CN101268566A - 有机半导体材料和有机场效应晶体管 - Google Patents

有机半导体材料和有机场效应晶体管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机半导体材料和有机场效应晶体管。本发明提供了一种稳定性良好的有机半导体材料，其可以被用于涂布工序，同时具有高的规则性和结晶性。为了提供所述有机半导体材料，使用如下化合物，所述化合物是6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合而成的，并且具有由下式(1)表示的部分结构，其迁移率是1.0×10－3cm2/Vs以上，固体状态下的电离电位是4.8eV～5.6eV。式(1)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或一价有机基团，其中，R1和R2中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。

Description

有机半导体材料和有机场效应晶体管
技术领域
本发明涉及具有低聚噻吩骨架的有机半导体材料和使用该有机半导体材料形成的有机场效应晶体管。
背景技术
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下适宜称为“TFT”)，作为电子设备中的开关元件而被广泛使用，尤其在有源矩阵型液晶显示装置或智能卡等广泛范围的应用领域中被使用。薄膜晶体管(TFT)大部分是场效应晶体管(field-effect transistor：以下适宜称作“FET”)。
现在，大部分的TFT器件是使用无定形硅作为半导体材料制作的。但是，在无定形硅TFT的制造中需要等离子体强化化学气相沉积法等的高成本的装置，其工艺也必须在真空中、高温(约360℃)下进行，不仅成本高，而且难以使用软质塑料基板。
另一方面，作为TFT的半导体材料，有机半导体材料已引起关注。有机半导体材料的例子在专利文献1中有记述。有机半导体材料(小分子，短链低聚物和聚合物)可以通过容易的工艺来成膜，因此人们期待提供替代无定形硅的低成本TFT。特别是，如果使用可溶于溶剂的有机半导体材料，则可以通过旋涂(spin-coating)、浸涂(dip-coating)、微接触印刷(microcontact printing)等廉价的工艺，制作大面积的元件。进而，可以使有机半导体材料在低温下粘附，并且也包含了塑料的基板材料的范围更为广泛，因此可以期待进行利用以实现在挠性电子器件中的应用。
到目前为止，可合成短链低聚物性的多种有机半导体材料(例如α-六噻吩：α-6T)，已证实其迁移率是0.1～0.6cm2/Vs，与无定形硅相近。但是，这些有机半导体材料中的大部分难溶于有机溶剂，因此只能通过真空蒸镀法实现这样的比较高的迁移率。
为了提高在有机溶剂中的溶解性，尝试对上述低聚物性的有机半导体材料引入烷基等。例如，专利文献2或非专利文献1中，报道了α位被烷基取代的低聚噻吩。但是，即使使该烷基取代的低聚噻吩溶解于有机溶剂也不能得到充分的溶解性，实际情况为稳定涂布成膜是困难的。
另外，从提高溶解性的观点出发，报道了迁移率是0.001～0.01cm2/Vs的多种可溶性的高分子半导体材料(例如聚烷基噻吩)。但是，这样的高分子半导体材料是高分子，因此难以精制，得到高纯度的材料是非常麻烦的。另外，为了提高迁移率必须设法提高结晶性，然而难以稳定地获得高特性。此外，这些材料易于氧化，因此通常开/关(on·off)比小，必须在惰性气体的气氛中涂布，并且为了显示半导体的效应，必须用碱充分处理以减少不希望引入聚合中的掺杂物。
另外，近年来为了提高聚烷基噻吩的开/关比，出现了经分子设计而使电离电位提高的半导体材料(例如专利文献3)，由于是聚合物材料，因此半导体特性的差异大，杂质除去得也不充分。
非专利文献1：Journal ofMaterials Chemistry，2000年，pp.571-588
专利文献1：美国专利第5347144号说明书
专利文献2：日本特开平4-133351号公报
专利文献3：日本特开2003-268083号公报
发明内容
由于以上背景，人们需要一种有机半导体材料，所述有机半导体材料可以进行涂布工序，能够维持高规则性和结晶性，并且稳定性也优异。
本发明是鉴于上述课题而完成的。即，本发明的目的在于：提供一种有机半导体材料，所述有机半导体材料可以进行涂布工序，具有高规则性和结晶性，并且稳定性也优异；以及通过使用所述有机半导体材料，提供迁移率等电特性优异并且耐氧化性等稳定性也优异的有机场效应晶体管。
鉴于以往的材料开发课题，本发明人进行了刻苦研究，结果发现，作为提高电离电位的结构在取代基中引入芳香族基团而提高了溶解性的低聚噻吩是有希望的，该低聚噻吩是可以精制成高纯度的低分子低聚物。以往，人们已发现在低聚噻吩中引入大体积的易于采取非平面结构的芳香族基团作为取代基，破坏了分子的平面性，使半导体特性降低，但是本发明人发现通过调整取代基的引入位置，可以得到可进行涂布工序、能够维持高规则性和结晶性并且稳定性优良的低分子低聚噻吩半导体材料，从而完成了本发明。
即，本发明的主旨在于一种有机半导体材料，其特征在于，所述有机半导体材料是6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合而成的，并且，具有由下式(1)表示的部分结构，其迁移率是1.0×10-3cm2/Vs以上，在固体状态下的电离电位是4.8eV～5.6eV(权利要求1)。
Figure A20068003469700061
式(1)
(式中，R1和R2各自独立地表示氢原子或一价有机基团。其中，R1和R2中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。)
另外，该有机半导体材料优选在30℃时在下述物质中的溶解度为0.1重量％以上，所述物质为甲苯、二甲苯、乙苯、1，3，5-三甲基苯、环戊酮、环己酮、氯甲烷、四氯化碳、氯苯、二氯苯、三氯苯、硝基苯、甲基乙基酮、苯甲酸酯、茴香醚、苯乙醚、丁基苯基醚、甲氧基甲苯、苄基乙基醚中的至少任意一种(权利要求2)。
另外，该有机半导体材料优选相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量是5％以上(权利要求3)。
在此，该有机半导体材料优选具有下式(2)的部分结构(权利要求4)。
Figure A20068003469700062
式(2)
(式中，R3～R6各自独立地表示氢原子或一价有机基团。其中，R3～R6中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。)
另外，该有机半导体材料优选是低聚噻吩(权利要求5)。
另外，本发明另一个主旨在于一种有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机场效应晶体管至少具备：基板、设置在该基板上的绝缘体部、以被该绝缘体部相互隔离状态设置的门电极和半导体部以及设置成与该半导体部连接的源电极和漏电极；该半导体部至少含有权利要求1～5任意一项所述的有机半导体材料(权利要求6)。
在此，该半导体部优选通过涂布工序制作而成(权利要求7)。
本发明的有机半导体材料可以进行涂布工序，具有高规则性和结晶性，并且稳定性也优异。另外，在半导体部中含有所述有机半导体材料的本发明的有机场效应晶体管具有优异的迁移率等电特性，并且耐氧化性、电特性等的稳定性也优异。
附图说明
图1是表示本发明的有机FET的结构例的截面图。
图2是表示本发明的有机FET另一结构例的截面图。
图3是表示本发明的有机FET再一结构例的截面图。
图4是表示由实施例得到的有机半导体材料的电离电位的图。
图5是表示由实施例得到的有机半导体材料的X射线衍射峰的图。
图6是表示由实施例得到的有机FET的半导体特性的图。
符号说明
1支持基板(基板)
2门电极
3绝缘体层(绝缘体部)
4半导体层(电荷传输性层，半导体部)
5源电极
6漏电极
具体实施方式
以下，详细地说明本发明，但本发明不受以下说明的限定，在其主旨的范围内可以进行各种变更来实施。
I.有机半导体材料
I-1.有机半导体材料的结构
本发明的有机半导体材料是6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合而成的化合物，并且具有由下式(1)表示的部分结构。
式(1)
本发明的有机半导体材料中，键合的5元环和/或6元环的芳香环的数目通常是6以上，优选是8以上，另外，通常是20以下，优选是15以下。如果芳香环过少，则π共轭电子不能广泛分布，存在本发明的有机半导体材料的半导体特性变差的可能性，如果过多则存在合成方面的负担变大的可能性。
式(1)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或一价有机基团。其中，R1和R2中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。在本说明书中，所谓芳香族基团是指芳香族烃基和芳香族杂环基。
R1和R2中的一个为芳香族基团是必要的，关于芳香族基团可以举出例如苯基、萘基、甲苯基等可以具有取代基的芳香族烃；吡啶基、吡唑基、喹啉基、咪唑基、苯并噻唑基等可以具有取代基的芳香族杂环等。其中优选是芳香族烃基，特别优选是苯基和萘基。作为芳香族基团的取代基，只要不显著地损害本发明的效果，就可以使用任意基团，可以举出例如氟原子、氯原子等卤原子；碳原子数为12以下的烷基、链烯基、炔基、烷氧基、酰基、烷硫基、氰基、羟基等。这些取代基也可以具有多个取代基。其中优选是烷基。另外，取代基的数目可以是1，也可以是2以上。进而，可以以1种取代基进行取代，也可以以2种以上的取代基以任意组合和比率进行取代。
R1和R2中至少一个是芳香族基团，但优选另一个不是芳香族基团。这是因为，如果两个都是芳香族基团，则由于空间位阻，两个芳香族基团均位于几乎垂直的位置，因此分子整体的π共轭性被削弱。
本发明的有机半导体材料具有的上式(1)的部分结构的数目只要是一个以上，就没有特别限制，但优选为2个以上，进一步优选为4个以上。上式(1)的部分结构的数目如果过少，则π共轭不大，存在半导体特性降低的倾向。
本发明的有机半导体材料中，相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量优选为5％以上。进一步优选为8％以上，更优选为10％以上。在此，所谓6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分是指芳香族环连接而成的部分，其中不包括氢以外的取代基。另外，所谓R1和R2的芳香族部分是指R1和R2中的芳香族环部分，其中不包括氢以外的取代基。
作为本发明的有机半导体材料除了上式(1)的部分结构以外所具有的部分结构的优选例，可以举出由以下的式(I)～(VII)表示的结构。其中，这些仅是示例，本发明的有机半导体材料除了上式(1)的部分结构以外所具有的部分结构不仅限于以下的式(I)～(VII)的结构。
Figure A20068003469700091
式(1)
Figure A20068003469700092
式(II)
Figure A20068003469700101
式(III)
(式(III)中的n表示0～6的整数。)
Figure A20068003469700102
式(IV)
Figure A20068003469700103
式(V)
Figure A20068003469700104
式(VI)
Figure A20068003469700105
式(VII)
上式(I)～(VII)中，各符号的定义分别如下。
R7、R8、R10～R46各自独立地表示H、F、CH3-、CH3(CH2)n-(n表示1～23的整数)、CH3(CH2)n(CF2)m-(n和m各自独立地表示1～23的整数)、CF3-、CF3(CF2)n-(n表示1～23的整数)、CF3(CH2)n(CF2)m-(n和m各自独立地表示1～23的整数)、硝基、氨基、氰基、羧基、磺酸基、羟基或烷氧基。
A1～A10各自独立地表示碳原子或氮原子。
Q1～Q5各自独立地表示-CR47R48-、-NR49-、-N-，-S-、-SiR50R51-或-Se-(R47～R51各自独立地表示氢原子、碳原子数为1～23的直链状、支链状或环状的烷基或者该烷基上具有1个或2个以上的氟原子取代基的氟取代烷基)。
E1表示氮原子或
Figure A20068003469700111
在由式(I)～(VII)表示的结构中，优选式(I)、式(III)、式(VI)，特别优选式(I)表示的结构。进而，在式(I)表示的结构中，特别优选Q1是硫原子、R7和R8是氢原子的结构。
另外，本发明的有机半导体材料优选是低聚噻吩。本发明的有机半导体材料是低聚噻吩时，由于各噻吩环硫原子的相互作用，分子间的距离变密，结晶化得到促进，结果可以获得半导体特性提高的优点。
其中，本发明的有机半导体材料优选具有下式(2)表示的部分结构。
Figure A20068003469700112
式(2)
(式(2)中，R3～R6各自独立地表示氢原子或一价有机基团。其中，R3～R6中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。)
作为R3～R6的优选例，与之前举出的式(1)的R1和R2相同。
当本发明的有机半导体材料具有上式(2)的部分结构时，只要该部分结构的个数是一个以上，就没有特别限制，但优选为2个以上。上式(2)的部分结构的个数如果过少，则π共轭范围不大，存在半导体特性降低的倾向。
另外，本发明的有机半导体材料具有上式(2)的部分结构时，作为具有的其它部分结构的优选例，可以举出之前举出的式(I)～(VII)的部分结构。其中，特别优选式(I)表示的结构。进而，式(I)表示的结构中，特别优选Q1为硫原子、R7和R8为氢原子时的结构。
其中，从维持噻吩低聚物分子的平面性的角度出发，本发明的有机半导体材料特别优选具有下式(3)表示的部分结构。
Figure A20068003469700121
式(3)
式(3)中，R47和R48各自独立地表示氢原子或一价有机基团。其中，R47和R48中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。作为R47和R48的优选例与之前举出的式(1)的R1和R2的相同。
另外，式(3)中，n表示2～5的整数。这是因为芳香族基团如果过多，则π共轭体系部分的平面性显著降低，引起半导体特性的降低。
有机半导体材料具有高载流子迁移率，因此优选在固体状态下相邻分子间良好地相互重合。这是由于，载流子(即电子或空穴)在分子间传递时，π电子轨道间的相互作用是重要的。众所周知在有机半导体中，π电子在电荷传输中发挥重要的作用。但是，π电子大规模地共轭并显示半导体特性的例子几乎不为人们所知。
特别是，分子性结晶中π电子的共轭限于分子内，电荷的传输通过在分子间电荷迁移来进行。在该情况下，在分子内共轭的π轨道的重合越大，其电荷迁移的效率越高。因此，分子性结晶的迁移率通常产生方向依赖性。因而，一般与非晶质材料相比，结晶性高的材料显示高的迁移率。
为了增大分子间π轨道的重合，优选分子的π共轭体系的平面性高，对于目前现有的噻吩低聚物，人们一直主要研究了引入不阻碍其π共轭平面性的烷基等。与此相对，本发明中发现了，即使向取代基中引入体积大的芳香基团，通过控制引入的位置，也不会严重减弱平面性，并能够赋予较烷基更好的或相同的在有机溶剂中的溶解性。另外，通过向取代基中引入体积大的芳香族基团，从而部分地引入与平面性的偏移以减少π共轭性，其结果成功得增大了电离电位，并可抑制分子氧化，因此可以使开/关比提高。
如上所述，本发明的有机半导体材料是6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合而成的，在其末端存在的基团(以下适宜称作“末端基团”)，只要是不给半导体特性带来不良影响的基团，就没有特别限制。作为优选的末端基团的例子，可以举出氟原子、氯原子等卤原子；碳原子数为16以下的烷基、链烯基、炔基、烷氧基、酰基、烷硫基、氰基、羟基等。其中优选是氟原子、碳原子数为16以下的烷基。
作为本发明的有机半导体材料优选的具体例，可以举出由以下举出的化学式表示的化合物。但本发明的有机半导体材料不限于以下化合物。
另外，以下化学式中，“Hex”表示己基，“Ar”表示芳香族基团。
Figure A20068003469700131
Figure A20068003469700141
Figure A20068003469700151
I-2.有机半导体材料的合成方法
合成本发明的有机半导体材料的方法没有特别限定，只要使用公知的各种方法合成即可。以下说明代表性的合成方法的例子，但本发明的有机半导体材料的合成方法不受以下例子的限制。
在该合成方法中，通过以下第1步骤～第3步骤，可以比较容易地合成本发明的有机半导体材料。其中第1步骤和第2步骤是通用的，与本发明的有机半导体材料的结构无关。下述各反应式中，“Ar”表示芳香族基团，“Phe”表示苯基或亚苯基，“Ac”表示乙酰基。
第一步骤：
第一步骤中，通过曾根等在Bulletin of the Chemical Society of Japan，1970年，pp.1411中记载的使用氯化铝的弗瑞德-克莱福特(Friedel-Craft)反应，在使2，5-二氯噻吩的2位的氯基脱离的同时，在3位上引入芳香族基团，由此得到3-芳基-5-氯噻吩(下述反应式1)。
反应式1
上述反应中，优选相对于2，5-二氯噻吩分别等量地使用芳香族化合物(上述反应式中以Ar-H表示的化合物)、氯化铝，但芳香族化合物和氯化铝在反应体系中过量存在时也不会出现问题。作为在反应中使用的溶剂，只要是溶解2，5-二氯噻吩和芳香族化合物的溶剂，就没有特别限制，优选四氢呋喃(THF)等。反应时间没有特别限制，通常在1小时以上，其中优选4小时以上，并且通常是100小时以下，其中优选24小时以下。反应温度也没有特别限制，通常在常温以上，优选40℃以上，并且通常是200℃以下，优选100℃以下。反应压力也没有特别限制，通常在常压下进行。
第2步骤：
第2步骤中，将上述第一步中合成的3-芳基-5-氯噻吩的2位碘化后，使其与金属镁反应以制备格利雅(Grignard)化合物，使该格利雅试剂与溴、氯等卤化芳香族化合物通过钯催化剂(例如Pd(dppf)Cl2等)的作用进行交叉偶联反应，从而得到芳基取代噻吩衍生物，其中没有消除氯基。以下可以举出使用2-溴双噻吩作为卤化芳香族化合物，并使其与3-芳基-5-氯噻吩反应的例子(下述反应式2)。
Figure A20068003469700171
反应式2
上述反应中，相对于3-芳基-5-氯噻吩，优选分别等量地使用碘、金属镁和2-溴双噻吩，另外，优选使用0.01当量钯催化剂。其中，2-溴双噻吩和钯催化剂在反应体系中过量存在时不会出现问题。作为反应中使用的溶剂，只要溶解3-芳基-5-氯噻吩和2-溴双噻吩，就没有特别限制，其中优选THF或乙醚等。反应时间没有特别限制，通常在1小时以上，其中优选为4小时以上，并且通常为100小时以下，其中优选为24小时以下。反应温度也没有特别限制，通常在常温以上，优选为40℃以上，并且通常为200℃以下，优选为100℃以下。反应压力也没有特别限制，通常是常压。
第3步骤：
第3步骤中，将通过上述第2步骤得到的在末端具有氯基的芳基取代噻吩衍生物的氯基用正丁基锂等单甲基化(单锂化)后，通过Garnier etal.，Journal of the American Chemical Society，1993年，Vol.115，pp.8716所述的方法，用各种氧化剂(尤其氯化铜)将锂化的芳基取代噻吩氧化偶联，由此得到6聚体以上的芳基取代噻吩低聚物的本发明的有机半导体材料。
对于上述反应中使用的溶剂，只要是溶解在末端具有氯基的芳基取代噻吩衍生物的溶剂，就没有特别限制，其中优选THF或乙醚等。反应时间没有特别限制，单甲基化(单锂化)的反应时间通常为1小时以上，其中优选为4小时以上，并且通常为100小时以下，其中优选为24小时以下；氧化偶联反应的反应时间通常为1小时以上，其中优选为4小时以上，并且通常为100小时以下，其中优选为24小时以下。反应温度也没有特别限制，单甲基化(单锂化)优选在通常-40℃以上、优选-30℃以上、并且通常0℃以下、优选-5℃以下的温度下进行；氧化偶联反应优选在通常25℃以上、优选40℃以上进行。反应压力也没有特别限制，通常是常压以上。
I-3.有机半导体材料的物性等
本发明的有机半导体材料的特征在于，其迁移率为1.0×10-3cm2/Vs以上。另外，该迁移率优选为5.0×10-3cm2/Vs以上，进一步优选为1.0×10-2cm2/Vs以上。如果迁移率小，则作为半导体时性能差，对应场效应晶体管等的应用，存在导致驱动电压上升的可能性。迁移率的上限没有特别限定，通常是10cm2/Vs以下。另外，迁移率可以在大气下、25℃通过电流-电压测定这样的方法来求出。
此外，本发明的有机半导体材料的结构可以通过核磁共振(nuclearmagnetic resonance：以下简称为“NMR”)光谱、红外(infrared：以下简称为“IR”)光谱、元素分析法、质谱分析法(mass spectroscopy：以下简称为“MS”)等方法来分析、鉴定。
另外，本发明的有机半导体材料的分子量通常为248以上，优选为330以上，并且通常为2万以下，优选为1万以下。如果分子量过小则π共轭范围不大，半导体特性存在降低的倾向，如果分子量过大则存在变得难于形成π共轭结构的倾向。关于本发明的有机半导体材料的分子量，可以通过例如基质辅助激光解吸电离法(Matrix Assisted Laser DesorptionIonization：以下简称为“MALDI-TOF-MS”)等质谱分析法来测定。具体地说，可以按照例如Macromolecules，2001年，Vol.34，No.21，pp.7570-7572中记载的方法，通过MALDI-TOF-MS法测定。
作为显示有机半导体材料的稳定性的标准，一般可以举出电离电位(Ip)。作为噻吩材料的代表物质，低分子的物质有α-六噻吩(α-6T，α-hexathiophene)，高分子的物质有区域规则性(regioregular)聚(3-己基噻吩-2，5-二基)(P3HT)，但这些噻吩材料的电离电位(Ip)通常是4.7eV左右，存在易于被氧化的倾向。
与此相对，本发明的有机半导体材料选择性地部分引入芳香族基团，因此电离电位变大。本发明的有机半导体材料的电离电位(Ip)通常在4.8eV以上，优选在4.9eV以上，并且通常在5.6eV以下，优选在5.5eV以下，进一步优选在5.4eV以下。如果电离电位小则有机半导体被氧化而导电性提高，存在开/关比变高的倾向，如果电离电位大则存在来自电极的电荷注入变差的倾向。
另外，作为电离电位的测定法，优选将试样在固体状态下通过光电子分光法测定。作为可以简便地测定的装置的例子，可以举出理研计器社制的AC-1型(或其后的机型)光电子分光装置等。
I-4.有机半导体材料的用途
本发明的有机半导体材料可以进行涂布工序并显示高的半导体特性，可以用于在薄膜中传输电荷而工作的电子器件中。作为这样的电子器件，可以举出场效应晶体管、电致发光(electroluminescence：以下适宜简称为“EL”)元件、太阳电池、光电导体(感光体)等，最优选应用于场效应晶体管。
将有机半导体材料应用于有机场效应晶体管等有机电子器件中所需的载流子迁移率是由控制的电流大小、开关速度、元件的结构来决定的。通过使用本发明的有机半导体材料，可以提供作为载流子迁移率通常是1×10-3cm2/Vs以上的有机器件。关于以往的分子结晶的有机半导体材料的迁移率，并五苯等芳香族缩合烃的单晶的迁移率通常是1cm2/Vs以下左右的值。可认为噻吩低聚物分子π轨道在较大范围分布，因此存在分子间相互作用变大的可能性，迁移率是10cm2/Vs左右，进而可以达到100cm2/Vs左右。
作为使有机电子器件显示高迁移率的又一条件，可以举出构成半导体部的半导体材料的纯度。捕获载流子的杂质即使是微量也存在引起迁移率大幅降低的可能性。这样的易成为阱(trap)的杂质是接受载流子的能级位于半导体的能隙中的物质。具体地说，载流子是空穴时，具有较半导体更高的最高占据分子轨道(highest occupied molecular orbital：以下适宜简称为“HOMO”)能级的物质相当于易成为所述那样的肼的杂质；载流子是电子时，具有较半导体更低的最低未占分子轨道(lowestunoccupied molecular orbital：以下适宜简称为“LUMO”)能级的物质相当于易成为所述那样的肼的杂质。
另外，如果不能给出上述能级的杂质的浓度变高，则带来在半导体结晶结构上的缺陷，因此也引起迁移率降低。因此，希望杂质的浓度低，优选为10％以下，更优选为1％以下。通过后述的使用溶解性高的前体(本发明的有机半导体材料)的半导体层的制备方法，具有可以形成由高纯度的有机半导体材料构成的半导体层(半导体部)的优点。
在本发明的有机半导体材料中，通常形成空穴载流子，但通过芳香族基团中的取代基的选择而显示电子传输性，也能使电子成为载流子。
在需要如场效应晶体管那样平稳地发生来自电极的电荷的注入的情况中，载流子的能级中存在优选的位置。对于空穴的情况，如果HOMO能级过低，则电荷注入的势垒变大而不优选。但如果HOMO能级过高，则易于被空气氧化，从而易于变得不稳定。因此，与HOMO能级对应的固体状态下的电离电位通常为5.6eV以下，优选为5.5eV以下，其中更优选为5.4eV以下，并且通常为4.8eV以上，其中优选为4.9eV以上。
作为本发明的有机半导体材料，优选在室温(例如20℃以上，30℃以下左右)为固体状态的材料，这是由于其适合应用于有机电子器件。另外，通过式(1)或式(2)中的取代基，可以得到显示液晶性的化合物，但即使是液晶性状态，也可用作有机半导体。特别是，本发明的有机半导体材料具有主轴的平面性良好的结构，因此可期待得到近晶状液晶，这样的结构适于载流子的传输。本发明的有机半导体材料在室温以固体状态存在时，使用该材料的有机电子器件在工作温度范围内产生较大的特性变化这是不优选的，因此优选熔点或凝固点等相变温度不在5℃～40℃的范围。并且，本发明的有机半导体材料在室温以固体状态存在时，熔点或玻璃化转变温度通常为50℃以上，其中优选为100℃以上。
相对于以往的通常难于溶解有机半导体材料的溶剂，本发明的有机半导体材料显示出高溶解性。具体地说，本发明的有机半导体材料在30℃时在下述溶剂中的溶解度通常为0.1重量％以上，优选为0.3重量％以上，更优选为0.5重量％以上，所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙苯、1，3，5-三甲基苯、环戊酮、环己酮、氯甲烷、四氯化碳、氯苯、二氯苯、三氯苯、硝基苯、甲基乙基酮、苯甲酸酯、茴香醚、苯乙醚、丁基苯基醚、甲氧基甲苯、苄基乙基醚中的至少任意一种。另一方面，上限没有特别限定，通常是20重量％以下。如果溶解度过低，则不能使用涂布工序，存在成膜变得困难的可能性。
另外，在使本发明的有机半导体材料溶解于任何有机溶剂中的情况中，优选得到的溶液的表面张力通常是10mN/m～60mN/m，粘度通常是1mPa·s～50mPa·s，沸点通常是50℃～250℃。这对于在上述涂布工序中进行使用时是重要的。另外，上述表面张力是在温度25℃、湿度60％、溶液浓度0.3重量％的条件下的测定值。另外，粘度是在温度25℃、湿度60％、溶液浓度0.3重量％的条件下的测定值。进而，沸点是在大气压下对溶液浓度为0.3重量％的溶剂进行测定得到的测定值。
II.有机场效应晶体管
以下，说明使用本发明的有机半导体材料的有机场效应晶体管(以下有时简称为“本发明的场效应晶体管”或“本发明的FET”)。
II-1.有机场效应晶体管的构成和制作方法
本发明的FET至少具备：基板、设置在基板上的绝缘体部、以被该绝缘体部相互隔离状态设置的门电极和半导体部以及设置成与该半导体部连接的源电极和漏电极。并且，本发明的FET的特征在于，半导体部至少含有本发明的有机半导体材料。
图1～3均是示意性地表示本发明的FET构成例的截面图。例如，如图1～3所示，本发明的FET的基本结构中，在支持基板(基板)1上具有绝缘体层(绝缘体部)3、通过该绝缘体层3相互隔离的门电极2和半导体层(电荷传输性层，半导体部)4、设置成与该半导体层4相连的源电极5和漏电极6。另外，根据需要在各电极(门电极2，源电极5，漏电极6)上连接各种布线。本发明的FET不受图1～3所示结构的FET的任何限定。例如，也可以通过图1～3中所示的顺序以外的顺序层积各层，并且也可以形成图1～3中所示的层以外的层。
支持基板1的材料只要能够支承本发明的FET和在其上制作的显示元件、显示板等，其种类没有特别限制。作为例子，可以举出玻璃等无机基板、由聚合物形成的塑料基板。其中优选为选自由聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚砜、非晶态聚烯烃、环氧树脂、聚酰胺、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、乙烯基类聚合物、聚乙二酰脲、聚倍半硅氧烷和硅氧烷组成的组中的塑料基板。进而，从强度、成本的角度出发，优选聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯类和聚碳酸酯等通用树脂，另外，从耐热性、耐溶剂性的角度出发，优选聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、聚乙二酰脲等的缩合类高分子、利用热处理等进行了不溶化处理的聚乙烯基酚等的交联体。作为支持基板的构成材料，特别优选聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯并噁唑，最优选聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯和聚酰亚胺。
作为绝缘体层3的材料，可以举出聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯基酚、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯基醇、聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚砜、聚苯并噁唑、聚倍半硅氧烷、环氧树脂、酚醛树脂等聚合物和将它们组合得到的共聚物；二氧化硅、氧化铝、氧化钛等氧化物；氮化硅等氮化膜；SrTiO3、BaTiO3等强介电性氧化物膜；或使上述氧化物、氮化物或强介电性氧化物等的粒子分散而成的聚合物膜等。这些材料中，与在后述的半导体层4中使用的本发明的有机半导体材料的相容性好的是聚合物类材料。在将聚合物类材料用作绝缘体层3的材料的情况中，玻璃化转变点(Tg)优选是80℃以上。Tg如果低于80℃，则流动性高，发生膜厚不均匀化或表面状态凹凸化等，存在不能维持绝缘体层3的可能性。另外，绝缘体层3的材料优选在不溶解支持基板1的溶剂中是可溶的，并且具有在通过如后所述的涂布法制作半导体层4时不被溶剂侵蚀的耐溶剂性。
绝缘体层3可以通过例如涂布(旋涂或刮刀涂布)、蒸镀、溅射、丝网印刷或喷墨等印刷法、如在铝上进行氧化铝膜处理那样在金属上形成氧化膜的方法等适应材料特性的方法来制作。特别是使用聚合物类材料作为绝缘体层3的材料时，优选通过涂布法或与涂布类似的技术形成绝缘体层3。
涂布法是如下方法：使作为成膜对象的材料溶解或分散于适当的溶剂中以制备涂布液，进行涂布并除去溶剂，由此进行成膜。作为在涂布液的制作中使用的溶剂，只要能够使成膜对象的材料适当地溶解或分散，并且对作为成膜对象的材料不产生不良影响，其种类没有特别限制。通常使用卤素类化合物、酮类化合物、酯类化合物、芳香族化合物等，也可以使用醇类溶剂等。这些溶剂可以单独使用任意一种，也可以将两种以上以任意的组合和比例合用。作为涂布的方法，可以使用仅使涂布液落下而干燥的流延、旋涂、浸涂、刮刀涂布、拉丝锭涂布(wire bar coating)、喷涂等涂布法；喷墨印刷、丝网印刷、胶版印刷、凸版印刷等印刷法；微接触印刷法等软刻方法等，进而可以使用将多个这些方法组合的方法。
另外，作为与涂布类似的技术，可以举出将在水面上形成的单分子膜移到基板上并层压的L-B(Langmuir-Blodgett)法、将液晶或熔融液状态的材料以2片基板挟持或通过毛细管现象导入基板间的方法等。
通过涂布法和交联反应形成的绝缘体层3与向门电极2的漏电流和FET的低门极电压驱动相关，因此在室温下的电导率优选是10-12S/cm以下，更优选显示10-14S/cm以下的值，另外，相对介电常数优选是2.0以上，更优选显示2.5以上的值。为了得到这样的绝缘体层3，绝缘体层的厚度上限通常是4μm以下，优选2μm以下。另一方面，绝缘体层3的厚度的下限通常是0.1μm以上，优选0.2μm以上。一般，绝缘体层3的静电电容越大，越能以低门极电压驱动FET，因此是有利的。为了实现上述情况，可以使用例如介电常数大的材料作为绝缘体层3的材料，或者将绝缘体层3的厚度变薄。
半导体层4是含有本发明的有机半导体材料的层。关于本发明的有机半导体材料，可以单独使用任何一种，也可以将两种以上以任意的组合和比例合用。另外，也可以将一种或两种以上本发明的有机半导体材料与一种或两种以上其他半导体材料合用。进而，根据需要还可以合用各种添加剂等。
半导体层4通常通过如下方式形成：将本发明的有机半导体材料(以及根据需要使用的其他半导体材料或添加剂等)在支持基板1或绝缘体层3等上进行成膜，从而形成半导体层4。成膜的方法没有特别限制，通常通过涂布工序，即涂布法或与涂布类似的技术进行成膜。涂布法的细节和与涂布类似的技术的例子如上对绝缘体层3所述。但在绝缘体层3上形成半导体层4的情况下，作为涂布液的溶剂需要选择不溶解绝缘体层3的溶剂。此外，对于合用多个半导体材料的情况，可以将它们混合作为单一的层成膜，也可以分别将它们成膜，形成为由多层组成的层积结构。
半导体层4的膜厚没有特别限制。对于有机FET的情况，只要半导体层4的膜厚不低于必要膜厚，其特性就不依赖于半导体层4的膜厚。但是，如果半导体层4变厚，则多数情况下漏电流增加。因此，优选的膜厚通常是1nm以上，优选10nm以上。并且，膜厚通常是10μm以下，优选500nm以下。
可以通过后处理改良半导体层4的特性。例如，通过加热处理，可以缓和成膜时在膜中产生的变形，可以谋求特性的提高和稳定化。进而，也可以通过暴露于氧或氢等氧化性或还原性气体或液体中，由氧化或还原诱发特性变化。可以利用所述后处理来例如增加或减少膜中的载流子密度。
作为各电极(门电极2，源电极5，漏电极6)和布线的材料，可以使用如下具有导电性的材料：金、铝、铜、铬、镍、钴、钛、铂、镁、钙、钡、钠等金属；InO2、SnO2、ITO等导电性的氧化物；聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚二乙炔等导电性高分子和在其中掺杂有酸(盐酸、硫酸、磺酸等)、路易斯酸(PF6、AsF5、FeCl3等)、卤原子(碘等)、金属原子(钠、钾等)等的材料；硅、锗、镓砷等半导体及其掺杂得到的材料；富勒烯、碳纳米管、石墨等将碳材料或金属粒子分散而成的导电性的复合材料等。
形成各电极(门电极2，源电极5，漏电极6)和布线的方法没有特别限制，可以使用真空蒸镀法、溅射法、涂布法、印刷法、溶胶-凝胶法等公知的方法。另外，其形成图案的方法同样可以使用如下方法：光刻法，该方法组合了利用光致抗蚀剂进行的图案化与利用蚀刻液或反应性等离子体进行的蚀刻；喷墨印刷、丝网印刷、胶版印刷、凸版印刷等印刷法；微接触印刷法等软刻方法；和将这些方法多种组合的方法。另外，还可以利用以下方法：通过照射激光或电子射线等能量射线来除去材料或使材料的导电性变化，从而直接制作图案。
另外，可以在形成的半导体层4、各电极(门电极2、源电极5、漏电极6)、布线等的表面形成保护膜以将外部空气的影响控制为最低限度。对此，可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯基醇等聚合物膜；氧化硅、氮化硅、氧化铝等无机氧化膜或氮化膜等。作为形成聚合物膜的方法，可以举出涂布聚合物溶液并进行干燥的方法、涂布或蒸镀单体以进行聚合的方法等。进而，还可以实施交联处理或形成多层膜。在无机物膜的形成中，还可以使用溅射法、蒸镀法等利用真空工艺的形成方法、以溶胶-凝胶法为代表的利用溶液工艺的形成方法。
II-2.有机场效应晶体管的用途
本发明的有机FET可依据其种类使用于任意的用途。以下，可以举出其代表性的例子，但本发明的有机FET的用途不受以下例子的限制。
有源矩阵：
例如，本发明的有机FET可以用作显示元件(显示器)的有源矩阵的开关元件。这是利用可以通过施加于门极的电压来开关源极与漏极间的电流，通过仅在向某显示元件施加电压或供给电流时打开开关，其他的时间切断电路，由此进行高速、高对比度的显示。
作为应用本发明的有机FET的显示元件，可以举出液晶显示元件、高分子分散型液晶显示元件、电泳显示元件、电致发光元件、电致彩色显示元件等。
特别是本发明的有机FET可以通过低温工艺制作元件，可以使用塑料基板、塑料膜或纸等不耐高温处理的基板。并且，可以通过涂布或印刷工艺制作元件，因此适于在大面积的显示器中应用。并且，作为以往的有源矩阵的替代品，其在能通过节能工艺、低成本工艺制作元件方面是有利的。
IC：
另外，通过集成本发明的有机FET，可以实现数字元件或模拟元件。作为它们的例子可以举出与(AND)、或(OR)、与非(NAND)、非(NOT)等逻辑电路、存储元件、振荡元件、放大元件等。进而通过将它们组合，可以制作IC卡或IC标签。
传感器：
另外，有机半导体材料一般受到气体、化学物质、温度等外部的刺激，特性大幅变化，因此利用该现象，还可考虑将本发明的有机FET用于传感器。例如，通过测定本发明有机FET的特性因与气体和/或液体接触而变化的量，可以定性或定量地检测出其中含有的化学物质。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明在不超越其主旨的限度内不限定于以下的实施例。
I.有机半导体材料的合成
按照以下的合成项1～14，合成低聚噻吩A～E(本发明的有机半导体材料)。在各合成项的最前面以反应式表示各合成项中反应的概要。在各合成项和各反应式的记述中，“Phe”表示苯基或亚苯基，“Et”表示乙基，“Ac”表示乙酰基，“Hex”表示己基，“NBS”表示N-溴代丁二酰亚胺，“DMF”表示N，N-二甲基甲酰胺。
合成项1
2-氯-4-乙基苯基噻吩的合成：
Figure A20068003469700261
在30.6g(0.20M)2，5-二氯噻吩、100mL(0.77M)乙苯、100mL二氯甲烷的混合物中，加入26.7g(0.20M)氯化铝，回流1小时。将反应液投入300g的冰水浴中，分离水层和有机层，将有机层用100mL的5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用氯化钙干燥。通过减压蒸馏除去过量的乙苯之后，将残渣用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)进行分离，得到24.3g作为目标物的2-氯-4-乙基苯基噻吩。目标物的收率是55％，性状是白色结晶，熔点(以下适宜简称为“mp.”)是97～98℃(文献值(以下适宜简称为“lit.”)是97～98℃)。
合成项2
5-氯-3-乙基苯基-2-碘噻吩的合成：
Figure A20068003469700271
将8.90g(40mM)合成项1中得到的2-氯-4-乙基苯基噻吩、5.08g(20mM)碘、7.09g(22mM)二乙酸碘苯、氯仿(80mL)的混合物回流1小时之后，依次用饱和硫代硫酸钠水溶液(100mL)、水(100mL)洗涤，用氯化钙干燥。通过减压蒸馏除去副产物碘苯之后，将残渣用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)进行分离，从而得到13.1g作为目标物的5-氯-3-乙基苯基-2-碘噻吩。目标物的收率是94％，性状是黄色粘性油状物。
合成项3
5’-氯-3’-乙基苯基-5”-己基-2，2’：5，2”-三噻吩的合成：
Figure A20068003469700272
以0.29g(0.36mM)二苯基膦基二茂铁二氯化钯(Diphenylphosphinoferrocene dichloride)作为催化剂，将在干燥乙醚中由6.27g(18mM)合成项2中得到的5-氯-3-乙基苯基-2-碘噻吩和0.48g(19.8mM)镁制备的格利雅试剂加入到8.90g(40mM)5-己基-5’-氯-2，2’-双噻吩(该双噻吩溶解于干燥甲苯(25mL)中)中，回流4小时。加入5％盐酸(20mL)并搅拌，将水层和有机层分离，将有机层用5％碳酸氢钠水溶液(10mL)洗涤，用硫酸钠干燥。将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)进行分离，从而得到4.36g作为目标物的5’-氯-3’-乙基苯基-5”-己基-2，2’：5，2”-三噻吩。目标物的收率是77％，性状是黄色粘性油状物。另外，目标物的结构的确认通过MS和1H NMR进行。其结果如下所示。
MS(EI)：m/z 470(M+，100％)
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.26(d，J＝7.6Hz，2H)，7.18(d，J＝7.6Hz，2H)，6.89(s，1H)，6.89(d，J＝3.9Hz，1H)，6.87(d，J＝3.6Hz，1H)，6.80(d，J＝3.9Hz，1H)，6.63(d，J＝3.6Hz，1H)，2.76(t，J＝7.6Hz，2H)，2.67(q，J＝7.6Hz，2H)，1.65(m，2H)，1.40-1.24(m，9H)，0.88(t，J＝7.6Hz，3H)
合成项4
低聚噻吩A(6聚体)的合成：
Figure A20068003469700281
在氮气流下，在干燥DMF(30mL)中，加入0.78g(6mM)无水氯化镍、6.30g(24mM)三苯膦、0.39g(6mM)锌粉末，在50℃下搅拌1小时。然后，加入使2.36g(5mM)合成项3得到的5’-氯-3’-乙基苯基-5”-己基-2，2’：5，2”-三噻吩溶解于干燥DMF(3mL)中而成的溶液，在50℃下搅拌1小时。将反应液投入300mL的水中，将析出的红黑色沉淀抽滤，用200mL的水洗涤。将该沉淀用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)进行分离，从而得到1.8g作为目标物的低聚噻吩A(6聚体)。目标物的收率是83％，性状是红色针状结晶，mp.是115～116℃。另外，目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.26(d，J＝7.6Hz，4H)，7.18(d，J＝7.6Hz，4H)，6.89(s，2H)，6.89(d，J＝3.9Hz，2H)，6.87(d，J＝3.6Hz，2H)，6.80(d，J＝3.9Hz，2H)，6.63(d，J＝3.6Hz，2H)，2.76(t，J＝7.6Hz，4H)，2.67(q，J＝7.6Hz，4H)，1.65(m，4H)，1.40-1.24(m，18H)，0.88(t，J＝7.6Hz，6H)
合成项5
5’-己基-2，2’：5，2”-三噻吩的合成：
Figure A20068003469700282
在0.19g(0.35mM)作为催化剂的二苯膦基丙烷二氯化镍的存在下，将在干燥乙醚中由6.60g(26.7mM)2-己基-5-溴-噻吩和0.71g(29.4mM)镁制备的格利雅试剂加入到溶解于干燥乙醚(20mL)中的4.36g(17.8mM)5-溴-2，2’-双噻吩中，在室温下搅拌2小时。加入30mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)进行分离，从而得到4.6g作为目标物的5’-己基-2，2’：5，2”-三噻吩。目标物的收率是88％，性状是黄色针状结晶，mp.是63～63.5℃。另外，目标物结构的确认通过MS和1H NMR进行。其结果如下所示。
MS(EI)：m/z 322(M+，100％)
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.20(dd，J＝5.1Hz和1.5Hz，1H)，7.15(dd，J＝3.9Hz和1.5Hz，1H)，7.05(d，J＝3.9Hz，1H)，7.01(dd，J＝5.1Hz和3.9Hz，1H)，6.99(d，J＝3.6Hz，1H)，6.98(d，J＝3.9Hz，1H)，6.68(d，J＝3.6Hz，1H)，2.80(t，J＝7.6Hz，2H)，1.68(m，2H)，1.40-1.24(m，6H)，0.88(t，J＝7.6Hz，3H)
合成项6
5’-己基-5”-溴-2，2’：5，2”-三噻吩的合成：
Figure A20068003469700291
将4.6g(15mM)合成项5得到的5’-己基-2，2’：5，2”-三噻吩溶解于氯仿(15mL)中，加入2.67g(15mM)N-溴代丁二酰亚胺，在室温下搅拌3小时。将反应液投入100mL的水中，分离水层和有机层并水洗有机层，用氯化钙干燥。将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)进行分离，从而得到5.8g作为目标物的5’-己基-5”-溴-2，2’：5，2”-三噻吩。目标物的收率是93％，性状是黄色鳞片状结晶，mp.是84～85℃。目标物结构的确认通过MS和1H NMR进行。其结果如下所示。
MS(EI)：m/z 400(M+，100％)
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ6.98(d，J＝3.9Hz，1H)，6.97(d，J＝3.9Hz，1H)，6.97(d，J＝3.9Hz，1H)，6.96(d，J＝3.6Hz，1H)，6.87(d，J＝3.9Hz，1H)，6.66(d，J＝3.6Hz，1H)，2.79(t，J＝7.6Hz，2H)，1.67(m，2H)，1.40-1.28(m，6H)，0.89(t，J＝7.6Hz，3H)
合成项7
5’-己基-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩的合成：
Figure A20068003469700301
在0.29g(0.36mM)作为催化剂的二苯膦基二茂铁二氯化钯的存在下，将在干燥乙醚中由6.75g(16.5mM)合成项2得到的5-氯-3-乙基苯基-2-碘噻吩和0.42g(18.1mM)镁制备的格利雅试剂加入到将4.41g(11.0mM)5’-己基-5”-溴-2，2’：5，2”-三噻吩溶解于干燥甲苯(20mL)而成的溶液中，回流4小时。在其中加入30mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。通过将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)分离，从而得到4.4g作为目标物的5’-己基-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩。目标物的收率是87％，性状是黄色针状结晶，mp.是85～86℃。目标物结构的确认通过MS和1HNMR进行。其结果如下所示。
MS(EI)：m/z 552(M+，100％)
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.27(d，J＝7.6Hz，2H)，7.19(d，J＝7.6Hz，2H)，6.96-6.93(m，4H)，6.89(s，1H)，6.82(d，J＝3.9Hz，1H)，6.67(d，J＝3.6Hz，1H)，2.78(t，J＝7.6Hz，2H)，2.68(q，J＝7.6Hz，2H)，1.66(m，2H)，1.40-1.28(m，6H)，1.26(t，J＝7.6Hz，3H)，0.88(t，J＝7.6Hz，3H)。
合成项8
低聚噻吩B(8聚体)的合成：
Figure A20068003469700302
在氮气流下，向25mL干燥DMF中加入0.65g(5mM)无水氯化镍、5.25g(20mM)三苯膦、0.33g(5mM)锌粉末在50℃下加热搅拌1小时。然后，加入将2.40g(4.3mM)合成项7得到的5’-己基-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩溶解于干燥DMF(3mL)中而成的溶液，进而在50℃下加热搅拌1小时。将反应液投入300mL的水中，抽滤析出的红黑色沉淀，用200mL的水洗涤。将该沉淀用正己烷进行索氏提取以除去三苯膦之后，用己烷-甲苯混合溶液进行索氏提取，从而得到2.0g作为目标物的低聚噻吩B(8聚体)。目标物的收率是87％，性状是红色粉末，mp.是159～161℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.35(d，J＝7.6Hz，4H)，7.23(d，J＝7.6Hz，4H)，7.14(bs，2H)，6.96-6.93(m，8H)，6.87(s，2H)，6.67(d，J＝3.6Hz，2H)，2.79(t，J＝7.6Hz，4H)，2.70(q，J＝7.6Hz，4H)，1.68(m，4H)，1.40-1.25(m，18H)，0.89(t，J＝7.6Hz，6H)。
合成项9
5’，5”-二溴-2，2’：5，2”-三噻吩的合成：
Figure A20068003469700311
将3.9g(16mM)三噻吩溶于DMF(40mL)中，加入5.63g(32mM)N-溴代丁二酰亚胺，在40℃搅拌2小时。将反应液投入400mL的水中，将析出的黄色沉淀抽滤并用200mL的温水洗涤，在干燥器内减压干燥，得到6.1g作为目标物的5’，5”-二溴-2，2’：5，2”-三噻吩。目标物的收率是96％，性状是黄色鳞片状结晶，mp.是156～158℃(lit.160～161℃)。
合成项10
5’-溴-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩和5”，5””-二氯-3”，3””-二(乙基苯基)-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩的合成：
Figure A20068003469700321
在0.08g(0.1mM)作为催化剂的二苯膦基二茂铁二氯化钯的共存下，将在干燥乙醚中由5.23g(15mM)5-氯-3-乙基苯基-2-碘噻吩和0.40g(16.5mM)镁制备的格利雅试剂加入到下述溶液中，回流10小时，所述溶液是将2.03g(5.0mM)合成项9中得到的5’，5”-二溴-2，2’：5，2”-三噻吩溶解于干燥甲苯(20mL)中而形成的。加入20mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。通过将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(溶剂：正己烷)分离，从而得到作为目标物的5’-溴-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩0.86g(收率32％)和5”，5””-二氯-3”，3””-二(乙基苯基)-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩1.09g(收率31％)。
5’-溴-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩的性状是黄色针状结晶，mp.是114～117℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.26(d，J＝7.6Hz，2H)，7.20(d，J＝7.6Hz，2H)，6.94-6.98(m，4H)，6.90(s，1H)，6.89(d，J＝3.6Hz，1H)，6.83(d，J＝3.6Hz，1H)，2.68(q，J＝7.6Hz，2H)，1.27(t，J＝7.6Hz，3H)
另外，5”，5””-二氯-3”，3””-二(乙基苯基)-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩的性状是黄色针状结晶，mp.是173～176℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.26(d，J＝7.6Hz，4H)，7.19(d，J＝7.6Hz，4H)，6.94(d，J＝3.6Hz，2H)，6.92(s，2H)，6.90(s，2H)，6.82(d，J＝3.6Hz，2H)，2.68(q，J＝7.6Hz，4H)，1.26(t，J＝7.6Hz，6H)
合成项11
5”-己基-5””-氯-3””-乙基苯基-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩的合成：
在0.018g(0.022mM)作为催化剂的二苯膦基二茂铁二氯化钯的存在下，将在干燥乙醚中由0.99g(4.0mM)5-溴-2-己基噻吩和0.11g(4.4mM)镁制备的格利雅试剂加入到将1.20g(2.2mM)合成项10得到的5’-溴-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩溶解于干燥甲苯(10mL)中而成的溶液中，在室温下搅拌3小时。在其中加入20mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。通过将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(正己烷∶氯仿＝19∶1)分离，得到1.1g作为目标物的5”-己基-5””-氯-3””-乙基苯基-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩。目标物的收率是78％，性状是黄色粉末，mp.是114～116℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所不。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.27(d，J＝7.6Hz，2H)，7.20(d，J＝7.6Hz，2H)，7.03-6.95(m，6H)，6.90(s，1H)，6.83(d，J＝3.6Hz，1H)，6.66(d，J＝3.6Hz，1H)，2.79(t，J＝7.6Hz，2H)，2.69(q，J＝7.6Hz，2H)，1.68(m，2H)，1.42-1.28(m，6H)，1.27(t，J＝7.6Hz，3H)，0.89(t，J＝7.6Hz，3H)
合成项12
低聚噻吩C(10聚体)的合成
Figure A20068003469700332
在氮气流下，在干燥25mL DMF中加入0.25g(1.9mM)无水氯化镍、2.00g(7.6mM)三苯膦、0.12g(1.9mM)锌粉末，在50℃下搅拌1小时，加入1.24g(1.9mM)合成项11得到的5”-己基-5””-氯-3””-乙基苯基-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩，在50℃下搅拌1小时。将反应液投入100mL的水中，抽滤析出的红黑色沉淀，用100mL的水洗涤。将沉淀用正己烷进行索氏提取以除去三苯膦之后，通过用氯仿进行索氏提取，得到1.0g作为目标物的低聚噻吩C(10聚体)。目标物的收率是77％，性状是红色粉末，mp.是216～219℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.36(d，J＝7.6Hz，4H)，7.23(d，J＝7.6Hz，4H)，7.16(s，2H)，7.04-6.96(m，12H)，6.89(d，J＝3.6Hz，2H)，6.68(d，J＝3.6Hz，2H)，2.80(t，J＝7.6Hz，4H)，2.72(q，J＝7.6Hz，4H)，1.68(m，4H)，1.42-1.24(m，12H)，1.28(t，J＝7.6Hz，6H)，0.90(t，J＝7.6Hz，6H)
合成项13
低聚噻吩D(7聚体)的合成
Figure A20068003469700341
在0.02g(0.03mM)作为催化剂的二苯膦基丙烷二氯化镍的存在下，将在干燥乙醚中由1.48g(6.0mM)5-溴-2-己基噻吩和0.16g(6.6mM)镁制备的格利雅试剂加入到将1.03g(1.5mM)合成项10得到的5”，5””-二氯-3”，3””-二(乙基苯基)-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩溶解于干燥甲苯(10mL)而成的溶液中，回流3小时。加入经冷却的20mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(正己烷∶氯仿＝19∶1)分离，得到1.06g作为目标物的低聚噻吩D(7聚体)。目标物的收率是74％，性状是红色粉末，mp.是116～118℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.33(d，J＝7.6Hz，4H)，7.22(d，J＝7.6Hz，4H)，7.04(s，2H)，7.01(d，J＝3.6Hz，2H)，6.95(d，J＝3.6Hz，2H)，6.92(s，2H)，6.85(d，J＝3.6Hz，2H)，6.69(d，J＝3.6Hz，2H)，2.80(t，J＝7.6Hz，4H)，2.70(q，J＝7.6Hz，4H)，1.68(m，4H)，1.42-1.30(m，18H)，0.90(t，J＝7.6Hz，6H)
合成项14
低聚噻吩E(6聚体)的合成
Figure A20068003469700351
以0.022g(0.04mM)二苯膦基丙烷二氯化镍作为催化剂，将在干燥乙醚中由1.48g(6.0mM)5-溴-2-己基噻吩和0.16g(6.6mM)镁制备的格利雅试剂加入到溶解于干燥甲苯(10mL)中的2.19g(4.0mM)5’-溴-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩中，在室温下搅拌3小时。在其中加入20mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(溶剂∶正己烷)进行分离，得到1.10g作为目标物的低聚噻吩E(6聚体)。目标物的收率是48％，性状是橙色粉末，mp.是114～116℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.32(d，J＝7.6Hz，2H)，7.21(d，J＝7.6Hz，2H)，7.03(s，1H)，7.00-6.92(m，7H)，6.84(d，J＝3.6Hz，1H)，6.68(d，J＝3.6Hz，1H)，6.66(d，J＝3.6Hz，1H)，2.78(m，4H)，2.69(q，J＝7.6Hz，2H)，1.69(m，4H)，1.41-1.26(m，12H)，1.27(t，J＝7.6Hz，3H)，0.90(t，J＝7.6Hz，6H)
合成项15
Figure A20068003469700361
在0.018g(0.022mM)作为催化剂的二苯膦基二茂铁二氯化钯的存在下，将在干燥乙醚中由Aldrich Corporation制的1.32g(4.0mM)5-己基-5’-溴-2，2’-双噻吩和0.11g(4.4mM)镁制备的格利雅试剂加入到下述溶液中，在室温下搅拌3小时，所述溶液是将1.20g(2.2mM)合成项10中得到的5’-溴-3”’-乙基苯基-5”’-氯-2，2’：5，2”：5”，2”’-四噻吩溶解于干燥甲苯(10mL)中而形成的。在其中加入20mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(正己烷∶氯仿＝19∶1)进行分离，得到1.2g作为目标物的5”-己基-5””’-氯-3””’-乙基苯基-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””：5””，2””’-六噻吩。目标物的收率是78％，性状是黄色粉末，mp.是123～126℃。目标物结构的确认通过MALDI-TOF-MS进行。
合成项16
低聚噻吩F(12聚体)的合成
Figure A20068003469700362
在氮气流下，在25mL干燥DMF中加入0.25g(1.9mM)无水氯化镍、2.00g(7.6mM)三苯膦、0.12g(1.9mM)锌粉末在50℃下搅拌1小时，加入1.26g(1.9mM)合成项15中得到的5”-己基-5””’-氯-3’””-乙基苯基-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””：5””，2””’-六噻吩，在50℃下搅拌1小时。将反应液投入100mL的水中，抽滤析出的红黑色沉淀，用100mL的水洗涤。将沉淀用正己烷进行索氏提取除去三苯膦之后，用氯仿进行索氏提取，得到1.0g作为目标物的低聚噻吩F(12聚体)。目标物的收率是77％，性状是红色粉末，mp.是236～240℃。
合成项17
Figure A20068003469700371
在0.02g(0.03mM)作为催化剂的二苯膦基丙烷二氯化镍的存在下，将在干燥乙醚中由0.25g(1.0mM)5-溴-2-己基噻吩和0.03g(1.2mM)镁制备的格利雅试剂加入到将1.03g(1.5mM)合成项10得到的5”，5””-二氯-3”，3””-二(乙基苯基)-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””-五噻吩溶解于干燥甲苯(10mL)中而成的溶液中，回流3小时。加入经冷却的20mL 5％盐酸并充分搅拌，分离水层和有机层，将有机层用10mL 5％碳酸氢钠水溶液洗涤，用硫酸钠干燥。将得到的粗产物用硅胶柱色谱法(正己烷∶氯仿＝19∶1)进行分离，得到0.88g作为目标物的5””’-己基-5”-氯-3”，3””-二(乙基苯基)-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””：5””，2””’-六噻吩。目标物的收率是68％，性状是橙色粉末，mp.是126～128℃。目标物结构的确认通过1H NMR进行。其结果如下所示。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.26(d，J＝7.6Hz，4H)，7.19(d，J＝7.6Hz，4H)，6.94(d，J＝3.6Hz，2H)，6.92(s，2H)，6.90(s，2H)，6.82(d，J＝3.6Hz，2H)，2.68(q，J＝7.6Hz，4H)，1.26(t，J＝7.6Hz，6H)，1.40-1.25(m，10H)，0.89(t，J＝7.6Hz，3H)。
合成项18
低聚噻吩G(12聚体)的合成
在氮气流下，在25mL干燥DMF中加入0.25g(1.9mM)无水氯化镍、2.00g(7.6mM)三苯膦、0.12g(1.9mM)锌粉末在50℃下搅拌1小时，加入1.38g(1.9mM)合成项17中得到的5””’-己基-5”-氯-3”，3””-二(乙基苯基)-2，2’：5’，2”：5，2”’：5”’，2””：5””，2””’-六噻吩，在50℃下搅拌1小时。将反应液投入100mL的水中，抽滤析出的红黑色沉淀，用100mL的水洗涤。将沉淀用正己烷进行索氏提取除去三苯膦之后，用氯仿进行索氏提取，得到0.9g作为目标物的低聚噻吩G(12聚体)。目标物的收率是76％，性状是红色粉末，mp.是228～232℃。目标物结构的确认通过MALDI-TOF-MS进行。
实施例1
II.有机半导体材料的评价
II-1.电离电位的评价
将50mg合成项4得到的低聚噻吩A(6聚体)溶解于1mL氯仿中来制备溶液。将该溶液以1000rpm旋涂于Furuuchi Chemical Corporation制2.5×2.5cm2的石英基板上得到良好的膜。对该膜，使用Sumitomo HeavyIndustries Advanced Machinery制的PCR-101型光电子分光装置测定电离电位(Ip)。作为比较对象物，使用将α-6T通过真空蒸镀工艺在石英基板上制作的物体(参照后述的比较例1)。电离电位的测定结果示于图4的图中。得到低聚噻吩A(6聚体)的电离电位(Ip)是5.34eV，α-6T的电离电位(Ip)是4.7eV的结果。由该结果显示，与作为以往的有机半导体材料的α-6T相比，作为本发明的有机半导体材料的低聚噻吩A(6聚体)难于被氧化。另外，测定的低聚噻吩A的电离电位示于表1中。
II-2.结晶性的评价
另外，通过Rigaku Corporation制RINT-2000/PC进行低聚噻吩膜的X射线衍射测定，所述低聚噻吩膜是在上述“电离电位的评价”中使用低聚噻吩A(6聚体)制作的。得到的X射线衍射测定结果示于图5。在面内(In-Plane)测定中，确认了上述低聚噻吩膜是结晶性的半导体层。结果示于表1。在表1中，是结晶性的半导体层的情况记为○，除此之外记为×。
II-3.溶解性的评价
在30℃下，将低聚噻吩A(6聚体)分别溶解于以下溶剂中来测定溶解度：甲苯、二甲苯、乙苯、1，3，5-三甲基苯、环戊酮、环己酮、氯甲烷、四氯化碳、氯苯、二氯苯、三氯苯、硝基苯、甲基乙基酮、苯甲酸酯、茴香醚、苯乙醚、丁基苯基醚、甲氧基甲苯和苄基乙基醚。将结果示于表1。表1中，相对于各溶剂在能够确认是0.1重量％和0.3重量％的溶解度的情况下记为○，除此之外记为×。
III.有机FET
在形成了300nm的氧化膜的N型硅基板(Sb掺杂，电阻率0.02Ωcm以下，住友金属工业公司制)上，通过光刻法形成具有长度(L)10μm、宽(W)500μm的间隙的金电极(源电极和漏电极)。另外，用氢氟酸/氟化铵液对与该电极不同位置的氧化膜进行蚀刻，在露出的Si部分上蒸镀金，将其作为用于在硅基板上施加电压的电极(门电极)。
将50mg合成项4得到的低聚噻吩A(6聚体)溶解于1mL氯仿中，从而制备出溶液。为了避开氧或湿度的影响，以下成膜和电特性的评价均在氮气氛下进行。以1000rpm，将预先准备的溶液旋涂在上述形成了电极的基板上，形成良好的膜(半导体层)。这样，制作出在半导体层中含有作为本发明的有机半导体材料的低聚噻吩A(6聚体)的有机FET(本发明的有机FET)。
使用安捷伦科技公司制半导体参数分析仪4155C，测定得到的有机FET的电特性。相对于在源极与漏极间施加的电压Vd，将流动的电流记为Id，在源极与门极间施加的电压记为Vg，阈值电压记为Vt，绝缘膜单位面积的静电电容记为Ci，源电极与漏电极的间隔记为L，宽记为W，半导体层的迁移率记为μ，则其操作可以通过下式表示。
Vd＜Vg-Vt时
Id＝μCi(W/L)[(Vg-Vt)Vd-(Vd 2/2)]      (A)
Vd＞Vg时
Id＝(1/2)μCi(W/L)(Vg-Vt)2         (B)
μ可以由元件的电流电压特性求出。为了求出μ，使用式(A)或(B)，采用由(B)式的饱和电流部分的Id 1/2-Vg斜率求出的方法。将下述比值作为开/关比，所述比值是该曲线的在Id＝0的截距求出阈值电压Vt，施加Vd＝-30V时的Vg＝30V与-50V的Id的比。
通过以上的工序得到的有机FET的电特性示于图6。上述的有机FET的电特性：迁移率是7.0×10-3cm2/Vs，Vt是-0.7V，开/关比是2.7×106，非常良好。
另外，测定的低聚噻吩A的电特性(迁移率μ，阈值电压Vt和开/关比)示于表1。
IV.相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例
对于低聚噻吩A(6聚体)，通过计算求出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量的比例。将其结果示于表1的“相对于主链的芳香环部分的芳基取代基的比例”的栏中。
实施例2
除了在实施例1中，将低聚噻吩A替换为合成项8得到的低聚噻吩B之外，与实施例1同样地进行电离电位的评价、结晶性的评价、溶解性的评价、有机FET的电特性的评价以及相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，算出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例。结果示于表1。
实施例3
在实施例1中，除了将低聚噻吩A替换为合成项12得到的低聚噻吩C以外，与实施例1同样地进行电离电位的评价、结晶性的评价、溶解性的评价、有机FET的电特性的评价以及相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，算出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例。结果示于表1。
实施例4
在实施例1中，除了将低聚噻吩A替换为合成项13得到的低聚噻吩D之外，与实施例1同样地进行电离电位的评价、结晶性的评价、溶解性的评价、有机FET的电特性的评价以及相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，算出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例。结果示于表1。
实施例5
在实施例1中，除了将低聚噻吩A替换为合成项14得到的低聚噻吩E之外，与实施例1同样地进行电离电位的评价、结晶性的评价、溶解性的评价、有机FET的电特性的评价以及相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，算出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例。结果示于表1。
实施例6
在实施例1中，除了将低聚噻吩A替换为合成项16得到的低聚噻吩F之外，与实施例1同样地进行电离电位的评价、结晶性的评价、溶解性的评价、有机FET的电特性的评价以及相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，算出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例。结果示于表1。
实施例7
在实施例1中，除了将低聚噻吩A替换为合成项18得到的低聚噻吩G之外，与实施例1同样地进行电离电位的评价、结晶性的评价、溶解性的评价、有机FET的电特性的评价以及相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，算出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例。结果示于表1。
比较例1
在实施例1中，除了将低聚噻吩A替换为α-6T(α-六噻吩)之外，与实施例1同样地进行电离电位的评价、结晶性的评价、溶解性的评价、有机FET的电特性的评价以及相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，算出通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量的比例。结果示于表1。
Figure A20068003469700421
由表1可确认：本发明的实施例1～7中的有机半导体材料可以进行涂布工序，具有高的规则性和结晶性，并且稳定性良好；以及在半导体部中含有所述有机半导体材料的有机场效应晶体管的迁移率等电特性优异，并且在耐氧化性、电特性等稳定性方面也优异。
产业可利用性
本发明的有机半导体材料的电特性优异，具有作为有机半导体的性质。因此，本发明的有机半导体材料可适用于有机FET等各种用途中，是非常有用的。
使用特定的方式详细地说明了本发明，本领域技术人员明白在不脱离本发明的意图和范围内可以进行各种变更。
另外，本申请基于2005年9月21日申请的日本专利申请(特愿2005-273725)和2006年9月20日申请的日本专利申请(特愿2006-253927)，以引用的方式援用其全部内容。

Claims (7)

1.一种有机半导体材料，其特征在于，所述有机半导体材料是6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合而成的，并且具有下式(1)表示的部分结构，所述有机半导体材料的迁移率是1.0×10-3cm2/Vs以上，在固体状态下的电离电位是4.8eV～5.6eV，
Figure A20068003469700021
式(1)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或一价的有机基团，其中，R1和R2中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。
2.如权利要求1所述的有机半导体材料，其特征在于，所述有机半导体材料在30℃时在下述物质中的溶解度是0.1重量％以上，所述物质是甲苯、二甲苯、乙苯、1，3，5-三甲基苯、环戊酮、环己酮、氯甲烷、四氯化碳、氯苯、二氯苯、三氯苯、硝基苯、甲基乙基酮、苯甲酸酯、茴香醚、苯乙醚、丁基苯基醚、甲氧基甲苯、苄基乙基醚中的至少任意一种。
3.如权利要求1或2所述的有机半导体材料，其特征在于，相对于6个～20个5元环和/或6元环的芳香环键合形成的部分的分子量，通式(1)中的R1和R2的芳香族部分的分子量是5％以上。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的有机半导体材料，其特征在于，所述有机半导体材料具有下式(2)的部分结构，
Figure A20068003469700022
式(2)中，R3～R6各自独立地表示氢原子或一价有机基团，其中，R3～R6中的至少一个是可以具有取代基的芳香族基团。
5.如权利要求1～4的任意一项所述的有机半导体材料，其特征在于，所述有机半导体材料是低聚噻吩。
6.一种有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机场效应晶体管至少具备：基板、设置在该基板上的绝缘体部、以被该绝缘体部相互隔离状态设置的门电极和半导体部以及设置成与该半导体部连接的源电极和漏电极；
该半导体部至少含有权利要求1～5任意一项所述的有机半导体材料。
7.如权利要求6所述的有机场效应晶体管，其特征在于，该半导体部是通过涂布工序制作而成的。
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