化合物亦稱為反式體。
[化19]
Figure 02_image001
式(1)及式(2)中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環,X1 表示氮原子或CRa ,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示含有5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環。該稠環為2環結構或3環結構為較佳,2環結構為更佳。Ra 表示氫原子或取代基。X1 為氮原子為較佳。
Y1 表示氧原子、硫原子、CRb 2 或NRc 。Rb 及Rc 表示氫原子或取代基。Y1 為氧原子或硫原子為較佳,氧原子為更佳。
作為上述Ra 、Rb 及Rc 可以採用的取代基,並無特別限制,例如,可以舉出後述之式(W)所表示之基團及鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子或者碘原子為較佳,氟原子或者氯原子為更佳,氟原子為特佳。)。其中,作為Ra 、Rb 及Rc 可以採用的取代基為烷基(碳數1~35的烷基為較佳,碳數1~25的烷基為更佳)、烯基(碳數2~30為較佳。)、炔基(碳數2~30為較佳。)、芳香族烴基(碳數6~30為較佳。)、芳香族雜環基(5~7員環為較佳。作為環構成雜原子為包含氧原子、氮原子、硫原子及硒原子中的至少1個者為較佳。)、或鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子或者碘原子為較佳、氟原子或者氯原子為更佳、氟原子為特佳。)為較佳。 作為Ra 、Rb 及Rc 可以採用的上述烷基、烯基、及炔基,在碳鏈中或碳鏈的末端亦可以包含-O-、-S-及-NRX1 -中的至少1個。RX1 表示氫原子或取代基。在碳鏈中或碳鏈的末端可以包含之-O-、-S-及-NRX1 -的數量的合計為1~5的整數為較佳,1~3為更佳、1為進一步較佳。 作為RX1 可以採用的取代基,並無特別限制,例如,可以舉出烷基(較佳為碳數1~10的烷基)、鹵素原子(較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、或可以舉出芳香族烴基(較佳為碳數6~20的芳香族烴基)。RX1 為氫原子或烷基為較佳,烷基為更佳。
R1 及R2 表示鹵素原子(較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)或下述式(W)所表示之基團。
作為R1 及R2 可以採用的式(W)所表示之基團為如下所示之結構的基團。 *-L-T 式(W) 式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團。所鍵結之2個以上的2價的基團可以彼此相同或不同。 T表示氫原子、鹵素原子(較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、或氰基。 *表示與式(1)及式(2)中所示之環C或環D的鍵結位置。
[化20]
Figure 02_image011
式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)或者式(2)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置。 *表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置。 式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA 表示氫原子或取代基。 式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或2,式(L-22)中的m為1~6的整數。 式(L-20)及式(L-24)中,RN 表示氫原子或取代基。 式(L-25)中,Rsi 表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
上述式(L-17)~式(L-21)、式(L-23)及式(L-24)所表示之2價的基團分別為下述式(L-17A)~式(L-21A)、式(L-23A)及式(L-24A)所表示之結構為較佳。式(L-17A)~式(L-21A)、式(L-23A)及式(L-24A)中的RA 、RN 、m及*的含義分別與上述式(L-17)~式(L-21)、式(L-23)及式(L-24)中的RA 、RN 、m及*相同。
[化21]
Figure 02_image043
式(W)中的L為選自式(L-1)、式(L-2)、式(L-3)、式(L-4)、式(L-13)、式(L-17)及式(L-18)中的2價的基團、或為鍵結2個以上的選自式(L-1)、式(L-2)、式(L-3)、式(L-4)、式(L-13)、式(L-17)及式(L-18)中的2價的基團而形成之基團為較佳。
式(W)中的-L-的分子量為1000以下為較佳,600以下為更佳,300以下為進一步較佳。 作為上述RA 及RN 可以採用的取代基,並無特別限制,例如,選自烷基、烯基、炔基、芳香族烴基、芳香族雜環基、及鹵素原子中的基團為較佳,這些基團的較佳形態分別與作為上述的Ra ~Rc 可以採用的烷基、烯基、炔基、芳香族烴基、芳香族雜環基、及鹵素原子的各形態相同。 又,作為Rsi 可以採用的烷基、烯基、及炔基的較佳形態分別與作為上述的Ra ~Rd 可以採用的烷基、烯基、及炔基的各形態相同。
式(W)所表示之基團為烷基、烯基、或炔基亦較佳,該等烷基、烯基、及炔基的較佳形態分別為作為上述的Ra ~Rc 可以採用的烷基、烯基、及炔基的各形態相同。
上述式(1)及式(2)中,n為1或2,1為較佳。
對於有機TFT元件,藉由有機半導體層包含上述式(1)所表示之化合物、和/或上述式(2)所表示之化合物,能夠成為實現兼顧所希望的載流子遷移率和耐熱性者。其原因尚未明確,但認為上述各化合物的母核(各式中所示之稠合多環結構)的作用大。亦即,推斷為如下:母核中的N原子適當配置且在短軸方向上採取不對稱的稠環結構,藉此,因偶極矩使相鄰的母核彼此的分子間相互作用增大且軌道的重疊變大等使得載流子遷移率提高,並且因相鄰的母核彼此的分子間相互作用的增大而加熱時的晶體結構變化率被抑制等使得耐熱性亦提高。
上述式(1)及式(2)中,由環A及環B構成之稠環結構為下述式(3)或式(4)所表示之稠環結構為較佳,式(4)所表示之稠環結構為更佳。
[化22]
Figure 02_image013
式(3)及式(4)中,R3 ~R5 表示鹵素原子或上述式(W)所表示之基團。 V表示NRd 、氧原子、硫原子或硒原子。V為硫原子或硒原子為較佳,硫原子為更佳。 Rd 表示氫原子或取代基。Rd 中的取代基可以較佳地舉出上述Ra ~Rc 中的取代基的態樣。 p、q及r為0~2的整數,0或2為較佳,0為更佳。 *表示與式(1)及式(2)中所示之Y1 及X1 所鍵結之碳原子、X1 及R1 C所鍵結之碳原子、及X1 及R2 C所鍵結之碳原子的鍵結位置。
此外,上述式(3)及式(4)所表示之稠環結構中,在紙面上,上側的環可以為環A,下側的環可以為環B,此外,亦可以為與其相反的態樣。亦即,上述式(1)所表示之化合物可以藉由環A與環B的位置的組合而採取順式異構物。
上述式(1)及式(2)中,環C及環D為下述式(5)或式(6)所表示之稠環結構為較佳,式(5)所表示之稠環結構為更佳。
[化23]
Figure 02_image015
式(5)及式(6)中,環E及環F表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環。作為包含該5員環或者6員環的芳香族環或芳香族雜環的稠環的形態,2環結構為較佳。環E及環F較佳為單環結構。 R6 、R7 及R7a 表示氫原子、鹵素原子或上述式(W)所表示之基團。 *表示鍵結位置。
上述式(5)所表示之稠環結構為下述式(7)或式(8)所表示之稠環結構為較佳,更佳為下述式(8)所表示之稠環結構。
[化24]
Figure 02_image017
式(7)及式(8)中,R6a 及R6b 表示氫原子、鹵素原子(較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)或上述式(W)所表示之基團。 R8 及R9 表示鹵素原子(較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)或上述式(W)所表示之基團。 s為0~4的整數,1或2為較佳,1為更佳。t為0~2的整數,1為較佳。 Q表示硫族原子。Q為氧原子或硫原子為較佳,硫原子為更佳。 *表示鍵結位置。
以下示出上述式(1)及式(2)中的任一個所表示之化合物的較佳具體例,但本發明並不限定於該等形態。此外,下述化合物中,TMS表示三甲基矽烷(Trimethylsilyl)。
[化25]
Figure 02_image048
Figure 02_image050
[化26]
Figure 02_image052
Figure 02_image054
[化27]
Figure 02_image056
[化28]
Figure 02_image058
[化29]
Figure 02_image060
[化30]
Figure 02_image062
[化31]
Figure 02_image064
[化32]
Figure 02_image066
[化33]
Figure 02_image068
[化34]
Figure 02_image070
[化35]
Figure 02_image072
[化36]
Figure 02_image074
[化37]
Figure 02_image076
[化38]
Figure 02_image078
有機TFT元件的其他實施形態(亦稱為“第2實施形態”。)中,有機半導體層含有具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物。第2實施形態中,“聚合物”用於表示包含寡聚物(例如,重複單元的數量為2~10程度的寡聚物)。亦即,本實施形態中,“聚合物”係指,包含所有具有2個以上的下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元的化合物。
[化39]
Figure 02_image003
X1 、Y1 、環A~環D、R1 、R2 及n分別與上述式(1)及式(2)中的X1 、Y1 、環A~環D、R1 、R2 及n的含義相同,較佳形態亦相同。其中,對於與環C及環D有關之上述式(7)及式(8)中的s及t而言,s較佳為0~3的整數,s更佳為0,t替換為0為較佳。*表示用於導入至聚合物中之鍵結位置。
對於有機TFT元件,藉由有機半導體層包含具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物,能夠成為實現兼顧所希望的載流子遷移率和耐熱性者。其原因尚未明確,但認為上述各構造單元的母核(各式中所示之稠合多環結構)的作用大。亦即,推斷為如下:母核中的N原子適當配置且在短軸方向上採取不對稱的稠環結構,藉此,因偶極矩使相鄰的母核彼此的分子間相互作用增大且軌道的重疊變大等使得載流子遷移率提高,並且因相鄰的母核彼此的分子間相互作用增大而加熱時的晶體結構變化率被抑制等使得耐熱性亦提高。上述母核採取在主鏈方向上共軛連結之結構的情況下,該效果變得更顯著。
具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物為具有下述式(G)所表示之結構為較佳。 *-Ar1 -(Vr)p3 -Ar2 -* 式(G) 式(G)中,Ar1 及Ar2 表示單鍵、或為伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基或者雜伸芳基、或表示連結2個以上選自伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及雜伸芳基之基團而形成之2價的基團。 Ar1 及Ar2 可具有的伸芳基為碳數6~30為較佳,碳數6~20為更佳,碳數6~15為進一步較佳。作為該伸芳基的較佳具體例,可以舉出伸苯基及伸萘基,伸苯基為較佳。
Ar1 及Ar2 可具有的雜伸芳基包含5員環的芳香族雜環、5員環的芳香族雜環的稠合雜環、6員環的芳香族雜環、或6員環的芳香族雜環的稠合雜環為較佳。又,上述雜伸芳基還包含具有該等的芳香族雜環或稠合雜環中具有取代基之形態。 作為上述的5員環的芳香族雜環、及作為具有5員環的芳香族雜環的稠合雜環,例如,可以舉出吡咯環、咪唑環、吡唑環、喔唑環、噻唑環、異喔唑環、異噻唑環、三唑環、喔二唑環、噻二唑環、呋喃環、噻吩環、苯并咪唑環、苯并喔唑環、苯并噻唑環、及吲唑環。 作為上述的6員環的芳香族雜環、及作為包含6員環的芳香族雜環的稠合雜環,例如,可以舉出吡啶環、嘧啶環、哌嗪環、噠嗪環、三嗪環、喹啉環、異喹啉環、喹喔啉環、酞嗪環、口辛啉環、及喹唑啉環。
Ar1 及Ar2 為連結2個以上選自伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及雜伸芳基中的基團而形成之2價的基團之情況下,Ar1 及Ar2 的分子量為48~1000為較佳,48~600為更佳。
上述Ar1 及Ar2 更佳為,單鍵、或下述式(Ar-1)或式(Ar-2)所表示之2價的基團。
[化40]
Figure 02_image081
式(Ar-1)中,RW1 及RW2 表示烷基。p1為0~2的整數,較佳為0或1。p2為0~4的整數,較佳為0~3的整數,更佳為0~2的整數。 作為RW1 及RW2 可以採用的烷基的較佳形態與作為上述的RX1 可以採用的烷基的形態相同。
LW 表示硫族原子。LW 較佳為氧原子、硫原子或硒原子,更佳為硫原子。
q1及q2為1~4的整數,1或2為較佳,更佳為1。
式(G)中,Vr表示碳數2~40的2價的共軛基團。Vr為選自下述式(VD -1)~式(VD -16)及式(VA -1)~式(VA -11)中的結構為較佳。 p3為1~6的整數,1或2為較佳,更佳為1。
[化41]
Figure 02_image083
Figure 02_image085
[化42]
Figure 02_image087
上述各式中,*表示鍵結位置。 R及Z表示氫原子、鹵素原子(較佳為氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、或烷基。作為R及Z可以採用的烷基的較佳形態與作為上述的Ra ~Rc 可以採用的烷基的形態相同。
RG 表示烷基。該烷基的較佳形態與作為上述的Ra ~Rc 可以採用的烷基的形態相同。
RJ 表示氫原子、烷基、氰基、或鹵素原子。作為RJ 可以採用的烷基及鹵素原子的較佳形態分別與作為Z可以採用的烷基及鹵素原子的形態相同。
上述Vr為上述式(VD -1)~式(VD -16)中的任一個所表示之2價的基團為較佳。
上述聚合物藉由具有上述式(G)所表示之結構,主鏈內出現電子密度的偏差,其偏差使主鏈之間的相互作用增大而軌道的重疊變大,能夠實現提高載流子遷移率並且提高耐熱性。 上述聚合物為交替地具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元、及上述式(G)所表示之結構的形態為較佳。藉由採取這種結構,能夠使聚合物成為在主鏈方向上共軛的形態,降低主鏈內的游離電位(Ionization potential)的偏差,因此為較佳。
對於具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物,重量平均分子量為1000~500000為較佳,1000~300000為更佳。 本發明中,重量平均分子量及數量平均分子量藉由凝膠滲透層析(GPC(Gel Permeation Chromatography))法來測量,以標準聚苯乙烯換算而求得。具體而言,例如,GPC使用HLC-8121GPC(TOSOH CORPORATION製造),作為管柱(column)使用2根TSKgel GMHHR -H(20) HT(TOSOH CORPORATION製造,7.8 mmID×30cm),作為洗提液使用1,2,4-三氯苯。此外,作為條件,設定試樣濃度為0.02質量%、流速為1.0 mL/min、樣品注入量為300 μL、測量溫度為160℃,使用IR(infrared:紅外線)檢測器來進行。此外,校準曲線使用TOSOH CORPORATION製造之“標準試樣TSK standard,polystyrene”:“F-128”、“F-80”、“F-40”、“F-20”、“F-10”、“F-4”、“F-2”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”、“A-1000”、“A-500”的12個樣品來製作製作。
具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物中,上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元的含量合計為10~100質量%為較佳,30~90質量%為更佳,50~80質量%為進一步較佳。
具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物的末端結構並無特別限制,不能藉由其他重複單元的有無、合成時所使用之受質的種類、或合成時的阻停劑(Quenching agent)(反應終止劑)的種類來一概地確定。作為末端的結構,例如,可以舉出氫原子、羥基、鹵素原子、乙烯性不飽和基、烷基、芳香族雜環基(噻吩環為較佳。)或芳香族烴基(苯環為較佳。)。
具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物的合成方法並無特別限定,能夠參閱通常的方法來進行合成。例如,藉由合成、來自於式(9)的基團、及能夠導出式(G)所示之各基團之各前驅物化合物,並使各自的前驅物進行鈴木偶合反應(Suzuki coupling reaction)或Stille偶合反應(Stille coupling reaction)等的交叉偶合反應(Cross coupling reaction)來進行合成。在合成本發明的聚合物時,例如,能夠參考日本特表2010-527327號、日本特表2007-516315號、日本特表2014-515043號、日本特表2014-507488號、日本特表2011-501451號、日本特開2010-18790號、國際公開第2012/174561號、日本特表2011-514399號、及日本特表2011-514913號等的各公報。
以下示出具有式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物的具體例,但本發明並不限定於該等形態。此外,下述聚合物中,對於順式體和反式體的混合物,為了便於記載,使用反式體的結構來記載。此外,即使只記載為混合物(mixture)的情況下,亦指順式體和反式體的混合物。
[化43]
Figure 02_image089
Figure 02_image091
Figure 02_image093
[化44]
Figure 02_image095
Figure 02_image097
Figure 02_image099
[化45]
Figure 02_image100
Figure 02_image102
Figure 02_image104
[化46]
Figure 02_image106
Figure 02_image108
Figure 02_image110
Figure 02_image112
[化47]
Figure 02_image114
[化48]
Figure 02_image116
Figure 02_image118
[化49]
Figure 02_image120
Figure 02_image122
Figure 02_image124
有機半導體層為含有上述式(1)及式(2)中的任一個所表示之化合物的至少1種形態的情況下,有機半導體層中,上述式(1)及式(2)中的任一個所表示之化合物的含量的合計為10質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳、50質量%以上為進一步較佳。有機半導體層中,上述式(1)及式(2)中的任一個所表示之化合物的含量的合計能夠設為100質量%。有機半導體膜含有後述之黏合劑等的情況下,該合計含量例如為90質量%以下為較佳,80質量%以下為進一步較佳。 又,有機半導體層為含有具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物的形態的情況下,有機半導體層中,具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物的含量的合計為10質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,50質量%以上為進一步較佳。有機半導體層中,具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物的含量的合計能夠設為100質量%。有機半導體膜含有後述之黏合劑等的情況下,該合計含量例如為90質量%以下為較佳,80質量%以下為進一步較佳。
以下,將上述式(1)及式(2)中的任一個所表示之化合物、及具有上述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物一併稱為“本發明中使用之有機半導體”。
有機半導體層在含有本發明中使用之有機半導體之基礎上,還可以含有黏合劑或添加劑。作為添加劑,能夠使用有機半導體層中常用者,並無特別限制。以下,對黏合劑進行說明。
(黏合劑) 作為黏合劑,能夠使用有機半導體層中常用之黏合劑,並無特別限制。 作為這種黏合劑,例如,能夠舉出聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚乙烯基桂皮酸酯、聚(4-二乙烯基苯)、聚(4-乙烯基苯酚)、聚(4-甲基苯乙烯)、聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚胺基甲酸酯、聚矽氧烷、聚碸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、纖維素、聚乙烯或者聚丙烯等的絕緣性聚合物、及、該等的共聚物、聚矽烷、聚咔唑、聚芳基胺(Polyarylamine)、聚芴、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚對伸苯基伸乙烯、多併苯(Polyacene)或聚多併苯(Polyheteroacene)等的半導體聚合物、及、該等的共聚物、橡膠、或熱塑性彈性體。 其中,具有苯環的高分子化合物(具有苯環的重複單元的高分子)為較佳。具有苯環基的重複單元的含量並無特別限制,所有重複單元中為50莫耳%以上為較佳,70莫耳%以上為更佳,90莫耳%以上為進一步較佳。上限並無特別限制,可以舉出100莫耳%。 用作黏合劑的聚合物的重量平均分子量並無特別限定,1,000~1,000萬為較佳,3,000~500萬為更佳,5,000~300萬為進一步較佳。
黏合劑及添加劑可以分別含有一種,亦可以含有2種以上。
有機半導體層中之黏合劑的含量並無特別限定,能夠適當地進行設定。例如,90質量%以下為較佳,70質量%以下為更佳,50質量%以下為進一步較佳。有機半導體層中的黏合劑的含量能夠設為0質量%以上,例如,10質量%以上為較佳,15質量%以上為更佳、20質量%以上為進一步較佳。 有機半導體層中的添加劑的含量為10質量%以下為較佳,5質量%以下為更佳,1質量%以下為進一步較佳。
有機半導體層的膜厚能夠根據所適用之有機半導體元件而進行適當地調整,例如,設為10~500 nm為較佳,20~200 nm為更佳。
(有機半導體層的形成方法) 有機半導體層能夠例如以如下方式形成:製備組成物(以下,亦稱為“本發明的有機半導體組成物”。),該組成物藉由將本發明中使用之有機半導體溶解於溶劑中而形成,並將該組成物塗佈於基板上、或者將本發明中使用之有機半導體進行蒸鍍。有機半導體層更佳為能夠藉由如下方式形成:將本發明的有機半導體組成物塗佈於基板上而形成塗佈膜,並乾燥該塗佈膜。該有機半導體組成物能夠含有上述的黏合劑和/或添加劑。有機半導體組成物中的黏合劑及添加劑的含量根據所形成之有機半導體層的形態而進行適當地調整即可。
本發明中,對於將有機半導體組成物塗佈於基板上的態樣,不僅包括將有機半導體組成物直接適用於基板之態樣,而且亦包括隔著設置於基板上之另一層而在基板的上方適用有機半導體組成物之態樣。塗佈有有機半導體組成物之另一層(與有機半導體層接觸之成為有機半導體層的基底的層),藉由有機薄膜電晶體元件的結構而不可避免地被確定。例如,底部閘極型的情況下為閘極絕緣膜,頂部閘型式(頂部閘極-底部接觸型及頂部閘極-頂部接觸型)的情況下為源極電極或汲極電極。 作為本發明的有機半導體組成物的塗佈方法,能夠使用通常的方法,例如,可以舉出棒塗法、旋塗法、刮塗法、刮刀法(Doctor blade method)、噴墨印刷法、柔版印刷法、凹版印刷法或網板印刷法。作為有機半導體組成物的塗佈方法,還能夠適當地應用日本特開2013-207085號公報中記載之有機半導體膜的形成方法(所謂的間隙流延法(Gap casting method))、國際公開第2014/175351號中記載之有機半導體薄膜的製造方法(所謂的邊緣流延法或連續邊緣流延法)等。
關於乾燥(乾燥處理),能夠藉由有機半導體組成物中所包含之各成分的種類選定適當的條件。亦可以自然乾燥,但從提高生產率的觀點考慮,加熱處理為較佳。加熱處理條件不能一概地確定,但加熱溫度例如為30~250℃為較佳,40~200℃為更佳,50~150℃為進一步較佳,作為加熱時間為10~300分鐘為較佳,20~180分鐘為更佳。
作為本發明的有機半導體組成物的製備方法,並無特別限制,能夠採用通常的製備方法。例如,藉由向溶劑中添加規定量的各成分,並適當進行攪拌處理,能夠製備本發明的有機半導體組成物。 溶劑並無特別限定,只要為溶解或分散上述的聚合物者即可,可以舉出無機溶劑或有機溶劑。其中,有機溶劑為較佳。溶劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
作為有機溶劑,並無特別限定,可以舉出己烷、辛烷或者癸烷等的烴溶劑、甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙基苯、十氫萘、1-甲基萘、四氫萘或者茴香醚等的芳香族烴溶劑、丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮或者環己酮等的酮溶劑、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、氯苯、二氯苯或者氯甲苯等的鹵化烴溶劑、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯或者乳酸乙酯等的酯溶劑、甲醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環己醇、甲基賽璐蘇(Methyl cellosolve)、乙基賽路蘇(Ethyl cellosolve)或者乙二醇等的醇溶劑、丁氧基苯、二丁醚、四氫呋喃或者二喔烷等的醚溶劑、N,N-二甲基甲醯胺或者N,N-二甲基乙醯胺等的醯胺溶劑、1-甲基-2-吡咯烷酮或者1-甲基-2-咪唑啶酮等的醯亞胺溶劑、二甲基亞碸等的亞碸溶劑、或、乙腈等的腈溶劑等。
有機半導體組成物中的溶劑的含有率為90~99.99質量%為較佳,95~99.99質量%為更佳,96~99.95質量%為進一步較佳。
(密封層) 如上所述,上述有機半導體層含有本發明中使用之有機半導體顯現出高耐熱性。由此,即使在設置該有機半導體之後進行形成密封層等的加熱步驟,亦能夠將載流子遷移率維持在所希望的水平。 由此,從耐久性的觀點考慮,本發明的有機薄膜電晶體元件在最外層具備密封層為較佳。藉此,能夠充分地兼顧優異的載流子遷移率及耐久性。 密封層能夠使用有機TFT元件中常用之密封劑(密封層形成用組成物)。 密封劑較佳為被加熱乾燥而形成為層。此時的加熱條件不能根據密封劑的種類等而一概地確定,但加熱溫度例如為50~200℃為較佳,100~175℃為更佳。加熱時間等其他條件根據密封劑的種類等而適當地確定。 密封層的膜厚並無特別限定,0.2~10 μm為較佳。
-底部閘極-頂部接觸型有機薄膜電晶體元件- 圖2係表示作為本發明的半導體元件的一列的底部閘極-頂部接觸型的有機薄膜電晶體元件200的剖面示意圖。 如圖2所示,有機薄膜電晶體元件200具有基板10、閘極電極20、閘極絕緣膜30、源極電極40及汲極電極42、有機半導體膜50、以及密封層60。 有機薄膜電晶體元件200除了層結構(積層態樣)與有機薄膜電晶體元件100不同以外,其他相同。由此,基板、閘極電極、閘極絕緣膜、源極電極、汲極電極、有機半導體層及密封層,與上述的底部閘極-底部接觸型有機薄膜電晶體元者相同,因此,對其省略說明。 [實施例]
依據實施例對本發明進行進一步詳細地說明,但本發明並不限定於下述實施例。本實施例中,Et表示乙基、Me表示甲基、Ph表示苯基、Bu表示丁基、Ac表示乙醯基、TBDPS表示叔丁基二苯基甲矽烷基。又,DMF表示N,N-二甲基甲醯胺、THF表示四氫呋喃、DMSO表示二甲基亞碸、NBS表示N-溴琥珀醯亞胺(N-bromosuccinimide)、TFA表示三氟乙酸、NMP表示N-甲基-2-吡咯啶酮、DME表示二甲基醚、TMEDA表示四甲基乙二胺。
[中間物1的合成] 參閱J.Mater.Chem.,2012年,第22卷,23514頁、Org.Lett.2012年,第14卷,3100頁等,按照下述方案1,從化合物1-1(20 g,115 mmol)獲得了中間物1(3.4 g,12.4 mmol)。
方案1 [化50]
Figure 02_image126
[中間物2的合成] 參閱Tetrahedron Letters,2013年,第54卷,3171頁等,按照下述方案2,從化合物1-7(5.0 g,9.68 mmol)獲得了中間物2(573 mg,1.15 mmol)。 下述方案2中,Ph表示苯基,rt表示25℃。
方案2 [化51]
Figure 02_image128
[中間物3的合成] 除了使用下述化合物3-1來代替化合物1-1以外,以與上述方案1相同的方式獲得了中間物3。
[化52]
Figure 02_image130
[化合物4-5~4-7的合成] 參閱New J.Chem.2010年,第34卷,236頁等,按照下述方案3,從中間物3(2 g,7.27 mmol)合成了化合物4-5(159 mg,0.371 mmol)、4-6(191 mg,0.445 mmol)、及4-7(143 mg,0.334 mmol)。藉由矽膠管柱層析法分離了化合物4-5、4-6及4-7。
方案3 [化53]
Figure 02_image132
[化合物A-1~A-3的合成] 參閱New J.Chem.2010年,第34卷,236頁等,按照下述方案4,合成了化合物A-1。除了分別使用化合物4-6及4-7來代替化合物4-5以外,以與下述方案4相同的方式獲得了化合物A-2及A-3。
方案4 [化54]
Figure 02_image134
[化合物A-4~A-6的合成] 除了使用中間物1來代替中間物3以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-4~A-6。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化合物A-7的合成] 除了使用中間物2來代替中間物3以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-7。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化合物A-8的合成] 參閱Bull Acad Sci USSR,1981年,第30卷,619頁等,按照下述方案5合成了化合物6-3。
方案5 [化55]
Figure 02_image136
除了使用化合物6-3來代替化合物4-1、使用中間物1來代替中間物3以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-8。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化合物A-9的合成] 參閱Tetrahedron Letters,2013年,第54卷,7103頁等,按照下述方案6,從化合物A-4(100mg,0.131mmol)獲得了化合物A-9(65.8mg,0.0825mmol)。
方案6 [化56]
Figure 02_image138
[化合物A-10的合成] 按照下述方案7,從A-4(100mg,0.131mmol)獲得了化合物A-10(90.2mg,0.114mmol)。
方案7 [化57]
Figure 02_image140
[化合物A-11的合成] 參閱Tetrahedron Letters,1995年,第36卷,2393頁等,按照下述方案8,從化合物A-4(100mg,0.131mmol)合成了化合物A-11(50.9mg,0.0668mmol)。
方案8 [化58]
Figure 02_image142
[化合物A-12~A-14的合成] 分別使用Tetrahedron Letters,1990年,第31卷,3155頁、Org.Lett.2003年,第5卷,2519頁、或J.Am.Chem.Soc.2009年,第131卷,6070頁中記載之下述化合物7-1、7-2、及7-3來代替化合物1-4以外,以與上述方案相同的方式獲得了化合物A-12~A-14。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化59]
Figure 02_image144
[化合物A-15的合成] 參閱Chem.Lett.2014年,第43卷,293頁、Synthesis 2015年,第47卷,3049頁等,按照下述方案9,從化合物1-6(1g,2.30mmol)獲得了化合物A-15(629mg,0.811mmol)。
方案9 [化60]
Figure 02_image146
[化合物A-16的合成] 除了使用下述化合物9-1來代替化合物8-1以外,以與上述方案9相同的方式獲得了化合物A-16。
[化61]
Figure 02_image148
[化合物A-17的合成] 參閱J.Am.Chem.Soc.2003年,第125卷,5274頁等,按照下述方案10,從化合物1-6(1g,2.30mmol)獲得了化合物A-17(828mg,1.27mmol)。
方案10 [化62]
Figure 02_image150
[化合物A-18的合成] 除了使用參考Angew.Chem.Int.Ed.2014年,第53卷,9603頁等而合成之下述化合物11-1來代替化合物4-1、使用中間物1來代替中間物3以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-18。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化63]
Figure 02_image152
[化合物A-19及A-20的合成] 除了使用中間物1來代替中間物3、分別使用下述化合物12-1及12-2來代替化合物4-1以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-19及A-20。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化64]
Figure 02_image154
[化合物A-21~A-29的合成] 除了使用中間物1來代替中間物3、分別使用相應的化合物來代替化合物5-2以外,以與上述方案3及4形同的方式獲得了化合物A-21~A-29。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化合物A-30的合成] 除了使用參考Bull.Chem.Soc.Jpn.1992年,第65卷,2992頁等而合成之下述化合物13-1來代替化合物10-1以外,以與上述方案10相同的方式獲得了化合物A-30。
[化65]
Figure 02_image156
[化合物A-31及A-32的合成] 除了使用下述化合物14-1來代替中間物3以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-31及A-32。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化66]
Figure 02_image158
[化合物A-33的合成] 除了使用Tetrahedron Letters 2013年,第54卷,3171頁中記載之下述化合物15-1來代替中間物3以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-33。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化67]
Figure 02_image160
[化合物A-34的合成] 除了使用上述化合物14-1來代替中間物3、使用上述化合物6-3來代替化合物4-1以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了化合物A-34。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[比較合成例1] 按照下述方案合成了比較化合物1及2。
[化68]
Figure 02_image162
在上述獲得之化合物A-1~A-34及比較化合物1及2的結構總結為如下所示。
[化69]
Figure 02_image164
[化70]
Figure 02_image166
藉由高效液相層析法(TOSOH TSKgel ODS-100Z)來對純度(254 nm的吸收強度面積比)進行檢查之結果,上述的各有機半導體化合物及比較化合物的純度為99.0%以上。
[基於蒸鍍製程的底部閘極-頂部接觸型元件的製作] 在n型矽基板(厚度0.4 mm)的表面,對形成有500 nm的SiO2 的熱氧化膜的10 mm×10 mm基板的熱氧化膜側的表面實施UV(紫外線)-臭氧清洗之後,用β-苯基三甲氧基矽烷進行了處理。 在該基板的β-苯基三甲氧基矽烷處理面上,以0.05 nm/s的蒸鍍速度,以將下表所示之化合物的膜厚成為40 nm的方式進行了蒸鍍成膜。 進而,對所獲得之有機半導體膜附上遮罩,並分別蒸鍍2 nm的F4-TCNQ及40 nm的金電極作為電荷注入受體,從而獲得了FET特性測量用有機薄膜電晶體元件1-1~1-38(以下亦稱為“元件1-1~1-38”。)、以及比較有機薄膜電晶體元件1-1及1-2(以下亦稱為“比較元件1-1及1-2”。)。
[載流子遷移率的評價] 對於各有機薄膜電晶體元件(元件1-1~1-38以及比較元件1-1及1-2)的FET特性,使用連接於半自動探測器(Vector Semiconductor Co.,Ltd.製造,AX-2000)之半導體參數分析儀(Agilent製造,4156C),在常壓下、並且在大氣下,對載流子遷移率進行了評價。 向各有機薄膜電晶體元件(FET元件)的源極電極-汲極電極之間施加-50V的電壓,使閘極電壓在20V~-150V的範圍內變化,利用表示汲極電流Id 的式Id =(W/2L)μCi (Vg -Vth2 (式中,L為閘極長度,W為閘極寬度,Ci 為絕緣層的每單位面積的電容,Vg 為閘極電壓,Vth 為閾值電壓)計算載流子遷移率μ,藉由下述的評價標準進行了評價。
-載流子遷移率的評價標準- AA:1.0 cm2 /Vs以上 A:0.8 cm2 /Vs以上且小於1.0 cm2 /Vs B:0.6 cm2 /Vs以上且小於0.8 cm2 /Vs C:0.4 cm2 /Vs以上且小於0.6 cm2 /Vs D:0.2 cm2 /Vs以上且小於0.4 cm2 /Vs E:0.1 cm2 /Vs以上且小於0.2 cm2 /Vs F:0.05 cm2 /Vs以上且小於0.1 cm2 /Vs G:小於0.05 cm2 /Vs 結果如下表所示。
[耐熱性的評價] 在大氣下,並且在150℃下,對元件1-1~1-38、比較元件1-1及1-2的各元件進行30分鐘的加熱之後,以與上述相同的方式對載流子遷移率進行了評價。將加熱之前和加熱之後的載流子遷移率適用於下述式中,計算出載流子遷移率維持率(%)。 載流子遷移率維持率(%)=100×{載流子遷移率(加熱後)/載流子遷移率(加熱前)} 將載流子遷移率維持率適用於下述評價標準,對耐熱性進行了評價。
-載流子遷移率維持率(耐熱性)的評價標準- AA:載流子遷移率維持率為90%以上 A:載流子遷移率維持率為80%以上且小於90% B:載流子遷移率維持率為70%以上且小於80% C:載流子遷移率維持率為60%以上且小於70% D:載流子遷移率維持率為50%以上且小於60% E:載流子遷移率維持率為40%以上且小於50% F:載流子遷移率維持率為30%以上且小於40% G:載流子遷移率維持率小於30% 結果如下表所示。
[表1]
Figure 107110861-A0304-0001
如表1所示,結果成為,即便有機半導體層為包含稠合多環結構的化合物的元件,但其化合物的結構為本發明中所規定之範圍外者的情況下,載流子遷移率差,耐熱性亦差(比較例1-1及1-2)。 相對於此,可知在有機半導體層中使用具有本發明中所規定之結構的化合物之元件,載流子遷移率優異,並且耐熱性亦優異(實施例1-1~1-38)。
[有機半導體組成物的製備] 將如下表所示之各化合物與聚α-甲基苯乙烯以質量比1:1進行了混合之組成物、及作為溶劑的甲苯進行混合,製備了化合物含有0.1質量%濃度的溶液(有機半導體組成物)。將該溶液加熱至40℃並用於形成下述元件。
[使用聚合物黏合劑之底部閘極-底部接觸型元件的製作] 在氮氣環境下且在加熱至40℃之下述FET(場效電晶體)特性測量用基板上對在上述所製備之有機半導體組成物進行流延(滴鑄法),從而獲得了有機薄膜電晶體元件2-1~2-38(以下亦稱為“元件2-1~2-38”。)、以及比較有機薄膜電晶體元件2-1及2-2(以下亦稱為“比較元件2-1及2-2”。)。 作為用於測量FET特性的基板,作為源極電極及汲極電極使用了配置成梳狀之鉻/金(閘極寬度W=100 mm,閘極長度L=100 μm),作為絕緣膜使用了具備SiO2 (膜厚500 nm)之底部閘極-底部接觸結構的矽基板。 對於所獲得之各元件,以與上述相同方式對載流子遷移率及耐熱性進行了評價。
[表2]
Figure 107110861-A0304-0002
如表2所示,結果成為,即便有機半導體層為包含稠合多環結構的化合物的元件,但其化合物的結構為本發明中所規定之範圍外者的情況下,載流子遷移率差,耐熱性亦差(比較例2-1及2-2)。 相對於此,可知在有機半導體層中使用具有本發明中所規定之結構的化合物之元件,載流子遷移率優異,並且耐熱性亦優異(實施例2-1~2-38)。
[化合物16-1的合成] 按照下述方案11,從上述化合物A-4的合成中作為中間物的下述化合物16-1(2 g,4.67 mmol)獲得了下述化合物16-2(848 mg,1.45 mmol)。
方案11 [化71]
Figure 02_image168
[化合物17-1~17-7的合成] 以與上述方案11相同的方式,從上述化合物A-4的合成過程中的中間物分別獲得了下述化合物17-1及17-2。
[化72]
Figure 02_image170
以與上述方案11相同的方式,從上述化合物A-31的合成過程中的中間物分別獲得了下述化合物17-3及17-4。
[化73]
Figure 02_image172
以與上述方案11相同的方式,從上述化合物A-1的合成過程中的中間物分別獲得了下述化合物17-5~17-7。
[化74]
Figure 02_image174
[化合物18-2~18-4的合成] 除了使用參考Tetrahedron Letters 2002年,第43卷,1171頁等而合成之下述化合物18-1來代替化合物4-1以外,以與上述方案3及4相同的方式獲得了下述化合物18-2~18-4。藉由矽膠管柱層析法分離了異構物。
[化75]
Figure 02_image176
[化合物19-1~19-3的合成] 以與上述方案11相同的方式,從上述化合物A-7的合成過程中的中間物分別獲得了下述化合物19-1~19-3。
[化76]
Figure 02_image178
[聚合物B-1的合成] 參閱美國專利第9293708號說明書等,按照下述方案12從下述化合物16-2/20-1(合計1 g)及下述化合物20-2合成了聚合物B-1(1.5 g),反應溫度設為80℃,反應時間設為2分鐘。化合物20-1為上述化合物A-4的合成過程中的中間物。該聚合物B-1(a)的重量平均分子量(Mw)為3100。 此外,化合物16-2及20-1的加入量以質量比計為相等的量。在之後的聚合物的合成中亦相同,作為導出式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元的化合物,使用複數種化合物的情況下,其加入量均以質量比計設為相等的量。
方案12 [化77]
Figure 02_image180
除了反應溫度設為80℃、反應時間設為30分鐘以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-1。該聚合物B-1(b)的Mw為11900。
除了反應溫度設為100℃、反應時間設為3小時以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-1。該聚合物B-1(c)的Mw為48500。
除了反應溫度設為120℃、反應時間設為3小時以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-1。該聚合物B-1(d)的Mw為97100。
除了反應溫度設為120℃、反應時間設為6小時以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-1。該聚合物B-1(e)的Mw為143200。
[聚合物B-2的合成] 除了使用下述化合物17-2及21-1來代替化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-2。化合物21-1為上述化合物A-4的合成過程中的中間物。
[化78]
Figure 02_image182
[聚合物B-3的合成] 除了使用下述化合物17-1及22-1來代替化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-3。化合物22-1為上述化合物A-4的合成過程中的中間物。
[化79]
Figure 02_image184
[聚合物B-4的合成] 上述方案12中,使用上述化合物16-2、20-1、17-2、21-1、17-1及22-1來代替上述化合物16-2及20-1獲得了聚合物B-4。
[聚合物B-5的合成] 除了使用下述化合物18-2及23-1來代替化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-5。化合物23-1為上述化合物A-18的合成過程中的中間物。
[化80]
Figure 02_image186
[聚合物B-6的合成] 除了使用下述化合物18-4及24-1來代替化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-6。化合物24-1為上述化合物A-18的合成過程中的中間物。
[化81]
Figure 02_image188
[聚合物B-7的合成] 除了使用下述化合物18-3及25-1來代替化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-7。化合物25-1為上述化合物A-18的合成過程中的中間物。
[化82]
Figure 02_image190
[聚合物B-8的合成] 上述方案12中,使用上述化合物18-2、23-1、18-4、24-1、18-3及25-1來代替上述化合物16-2及20-1,獲得了聚合物B-8。
[聚合物B-9的合成] 除了使用下述化合物19-1及26-1來代替化合物16-2及20-1、使用參閱J.Polym.Sci.,A Polym.Chem.2013年,第51卷,1933頁等而合成之下述化合物26-2來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-9。化合物26-1為上述化合物A-7的合成過程中的中間物。
[化83]
Figure 02_image192
[聚合物B-10的合成] 除了使用下述化合物19-3及27-1來代替化合物16-2及20-1、使用上述化合物26-2來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-10。化合物27-1為上述化合物A-7的合成過程中的中間物。
[化84]
Figure 02_image194
[聚合物B-11的合成] 除了使用下述化合物19-2及28-1來代替化合物16-2及20-1、使用上述化合物26-2來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-11。化合物28-1為上述化合物A-7的合成過程中的中間物。
[化85]
Figure 02_image196
[聚合物B-12的合成] 上述方案12中,除了使用上述化合物19-1、26-1、19-3、27-1、19-2及28-1來代替上述化合物16-2及20-1、使用化合物26-2來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-12。
[聚合物B-13的合成] 上述方案12中,除了使用上述化合物16-2、20-1、17-2、21-1、17-1及22-1來代替上述化合物16-2及20-1、使用參閱J. Am. Chem. Soc.2013年,第135卷,4656頁而合成之下述化合物29-1來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-13。
[化86]
Figure 02_image198
[聚合物B-14的合成] 上述方案12中,除了使用化合物19-1、26-1、19-3、27-1、19-2及28-1來代替上述化合物16-2及20-1、使用參閱Molecules 2012年,第17卷,12163頁而合成之下述化合物30-1來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-14。
[化87]
Figure 02_image200
[聚合物B-15的合成] 上述方案12中,使用化合物19-1、26-1、19-3、27-1、19-2及28-1來代替上述化合物16-2及20-1、使用參考美國專利第8519150號說明書而合成之下述化合物31-1來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-15。
[化88]
Figure 02_image202
[聚合物B-16的合成] 上述方案12中,除了使用化合物19-1、26-1、19-3、27-1、19-2及28-1來代替上述化合物16-2及20-1、使用參閱J.Org.Chem.2003年,第68卷,9813頁而合成之下述化合物32-1來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-16。
[化89]
Figure 02_image204
[聚合物B-17的合成] 上述方案12中,除了使用化合物19-1、26-1、19-3、27-1、19-2及28-1來代替上述化合物16-2及20-1、使用參閱Macromolecules 2013年,第46卷,1337頁而合成之下述化合物33-1來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-17。
[化90]
Figure 02_image206
[聚合物B-18的合成] 按照下述方案13,使用下述化合物19-1/26-1/19-3/27-1/19-2/28-1(合計1 g),由參閱J.Ame.Chem.Soc.2011年,第133卷,11442頁而合成之下述化合物33-2合成了聚合物B-18(742 mg),反應溫度設為100℃、反應時間設為3小時。
方案13 [化91]
Figure 02_image208
[聚合物B-19的合成] 上述方案12中,除了使用化合物19-1、26-1、19-3、27-1、19-2及28-1來代替上述化合物16-2及20-1、使用參閱Tetrahedron Letters 2013年,第54卷,2795頁而合成之下述化合物34-1來代替化合物20-2以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-19。
[化92]
Figure 02_image210
[聚合物B-20的合成] 上述方案12中,除了使用下述化合物17-3及35-1來代替上述化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-20。化合物35-1為上述化合物A-31的合成過程中的中間物。
[化93]
Figure 02_image212
[聚合物B-21的合成] 上述方案12中,除了使用下述化合物17-4及36-1來代替上述化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-21。化合物36-1為上述化合物A-32的合成過程中的中間物。
[化94]
Figure 02_image214
[聚合物B-22的合成] 上述方案12中,除了使用上述化合物17-3、35-1、17-4及36-1來代替上述化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-22。
[聚合物B-23的合成] 上述方案12中,除了使用下述化合物17-5及37-1來代替上述化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-23。化合物37-1為上述化合物A-1的合成過程中的中間物。
[化95]
Figure 02_image216
[聚合物B-24的合成] 上述方案12中,除了使用下述化合物17-7及38-1來代替上述化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-24。化合物38-1為上述化合物A-3的合成過程中的中間物。
[化96]
Figure 02_image218
[聚合物B-25的合成] 上述方案12中,除了使用下述化合物17-6及39-1來代替上述化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-25。化合物39-1為上述化合物A-2的合成過程中的中間物。
[化97]
Figure 02_image220
[聚合物B-26的合成] 上述方案12中,除了使用上述化合物17-5、37-1、17-7、38-1、17-6及39-1來代替上述化合物16-2及20-1以外,以與上述方案12相同的方式獲得了聚合物B-26。
[聚合物B-27的合成] 按照下述方案14,由化合物16-2/20-1/17-2/21-1/17-1/22-1(合計1 g)合成了聚合物B-27(861 mg),反應溫度設為100℃、反應時間設為3小時。
方案14 [化98]
Figure 02_image222
[比較合成例2] 按照下述方案合成了比較聚合物3及4。
[化99]
Figure 02_image224
上述獲得之聚合物B-1~B-27及比較聚合物3及4的結構總結為如下所示。此外,對於順式體和反式體的混合物,為了方便記載,使用反式體的結構來記載。
[化100]
Figure 02_image226
[化101]
Figure 02_image228
[有機半導體組成物的製備] 藉由將在上述合成所之聚合物B-1(a)及作為溶劑之甲苯進行混合來製備0.1質量%的聚合物B-1的溶液,並將其加熱至40℃來作為有機半導體聚合物組成物1。 又,除了使用聚合物B-1(b)~(e)、B-2~B-27、以及比較聚合物3及4的各聚合物來代替聚合物B-1(a)以外,以相同的方式分別製備了有機半導體聚合物組成物2~31、比較聚合物組成物1及2。
[基於塗佈製程的底部閘極-底部接觸型元件的製作] 在氮氣環境下且在加熱至40℃之下述FET(場效電晶體)特性測量用基板上對有機半導體聚合物組成物1進行流延(滴鑄法),從而獲得了有機薄膜電晶體元件3-1(以下亦稱為“元件3-1”。)。 作為用於測量FET特性的基板,作為源極電極及汲極電極使用了配置成梳狀之鉻/金(閘極寬度W=100 mm,閘極長度L=100 μm),作為絕緣膜使用了具備SiO2 (膜厚500 nm)之底部閘極-底部接觸結構的矽基板。
除了使用有機半導體聚合物組成物2~31、以及各比較聚合物組成物1及2來代替有機半導體聚合物組成物1以外,以與上述元件3-1的製作相同的方式分別製作了有機薄膜電晶體元件3-2~3-31(以下亦稱為“元件3-2~3-31”。)及比較有機薄膜電晶體元件3-1及3-2(以下亦稱為“比較元件3-1及3-2”。)。將所獲得之元件3-1~3-31、以及比較元件3-1及3-2分別作為實施例3-1~3-31、以及比較例3-1及3-2的有機薄膜電晶體元件。
[載流子遷移率、耐熱性的評價] 對於各有機薄膜電晶體元件(元件3-1~3-31以及比較元件3-1及3-2),以與上述的元件1-1~1-38以及比較元件1-1及1-2的評價相同的方式,對載流子遷移率及耐熱性進行了評價。結果如下表所示。
[表3]
Figure 107110861-A0304-0003
如表3所示,結果成為,即便有機半導體層為包含稠合多環結構的聚合物元件,但其聚合物的結構為本發明中所規定之範圍外者的情況下,載流子遷移率差,耐熱性亦差(比較例3-1及3-2)。 相對於此,可知在有機半導體層中使用具有本發明中所規定之結構的聚合物之元件,載流子遷移率優異,並且耐熱性亦優異(實施例3-1~3-31)。
[基於柔版印刷的底部閘極-底部接觸型元件的製作] 製備將0.5質量%的聚合物B-1(a)、0.5質量%的聚α-甲基苯乙烯、作為界面活性劑的0.05%的BYK323(BYK公司製造)溶解於四氫萘中而得之塗佈液,將其作為有機半導體聚合物組成物4-1。又,除了使用聚合物B-1(b)~(e)、B-2~B-27、以及比較聚合物3及4的各聚合物來代替聚合物B-1(a)以外,以相同的方式分別製備了有機半導體聚合物組成物4-2~4-31、比較聚合物組成物4-1及4-2。 以與製作元件3-1相同的方式,準備底部閘極-底部接觸型的FET特性測量用基板,此外,藉由柔版印刷法來印刷上述有機半導體聚合物組成物4-1,形成了有機半導體層。從而獲得了有機薄膜電晶體元件4-1(以下亦稱為“元件4-1”。)。 基於柔版印刷法的有機半導體層的具體形成方法為如下所述。 作為印刷裝置使用了柔性版適應性試驗機F1(IGT Testing Systems K.K.製造),作為柔性樹脂板使用了AFP DSH 1.70%(Asahi Kasei Corporation製造)/實心圖像。以板和基板之間的壓力為60N,並以0.4 m/秒鐘的傳送速度進行了印刷之後,以該狀態在60℃下乾燥2個小時,從而形成了有機半導體層(膜厚:50 nm)。
除了使用有機半導體聚合物組成物4-2~4-31、以及比較聚合物組成物4-1及4-2的各聚合物組成物來代替有機半導體聚合物組成物4-1以外,以與上述元件4-1的製作相同的方式分別作了有機薄膜電晶體元件4-2~4-31(以下亦稱為“元件4-2~4-31”。)及比較有機薄膜電晶體元件4-1及4-2(以下亦稱為“比較元件4-1及4-2”。)。所獲得之元件4-1~4-31、以及比較元件4-1及4-2分別作為實施例4-1~4-31、以及比較例4-1及4-2的有機薄膜電晶體元件。
[載流子遷移率、耐熱性的評價] 對於各有機薄膜電晶體元件(元件4-1~4-31以及比較元件4-1及4-2),以與上述的元件1-1~1-38以及比較元件1-1及1-2的評價相同的方式,對載流子遷移率及耐熱性進行了評價。結果如下表所示。
[表4]
Figure 107110861-A0304-0004
如表4所示,結果成為,即便有機半導體層為包含稠合多環結構的聚合物的元件,但其聚合物的結構為本發明中所規定之範圍外者的情況下,載流子遷移率差,耐熱性亦差(比較例4-1及4-2)。 相對於此,可知在有機半導體層中使用具有本發明中所規定之結構的聚合物的元件,載流子遷移率優異,並且耐熱性亦優異(實施例4-1~4-31)。
關於本發明,結合其實施態樣進行了說明,但若沒有特別指定,則本發明不限定於任何所說明之細節,應視為在不脫離所附之申請專利範圍中所示之發明的精神和範圍內可被廣泛地解釋。
本申請主張以2017年3月31日於日本申請之日本申請專利2017-71817為基礎之優先權,在此參閱其全部內容,並將其內容併入以作為本說明書記載之一部分。
10‧‧‧基板20‧‧‧閘極電極30‧‧‧閘極絕緣膜40‧‧‧源極電極42‧‧‧汲極電極50‧‧‧有機半導體膜60‧‧‧密封層100、200‧‧‧有機薄膜電晶體元件
圖1係表示作為本發明的半導體元件的一列的底部閘極-底部接觸型的有機薄膜電晶體元件的剖面示意圖。 圖2係表示作為本發明的半導體元件的一列的底部閘極-頂部接觸型的有機薄膜電晶體元件的剖面示意圖。
Figure 107110861-A0101-11-0002-2
10‧‧‧基板
20‧‧‧閘極電極
30‧‧‧閘極絕緣膜
40‧‧‧源極電極
42‧‧‧汲極電極
50‧‧‧有機半導體膜
60‧‧‧密封層
100‧‧‧有機薄膜電晶體元件

Claims (20)

  1. 一種有機半導體元件,其中有機半導體層含有下述式(1)所表示之化合物和下述式(2)所表示之化合物的至少一者,或含有具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物,
    Figure 107110861-A0305-02-0109-1
    各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環,X1表示氮原子或CRa,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環,Y1表示氧原子、硫原子、CRb 2或NRc,Ra、Rb及Rc表示氫原子或取代基,R1及R2表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團,n為1,*表示鍵結位置, *-L-T 式(W)式(1)、式(9)及式(10)中的式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團,式(2)中的式(W)中,L表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團,T表示氫原子、鹵素原子、或氰基,*表示鍵結位置,
    Figure 107110861-A0305-02-0111-2
    式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置,*表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置,式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA表示氫原子或取代基,式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或 2,式(L-22)中的m為1~6的整數,式(L-20)及式(L-24)中,RN表示氫原子或取代基,式(L-25)中,Rsi表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機半導體元件,其中由該環A及環B構成之稠環結構為下述式(3)或式(4)所表示之稠環結構,
    Figure 107110861-A0305-02-0112-3
    各式中,R3~R5表示鹵素原子或上述式(W)所表示之基團,V表示NRd、氧原子、硫原子或硒原子,Rd表示氫原子或取代基,p、q及r為0~2的整數,*表示鍵結位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之有機半導體元件,其中由該環A及環B構成之稠環結構為該式(4)所表示之稠環結構。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之有機半導體元件,其中Y1為氧原子或硫原子。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之有機半 導體元件,其中該環C及環D為下述式(5)或式(6)所表示之稠環結構,
    Figure 107110861-A0305-02-0113-4
    各式中,環E及環F表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環,R6、R7及R7a表示氫原子、鹵素原子、或該式(W)所表示之基團,*表示鍵結位置,其中,該式(9)及式(10)中的該式(5)或式(6)所表示之稠環結構具有1個用於在聚合物鏈中導入環E及環F的鍵結位置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之有機半導體元件,其中該式(5)所表示之稠環結構為下述式(7)或式(8)所表示之稠環結構,
    Figure 107110861-A0305-02-0113-5
    各式中,R6a及R6b表示氫原子、鹵素原子或該式(W)所表示之基團, R8及R9表示鹵素原子或該式(W)所表示之基團,s為0~4的整數,t為0~2的整數,Q表示硫族原子,*表示鍵結位置,其中,該式(9)及式(10)中的該式(7)或式(8)所表示之稠環結構具有用於在聚合物鏈中導入可具有R8或R9的環的環構成原子中的1個的鍵結位置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之有機半導體元件,其中該環C及環D為該式(8)所表示之稠環結構,其中,該式(9)及式(10)中的該式(8)所表示之稠環結構具有用於在聚合物鏈中導入可具有R9的環的環構成原子中的1個的鍵結位置。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之有機半導體元件,其中該式(W)中,L為選自該式(L-1)、式(L-2)、式(L-3)、式(L-4)、式(L-13)、式(L-17)及式(L-18)中的2價的基團、或為鍵結2個以上的選自式(L-1)、式(L-2)、式(L-3)、式(L-4)、式(L-13)、式(L-17)及式(L-18)中的2價的基團而形成之基團。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之有機半導體元件,其中該聚合物具有下述式(G)所表示之結構, *-Ar1-(Vr)p3-Ar2-* 式(G)式(G)中,Ar1及Ar2表示單鍵,或表示伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基或者雜伸芳基,或表示連結2個以上的選自伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及雜伸芳基中的基團而形成之2價的基團,Vr表示碳數2~40的2價的共軛基團,p3為1~6的整數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之有機半導體元件,其中該聚合物交替地具有該式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元及該式(G)所表示之結構。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之有機半導體元件,其中該式(G)中,Vr為選自下述式(VD-1)~式(VD-16)及式(VA-1)~式(VA-11)中的結構,
    Figure 107110861-A0305-02-0115-6
    Figure 107110861-A0305-02-0116-7
    Figure 107110861-A0305-02-0117-8
    各式中,R及Z表示氫原子、鹵素原子或烷基,RG表示烷基,RJ表示氫原子、烷基、氰基、或鹵素原子,*表示鍵結位置。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之有機半導體元件,其中該式(G)中的p3為1。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之有機半導體元件,其中該Ar1及Ar2表示單鍵,或表示下述式(Ar-1)或式(Ar-2)所表示之2價的基團,
    Figure 107110861-A0305-02-0118-9
    各式中,RW1表示烷基,p1為0~2的整數,LW表示硫族原子,RW2表示烷基,p2為0~4的整數,q1及q2為1~4的整數,*表示鍵結位置。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之有機半導體元件,其中該式(G)中的Vr表示該式(VD-1)~式(VD-16)中的任一個所表示之2價的基團。
  15. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之有機半導體元件,其中該有機半導體元件為有機薄膜電晶體元件。
  16. 一種有機半導體組成物,其含有下述式(1)所表示之化合物、和下述式(2)所表示之化合物的至少一者、或具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物、及溶劑,
    Figure 107110861-A0305-02-0118-10
    Figure 107110861-A0305-02-0119-11
    各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環,X1表示氮原子或CRa,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環,Y1表示氧原子、硫原子、CRb 2或NRc,Ra、Rb及Rc表示氫原子或取代基,R1及R2表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團,n為1,*表示鍵結位置,*-L-T 式(W)式(1)、式(9)及式(10)中的式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團,式(2)中的式(W)中,L表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2 價的基團,T表示氫原子、鹵素原子、或氰基,*表示鍵結位置,
    Figure 107110861-A0305-02-0120-12
    式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置,*表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置, 式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA表示氫原子或取代基,式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或2,式(L-22)中的m為1~6的整數,式(L-20)及式(L-24)中,RN表示氫原子或取代基,式(L-25)中,Rsi表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之有機半導體組成物,其含有黏合劑。
  18. 一種有機半導體膜的製造方法,其包括,將申請專利範圍第16項或第17項所述之有機半導體組成物塗佈於基板上而形成塗佈膜,並乾燥該塗佈膜以作為有機半導體膜的步驟。
  19. 一種有機半導體膜,其含有下述式(1)所表示之化合物、和下述式(2)所表示之化合物的至少一者,或含有具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物,
    Figure 107110861-A0305-02-0121-13
    Figure 107110861-A0305-02-0122-14
    各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環,X1表示氮原子或CRa,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環,Y1表示氧原子、硫原子、CRb 2或NRc,Ra、Rb及Rc表示氫原子或取代基,R1及R2表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團,n為1,*表示鍵結位置,*-L-T 式(W)式(1)、式(9)及式(10)中的式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團,式(2)中的式(W)中,L表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2 價的基團,T表示氫原子、鹵素原子、或氰基,*表示鍵結位置,
    Figure 107110861-A0305-02-0123-15
    式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置,*表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置, 式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA表示氫原子或取代基,式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或2,式(L-22)中的m為1~6的整數,式(L-20)及式(L-24)中,RN表示氫原子或取代基,式(L-25)中,Rsi表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
  20. 一種下述式(1)及式(2)中的任一個所表示之化合物、或一種具有下述式(9)及式(10)中的任一個所表示之結構單元中的至少1種的聚合物,
    Figure 107110861-A0305-02-0124-16
    各式中,環A及環B表示5員環或6員環的芳香族環或芳香族雜環,X1表示氮原子或CRa,環C及環D表示5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環、或表示包含5員環或者6員環的芳香族環或者芳香族雜環的稠環, Y1表示氧原子、硫原子、CRb 2或NRc,Ra~Rc表示氫原子或取代基,R1及R2表示鹵素原子或下述式(W)所表示之基團,n為1,*表示鍵結位置,*-L-T 式(W)式(1)、式(9)及式(10)中的式(W)中,L表示單鍵、或表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團,式(2)中的式(W)中,L表示下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團、或表示鍵結2個以上的下述式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團而形成之2價的基團,T表示氫原子、鹵素原子、或氰基,*表示鍵結位置,
    Figure 107110861-A0305-02-0126-17
    式(L-1)~式(L-25)中,波浪線部分表示與式(1)、式(2)、式(9)或式(10)中所示之環結構的鍵結位置、或表示與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的*的鍵結位置,*表示與T的鍵結位置、或與式(L-1)~式(L-25)中的任一個所表示之2價的基團的波浪線部分的鍵結位置,式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中,RA表示氫原子或取代基,式(L-13)中的m為1~4的整數,式(L-14)及式(L-15)中的m為1~3的整數,式(L-16)~式(L-20)中的m為1或 2,式(L-22)中的m為1~6的整數,式(L-20)及式(L-24)中,RN表示氫原子或取代基,式(L-25)中,Rsi表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
TW107110861A 2017-03-31 2018-03-29 有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於其的化合物及聚合物 TWI761480B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017071817 2017-03-31
JP2017-071817 2017-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201841924A TW201841924A (zh) 2018-12-01
TWI761480B true TWI761480B (zh) 2022-04-21

Family

ID=63675700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107110861A TWI761480B (zh) 2017-03-31 2018-03-29 有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於其的化合物及聚合物

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200028096A1 (zh)
EP (1) EP3605629B1 (zh)
JP (1) JP6814448B2 (zh)
TW (1) TWI761480B (zh)
WO (1) WO2018181054A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6752466B2 (ja) * 2017-03-31 2020-09-09 富士フイルム株式会社 有機半導体素子、有機半導体組成物、有機半導体膜の製造方法、有機半導体膜、並びに、これらに用いる化合物及びポリマー

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3824404B2 (ja) * 1997-11-18 2006-09-20 三井化学株式会社 有機電界発光素子
US6861664B2 (en) 2003-07-25 2005-03-01 Xerox Corporation Device with n-type semiconductor
JP4908222B2 (ja) 2003-10-28 2012-04-04 チバ ホールディング インコーポレーテッド 新規ジケトピロロピロールポリマー
JP4731840B2 (ja) 2004-06-14 2011-07-27 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタおよびその製造方法
JP5037841B2 (ja) 2005-03-25 2012-10-03 キヤノン株式会社 有機半導体素子、電界効果型トランジスタおよびそれらの製造方法
KR101128943B1 (ko) 2007-04-13 2012-03-27 주식회사 엘지화학 디옥시피롤기를 포함하는 헤테로고리 화합물 및 이를이용한 유기 전자 소자
JP5460603B2 (ja) 2007-10-25 2014-04-02 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 有機半導体としてのケトピロール類
TWI408154B (zh) 2008-02-05 2013-09-11 Basf Se 萘-醯亞胺半導體聚合物
JP5471048B2 (ja) 2008-06-13 2014-04-16 住友化学株式会社 共重合体及びそれを用いた高分子発光素子
JP5054788B2 (ja) 2008-10-17 2012-10-24 株式会社クラレ π電子系共役化合物及びその製造方法、並びにこれを用いて得られるπ電子系共役重合体
JP5284880B2 (ja) 2009-06-10 2013-09-11 株式会社カネカ 光硬化性組成物およびそれを用いた絶縁性薄膜および薄膜トランジスタ
JP2011186069A (ja) 2010-03-05 2011-09-22 Adeka Corp 感光性樹脂組成物
EP2651953B1 (en) 2010-12-17 2020-10-14 Raynergy Tek Inc. Conjugated polymers
JP5703197B2 (ja) 2011-01-18 2015-04-15 富士フイルム株式会社 化学増幅型レジスト組成物、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、レジストパターン形成方法、及び、フォトマスク、並びに、高分子化合物
KR20140023923A (ko) 2011-03-11 2014-02-27 메르크 파텐트 게엠베하 공액 중합체
JP6141577B2 (ja) 2011-06-17 2017-06-07 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 有機半導体のための位置規則性ピリダル[2,1,3]チアジアゾールπ−共役コポリマー
JP2013207085A (ja) 2012-03-28 2013-10-07 Teijin Ltd 有機半導体組成物、有機半導体膜の形成方法、有機半導体積層体、及び半導体デバイス
JP2013214649A (ja) 2012-04-03 2013-10-17 Asahi Glass Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
KR20140091487A (ko) * 2013-01-11 2014-07-21 (주)피엔에이치테크 새로운 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
JP6061886B2 (ja) * 2013-03-27 2017-01-18 富士フイルム株式会社 有機薄膜トランジスタ、有機半導体薄膜および有機半導体材料
JP6128665B2 (ja) 2013-04-25 2017-05-17 パイクリスタル株式会社 有機半導体薄膜の製造方法
JP6247583B2 (ja) * 2014-03-28 2017-12-13 富士フイルム株式会社 有機トランジスタの有機半導体膜形成用組成物、パターン形成方法
JP6465978B2 (ja) * 2015-08-04 2019-02-06 富士フイルム株式会社 有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタの製造方法、有機薄膜トランジスタ用材料、有機薄膜トランジスタ用組成物、有機半導体膜、化合物
JP6589535B2 (ja) 2015-10-06 2019-10-16 日本製鉄株式会社 低温用厚鋼板及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
期刊韕YAMANE ET AL. 韕 韕"Organic heterojunction ambipolar field effect transistors with asymmetric source and drain electrodes"韕THIN SOLID FILMS, ELSEVIER, AMSTERDAM韕Vol.516, no 9韕 22 February 2008韕 page: 2758-2761。韕 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018181054A1 (ja) 2019-11-07
JP6814448B2 (ja) 2021-01-20
TW201841924A (zh) 2018-12-01
EP3605629B1 (en) 2022-05-18
EP3605629A4 (en) 2020-03-18
EP3605629A1 (en) 2020-02-05
US20200028096A1 (en) 2020-01-23
WO2018181054A1 (ja) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6285075B2 (ja) 有機半導体素子及びその製造方法、化合物、有機半導体組成物、並びに、有機半導体膜及びその製造方法
KR20080024136A (ko) 올리고머 폴리아센 및 반도체 배합물
US10971686B2 (en) Organic semiconductor element, polymer, organic semiconductor composition, and organic semiconductor film
JP6651606B2 (ja) 有機半導体組成物、有機薄膜トランジスタの製造方法、及び有機薄膜トランジスタ
TWI644964B (zh) 有機半傳導性調配物
JP6399989B2 (ja) 有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタ用材料、有機薄膜トランジスタ用材料セット、有機薄膜トランジスタの製造方法
JP6754126B2 (ja) 有機半導体素子、有機半導体組成物、有機半導体膜の製造方法、有機半導体膜、並びに、これらに用いる化合物及びポリマー
TWI761480B (zh) 有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於其的化合物及聚合物
TWI724241B (zh) 微晶有機半導體膜、有機半導體電晶體、及有機半導體電晶體的製造方法
TWI752207B (zh) 有機半導體元件、有機半導體組成物、有機半導體膜的製造方法、有機半導體膜、以及用於這些的化合物及聚合物
JP6751364B2 (ja) 有機半導体素子、有機半導体組成物、有機半導体膜の製造方法、有機半導体膜、及びこれらに用いるポリマー
JP6709275B2 (ja) 有機半導体膜、有機半導体素子、重合体及び有機半導体組成物
JP6574052B2 (ja) 有機半導体素子、重合体、有機半導体組成物及び有機半導体膜
JP6328792B2 (ja) 有機半導体素子及び化合物
WO2023074606A1 (ja) 樹脂、絶縁膜及びこれを含む有機電界効果トランジスタデバイス