CN100459164C - 有机半导体结构物、其制造方法和有机半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供以大的面积形成均匀并且具有高的电荷移动特性的有机半导体层的有机半导体结构物、其制造方法以及有机半导体装置。本发明的有机半导体结构物，是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯，在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态。

Description

有机半导体结构物、其制造方法和有机半导体装置
技术领域
本发明涉及使用液晶性的有机半导体材料形成有机半导体层而构成的有机半导体结构物、其制造方法、以及有机半导体装置。
背景技术
作为有机半导体装置构成元件的代表性元件，可以列举出活性层(以下称为有机半导体层)中利用了有机半导体的薄膜晶体管(也称为有机TFT)。
在该薄膜晶体管中，有机半导体层是将并五苯所代表的分子性晶体真空成膜而形成。对于采用真空成膜形成有机半导体层的方法，据报道通过成膜条件最佳化，可以得到超过1cm2/V·s的高的电荷移动度的有机半导体层(Y.-Y.Lin，D.J.Gundlach，S.Nelson，andT.N.Jackson，“Stacked Pentacene Layer Organic Thin-FilmTransistors with Improved Characteristics，”IEEE ElectronDevice Lett.18，606(1997).)。可是，通过上述的真空成膜而形成的有机半导体层，一般为微晶集合的多晶状态，容易存在很多的晶粒间界，而且容易发生缺陷，那样的晶粒间界和缺陷阻碍电荷的传送。因此，在通过真空成膜形成有机半导体层的场合，在足够宽的面积范围以均匀的性能连续地制作出作为有机半导体装置构成元件的有机半导体层在事实上是困难的。
另一方面，作为显示高的电荷移动度的材料，已知盘状(discotic)液晶(D.Adam，F.Closss，T.Frey，D.Funhoff，D.Haarer，H.Ringsdorf，P.Schunaher，and K.Siemensmyer，Phys.Rev.Lett.，70，457(1993))。可是，该盘状液晶基于沿柱状分子取向的一维电荷传送机理进行电荷的传送，因此要求严密的分子取向的控制，存在工业上难以利用的问题。将此盘状液晶用于有机半导体层的构成材料的薄膜晶体管的成功例尚未有报告。
另外，已经报告了苯基苯并噻唑衍生物等的棒状(rodlike)的液晶性材料也在液晶状态下显示高的电荷移动度(M.Funahashi andJ.Hanna，Jpn.J.Appl.Phys.，35，L703-L705(1996)。)。可是，在有机半导体层利用棒状的液晶性材料的薄膜晶体管的成功例尚未有报告。此外，棒状的液晶性材料具有几个液晶状态，有随着该液晶性材料的结构规则性变高，电荷的移动度上升的倾向。可是，当该液晶性材料转移成为结构规则性更高的晶体状态时，电荷的移动度反倒降低乃至观测不到，当然就不会显现薄膜晶体管的性能。
另外，使用分子分散系的高分子材料作为有机半导体材料的情况下，通过涂布该有机半导体材料，可形成在大面积范围内具有均匀的电荷移动特性的有机半导体层。可是，存在下述问题，即所形成的有机半导体层的电荷移动度低，为10-5至10-6cm2/V·s，而且具有温度依赖性和电场依赖性。
本发明是解决上述问题的发明，提供以往被认为困难的、在比较大的面积形成具有均匀并且高的电荷移动特性的有机半导体层而成的有机半导体结构物、其制造方法以及有机半导体装置。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的有机半导体结构物是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯(core)，在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态。
另外，作为本发明其他方案的有机半导体结构物，是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯(core)，在热分解温度以下的温度至少显现近晶型液晶相状态。
而且，作为本发明其他方案的有机半导体结构物，是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯(core)，在两末端具有显现液晶性的端基。
作为本发明的方案，上述有机半导体层优选包括在变为液晶状态的温度保持后冷却，从而使得至少一部分取向晶化的上述液晶性有机半导体材料。
另外，优选上述有机半导体层通过在与液晶取向层接触的状态下叠层，使得上述液晶性有机半导体材料在特定的朝向(orientation)或方向(direction)取向，特别优选的是下述的任一种：在聚亚酰胺类材料构成的液晶取向层上叠层进行取向；在表面具有微小凹凸的固化性树脂构成的液晶取向层上叠层进行取向；或者，在表面具有微小凹凸的固化性树脂构成的衬底上形成。
作为本发明的其他方案，有机半导体结构物是包含有机半导体层和液晶取向层的有机半导体结构物，上述有机半导体层包括在热分解温度以下的规定温度具有至少一种液晶状态的液晶性有机半导体材料，通过与上述液晶取向层接触，上述液晶性有机半导体材料的至少一部分进行取向结晶化。
根据上述本发明的有机半导体结构物，有机半导体层用在端部(两侧端部或单侧端部)具有显现液晶性的末端结构(也叫端基)的液晶性有机半导体材料形成，因此，通过该液晶性有机半导体材料的自身组织化，自发地实现分子性取向，具有如晶体那样的取向性。结果，能够显现如分子晶体那样的优异的电荷传送特性。另外，使用具有高次近晶型液晶相的液晶性有机半导体材料的场合，可形成具有极高的结晶性的有机半导体层。而且，具有液晶状态的有机半导体材料由于在维持液晶状态的温度下有流动性，因此在该液晶状态下涂布，其后可成为上述的液晶状态。结果，可形成电荷移动特性均匀并且大面积的有机半导体层。而且，采用液晶性有机半导体材料形成的有机半导体层根据分子取向顺序而具有高的结晶性，分子间距离极小，因此能够显示由跳跃传导得到的优异的电荷移动特性。另外，通过适宜选择将液晶性有机半导体材料取向的手段，可形成液晶性分子，使之在特定的朝向或方向上取向，因此能够显现与取向的朝向或方向相应的特有的功能性和电特性。
作为本发明的其他方案，有机半导体结构物的制造方法包含下述工序：通过经由或保持液晶性有机半导体材料的液晶呈现温度，使上述液晶性有机半导体材料为液晶状态的工序；通过冷却液晶状态的上述液晶性有机半导体材料，使上述液晶性有机半导体材料取向结晶化的工序。
根据本发明，由于液晶性有机半导体材料是在维持液晶状态的温度下有流动性的液晶性的材料，因此，通过在被形成面涂布该液晶性有机半导体材料、或在被形成面蒸镀液晶性有机半导体材料等，在形成后成为液晶状态是容易的。此外，通过其后缓冷该液晶状态的有机半导体材料形成晶体状态的有机半导体层，可无缺陷地形成电荷移动特性均匀并且大面积的有机半导体层。这样形成的有机半导体层，由于通过液晶性有机半导体材料的自身组织化而自发地实现分子性取向，具有如晶体那样的取向性而形成。因此能够显现如分子晶体那样的优异的电荷传送特性。
作为本发明其他方案的有机半导体装置，其特征在于，它是包含衬底、栅电极、栅绝缘层、有机半导体层、漏电极、以及源电极的有机半导体装置，上述有机半导体层包括下述液晶性有机半导体材料，该液晶性有机半导体材料具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯。对于本发明的有机半导体装置，如果采用规定手段将液晶性有机半导体材料的取向方向特定，则能够显现与取向方向相应的特有的功能性和电特性。液晶性有机半导体材料的取向可通过在形成有机半导体材料的面(称为被形成面。例如栅绝缘层的表面等)上形成取向膜或实施取向处理、或者成为与实施了取向处理的层接触的形态来进行。
对于上述本发明的有机半导体装置，优选上述液晶性有机半导体材料中的有机半导体分子进行取向，使之与栅绝缘层上形成的漏电极和源电极的膜厚方向正交、并且在该漏电极和源电极之间横向排列。另外，上述液晶性有机半导体材料中的有机半导体分子优选沿栅绝缘层上形成的漏电极和源电极的膜厚方向并列地进行取向。根据这些发明，能够形成液晶性有机半导体材料中的液晶性分子，使之在特定的朝向或方向上进行取向，能够显现与取向的朝向或方向相应的特有的功能性和电特性。
另外，对于上述本发明的有机半导体装置，优选上述有机半导体材料在热分解温度以下的规定温度下具有近晶型液晶性，并且电荷移动度为10-5cm2/V·s以上，或者空穴传送移动度为10-5cm2/V·s以上。
附图说明
图1是在未作取向处理的衬底上形成有机半导体材料而成的有机半导体层的光导电性的测定结果。
图2是在进行了取向处理的衬底上形成有机半导体材料而成的有机半导体层的光导电性的测定结果。
图3是表示本发明的有机半导体装置的一例的截面图。
图4是表示本发明的有机半导体装置的另一例的截面图。
具体实施方式
1.有机半导体结构物及其制造方法
本发明的有机半导体结构物在至少一部分上具有由取向了的液晶性有机半导体材料(以下也简单地称为“有机半导体材料”。)构成的有机半导体层。另外，本发明的有机半导体结构物的制造方法，是将形成有机半导体层的液晶性有机半导体材料在成为液晶状态的温度保持后，冷却，从而形成晶体状态。以下具体说明有机半导体结构物的各构成的内容、以及有机半导体结构物的制造方法。
有机半导体层
有机半导体层包括取向了的液晶性有机半导体材料。该有机半导体层，在液晶相中在用于使分子取向一致的取向层上、或在出于该目的而进行了取向处理的基底上形成，或者以与具有电极以及取向能力的层接触的形态形成。作为该具有电极以及取向能力的层，也可以是在形成有机半导体层之后接着形成的层。
作为有机半导体材料，优选包括下述有机化合物，该有机化合物在骨架结构的一部分(也将它叫做“芯”)上具有L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环，在该骨架结构的端部具有呈现液晶性的末端结构(也叫“端基”)。通过采用这些结构，能够形成具有下述特征的有机半导体层，即呈现由自身组织化获得的高电荷传送特性。这样的分子结构的材料之中，在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态的材料适用。此外，构成这样的有机半导体材料的各π电子环的L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6。
对于该液晶性的有机半导体材料，作为6π电子系环，例如可列举出苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、2H-吡喃环、4H-噻喃环、吡啶环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、呋咱环、咪唑环、吡唑环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环，作为8π电子系环，例如可列举出并环戊二烯环、茚环、吲嗪环、4H-喹嗪环，作为10π电子系环，例如可列举出萘环、甘菊环、苯并呋喃环、异苯并呋喃环、1-苯并噻吩环、2-苯并噻吩环、吲哚环、异吲哚环、2H-苯并吡喃环、1H-2-苯并吡喃环、喹啉环、异喹啉环、1，8-萘啶环、苯并咪唑环、1H-咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、喹喔啉环、喹唑啉环、噌啉环、蝶啶环、嘌呤环、酞嗪环，作为12π电子系环，例如可列举出庚搭烯环、联苯撑环、as-indacene环、s-indacene环、苊烯环、芴环、phenalene环，作为14π电子系环，例如可列举出菲环、蒽环、咔唑环、氧杂蒽环、吖啶环、菲啶环、萘嵌间二氮杂苯环、1，10-菲咯啉环、吩嗪环、吩砒嗪环、四硫富瓦烯环，作为16π电子系环，例如可列举出荧蒽环、acephenanthrylene、aceanthrylene、芘环、噻蒽环、phenoxathiine环、吩噁嗪环、吩噻嗪环，作为18π电子系环，例如可列举出苯并菲环、
Figure C0380355400131
环、并四苯环、pleiadene环，作为20π电子系环，例如可列举出苝环，作为22π电子系环，例如可列举出二萘品并苯环、戊芬环、并五苯环，作为24π电子系环，例如可列举出四苯撑环、晕苯环，作为26π电子系环，例如可列举出己芬环、并六苯环、玉红省环等。
作为结构的一部分具有这些芳香环的骨架结构，例如可列举出下述化学式1-34所示的结构。
Figure C0380355400132
Figure C0380355400141
Figure C0380355400151
Figure C0380355400161
Figure C0380355400171
Figure C0380355400181
Figure C0380355400191
Figure C0380355400211
Figure C0380355400221
其中，上述式中的R1和R2表示以下所示的末端结构，R3表示三氟甲基、烷基、硝基、卤素原子或氢原子，相同或不相同都可以。另外，X表示CH或N，Y表示S或O。
作为R1和R2的末端结构的具体例，可列举出在刚直的骨架结构的一端具有H(氢原子)、卤素原子、氰基、硝基、羟基等的任一个，在另一端具有取代或未取代烷基、或者、取代或未取代烷硫基、或者、取代或未取代烷氧基、或者、取代或未取代烷氧羰基、或者、取代或未取代烷羰基的末端结构。作为该场合下的取代基的例子，可列举出卤素原子、氰基、磺基、烷氧羰基、烷氧基、羟基、芳氧基、酰氧基、芳基、酰基等。
另外，还可列举出在两末端具有取代或未取代烷基、或者、取代或未取代烷硫基、或者、取代或未取代烷氧基、或者、取代或未取代烷氧羰基、或者、取代或未取代烷羰基的末端结构。作为该场合下的取代基的例子，可列举出具有卤素原子、氰基、磺基、烷氧羰基、烷氧基、羟基、芳氧基、酰氧基、芳基、酰基等结构的基团。
该有机半导体材料在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态。此外，“在热分解温度以下的温度”意指有机半导体材料自身未被热分解的状态。热分解温度因所适用的有机半导体材料不同而不同。另外，“至少一种液晶状态”意指即使适用具有多个液晶状态的有机半导体材料或具有非液晶状态的部分的有机半导体材料的场合，也使用具有最低一种液晶状态的有机半导体材料。例如后面叙述的近晶型(以下也称为Sm)液晶，具有SmA相、SmB相、SmC相、SmD相、…等等的多个种类的液晶状态，是指具有其中至少一种的液晶状态。
作为这样的有机半导体材料的具体例，考虑其电荷移动特性、所制造的有机半导体结构物要求的特性，从以上列举出的有机半导体材料选定本发明的有机半导体结构物采用的有机半导体材料。作为成为选定基准的特性，可列举出电荷移动度为10-5cm2/V·s以上。
上述各种有机半导体材料之中，优选具有近晶型液晶相的材料。液晶是具有自身组织作用的材料，特别是就近晶型液晶而言，自发地实现分子取向，具有如晶体那样的高取向顺序而形成。通过具有近晶型液晶性而形成的有机半导体层可显示如分子晶体那样的优异的电荷传送特性。而且，越是用高次的近晶型液晶形成的有机半导体层，分子越有秩序地取向，越显示如晶体那样的高取向性，因此分子间距离极小，具有能够显示由跳跃传导带来的优异的电荷移动特性这一显著的效果。
作为近晶型液晶的具体例，可列举出用具有苯基萘骨架的下述化学式35表示的液晶性有机半导体材料。
Figure C0380355400231
该化合物在54℃以下为晶体状态。因此，将该化合物保持在可维持或经由液晶相的温度55-128℃的温度，其后以0.1-1.0℃/分的速度缓冷，达到54℃以下。结果，可使该化合物在维持良好的取向状态的状态下成为晶体状态。这样形成的该有机半导体层具有10-5-5×10- 2cm2/V·s的电荷移动度，可得到电荷传送特性优异的有机半导体层。
另外，也可列举出用具有苯基萘骨架的下述化学式36表示的液晶性有机半导体材料。
Figure C0380355400241
该化合物在79℃以下为晶体状态。因此，使该化合物达到可维持或经由液晶相的温度80-121℃的温度，其后以0.1-1.0℃/分的速度缓冷，达到79℃以下。结果，可使该化合物在维持良好的取向状态的状态下成为晶体状态。这样形成的该有机半导体层具有10-5-5×10- 2cm2/V·s的电荷移动度，可得到电荷传送特性优异的有机半导体层。
另外，也可列举出用具有三噻吩骨架的下述化学式37表示的液晶性有机半导体材料。
Figure C0380355400242
该化合物在56℃以下为晶体状态。因此，使该化合物达到可维持或经由液晶相(SmF相)的温度57-88℃的温度，其后以0.1-1.0℃/分的速度缓冷，达到56℃以下。结果，可使该化合物在维持良好的取向状态的状态下成为晶体状态。这样形成的该有机半导体层具有10-5-5×10-2cm2/V·s的电荷移动度，可得到电荷传送特性优异的有机半导体层。
另外，也可列举出用具有三噻吩骨架的下述化学式38表示的液晶性有机半导体材料。
Figure C0380355400251
该化合物在54℃以下为晶体状态。因此，使该化合物达到可维持或经由液晶相(SmB相)的温度55-84℃的温度，其后以0.1-1.0℃/分的速度缓冷，达到54℃以下。结果，可使该化合物在维持良好的取向状态的状态下成为晶体状态。这样形成的该有机半导体层具有10-6-5×10-3cm2/V·s的电荷移动度，可得到电荷传送特性优异的有机半导体层。
另外，也可列举出用具有苯基苯并噻唑骨架的下述化学式39表示的液晶性有机半导体材料。
Figure C0380355400252
该化合物在90℃以下为晶体状态。因此，使该化合物达到可维持或经由液晶相(SmA相)的温度91-100℃的温度，其后以0.1-1.0℃/分的速度缓冷，达到90℃以下。结果，可使该化合物在维持良好的取向状态的状态下成为晶体状态。这样形成的该有机半导体层具有10-6-5×10-3cm2/V·s的电荷移动度，可得到电荷传送特性优异的有机半导体层。
进一步地，还可从特开平9-316442号公报和美国专利第5,766,510号记载的材料选择适于本发明的材料。
作为上述液晶性有机半导体材料的特征，可列举出：能够对电子和空穴的任何电荷都传送的“两极性的传送”；以及如果是同一液晶相状态，则其电荷移动度对电场强度和温度的依赖性少。
对于本发明的有机半导体结构物，根据用于有机半导体层形成的液晶性有机半导体材料的种类，考虑该液晶性有机半导体材料变为晶体相的温度与可维持或经由液晶相的温度的关系，在可维持或经由液晶相的温度下形成有机半导体材料，其后以0.1-1.0℃/分的速度缓冷，达到形成晶体相的温度以下。该情况下，液晶性有机半导体材料可维持或经由液晶相的温度根据其种类而不同，但在本发明中，可以是在各个有机半导体材料的热分解温度以下具有至少一种液晶状态的液晶性有机半导体材料。
缓冷速度不到0.1℃/分时，所需时间过长，因此变得不合适，当缓冷速度超过1.0℃/分时，成为发生因晶体相的急剧体积收缩所致的对电荷传送的结构缺陷的结果，故不优选。
作为在可维持或经由液晶相(由液晶状态构成的相)的温度在被形成面形成有机半导体材料的方法，可列举出：在液晶状态的状态下在被形成面涂布有机半导体材料，其后缓冷而形成晶体状态的方法，或者蒸镀(包括PVC法或CVD法)有机半导体材料，在被形成面上形成，其后加温至呈液晶相的温度，一旦经由液晶相后缓冷，形成晶体状态的方法等等。特别是上述有机半导体材料在维持液晶状态的温度下具有流动性，因此在该液晶状态下涂布，其后缓冷，可成为晶体状态。采用这种方法，能够极为容易地形成电荷移动特性均匀并且大面积的有机半导体层。作为涂布方法，可适用各种涂布方法和印刷方法。此外，在本说明书中，晶体相或晶体状态是指液晶性有机半导体材料变为液晶-晶体相转变温度以下的凝聚状态。
晶体状态的液晶性有机半导体材料采用后面叙述的取向手段，使得其液晶性分子在一定的朝向或方向取向，因此，液晶性分子如分子晶体那样有规则地排列，液晶性分子的分子间距离的平均值也达到0.3-0.4nm，可使其间隔极小。形成具有这样的分子间距离的晶体状态的有机半导体层，分子相互的电子相关性极大，载体的跳跃概率大，有显示高的电荷传送特性的效果。例如，具有上述化学式35的近晶型液晶性的液晶性分子，在分子间距离的平均值为0.3-0.4nm的场合，具有电荷移动度为10-3-10-2cm2/V·s这一高的电荷传送特性。
液晶取向手段
在本发明的有机半导体结构物中，上述有机半导体层在与液晶取向层接触的状态下形成，通过该接触形成，由在特定方向各向异性取向的液晶性有机半导体材料形成。即，作为液晶取向手段，设置取向层，使之与有机半导体层接触，通过该取向层使液晶性有机半导体材料各向异性取向。这样，通过使用液晶取向手段使液晶性有机半导体材料取向，在从液晶状态冷却转变成晶体相的场合，也能够在保持分子取向的状态下使之结晶化。另外，这样形成的晶体的每一个晶畴大，因此获得电荷移动度也大的效果。
作为取向手段，可采用这样的手段进行：即，在形成液晶性有机半导体材料的面(被形成面。例如后面叙述的栅绝缘层的表面等。)形成液晶取向层、或实施摩擦处理等取向处理，或者，使之与实施了取向处理的层接触的手段。采用这样的取向手段，可形成液晶性有机半导体材料的液晶性分子，使之在特定的朝向或方向取向，因此，能够呈现与取向的朝向或方向相应的特有的功能性和电特性。
采用这样的取向手段，液晶性有机半导体材料优选在由聚亚酰胺类材料构成的液晶取向层上叠层进行取向；在由表面具有微小凹凸的固化性树脂构成的液晶取向层上叠层进行取向；或者，在由表面具有微小凹凸的固化性树脂构成的衬底上形成中的任一个。
作为液晶取向层，可适用各种液晶取向层，在本发明的有机半导体结构物中，优选下述任一种液晶取向层：涂布聚亚酰胺类材料后进行摩擦处理的液晶取向层；由具有微小凹凸的固化性树脂构成的液晶取向层；或者，由具有微小凹凸的固化性树脂构成、并且液晶取向层与衬底成为一体的液晶取向层。另外，也可以采用电场、磁场等外界场使液晶性分子取向。
特别是作为液晶取向层，作为代表性的可列举出涂布聚亚酰胺树脂后实施摩擦处理的液晶取向层。作为材料，除此以外，还可列举出丙烯酸、聚氯芘、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰基乙基支链淀粉、聚甲基丙烯酸甲酯、聚砜、聚碳酸酯、聚亚酰胺等树脂材料。此外，这些材料根据其种类可分类为对液晶具有垂直取向能力的和具有水平取向能力的。作为涂布的具体方法，可列举出旋涂法、浇铸法、提升法等。这样的液晶取向层可设置在衬底与有机半导体层之间、或者有机半导体层上的罩面层上。
作为由具有微小凹凸的固化性树脂构成的液晶取向层，例如可通过下述方法形成：即，形成由固化性树脂构成的层，通过摩擦处理该层的表面来形成凹凸，或在未固化状态的固化性树脂表面按压可赋形微小凹凸的赋形构件，其后使树脂层固化来形成。在这样得到的固化性树脂的表面形成微细的凹凸，可在该朝向排列液晶性有机半导体材料的液晶性分子。作为固化性树脂，可列举出丙烯酸类紫外线固化性树脂、氟类紫外线固化性树脂等。此时，特别优选由具有微小凹凸的固化性树脂构成的液晶取向层与衬底成为一体的状态。
微小的凹凸是由方向一致的微小的沟构成的。在该凹凸部分的沟的深度为0.01-1.0μm、优选为0.03-0.3μm，宽为0.05-1.0μm，另外，邻接的沟的间距为0.1-2.0μm。当沟的深度不到0.01μm时，就不能准确地取向液晶分子，另外，当超过1.0μm时，有时在沟的边缘部液晶的取向混乱。另外，当沟的宽不到0.05μm时，沟的制作困难，当宽超过1.0μm时，有时沟的中央的取向力降低。此外，沟的形成间距不到0.1μm时，沟的制作困难，当超过2.0μm时，容易发生液晶的取向混乱。
对于本发明的有机半导体结构物，作为液晶取向层的第一形式，可列举出依次层叠衬底、液晶取向层、有机半导体层的形式；作为液晶取向层的第二形式，可列举出依次层叠衬底、有机半导体层、液晶取向层的形式；作为液晶取向层的第三形式，可列举出依次层叠衬底、液晶取向层、有机半导体层、液晶取向层的形式。在本发明中，这样通过构成有机半导体层，使之成为与实施了取向处理的层接触的形式，从而可赋予构成液晶性有机半导体材料的液晶性分子高的取向性。
有机半导体结构物
关于由上述构成形成的有机半导体结构物，一边参照图1和图2一边更详细地说明。
图1是在未作取向处理的衬底上形成由具有苯基萘骨架的有机半导体材料构成的有机半导体层，测定得到的有机半导体层的光导电性的图。此外，图1(A)是在液晶相(90℃、SmB相)下的光导电性的测定结果，图1(B)是在晶体相(65℃)下的光导电性的测定结果。在未作取向处理的场合，由于晶体相下的晶粒间界(结构缺陷)的影响，几乎得不到光导电性。
图2是在衬底上形成由具有苯基萘骨架的有机半导体材料构成的有机半导体层，将该有机半导体材料在形成液晶状态后缓冷，实施取向处理，测定得到的有机半导体层的光导电性的图。在作了取向处理的场合，在晶体状态下也得到高的光导电性。而且，观测到比近晶层大的光电流。此外，在图2中，ISO是各向同性相，SmA是近晶A相，SmB是近晶B相，K是晶体相。
关于这样的现象，推测如下。即，已知棒状的液晶性有机半导体材料的电荷传送特性不被近晶液晶状态的晶粒结构影响，但若未作取向处理就使之结晶化，则认为恐怕晶粒结构变化为微晶，从而发生晶体间的缺陷，妨碍电荷的移动。相对于此，认为与取向处理层(与液晶取向层相同)接触的、例如近晶液晶状态的有机半导体层，在接近的场所以外也具有起因于取向处理层的远距离的结构秩序性，从液晶状态变化为晶体状态时也维持该远距离秩序性，并使之结晶化，因此不会变为小的多晶体的集合体。因此可知在晶体时也显示高的移动度，也有显示比近晶液晶状态高的移动度的温度区域。
有液晶性的棒状的有机半导体材料的晶体相，具有高的电荷移动度，利用其的有机半导体结构物具有高的性能。作为具有这样的有机半导体结构物的有机半导体装置，例如晶体管、有机EL、太阳能电池、传感器等，可显示迄今所没有的高性能。特别是在用于有机EL元件的场合，可显示来源于分子取向的高的偏振光发光。
此外，有液晶性的棒状的有机半导体材料，其本身也显示电致发光，但在可成为发光中心的有机物上引入侧链，通过添加到母材液晶性有机半导体中，可控制有机半导体的电荷移动路径和发光中心的有机物的位置关系，能够提高发光效率。
作为使用了这样的有机半导体材料的有机EL的构成，例如可为：
(i)衬底/电极/液晶取向层/液晶性有机半导体层/电极、
(ii)衬底/电极/液晶性有机半导体层/液晶取向层/电极/衬底、
(iii)衬底/液晶取向层/电极/液晶性有机半导体层/电极、
(iv)衬底/电极/液晶取向层/液晶性有机半导体层/液晶取向层/电极/衬底、或者
(v)衬底/电极/液晶取向层/电极/液晶取向层/衬底。
2.有机半导体装置
本发明的有机半导体装置101如图3和图4所示，至少由衬底11、栅电极12、栅绝缘层13、由取向了的液晶性有机半导体材料构成的有机半导体层14、漏电极15和源电极16构成。该有机半导体装置101的有机半导体层14采用构成上述本发明的有机半导体结构物的有机半导体材料形成。
作为构成的一例，可列举出：在衬底11上依次构成栅电极12、栅绝缘层13、由取向了的液晶性有机半导体材料构成的有机半导体层14、漏电极15和源电极16、保护膜17的逆交错结构、或者在衬底11上依次构成栅电极12、栅绝缘层13、漏电极15和源电极16、由取向了的液晶性有机半导体材料构成的有机半导体层14、保护膜(未图示)的共面结构。由这样的构成组成的有机半导体装置101，相应于外加在栅电极12的电压的极性，以蓄积状态或空乏状态的任一种状态动作。以下详细说明有机半导体装置的构成构件。
衬底
衬底11，如果是绝缘性的材料，则可从宽范围的材料选择。例如可列举出玻璃、氧化铝烧结体等无机材料、聚亚酰胺膜、聚酯膜、聚乙烯膜、聚苯硫醚膜、聚对二甲苯膜等各种绝缘性材料。特别是当使用由高分子化合物构成的膜时，由于能够制作重量轻、柔性的有机半导体装置，因此是极为有用的。此外，本发明适用的衬底11的厚度为25μm-1.5mm。
栅电极
栅电极12优选是由聚苯胺、聚噻吩等有机材料构成的电极或涂布导电性油墨而形成的电极。这些电极由于可涂布有机材料或导电性油墨而形成，因此有电极形成工艺极为简便的优点。作为涂布法的具体手法，可列举出旋涂法、浇铸法、提升法等。
此外，作为电极形成金属膜的场合，可使用已有的真空成膜法，具体而言，可使用掩模成膜法或光蚀刻法。在此场合，作为电极形成用的材料，可列举出金、铂、铬、钯、铝、铟、钼、镍等金属、使用了这些金属的合金、多晶硅、非晶硅、氧化锡、氧化铟、氧化铟锡(ITO)等无机材料。另外，也可以并用2种以上这些材料。
栅电极的膜厚取决于其材质的导电率，但优选为50-1000nm。栅电极的厚度下限因电极材料的导电率以及与基底衬底的密合强度而不同。对于栅电极的厚度上限，在设置后面叙述的栅绝缘层和源·漏电极对时，基底衬底和栅电极的台阶部分的采用栅绝缘层进行的绝缘被覆必须充分，并且在其上形成的电极图形必须不发生断线。特别是，在使用有挠性的衬底的场合，需要考虑应力的平衡。
栅绝缘层
栅绝缘层13与上述的栅电极12同样，优选涂布有机材料形成，作为使用的有机材料，可列举出聚氯芘、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰基乙基支链淀粉、聚甲基丙烯酸甲酯、聚砜、聚碳酸酯、聚亚酰胺等。作为涂布法的具体手法，可列举出旋涂法、浇铸法、提升法等。
此外，使用CVD法等已有的图形工艺形成也可以，在那种场合下，优选使用SiO2、SiNx、Al2O3等无机材料。另外，也可以并用2种以上这些材料。
由于有机半导体装置的移动度依赖于电场强度，因此栅绝缘层的膜厚优选是50-300nm。希望此时的绝缘耐电压为2MV/cm以上。
漏电极和源电极
漏电极15和源电极16优选用功函数大的金属形成。作为其理由，是因为传送电荷的载体是空穴，因此需要后面叙述的液晶性有机半导体材料与有机半导体层14欧姆接触。在此所说的功函数，是为将固体中的电子排出到外部所必需的电位差，定义为真空能级与费米能级的能量差除以电荷量得到的值。作为优选的功函数，为4.6-5.2eV，具体而言，可列举出金、铂、透明导电膜(铟·锡氧化物、铟·锌氧化物等)等。透明导电膜可采用溅射法、电子束(EB)蒸镀法形成。
此外，本发明适用的漏电极15和源电极16的厚度为50-100nm。
有机半导体层
有机半导体层14是采用取向了的液晶性有机半导体材料形成的层，例如对上述液晶性有机半导体材料实施上述的取向处理后，使取向了的该液晶性有机半导体材料为晶体状态而形成。具体的有机半导体材料与已经说明的一样。
关于有机半导体材料的取向处理和液晶取向层等也与上述一样。即，在本发明中，由于使用液晶性有机半导体材料，因而其液晶性分子通过上述的取向处理在一定的朝向或方向取向。进行取向处理而变为晶体相的有机半导体层14与以往已知的有机半导体层相比，具有下述优异的效果：即没有裂纹发生等、不会发生基于该裂纹的电荷传送速度降低等弊病。
作为液晶性分子的取向方式，可列举出：(i)如图3所示，进行取向，使之与在栅绝缘层13上形成的漏电极15和源电极16的膜厚方向正交、并且在该漏电极15和源电极16之间横向排列的方式；或者，(ii)如图4所示，与在栅绝缘层13上形成的漏电极15和源电极16的膜厚方向平行地进行取向的方式等等。
在图3和图4示出的方式的有机半导体层14中，邻接的棒状的液晶性分子如上所述，排列成分子间距离为0.3-0.4nm，因而例如近晶液晶系的SmA相的场合，分子间距离小的Sm层的面内方向、和与分子间距离大至3nm以上的Sm层垂直的面间方向，在电荷传送特性上呈现大的各向异性。关于这样的电荷传送特性的各向异性，是基于通过液晶性有机半导体材料的自身组织化而自发地实现分子性取向，具有如晶体那样的取向性来形成的事实。
这样形成的有机半导体层有下述的特征性效果：即，能够形成没有缺陷的均匀的大面积的有机半导体层。另外，作为有机半导体层14具有的电子传送速度，更优选为10-2cm2/V·s以上或空穴传送速度为10-2cm2/V·s以上，为了达到这样的特性值，随时研讨液晶性有机半导体材料和取向处理等，可形成该有机半导体层。有机半导体层14通过具有这样的电荷传送速度，例如有下述优点：即，有助于有机薄膜晶体管的驱动电压降低，或有助于响应速度提高。
此外，在形成液晶性有机半导体材料的被形成面是栅绝缘层或衬底的场合，通过摩擦处理该栅绝缘层或衬底，可使取向处理膜和栅绝缘层或衬底成为一体。
取向控制层的膜厚希望在不妨碍漏电极15和源电极16与有机半导体层14的欧姆接触的范围(0.5-10nm)。
层间绝缘层
在有机半导体装置101上设置层间绝缘层是所希望的。层间绝缘层是在栅绝缘层13上形成漏电极15和源电极16时以防止栅电极12表面污染为目的而形成的。因此，层间绝缘层在形成漏电极15和源电极16之前，在栅绝缘层13上形成。另外，在形成漏电极16和源电极15后，进行加工，使位于沟道区域上方的部分完全去除或去除一部分。希望被去除的层间绝缘层区域与栅电极12的尺寸相同。
作为构成层间绝缘层的材料，可列举出SiO、SiNx、Al2O3等无机材料，和聚氯芘、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰基乙基支链淀粉、聚甲基丙烯酸甲酯、聚砜、聚碳酸酯、聚亚酰胺等有机材料。
有机半导体装置
对于本发明的有机半导体装置，作为其构成也可为：
(i)衬底/栅电极/栅绝缘层(兼作液晶取向层)/源·漏电极/液晶性有机半导体层(/保护层)、
(ii)衬底/栅电极/栅绝缘层/源·漏电极/液晶取向层/液晶性有机半导体层(/保护层)、
(iii)衬底/栅电极/栅绝缘层(兼作液晶取向层)/液晶性有机半导体层/源·漏电极/(保护层)、
(iv)衬底/栅电极/栅绝缘层(兼作液晶取向层)/液晶性有机半导体层/源·漏电极图形化的衬底(兼作保护层)、
(v)衬底/源·漏电极/液晶性有机半导体层/栅绝缘层(兼作液晶取向层)/栅电极/衬底(兼作保护层)、或者、
(vi)衬底(兼作取向层)/源·漏电极/液晶性有机半导体层/栅绝缘层/栅电极/衬底(兼作保护层)。
这样的有机半导体装置形成室(cell)结构后，利用毛细管现象向室内注入液晶，缓冷，使该液晶性有机半导体材料结晶化，这在制法上是容易的，但也可以通过蒸镀或涂布有机半导体材料形成。
实施例
以下举出实施例更详细地说明本发明。
以衬底/栅电极/栅绝缘层(兼作液晶取向层)/源·漏电极/液晶性有机半导体层(/保护层)的形式形成有机半导体装置的构成。在该实施例中，在玻璃衬底上制造液晶性有机半导体材料的膜，其后升温到液晶相形成液晶状态后，缓冷制成晶体相。
衬底
依次使用中性洗涤剂、纯水、丙酮、IPA进行超声波洗涤，使用洗涤过的玻璃衬底(厚度1.1mm、麻粒1737)。
栅电极
栅电极是在衬底上通过金属掩模，电阻加热蒸镀Au(厚度300nm)的长方形图形(电极宽100μm、电极间5mm)形成。此外，作为同样的电极图形，也可以用湿法工艺图形化ITO电极形成。
栅绝缘层及其取向处理
(a)与衬底水平地取向液晶性有机半导体材料的构成分子的场合(参照图3)：
作为栅绝缘层，旋涂感光性聚亚酰胺(东丽：取10g UR-3140，用25g N-甲基吡咯烷酮将它稀释)，在100℃干燥后进行曝光显像，从而使栅电极端子露出。其后，在最高温度350℃烧成后，形成膜厚300nm的栅绝缘层。
经摩擦(使用缠绕在48mm的辊上的聚酯作为摩擦布，1200rpm、衬底移动速度600mm/分)来取向处理这样形成的聚亚酰胺膜的表面。摩擦方向在相对于沟道纵向(电荷传送方向)平行的方向、垂直的方向分别进行。
在本实施例中，对于该取向处理，本实施例使用的液晶性有机半导体材料水平取向，因而对于由液晶取向方向引起的电荷传送的各向异性(分子长轴方向、短轴方向的电荷传送特性的差异)给TFT的特性带来的效果进行比较。
(b)与衬底垂直地取向液晶性有机半导体材料的构成分子的场合(参照图4)：
采用RF溅射法在配有上述栅电极的衬底上形成100nmSiO2膜(输出功率100W×30分)。在此衬底上，本实施例使用的液晶性有机半导体材料垂直取向，因而构成TFT时的电荷在与分子长轴垂直的方向传送成为支配性的。在该场合，变为与在上述水平取向中在相对于沟道纵向垂直的方向进行摩擦的场合同样的电荷传送，得到了关于液晶侧链结构对电荷注入造成的影响和对TFT特性的效果的知识。
源·漏电极
作为源·漏电极基座(沟道长50μm、沟道宽4mm)，通过电阻加热蒸镀Au，使用金属掩模形成(电极厚度100nm)。此外，作为来自源·漏电极基座的引出电极线使用了Al。
液晶性有机半导体层
作为液晶性有机半导体材料，使用化学式37表示的6-TTP-12，使用金属掩模在上述形成的源·漏电极间以形成沟道的配置采用电阻加热蒸镀该液晶性有机半导体材料而形成4mm×100μm的长方形图形。得到厚度50nm的有机半导体层后，将它加热到60℃，转变成为液晶相。其后，以0.1℃/分的速度冷却，得到保持了来源于液晶相的取向状态的良好的取向状态的晶体相的功能膜。
特性评价
(a)与衬底水平地取向液晶性有机半导体材料的构成分子的场合(参照图3)，即，栅绝缘层使用以300nm膜厚形成的聚亚酰胺，形成源电极、漏电极，使之达到沟道长50μm、沟道宽4mm，并使用化合物37所示的6-TTP-12作为有机半导体层的有机半导体元件的场合：
对于该有机半导体元件，分别制作了刚作成后的微多晶状态的元件(比较例1)、以及通过升温到60℃而相转变成液晶相后，以0.1℃/分的速度缓冷形成晶体相的元件(实施例1)。然后，对于各个元件，在源-漏间电压Vds：0至-30V、栅电压Vg：0至-30V的范围外加电压，测定、评价源-漏间的电流Ids因栅电压Vg的外加而变化的行为。
比较例1的元件未经由液晶相。对于该元件，在上述测定电压范围内，观测不到依赖于栅电压的漏电流的显著变化。
与此相对，实施例1的元件是经由液晶相成为晶体相的元件，在上述测定范围内，在一定的Vds条件下，随着增大栅电压的绝对值，漏电流增大，在将栅电压保持恒定的条件下，随着增加源-漏间的外加电压的绝对值，漏电流增大，而且，当增加源-漏间的外加电压的绝对值时，所谓的有机晶体管中的漏电流到达饱和区域。
对于在“沟道宽的方向”(相对于沟道纵向垂直的方向)摩擦形成源·漏电极之前的栅绝缘膜表面的元件而言，这样的倾向特别显著地显现，该场合的有机半导体层的电荷移动度，基于漏电流的饱和区域的Vg、Vds和②元件的结构，得到2×10-3cm2/V·s的数值。
此外，对于对置电极衬底对(夹层型)的试样构成，由TOF法测定上述有机半导体材料(化学式37表示的6-TTP-12)的电荷移动度的场合，与该相系列对应的电荷移动度如下所述。晶体相(不能测定)/56℃/SmF相(5×10-3cm2/V·s)/88℃/各向同性相(10-5cm2/V·s)
从上述结果可知，相当于现有方法的比较例1的元件即使是晶体相，也得不到高速的电荷传送现象和良好的晶体管特性。与此相对，本发明的实施例的元件，在具有良好的电荷移动度的同时，与现有的呈现高移动度的有机晶体管比较，能够采用极为简便的方法实现。
另一方面，对于在“沟道的纵向”(相对于沟道纵向平行的方向)摩擦形成源·漏电极之前的栅绝缘膜表面的元件，其有机半导体层的电荷移动度基于漏电流的饱和区域的Vg、Vds和实施例1的元件的结构，得到5×10-5cm2/V·s以下的数值。此值与上述在“沟道宽的方向”摩擦的元件相比，显示小的数值。作为其原因认为：使用的液晶性有机半导体材料的涉及电荷传送的跳跃场所为材料分子内的骨架结构的共轭系的重叠，对此，此实施例使用的作为端基的烷基链，在作为导电通道的骨架结构的分子排列间起绝缘层的功能，因此采用同一材料实现了遵从有机半导体的分子排列方向的导电特性的各向异性。
(b)与衬底垂直地取向液晶性有机半导体材料的构成分子的场合(参照图4)，即，栅绝缘层使用以100nm膜厚形成的SiO2，形成源电极、漏电极，使之达到沟道长50μm、沟道宽4mm，并使用化合物37所示的6-TTP-12作为有机半导体层的有机半导体元件的场合：
关于该有机半导体元件，分别制作了刚作成后的微多晶状态的元件(比较例2)、通过升温到60℃相转变成液晶相后，以0.1℃/分的速度缓冷，形成晶体相的元件(实施例2)。然后，对于各个元件，在源-漏间电压Vds：0至-30V、栅电压Vg：0至-30V的范围内外加电压，测定、评价源-漏间的电流Ids因栅电压Vg的外加而变化的行为。
对于该(b)场合，也与上述(a)场合同样，对于未经由液晶相的比较例2的元件，在上述测定电压范围下，观测不到依赖于栅电压的漏电流的显著变化。
与此相对，实施例2的元件，是经由液晶相而变为晶体相的元件，与上述(a)场合同样，呈现晶体管特性，作为有机半导体层的电荷移动度，得到2-4×10-4cm2/V·s的数值，显示出根据本发明能够容易地实现有机晶体管。

Claims (20)

1.一种有机半导体结构物，该结构物的至少一部分具有由取向的液晶性有机半导体材料形成的有机半导体层、栅绝缘层、在该栅绝缘层上形成的漏电极和源电极，
上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环的芯，其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6，
在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态，
构成上述液晶性有机半导体材料的有机液晶性分子，在与上述形成于栅绝缘层上的漏电极和源电极的膜厚方向垂直的方向，并且沿该漏电极和源电极之间横向排列的方向进行取向。
2.一种有机半导体结构物，该结构物的至少一部分具有由取向的液晶性有机半导体材料形成的有机半导体层、栅绝缘层、在该栅绝缘层上形成的漏电极和源电极，
上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环的芯，其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6，
在热分解温度以下的温度至少具有近晶型液晶相状态，
构成上述液晶性有机半导体材料的有机液晶性分子，在与上述形成于栅绝缘层上的漏电极和源电极的膜厚方向垂直的方向，并且沿该漏电极和源电极之间横向排列的方向进行取向。
3.一种有机半导体结构物，该结构物的至少一部分具有由取向的液晶性有机半导体材料形成的有机半导体层、栅绝缘层、在该栅绝缘层上形成的漏电极和源电极，
上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环的芯，其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6，在两末端具有表现液晶性的端基，
构成上述液晶性有机半导体材料的有机液晶性分子，在与上述形成于栅绝缘层上的漏电极和源电极的膜厚方向垂直的方向，并且沿该漏电极和源电极之间横向排列的方向进行取向。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的有机半导体结构物，上述有机半导体层由上述液晶性有机半导体材料形成，该液晶性有机半导体材料是保持在成为液晶状态的温度之后，通过冷却，使得至少一部分取向结晶的液晶性有机半导体材料。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的有机半导体结构物，其中，在与液晶取向层接触的状态下形成上述有机半导体层，通过该接触形成，上述液晶性有机半导体材料在特定方向上各向异性地取向。
6.根据权利要求5所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由聚酰亚胺类材料构成。
7.根据权利要求5所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由表面具有微小凹凸的固化性树脂构成，所述微小凹凸由方向一致的微小的沟构成，在该凹凸部分的沟的深度为0.01-1.0μm，宽度为0.05-1.0μm，且邻接的沟的间距为0.1-2.0μm。
8.根据权利要求5所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由基材和表面具有微小凹凸的固化性树脂构成，所述微小凹凸由方向一致的微小的沟构成，在该凹凸部分的沟的深度为0.01-1.0μm，宽度为0.05-1.0μm，且邻接的沟的间距为0.1-2.0μm。
9.一种有机半导体结构物的制造方法，该方法是制造权利要求1-3中任一项所述的有机半导体结构物的方法，包含下述工序：
通过经由或保持液晶性有机半导体材料的液晶表现温度，使上述液晶性有机半导体材料暂且成为液晶状态的工序；
通过冷却液晶状态的上述液晶性有机半导体材料，使上述液晶性有机半导体材料取向结晶的工序。
10.一种有机半导体装置，该装置包含衬底、栅电极、栅绝缘层、有机半导体层、漏电极以及源电极，
上述有机半导体层包括下述液晶性有机半导体材料，该液晶性有机半导体材料具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环的芯，其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6，
构成上述液晶性有机半导体材料的有机液晶性分子，在与上述形成于栅绝缘层上的漏电极和源电极的膜厚方向垂直的方向，并且沿该漏电极和源电极之间横向排列的方向进行取向。
11.一种有机半导体装置，该装置包含衬底、栅电极、栅绝缘层、有机半导体层、漏电极以及源电极，
上述有机半导体层包括下述液晶性有机半导体材料，该液晶性有机半导体材料具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环的芯，其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6，
构成上述液晶性有机半导体材料的有机液晶性分子与在上述栅绝缘层上形成的漏电极和源电极的膜厚方向平行地取向。
12.根据权利要求10或11所述的有机半导体装置，上述液晶性有机半导体材料在热分解温度以下的给定温度下具有近晶型液晶性，并且电荷移动度为10-5cm2/V·s以上，或者空穴传送移动度为10-5cm2/V·s以上。
13.一种有机半导体结构物，该结构物包含有机半导体层、液晶取向层、栅绝缘层、在该栅绝缘层上形成的漏电极和源电极，上述有机半导体层由在热分解温度以下的给定温度具有至少一种液晶状态的液晶性有机半导体材料形成，并且，与上述液晶取向层接触而形成，上述液晶性有机半导体材料的至少一部分取向结晶化，
构成上述液晶性有机半导体材料的有机液晶性分子，在与上述形成于栅绝缘层上的漏电极和源电极的膜厚方向垂直的方向，并且沿该漏电极和源电极之间横向排列的方向进行取向。
14.根据权利要求13所述的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环的芯，其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6。
15.根据权利要求13或14所述的有机半导体结构物，上述有机半导体层由上述液晶性有机半导体材料形成，该液晶性有机半导体材料是保持在成为液晶状态的温度之后，通过冷却，使得至少一部分取向结晶的液晶性有机半导体材料。
16.根据权利要求13或14所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由聚酰亚胺类材料构成。
17.根据权利要求13或14所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由表面具有微小凹凸的固化性树脂构成，所述微小凹凸由方向一致的微小的沟构成，在该凹凸部分的沟的深度为0.01-1.0μm，宽度为0.05-1.0μm，且邻接的沟的间距为0.1-2.0μm。
18.根据权利要求13或14所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由基材和表面具有微小凹凸的固化性树脂构成，所述微小凹凸由方向一致的微小的沟构成，在该凹凸部分的沟的深度为0.01-1.0μm，宽度为0.05-1.0μm，且邻接的沟的间距为0.1-2.0μm。
19.权利要求13-18中任一项所述的有机半导体结构物作为有机电子器件的用途。
20.权利要求19所述的用途，其中所述有机电子器件为有机晶体管、有机EL、或有机太阳能电池。
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