KR101139055B1 - Novel Aromatic Enediyne Derivatives, and Organic Semiconductor and Electronic Device using the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신규한 방향족 엔다이인(enediyne) 유도체, 이를 이용한 유기 반도체 및 전자소자에 관한 것으로, 소자 적용시 상온 스핀 코팅 등의 용액공정이 가능할 뿐만 아니라 화학적, 전기적으로 안정하고 신뢰성 있는 반도체 박막을 형성할 수 있는 신규 방향족 엔다이인(enediyne) 유도체, 이를 이용한 유기 반도체 및 전자소자에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 용액공정으로 대면적의 박막 형성이 가능하여 공정 단순화 및 비용절감 효과를 가져올 수 있고, 유기 박막 트랜지스터, 전기발광소자, 태양전지 및 메모리 등 다양한 분야에 효과적으로 적용될 수 있는 유기 반도체를 제공할 수 있다.The present invention relates to novel aromatic enediyne derivatives, organic semiconductors and electronic devices using the same, and is capable of performing solution processes such as room temperature spin coating at the time of application of the device, as well as providing chemically and electrically stable and reliable semiconductor thin films Enediyne derivatives, organic semiconductors and electronic devices using the same. According to the present invention, it is possible to form a thin film having a large area by a solution process, thereby simplifying the process and reducing the cost, and providing an organic semiconductor that can be effectively applied to various fields such as organic thin film transistors, electroluminescence devices, can do.
엔다이인 유도체, 유기 반도체, 용액공정, 스핀코팅, 박막 트랜지스터, 전기발광소자, 태양전지, 메모리 An organic semiconductor, a solution process, a spin coating, a thin film transistor, an electroluminescent device, a solar cell, a memory
Description
도 1은 본 발명의 제조예 1에서 합성한 방향족 엔다이인 유도체의 시차주사열량(Differential Scanning Calorimetry) 그래프이고,1 is a graph showing a differential scanning calorimetry of an aromatic enediyne derivative synthesized in Production Example 1 of the present invention,
도 2는 본 발명의 제조예 2에서 합성한 방향족 엔다이인 유도체의 시차주사열량 (Differential Scanning Calorimetry) 그래프이고,2 is a graph showing differential scanning calorimetry of an aromatic enediyne derivative synthesized in Production Example 2 of the present invention,
도 3은 본 발명의 제조예 3에서 합성한 방향족 엔다이인 유도체의 시차주사열량 (Differential Scanning Calorimetry) 그래프이고,3 is a graph showing differential scanning calorimetry of an aromatic enediyne derivative synthesized in Production Example 3 of the present invention,
도 4는 본 발명의 제조예 4에서 합성한 방향족 엔다이인 유도체의 시차주사열량 (Differential Scanning Calorimetry) 그래프이고, 4 is a graph of Differential Scanning Calorimetry of an aromatic enediyne derivative synthesized in Production Example 4 of the present invention,
도 5는 본 발명의 제조예 1에서 합성한 방향족 엔다이인 유도체의 열중량분석(Thermogravimetry Analysis) 그래프이고,5 is a thermogravimetry analysis graph of an aromatic enedione derivative synthesized in Production Example 1 of the present invention,
도 6은 본 발명의 제조예 2에서 합성한 방향족 엔다이인 유도체의 열중량분석(Thermogravimetry Analysis) 그래프이고, 6 is a thermogravimetry analysis graph of the aromatic enedia derivative synthesized in Production Example 2 of the present invention,
도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조한 유기 반도체 박막의 적외선분광(IR) 그래프이고,7 is an infrared (IR) spectrum of the organic semiconductor thin film prepared in Example 1 of the present invention,
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 유기 박막 트랜지스터의 단면개략도이다.8 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
1: 기판 2: 게이트 전극1: substrate 2: gate electrode
3: 게이트 절연층 4: 소스 전극3: gate insulating layer 4: source electrode
5: 드레인 전극 6: 유기 반도체층5: drain electrode 6: organic semiconductor layer
본 발명은 신규한 방향족 엔다이인 유도체, 이를 이용한 유기 반도체 및 전자소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신규 방향족 엔다이인(enediyne) 유도체를 이용하여 상온 스핀코팅과 같은 용액공정이 가능한 유기 반도체 박막 및 이를 채용한 전자소자에 관한 것이다.The present invention relates to a novel aromatic enedione derivative, an organic semiconductor and an electronic device using the same, and more particularly, to a novel aromatic enedione derivative, which is a novel aromatic enediyne derivative and which can be subjected to a solution process such as room temperature spin coating And an electronic device employing the same.
액정 디스플레이 소자나 유기 전계 발광 디스플레이 소자 등과 같은 평판 디스플레이 소자에는, 이러한 소자들을 구동시키기 위한 다양한 박막 트랜지스터(TFT) 등이 구비된다. 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극, 그리고 게이트 전극의 구동에 따라 활성화되는 반도체층을 구비하며, p형 또는 n형의 반도체층은 인가되는 게이트 전압에 의하여 소스와 드레인 전극 사이의 전류가 제 어되는 전도성 채널물질로서 작용한다.Flat panel display devices such as liquid crystal display devices and organic electroluminescence display devices are provided with various thin film transistors (TFT) for driving these devices. The thin film transistor includes a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, and a semiconductor layer which is activated in response to driving of the gate electrode. The p-type or n- Acting as a conductive channel material.
박막 트랜지스터에 사용되는 반도체로는 비정질 실리콘(Amorphous Si, 이하 a-Si)과 다결정 실리콘(Polycrystalline Si, 이하 Poly-Si)이 주로 사용되고 있으나, 최근 디스플레이의 대면적화, 저가격화 및 유연화 경향에 따라 고가격, 고온진공 프로세스를 필요로 하는 무기계 물질에서 유기계 물질을 이용한 반도체에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Amorphous silicon (a-Si) and polycrystalline silicon (hereinafter, referred to as poly-Si) are mainly used as a semiconductor for use in a thin film transistor. However, due to recent trends of large- , Researches on semiconductors using an organic material in an inorganic material requiring a high-temperature vacuum process are being actively carried out.
현재 유기반도체 재료로서 펜타센 등의 저분자계 유기재료에 대한 연구가 가속화되고 있는 가운데, 펜타센 등의 저분자 유기재료의 경우 3.2 ~ 5.0 ㎠/Vs 이상의 높은 전하이동도 및 우수한 전류점멸비를 갖는 것으로 보고되고 있으나, 박막 형성시 고가의 진공증착 장비를 필요로 하고, 미세패턴 형성에 어려움이 있기 때문에 가격적인 면이나 대면적화에 있어서 적합하지 않은 문제점이 있다.Currently, studies on low molecular weight organic materials such as pentacene as an organic semiconductor material have been accelerated, and a low molecular organic material such as pentacene has a high charge mobility of 3.2 to 5.0
또한, 올리고머 유기 반도체로서 IBM에서는 전하이동도가 약 0.1 ㎠/Vs이고, 약 120~200℃에서 어닐링이 가능한 가용성 펜타센 전구체를 보고하고 있으며(IBM, JACS 2002, 124, 8812.), 미국의 캘리포니아대학에서는 전하이동도가 약 0.03~0.05㎠/Vs이고, 180~200℃에서 어닐링이 가능한 올리고티오펜 전구체 물질을 보고하고 있다(Univ.California, JACS 2004, 126, 1596). 그러나 상기와 같은 유기 반도체는 디바이스 제조를 위한 공정 진행시 화학적으로 불안정하여 실제 소자 제조 라인에 적용하는 것이 불리하고, 전기적 안정성과 관련하여 전류-전자 스위핑을 반복할 경우 전압이 지연되고 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다. Also, as an oligomer organic semiconductor, IBM has reported a soluble pentacene precursor capable of annealing at about 120 to 200 DEG C with a charge mobility of about 0.1 cm2 / Vs (IBM, JACS 2002 , 124 , 8812.) The University of California reports an oligothiophene precursor material with charge mobility of about 0.03 to 0.05 cm2 / Vs and capable of annealing at 180 to 200 ° C (Univ. California, JACS 2004 , 126 , 1596). However, since the above-mentioned organic semiconductor is chemically unstable during the process for manufacturing a device, it is disadvantageous to apply it to an actual device manufacturing line, and when the current-electron sweeping is repeated with respect to the electrical stability, the voltage is delayed and the reliability is low .
한편, 미국특허 제 6,683,782호는 아세틸렌기를 포함하는 유기화합물 및 그 화합물을 진공증착중합 방법에 의하여 박막을 제조하는 방법에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 이는 진공증착방법에 의하여 박막을 제조한다는 점에서 펜타센과 마찬가지로 가격적인 면이나 대면적화에 있어서 적합하지 않다는 문제점이 있다.On the other hand, U.S. Patent No. 6,683,782 discloses an organic compound containing an acetylene group and a method for producing the thin film by a vacuum deposition polymerization method. However, since the thin film is produced by a vacuum deposition method, it is not suitable in terms of price and large area as in the case of pentacene.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 소자 적용시 상온 스핀 코팅 등의 용액공정이 가능할 뿐만 아니라 화학적, 전기적으로 안정하고 신뢰성 있는 유기 반도체를 제조할 수 있는 신규 방향족 엔다이인(enediyne) 유도체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of performing a solution process such as room temperature spin coating at the time of application of a device and also capable of manufacturing a chemically and electrically stable and reliable organic semiconductor Enediyne < / RTI > derivative of formula (I).
본 발명의 다른 목적은 상기 방향족 엔다이인 유도체를 이용한 유기 반도체(organic semiconductor) 및 이를 캐리어 수송층으로 포함하는 전자소자를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an organic semiconductor comprising an aromatic naphthoindene derivative and an electronic device including the same as a carrier transport layer.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, According to an aspect of the present invention,
하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표시되는 방향족 엔다이인(enediyne) 유도체에 관한 것이다.The present invention relates to an aromatic enediyne derivative represented by any of the following formulas (1) to (3).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
상기 화학식 1 내지 3에서, In the
X1, X2, X3, X4, X5, X6, Ar1, Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C3-C30의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , Ar 1 and Ar 2 each independently represent a substituted or unsubstituted C3-C30 arylene group; And a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroarylene group,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 각각 독립적으로 수소; 할로겐 원소; 니트로기; 아미노기; 시아노기; -SiR1R2R3 (여기서, R1, R2, R3는 각각 독립적으로 수소 또는 C1- C10의 알킬기); 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20의 헤테로알킬기; 및 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고 (단, 상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, R4가 동시에 수소인 경우는 제외하고, 상기 화학식 2에서 R5, R6가 동시에 수소인 경우는 제외하며, 상기 화학식 3에서 R3, R4가 동시에 수소인 경우는 제외한다),R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently hydrogen; A halogen element; A nitro group; An amino group; Cyano; -SiR 1 R 2 R 3 wherein R 1 , R 2 , and R 3 are each independently hydrogen or a C 1 -
a, b, c, d, e, f는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이고, a+b+c≠0, c+d+f≠0이다.a, b, c, d, e and f are each independently an integer of 0 to 10, and a + b + c? 0 and c + d + f?
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은, 상기 방향족 엔다이인 유도체를 사용하여 형성된 유기 반도체(organic semiconductor) 및 이를 캐리어 수송층으로 포함하는 전자소자에 관한 것이다. Another aspect of the present invention for achieving the above object is an organic semiconductor formed using the aromatic enedia derivative and an electronic device including the same as a carrier transport layer.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 방향족 엔다이인 유도체는 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표시된다.The aromatic enediyne derivatives according to the present invention are represented by any one of the following formulas (1) to (3).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
상기 화학식 1 내지 3에서, In the
X1, X2, X3, X4, X5, X6, Ar1, Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C3-C30의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , Ar 1 and Ar 2 each independently represent a substituted or unsubstituted C3-C30 arylene group; And a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroarylene group,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 각각 독립적으로 수소; 할로겐 원소; 니트로기; 아미노기; 시아노기; -SiR1R2R3 (여기서, R1, R2, R3는 각각 독립적으로 수소 또는 C1- C10의 알킬기); 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20의 헤테로알킬기; 및 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고 (단, 상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, R4가 동시에 수소인 경우는 제외하고, 상기 화학식 2에서 R5, R6가 동시에 수소인 경우는 제외하며, 상기 화학식 3에서 R3, R4가 동시에 수소인 경우는 제외한다),R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently hydrogen; A halogen element; A nitro group; An amino group; Cyano; -SiR 1 R 2 R 3 wherein R 1 , R 2 , and R 3 are each independently hydrogen or a C 1 -
a, b, c, d, e, f는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이고, a+b+c≠0, c+d+f≠0이다. a, b, c, d, e and f are each independently an integer of 0 to 10, and a + b + c? 0 and c + d + f?
플렉서블(flexible) 디스플레이 제작시 플라스틱 기판을 사용하는 경우 일반적으로 150℃ 이상의 열경화 온도를 견디지 못하여 경량화 및 유연화에 문제가 발생될 수 있는 반면, 본 발명에서는 선형 공액 사슬(linear conjugated chains)을 갖는 저분자 반도체 물질로서 방향족 엔다이인 유도체를 이용하여 유기 반도체 박막을 제조함으로써 저온에서의 용액공정이 가능할 뿐만 아니라, 저분자 반도체의 분자배열의 규칙성과 고분자의 전기적 안정성을 동시에 구비하는 유기 반도체 박막을 제조할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 상기 방향족 엔다이인 유도체는 구조적으로 방향족 치환기의 이중결합에 두 개의 아세틸렌기가 결합되어 불포화된 코어를 이루고 있으며, 독특한 화학 구조 및 활성 기작으로 인해 높은 반응성을 가지고 있 어 낮은 온도에서도 쉽게 라디칼 벤젠 고리를 [화학식 형성함으로써 분자간 결합을 통하여 고분자화된다. In the case of using a plastic substrate in the production of a flexible display, since it can not withstand a heat curing temperature of 150 ° C or more, problems may arise in weight reduction and softening, while in the present invention, a low molecular substance having linear conjugated chains It is possible to manufacture an organic semiconductor thin film which can simultaneously perform a solution process at a low temperature by producing an organic semiconductor thin film using an aromatic enediyne derivative as a semiconductor material and simultaneously have a regularity of the molecular arrangement of the low molecular semiconductor and an electrical stability of the polymer have. The aromatic enediyne derivative used in the present invention is structurally composed of two acetylene groups bonded to a double bond of an aromatic substituent to form an unsaturated core and has a high reactivity due to its unique chemical structure and active mechanism, The radical benzene ring can be easily polymerized through intermolecular bonding by forming a chemical formula.
상기 화학식 1 내지 3의 방향족 엔다이인 유도체에서 X1, X2, X3, X4, X5, X6, Ar1, Ar2는 각각 독립적으로 하기 화학식 4로 표시되는 군에서 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 반도체의 이동도를 향상시키기 위한 측면에서 티오펜기 또는 페닐기가 좋다.X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , Ar 1 and Ar 2 in the aromatic enediyl derivatives represented by the
[화학식 4][Chemical Formula 4]
(단, 상기 화학식 1의 Ar1, Ar2는 을 제외하고 선택된다.)(Provided that Ar < 1 > and Ar < 2 & . ≪ / RTI >
보다 구체적으로, 상기 방향족 엔다이인 유도체는 하기 화학식 5로 나타낼 수 있다.More specifically, the aromatic enediyne derivative may be represented by the following formula (5).
[화학식 5][Chemical Formula 5]
[화학식 6][Chemical Formula 6]
상기 화학식 5 내지 6에서, R은 할로겐 원소; 니트로기; 아미노기; 시아노기; -SiR1R2R3 (여기서, R1, R2, R3는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C10의 알킬기); 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴알킬기; 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 C1-C20의 헤테로알킬기; 및 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되며,In the
m, n은 각각 1 내지 10의 정수이다.m and n are each an integer of 1 to 10;
상기 방향족 엔다이인 유도체의 보다 구체적인 예로는 하기 화학식 6 내지 화학식 9의 화합물을 들 수 있다. More specific examples of the aromatic enediyne derivative include compounds represented by the following formulas (6) to (9).
[화학식 7](7)
[화학식 8][Chemical Formula 8]
[화학식 9][Chemical Formula 9]
[화학식 10][Chemical formula 10]
본 발명의 방향족 엔다이인 유도체는 통상의 방법을 이용하여 합성될 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니다.The aromatic enediyne derivatives of the present invention can be synthesized using conventional methods and are not particularly limited.
이와 같은 방향족 엔다이인 유도체는 활성층을 이루는 새로운 유기반도체 재 료로서 이용되어 박막 트랜지스터, 전기발광소자, 태양전지, 또는 메모리 등의 각종 전자소자의 제조에 효과적으로 적용될 수 있다.Such an aromatic enedione derivative is used as a new organic semiconductor material composing an active layer and can be effectively applied to the manufacture of various electronic devices such as a thin film transistor, an electroluminescent device, a solar cell, or a memory.
본 발명의 다른 양상은 상기 방향족 엔다이인 유도체를 이용하여 형성된 유기 반도체에 관계한다.Another aspect of the invention pertains to organic semiconductors formed using derivatives of these aromatic enediyes.
본 발명에 따른 유기 반도체는 상기 방향족 엔다이인 유도체 및 유기용매를 포함하는 전구체 용액을 이용하여 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성한 뒤, 상기 코팅막을 열처리로 가교하여 고분자화한 것을 특징으로 한다. The organic semiconductor according to the present invention is coated on a substrate using a precursor solution containing an aromatic ene derivative and an organic solvent to form a coating film, followed by crosslinking the coating film by heat treatment to form a polymer.
상기 전구체 용액은 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 방향족 엔다이인 유도체 중 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 포함할 수 있으며, 상기 방향족 엔다이인 유도체는 전구체 용액 중 0.01 내지 30 중량%인 것이 바람직하다. The precursor solution may contain two or more different kinds of aromatic diene derivatives represented by the general formulas (1) to (3), and the aromatic diene derivative is preferably 0.01 to 30% by weight in the precursor solution .
본 발명의 유기 반도체 제조에 사용되는 유기용매로는 헥산(hexane), 헵탄 (heptane) 등의 지방족 탄화수소 용매(aliphatic hydrocarbon solvent); 톨루엔(toluene), 피리딘(pyridine), 퀴놀린(quinoline), 아니솔(anisol), 메시틸렌 (mesitylene), 자일렌(xylene) 등의 방향족계 탄화수소 용매(aromatic hydrocarbon solvent); 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 아세톤(acetone) 등의 케톤계 용매(ketone-based solvent); 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 이소프로필 에테르(isopropyl ether) 등의 에테르계 용매(ether-based solvent); 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 부틸 아세테이트(butyl acetate), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate) 등의 아세테이트계 용 매(acetate-based solvent); 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 부틸 알코올(butyl alcohol) 등의 알코올계 용매(alcohol-based solvent); 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide) 등의 아미드계 용매; 실리콘계 용매 (silicon-based solvent); 및 상기 용매들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. Examples of the organic solvent used in the production of the organic semiconductor of the present invention include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane; Aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, pyridine, quinoline, anisol, mesitylene and xylene; aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, pyridine, quinoline, anisole, mesitylene and xylene; Ketone-based solvents such as methyl isobutyl ketone, 1-methyl-2-pyrrolidinone, cyclohexanone, and acetone, ); Ether-based solvents such as tetrahydrofuran and isopropyl ether; Acetate-based solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and propylene glycol methyl ether acetate; Alcohol-based solvents such as isopropyl alcohol and butyl alcohol; Amide solvents such as dimethylacetamide and dimethylformamide; Silicon-based solvent; And a mixture of the above-mentioned solvents.
상기 방향족 엔다이인 유도체 및 유기용매를 포함하는 전구체 용액이 준비되면, 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성한다.When the precursor solution containing the aromatic enediyne derivative and the organic solvent is prepared, the precursor solution is coated on the substrate to form a coating film.
상기 유기 반도체가 형성되는 기판으로는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 유리 기판, 실리콘 웨이퍼, ITO 글라스, 수정(quartz), 실리카 도포 기판, 알루미나 도포 기판, 플라스틱 기판 등을 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다. The substrate on which the organic semiconductor is formed is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention. Examples of the substrate include a glass substrate, a silicon wafer, an ITO glass, a quartz, a silica coated substrate, A substrate or the like can be selected and used depending on the application.
상기 전구체 용액을 기판 상에 도포하는 방법으로는 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating), 스핀 캐스팅(spin casting), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing), 잉크젯(ink jet) 또는 드롭캐스팅(drop casting) 등의 코팅방법을 사용할 수 있다. 편의성 및 균일성의 측면에서 가장 바람직한 도포방법은 스핀 코팅이다. 스핀코팅을 행하는 경우, 스핀속도는 100 내지 10,000 rpm의 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하다.Examples of the method of applying the precursor solution on a substrate include spin coating, dip coating, roll coating, screen coating, spray coating, spin casting a spin coating method, a flow coating method, a screen printing method, an ink jet method or a drop casting method may be used. The most preferred coating method in terms of convenience and uniformity is spin coating. In the case of spin coating, the spin rate is in the range of 100 to 10,000 rpm Lt; / RTI >
이어서, 상기 형성된 코팅막은 열처리로 가교하여 고분자화됨으로써 반도체 박막으로 형성된다. 상기 열처리는 100 내지 250 ℃의 온도에서 수행하는 것이 바 람직하며 상기 온도 범위 중 적정 온도에서 1분 내지 100분 동안 가열하거나 순차적으로 온도를 상승시킬 수도 있다.Then, the formed coating film is formed into a semiconductor thin film by cross-linking and polymerizing by a heat treatment furnace. It is preferable that the heat treatment is performed at a temperature of 100 to 250 DEG C, and the heating may be performed at an appropriate temperature in the temperature range for 1 minute to 100 minutes or sequentially.
상기 방향족 엔다이인 유도체의 가교반응 메카니즘을 예를 들어 설명하면 하기 반응식 2와 같다.An example of the mechanism of the cross-linking reaction of the above-mentioned aromatic enediyne derivative is shown in the following
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
상기 반응식 2에서 보는 바와 같이, 방향족 엔다이인 유도체의 이중결합 양단에 결합된 아세틸렌기는 엔다이인 활성 기작의 높은 반응성으로 인하여 일정 반응온도에 이르게 되면 라디칼 벤젠고리를 형성하게 되고, 이어서 분자간 결합을 통하여 최종적으로 폴리머 네트워크를 형성하게 된다.As shown in
기존 전구체 용액을 이용하여 반도체 박막을 형성하는 경우 열처리 과정에서 용매 내지 분자간 결합에서 발생되는 가스의 분출로 인하여 박막에 균열이 발생될 수 있는 것과는 달리, 본 발명에 따른 유기 반도체 박막은 엔다이인 활성 기작의 높은 반응성으로 인하여 라디칼 반응을 통하여 고분자화됨으로써 연속공정 진행시 가스발생으로 발생될 수 있는 박막의 균열 문제를 막을 수 있을 뿐만 아니라, 첨가 제가 없이 가교되기 때문에 첨가제가 불순물로 작용하여 분자배열을 깨뜨릴 수 있는 역효과를 예방할 수 있다. In the case of forming a semiconductor thin film by using the existing precursor solution, unlike the case where cracks are generated in the thin film due to the ejection of gas generated in the solvent or intermolecular bonding in the heat treatment process, the organic semiconductor thin film according to the present invention has an endothermic Due to the high reactivity of the mechanism, it is polymerized through the radical reaction, which not only prevents the cracking problem of the thin film which can be generated by the gas generation during the continuous process but also acts as an impurity, It is possible to prevent counter-productive effects.
이와 같이 형성된 유기 반도체는 단분자형의 방향족 엔다이인 유도체가 갖는 규칙적인 배열과 분자간 크로스 네트워크 형성에 의한 분자간 패킹으로 인하여 우수한 트랜지스터 특성을 유지할 뿐만 아니라, 고분자형의 박막으로 형성되어 화학적, 전기적 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있어, 캐리어 수송층으로서 전자소자에 적용될 경우 우수한 물성을 제공할 수 있으며, 상온 용액공정에 의한 비용절감 효과를 극대화시킬 수 있다. Organic semiconductors thus formed not only maintain excellent transistor characteristics due to the regular arrangement of monomolecular aromatic endian derivatives and intermolecular packing due to the formation of an intermolecular cross network but are also formed as a polymer type thin film, And reliability can be ensured. When applied to an electronic device as a carrier transporting layer, excellent physical properties can be provided, and a cost saving effect by a room temperature solution process can be maximized.
상기 전자 소자의 구체적인 예로는 유기 박막 트랜지스터, 전기발광소자, 태양전지 및 메모리 등을 예로 들 수 있으며, 본 발명의 방향족 엔다이인 유도체는 당 업계에 알려진 통상적인 공정에 의하여 상기 소자에 적용될 수 있다.Examples of the electronic device include an organic thin film transistor, an electroluminescent device, a solar cell, and a memory. The aromatic enedium derivative of the present invention can be applied to the device by a conventional process known in the art .
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention.
제조예Manufacturing example 1 One : 방향족 : Aromatic 엔다이인Nendaiin 유도체 A의 합성 Synthesis of derivative A
2,3-디브로모티오펜(2,3-Dibromothiophene) 2 mL (18.0 mmol)와 1-헵틴(1-heptyne) 3.5 mL (27.0 mmol)를 테트라하이드로퓨란/디이소프로필아민 (1:1) 용매에 섞고 팔라듐 디클로로디포스파인(palladium dichlorodiphosphine) 0.23 g (0.36 mmol), 요오드화 구리 70 mg (0.36 mmol)과 트리페닐포스파인(triphenylphosphine) 0.1 g (0.36 mmol)을 순서대로 첨가하였다. 용액을 70도에서 8시간동안 가열하였다. 염화암모늄 수용액으로 씻어주고 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 건조시키고 감압 건조하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2-헵티닐 3-브로모티오펜(2-heptynyl 3-bromothiophene)을 4.6 g 얻었다. 얻어진 화합물에 트리메틸실릴아세틸렌(trimethylsilylacetylene) 3.3 mL (23.2 mmol)를 첨가하고 위와 같은 합성 방법으로 2-헵티닐-3-트리메틸실릴에티닐티오펜(2-heptynyl-3-trimethylsilylethynylthiophene) 2.7 g (9.84 mmol)을 얻었다. 여기에 리튬 디이소프로필아민(1M) 12.8 mL (12.8 mmol)를 -70도에서 첨가하였다. 동일 온도에서 30분 동안 교반 후 디옥사보로레인(dioxaborolane) 2.4 mL (11.8 mmol)을 첨가하고 배쓰에서 상온으로 상승할 때까지 반응을 진행시켰다. 1N HCl 수용액에 붓고 클로로포름으로 유기층을 받아내어 황산나그네슘으로 건조, 감압 증류하여 4.1 g 의 오일상태의 1a를 얻었다. 1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ(ppm) 0.24 (s, 9H), 0.92 (t, 3H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.64 (m, 18H), 2.49 (t, 2H, J = 7.0 Hz), 7.47 (s, 1H)A solution of 2,3-dibromothiophene (2 mL, 18.0 mmol) and 1-heptyne (3.5 mL, 27.0 mmol) in tetrahydrofuran / diisopropylamine (1: Palladium dichlorodiphosphine (0.23 g, 0.36 mmol) and copper iodide (70 mg, 0.36 mmol) and triphenylphosphine (0.1 g, 0.36 mmol) were added in this order. The solution was heated at 70 [deg.] C for 8 hours. Washed with an aqueous ammonium chloride solution, and the obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, dried under reduced pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain 4.6 g of 2-heptynyl 3-bromothiophene. 3.3 g (23.2 mmol) of trimethylsilylacetylene was added to the obtained compound, and 2.7 g (9.84 mmol) of 2-heptynyl-3-trimethylsilylethynylthiophene was obtained by the above- ). To this was added 12.8 mL (12.8 mmol) of lithium diisopropylamine (1M) at -70 [deg.] C. After stirring at the same temperature for 30 minutes, 2.4 mL (11.8 mmol) of dioxaborolane was added and the reaction was allowed to proceed to room temperature in the bath. Poured into 1N HCl aqueous solution, the organic layer was taken up with chloroform, dried over magnesium sulfate, and distilled under reduced pressure to obtain 4.1 g of an oil-like 1a . 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3), δ (ppm) 0.24 (s, 9H), 0.92 (t, 3H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.64 (m, 18H), 2.49 (t, 2H, J = 7.0 Hz), 7.47 (s, 1 H)
2,2'-디브로모-5,5'-비티오펜(2,2'-dibromo-5,5'-bithiophene) 0.5 g (1.54 mmol)에 보로레인(borolane) 1a 1.6 g (4.00 mmol)을 톨루엔과 물에 첨가 후, Pd(PPh3)4 [테트라키스(트리페닐포스핀)팔리듐(0)(tetrakis(triphenylphosphine)palladium)(0)(Aldrich사)] 촉매와 포타슘 카보네이트(potassium carbonate)를 넣어 110℃에서 8시간 반응한 후 1N HCl 수용액으로 씻은 후 유기층을 건조, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2a를 0.64 g (58 %) 얻었다. 1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ(ppm) 0.26 (s, 18H), 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.50 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 7.05 (d, 4H, J = 2.8 Hz), 7.34 (s, 2H)1.6 g (4.00 mmol) of borolane 1a was added to 0.5 g (1.54 mmol) of 2,2'-dibromo-5,5'-bithiophene, (PPh 3 ) 4 [tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (Aldrich)] catalyst and potassium carbonate (Pd) were added to toluene and water, ), The reaction was carried out at 110 ° C for 8 hours, and the organic layer was washed with 1N HCl aqueous solution. The organic layer was dried and purified by silica gel column chromatography to obtain 0.64 g (58%) of 2a . 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3), δ (ppm) 0.26 (s, 18H), 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.50 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 7.05 (d, 4H, J = 2.8 Hz), 7.34 (s, 2H)
0.54 g의 2a를 클로로포름/메틸알콜 (1/3)에 녹인 후 NaOH 1g을 넣어 10 분 교반하였다. 1N HCl 수용액으로 씻은 후 유기층을 건조, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 유도체 A를 0.3 g 얻었다. 1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ(ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.1 Hz), 1.35-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.26 (s, 2H), 7.05-7.07 (m, 6H)0.54 g of 2a was dissolved in chloroform / methyl alcohol (1/3), 1 g of NaOH was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. After washing with an aqueous 1N HCl solution, the organic layer was dried and purified by silica gel column chromatography to obtain 0.3 g of the derivative A. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3), δ (ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.1 Hz), 1.35-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.26 ( s, 2H), 7.05-7.07 (m, 6H)
제조예Manufacturing example 2 2 : 방향족 : Aromatic 엔다이인Nendaiin 유도체 B의 합성 Synthesis of derivative B
터티오펜(terthiophene) 0.25 g (1 mmol)을 클로로포름에 넣고 N-브로모숙신이미드 0.35 g (2.0 mmol)를 가하여 디브로마이드 1b를 얻었다. 유도체 A 합성과 동일한 조건으로 스즈끼 커플링(Suzuki coupling)과 데실레이션(desilylation)을 통해 유도체 B를 합성하였다. 1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ(ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.26 (s, 2H), 7.05-7.08 (m, 8H)0.25 g (1 mmol) of terthiophene was added to chloroform and 0.35 g (2.0 mmol) of N-bromosuccinimide was added to obtain dibromide 1b. The derivative B was synthesized by Suzuki coupling and desilylation under the same conditions as the synthesis of the derivative A. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3), δ (ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.26 ( s, 2H), 7.05-7.08 (m, 8H)
제조예Manufacturing example 3 3 : 방향족 : Aromatic 엔다이인Nendaiin 유도체 C의 합성 Synthesis of derivative C
2,2'-디브로모비티오펜(2,2'-Dibromobithiophene)과 2-브로모티오펜을 스즈끼 커플링하고 얻어진 생성물에 N-브로모숙신이미드를 가하여 디브로모테트라티오펜 1c를 얻었다. 유도체 A 합성과 동일한 조건으로 스즈끼 커플링과 데실레이션(desilylation)을 통해 유도체 C를 합성하였다. 1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ(ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.27 (s, 2H), 7.05-7.09 (m, 10H)Coupling of 2,2'-Dibromobithiophene with 2-bromothiophene was performed by Suzuki coupling, and N-bromosuccinimide was added to the obtained product to obtain dibromotetradiophene 1c. The derivative C was synthesized by Suzuki coupling and desilylation under the same conditions as the synthesis of the derivative A. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3), δ (ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.27 ( s, 2H), 7.05-7.09 (m, 10H)
제조예Manufacturing example 4 4 : 방향족 : Aromatic 엔다이인Nendaiin 유도체 D의 합성 Synthesis of derivative D
1,4-디브로모벤젠 1g (4.2 mmol)을 2-브로모티오펜과 스즈끼 커플링 후 생성 물 0.72 g (3.0 mmol)을 클로로포름에 넣고 N-브로모숙신이미드 1.1 g (6.2 mmol)를 가하여 디브로마이드 1d를 0.6g 얻었다. 유도체 A 합성과 동일한 조건으로 스즈끼 커플링과 데실레이션(desilylation)을 통해 유도체 D를 합성하였다. 1H NMR (300 MHz, CDCl3), δ(ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.27 (s, 2H), 7.01 (s, 2H), 7.13 (d, 2H, J = 3.8 Hz), 7.25 (d, 2H, J = 3.8 Hz), 7.60 (s, 4H)(4.2 mmol) of 1,4-dibromobenzene was coupled with 2-bromothiophene and Suzuki coupling, and 0.72 g (3.0 mmol) of the product was added to chloroform. 1.1 g (6.2 mmol) of N-bromosuccinimide 0.6 g of dibromide 1d was obtained. Derivative D was synthesized via Suzuki coupling and decylation under the same conditions as the synthesis of the derivative A. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3), δ (ppm) 0.93 (t, 6H, J = 7.2 Hz), 1.24-1.67 (m, 12H), 2.51 (t, 4H, J = 7.0 Hz), 3.27 ( s, 2H), 7.01 (s , 2H), 7.13 (d, 2H, J = 3.8 Hz), 7.25 (d, 2H, J = 3.8 Hz), 7.60 (s, 4H)
실시예Example 1 One : 유기 반도체 박막의 제조: Fabrication of Organic Semiconductor Thin Films
먼저 세정된 플라스틱 기판에 게이트 전극으로 사용되는 알루미늄/니오브(Al/Nb) 합금을 스퍼터링법으로 1000Å 증착한 후 게이트 절연막으로 사용되는 게이트 절연막으로 사용되는 SiO2를 CVD법으로 1000Å 증착하였다.First, an aluminum / niobium (Al / Nb) alloy used as a gate electrode was deposited on a cleaned plastic substrate by sputtering to a thickness of 1000 Å. SiO 2 , which is used as a gate insulating film used as a gate insulating film, was deposited to a thickness of 1000Å by CVD.
그 위에 소스-드레인 전극으로 사용되는 Au를 스퍼터링법으로 1200Å 증착하였다. 기판은 유기 반도체 재료를 증착하기 전 이소프로필알콜을 이용하여 10분간 세척하여 건조하고 사용하였다. 시료는 헥산에 10mM 농도로 희석시킨 옥타데실트리클로로실란 용액에 30초간 담구었다가 아세톤으로 세척 후 건조시킨 다음, 상기 제조예 1에서 수득한 엔다이인 유도체 A를 자일렌 용매에 0.1wt% 농도로 용해시켜 기판위에 스핀코팅하고 아르곤 분위기 하에서 150℃, 30분 동안 베이킹하여 도 8에 나타낸 바텀-컨택(Bottom-contact) 방식의 유기 박막 트랜지스터 소자를 제작하였다.And Au, which is used as a source-drain electrode, was deposited thereon to a thickness of 1200Å by sputtering. The substrate was washed with isopropyl alcohol for 10 minutes before the organic semiconductor material was deposited, dried and used. The sample was immersed in octadecyltrichlorosilane diluted to a concentration of 10 mM in hexane for 30 seconds, washed with acetone, and dried. Then, the endian derivative A obtained in Preparation Example 1 was added to the xylene solvent at a concentration of 0.1 wt% , Spin-coated on the substrate, and baked at 150 ° C for 30 minutes in an argon atmosphere to produce a bottom-contact type organic thin film transistor device shown in FIG.
실시예Example 2-4 2-4 : 유기 박막 트랜지스터의 제조: Fabrication of Organic Thin Film Transistor
상기 실시예 1에서 유기 활성층을 형성하는 물질로 상기 제조예 2 내지 4에서 제조한 방향족 엔다이인 유도체 B, C 및 D를 각각 사용한 것을 제외하고는 동일한 과정을 수행하여 유기 박막 트랜지스터 소자를 제작하였다.The organic thin film transistor device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the aromatic enantiomers B, C and D prepared in Preparation Examples 2 to 4 were used as the organic active layer forming material, respectively .
상기 제조예 1 내지 4에서 수득한 방향족 엔다이인 유도체에 있어서, 시차주사열량(Differential Scanning Calorimetry)을 측정하였으며, 그 결과를 도 1 내지 4에 나타내었다. Differential scanning calorimetry was measured for the aromatic enediyne derivatives obtained in Production Examples 1 to 4, and the results are shown in Figs. 1 to 4. Fig.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 방향족 엔다이인 유도체는 120℃ 정도에서 가교반응이 시작되어 200℃ 이하에서 반응이 활발히 진행된 것을 알 수 있다. 상기 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방향족 에네딘 유도체는 저온의 습식공정을 통하여 반도체 박막으로 형성될 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, it can be seen that the aromatic enediyne derivative according to the present invention starts to undergo crosslinking reaction at about 120 ° C., and the reaction proceeds actively at 200 ° C. or lower. As can be seen from the above results, it can be seen that the aromatic enenidine derivative according to the present invention can be formed into a semiconductor thin film through a low-temperature wet process.
상기 제조예 1-2에서 수득한 방향족 엔다이인 유도체의 열중량분석(Thermogravimetry Analysis) 그래프를 측정하였고, 그 결과를 도 5-6에 나타내었다. A thermogravimetry analysis graph of the aromatic enediyne derivative obtained in Preparation Example 1-2 was measured, and the results are shown in FIGS. 5-6.
도 5-6을 참조하면, 약 300℃까지도 중량손실을 보이지 않음을 알 수 있다. 본 발명의 방향족 엔다이인 유도체가 120 내지 160℃의 반응온도를 훨씬 넘어섰음에도 불구하고 중량손실이 없다는 것은 형성된 고분자에서 더 이상 가스발생이 일어나지 않다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 방향족 엔다이인 유도체를 이용 하여 반도체 박막을 형성할 경우 가스발생으로 인한 박막의 균열 문제를 방지할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIGS. 5-6, it can be seen that weight loss does not occur up to about 300 ° C. The absence of weight loss, even though the aromatic enediyne derivative of the present invention far exceeds the reaction temperature of 120-160 ° C, means that no more gas evolution occurs in the polymer formed. Therefore, it can be seen that the problem of cracking of the thin film due to the generation of gas can be prevented when the semiconductor thin film is formed using the aromatic enedia derivative of the present invention.
상기 실시예 1에 따라 제조된 유기 반도체 박막에 있어서, 온도에 따른 유기 반도체 박막의 구조 변화를 관찰하기 위하여 IR을 측정하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7을 참조하면, 어닐링 온도가 높아질수록 삼중결합(C≡C)과 이에 결합된 수소결합(≡C-H)의 피크가 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이는 온도가 높아질수록 엔다이인 활성 기작이 벤젠 고리를 형성하면서 고분자화되는 것을 의미한다.IR was measured to observe the structural change of the organic semiconductor thin film according to the temperature in the organic semiconductor thin film produced according to Example 1. The result is shown in FIG. Referring to FIG. 7, it can be seen that as the annealing temperature increases, the peaks of the triple bond (C≡C) and the hydrogen bond (? C-H) bonded thereto decrease. This means that the higher the temperature, the higher the enantiomer of the benzene ring.
상기 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 유기 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성을 측정하기 위하여, KEITHLEY사의 Semiconductor Characterization System(4200-SCS)를 이용하여 전류전달특성을 측정하였다. 이로부터 계산한 전하이동도 및 차단누설전류값은 하기 표 1에 나타내었다. In order to measure the electrical characteristics of the organic thin film transistor device manufactured according to Examples 1 to 4, current transfer characteristics were measured using Semiconductor Characterization System (4200-SCS) manufactured by KEITHLEY. The calculated values of charge mobility and blocking leakage current are shown in Table 1 below.
전하이동도는 상기 전류전달곡선을 사용하여 하기의 포화영역(saturation region)의 전류식으로부터 (ISD)1/2 과 VG를 변수로 한 그래프를 얻고 그 기울기로부터 구하였다:The charge mobility was obtained from the slope by obtaining a graph using the current transfer curve and using the current equation of the following saturation region as a variable, (I SD ) 1/2 and V G :
상기 식에서, ISD는 소스-드레인 전류이고, μ 또는 μFET는 전하 이동도이며, C0는 산화막 정전용량이고, W는 채널 폭이며, L은 채널 길이이고, VG는 게이트 전압이며, VT는 문턱전압이다. Wherein, I SD is the source-and-drain current, μ or μ FET is also the charge transfer, C0 is oxide capacitance, W is the channel width, and L is channel length, V G is the gate voltage, V T Is the threshold voltage.
또한 차단누설전류(Ioff)는 오프 상태일 때 흐르는 전류로서, 전류비에서 오프 상태에서 최소전류로 구하였다.In addition, the blocking leakage current (I off ) is a current flowing when the off state is obtained, and a minimum current is obtained from the off state at the current ratio.
[표 1] [Table 1]
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방향족 엔다이인 유도체는 트랜지스터의 성능을 유지하면서, 차단누설전류가 10-10A 이하 수준으로 매우 낮아 박막 트랜지스터, 전기발광소자, 태양전지 및 메모리 등 각종 전자소자에 적용시 전기적 특성이 우수한 유기 반도체 박막을 제공할 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from the above Table 1, the aromatic enediyne derivative of the present invention maintains the performance of the transistor and has a very low blocking leakage current of 10 < -10 > A or less and is suitable for thin film transistors, electroluminescent elements, It is possible to provide an organic semiconductor thin film excellent in electrical characteristics when applied to various electronic devices such as a semiconductor device.
이와 같이 본 발명의 방향족 엔다이인 유도체는 새로운 구조의 저분자 유기 반도체 재료로서 상온 습식공정에 의하여 코팅이 가능하여 대면적 공정이 필요한 반도체 공정에 적용될 수 있으며, 화학적, 전기적으로 안정적일 뿐만 아니라, 분자배열이 규칙적이고 균열이 없는 신뢰성 있는 반도체 박막을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 유기 반도체는 유기 박막 트랜지스터, 전기발광소자, 태양전지 및 메모리 등 다양한 분야에 유용하게 활용될 수 있다.As described above, the aromatic enedione derivative of the present invention can be applied to a semiconductor process requiring a large-area process because it can be coated by a room temperature wet process as a low-molecular organic semiconductor material of a new structure, and is stable not only chemically and electronically, It is possible to provide a reliable semiconductor thin film whose arrangement is regular and free from cracks. The organic semiconductor according to the present invention can be utilized in various fields such as an organic thin film transistor, an electroluminescence device, a solar cell, and a memory.
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