CN102089870B - 栅极绝缘材料、栅极绝缘膜及有机场效应型晶体管 - Google Patents

栅极绝缘材料、栅极绝缘膜及有机场效应型晶体管 Download PDF

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Abstract

提供耐化学试剂性高、抗蚀剂或有机半导体涂液的涂布性优异、并且磁滞小的栅极绝缘材料。是含有至少以通式(1)表示的硅烷化合物及通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物为共聚成分的聚硅氧烷的栅极绝缘材料。R1 m Si(OR2)4-m(1)，R1为氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，R2为烷基或环烷基。m为1～3的整数。R3 nR4 lSi(OR5)4-n-l(2)，R3是链的一部分具有1个以上环氧基的烷基或环烷基，R4为氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，R5为烷基或环烷基。l为0～2的整数，n为1或2。l+n≤3。

Description

栅极绝缘材料、栅极绝缘膜及有机场效应型晶体管
技术领域
本发明涉及栅极绝缘材料、栅极绝缘膜及有机场效应型晶体管。
背景技术
近年，提出了将成形性优异的有机半导体用作半导体层的有机场效应型晶体管(以下称为有机FET)。通过将有机半导体用作墨水，可以利用喷墨技术或筛网技术等在基板上直接形成电路图案，所以代替目前使用无机半导体的场效应型晶体管(以下称为FET)，积极研究使用有机半导体的有机FET。作为表示FET的性能的重要指标，可以举出迁移率。迁移率提高即意味着增加通态电流。这使得FET的开关特性提高，例如使液晶显示装置实现高灰度。例如为液晶显示装置时，要求迁移率在0.1cm2/V·sec以上。另外，作为其他重要指标，有磁滞。磁滞表示相对于电压履历的电流值的变动幅度，为了稳定地驱动FET，必须减小磁滞值。
作为FET的重要构件，有栅极绝缘膜。通常，在包含栅极绝缘膜的栅极绝缘层上将半导体层成膜，在半导体层中的栅极绝缘层表面附近形成作为电流通道的通道，所以栅极绝缘膜(特别是表面)的性质对FET特性的影响大。作为通常的栅极绝缘膜，有二氧化硅等无机膜，为了形成无机膜，需要CVD等昂贵的真空装置，所以成本高。另外，无机成膜需要高温工艺，存在难以在塑料等柔性基板上制作的课题。另一方面，有机聚合物等有机材料可溶于有机溶剂，所以能够利用喷墨印刷等涂布法低成本地形成薄膜，并且能够采用低温工艺在柔性基板上进行制作，所以进行精心研究。
作为可溶于有机溶剂的涂布型栅极绝缘材料的例子，已知聚乙烯基苯酚和交联剂的组合(例如参照非专利文献1)。但是，因为大量残留氨基、苯酚基之类极性基团，所以存在FET特性、特别磁滞大的课题。另外，如果具有上述极性基团，则用抗蚀剂等进行图案加工时，在抗蚀剂的涂布、显影、剥离工序中，可能引起药水渗入绝缘膜或溶胀，使绝缘膜劣化。作为其他栅极绝缘膜的例子，有聚硅氧烷(例如参照专利文献1～3)，因为聚硅氧烷的憎水性高，所以在聚硅氧烷膜上涂布抗蚀剂或有机半导体的工艺中，存在发生涂布液凹陷、难以形成均匀膜的课题。另一方面，公开了用导入了环氧基的聚硅氧烷改善光致抗蚀剂的涂膜性的方法(例如参照专利文献4)，但还没有关于使用该聚硅氧烷的FET的报告例。
专利文献1：特开2004-304121号公报(权利要求书)
专利文献2：特开2005-120371号公报(权利要求书)
专利文献3：特开2007-258663号公报(权利要求书)
专利文献4：特开2007-119744号公报(权利要求书)
非专利文献1：“APPLIED PHYSICS LETTERS，vol.82，p.4175-4177(2003年)
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的是提供耐化学试剂性及抗蚀剂、有机半导体涂液的涂布性优异、并且能够实现低磁滞的栅极绝缘材料、栅极绝缘膜及使用该栅极绝缘膜的FET。
用于解决课题的手段
本发明是含有至少以通式(1)表示的硅烷化合物及通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物为共聚成分的聚硅氧烷的栅极绝缘材料。
R1 m Si(OR2)4-m(1)
此处，R1表示氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，存在多个R1时，各R1可以相同，也可以不同。R2表示烷基或环烷基，存在多个R2时，各R2可以相同，也可以不同。m表示1～3的整数。
R3 nR4 lSi(OR5)4-n-l(2)
此处，R3表示链的一部分具有1个以上环氧基的烷基或环烷基，存在多个R3时，各R3可以相同，也可以不同。R4表示氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，存在多个R4时，各R4可以相同，也可以不同。R5表示烷基或环烷基，存在多个R5时，各R5可以相同，也可以不同。L表示0～2的整数，n表示1或2。但l+n≤3。
另外，本发明是将通过涂布上述栅极绝缘材料形成的涂膜在100℃～300℃的范围内进行热处理得到的栅极绝缘膜。进而，本发明是具有栅极、栅极绝缘层、半导体层、源极、漏极的有机场效应型晶体管，该栅极绝缘层是含有上述栅极绝缘膜的有机场效应型晶体管。
发明效果
根据本发明，能够提供耐化学试剂性及抗蚀剂、有机半导体涂液的涂布性优异、并且能够实现低磁滞的栅极绝缘材料、栅极绝缘膜及使用该栅极绝缘膜的有机场效应型晶体管。
附图说明
[图1]表示作为本发明的一个方式的FET的模式剖面图
[图2]表示作为本发明的其他方案的FET的模式剖面图
符号说明
1基板
2栅极
3栅极绝缘层
4半导体层
5源极
6漏极
具体实施方式
详细说明本发明的至少以通式(1)表示的硅烷化合物及通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物为共聚成分的聚硅氧烷。
首先，说明通式(1)表示的硅烷化合物。
R1 mSi(OR2)4-m(1)
此处，R1表示氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，存在多个R1时，各R1可以相同，也可以不同。R2表示烷基或环烷基，存在多个R2时，各R2可以相同，也可以不同。m表示1～3的整数。
烷基表示例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等饱和脂肪族烃基，其可以具有取代基，也可以不具有取代基。具有取代基时追加的取代基没有特别限定，例如可以举出烷氧基、芳基、杂芳基等，它们可以进一步具有取代基。另外，烷基的碳原子数没有特别限定，从购入的容易性或成本方面考虑，优选1以上20以下，更优选1以上8以下。
环烷基表示例如环丙基、环己基、降冰片烷基、金刚烷基等饱和脂环式烃基，其可以具有取代基，也可以不具有取代基。具有取代基时，取代基没有特别限定，例如可以举出烷基、烷氧基、芳基、杂芳基等，上述取代基可以进一步具有取代基。上述关于取代基的说明在以下记载中通用。环烷基的碳原子数没有特别限定，优选为3以上20以下的范围。
杂环基表示例如由吡喃环、哌啶环、酰胺环等环内具有碳以外的原子的脂肪族环衍生的基团，其可以具有取代基，也可以不具有取代基。杂环基的碳原子数没有特别限定，优选为2以上20以下的范围。
芳基表示例如苯基、萘基、联苯基、蒽基、菲基、联三苯基、芘基等芳香族烃基，其可以具有取代基，也可以不具有取代基。芳基的碳原子数没有特别限定，优选为6～40的范围。
杂芳基表示例如呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、吡啶基、喹啉基等在一个或多个环内具有碳以外的原子的芳香族基团，其可以具有取代基，也可以不具有取代基。杂芳基的碳原子数没有特别限定，优选为2～30的范围。
链烯基表示例如乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含双键的不饱和脂肪族烃基，其可以具有取代基，也可以不具有取代基。链烯基的碳原子数没有特别限定，优选为2以上20以下的范围。
另外，上述作为取代基列举的烷氧基表示例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等醚键的一侧被脂肪族烃基取代的官能团，该脂肪族烃基可以具有取代基，也可以不具有取代基。烷氧基的碳原子数没有特别限定，优选为1以上20以下的范围。
通过在本发明中使用的聚硅氧烷内导入通式(1)表示的硅烷化合物，能够形成在可见光区域保持高透明性的同时、提高绝缘性、耐化学试剂性、并且成为磁滞原因的绝缘膜内的陷阱少的栅极绝缘膜。
另外，如果通式(1)中的m个R1中的至少1个为芳基或杂芳基，则栅极绝缘膜的柔软性提高，能够防止发生开裂，故而优选。
作为本发明中使用的通式(1)表示的硅烷化合物，具体地可以举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、对甲苯基三甲氧基硅烷、苄基三甲氧基硅烷、α-萘基三甲氧基硅烷、β-萘基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷、十八烷基甲基二甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三氟乙基三甲氧基硅烷、三氟乙基三乙氧基硅烷、三氟乙基三异丙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三异丙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三异丙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三异丙氧基硅烷、三氟乙基甲基二甲氧基硅烷、三氟乙基甲基二乙氧基硅烷、三氟乙基甲基二异丙氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二乙氧基硅烷、三氟丙基甲基二异丙氧基硅烷、十七氟癸基甲基二甲氧基硅烷、十七氟癸基甲基二乙氧基硅烷、十七氟癸基甲基二异丙氧基硅烷、十三氟辛基甲基二甲氧基硅烷、十三氟辛基甲基二乙氧基硅烷、十三氟辛基甲基二异丙氧基硅烷、三氟乙基乙基二甲氧基硅烷、三氟乙基乙基二乙氧基硅烷、三氟乙基乙基二异丙氧基硅烷、三氟丙基乙基二甲氧基硅烷、三氟丙基乙基二乙氧基硅烷、三氟丙基乙基二异丙氧基硅烷、十七氟癸基乙基二甲氧基硅烷、十七氟癸基乙基二乙氧基硅烷、十七氟癸基乙基二异丙氧基硅烷、十三氟辛基乙基二乙氧基硅烷、十三氟辛基乙基二甲氧基硅烷、十三氟辛基乙基二异丙氧基硅烷、对三氟苯基三乙氧基硅烷等。
上述硅烷化合物中，为了提高交联密度、提高耐化学试剂性和绝缘特性，优选使用m＝1的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、对甲苯基三甲氧基硅烷、苄基三甲氧基硅烷、α-萘基三甲氧基硅烷、β-萘基三甲氧基硅烷、三氟乙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、对三氟苯基三乙氧基硅烷。另外，从批量生产率的观点考虑，特别优选使用R2为甲基的乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、对甲苯基三甲氧基硅烷、苄基三甲氧基硅烷、α-萘基三甲氧基硅烷、β-萘基三甲氧基硅烷、三氟乙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷。
另外，作为优选例可以举出将2种以上通式(1)表示的硅烷化合物组合。其中，通过组合具有烷基的硅烷化合物和具有芳基或杂芳基的硅烷化合物，可以兼具高绝缘性和用于防止开裂的柔软性，故而特别优选。
以下说明通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物。
R3 nR4 lSi(OR5)4-n-l(2)
此处，R3表示链的一部分具有1个以上环氧基的烷基或环烷基，R3存在多个时，各R3可以相同，也可以不同。R4表示氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，R4存在多个时，各R4可以相同，也可以不同。R5表示烷基或环烷基，R5存在多个时，各R5可以相同，也可以不同。l表示0～2的整数，n表示1或2。但l+n≤3。
R3的链的一部分具有环氧基的烷基或环烷基表示相邻的2个碳原子与1个氧原子键合形成的在链的一部分具有3元环醚结构的烷基或环烷基。
其他R3～R5的说明与上述R1及R2的说明相同。
本发明中使用的聚硅氧烷具有通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物，由此可以改善抗蚀剂或有机半导体涂液在栅极绝缘膜上的涂布性，并且得到磁滞小的优异FET。
作为本发明中使用的通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物，具体地可以举出γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三异丙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三异丙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二异丙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二异丙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基乙基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二异丙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基乙基二异丙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷等。
其中，为了提高交联密度、提高耐化学试剂性和绝缘特性，优选使用n＝1、l＝0的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三异丙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三异丙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷。另外，从批量生产率的观点考虑，特别优选R5为甲基的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷。
本发明中使用的聚硅氧烷除通式(1)或(2)表示的硅烷化合物以外，可以含有其他硅烷化合物作为共聚成分。作为其他硅烷化合物，可以举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷等。
另外，聚硅氧烷中，来自通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物的构成单元的含量相对于作为聚硅氧烷的共聚成分的硅烷化合物的全部构成单元优选为0.1摩尔％～40摩尔％。如果在0.1摩尔％以上，则可以得到抑制了有机半导体涂液的凹陷的良好涂布性，更优选在1摩尔％以上。另一方面，如果在40摩尔％以下，则能够得到磁滞小的优异FET特性，更优选为35摩尔％以下。
本发明中使用的聚硅氧烷例如可以通过下述方法得到。在溶剂中溶解全部硅烷化合物，用1～180分钟添加酸催化剂及水后，在室温～80℃下水解反应1～180分钟。水解反应时的温度更优选为室温～55℃。通过在50℃以上、溶剂的沸点以下将该反应液加热1～100小时，进行缩合反应，可以得到含环氧基的聚硅氧烷。此时，为了在通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物的环氧基中加成水形成二醇，需要添加与全部硅烷化合物中的烷氧基等当量的水，进而添加与环氧基等当量以上的水。
另外，水解的各种条件考虑反应标度、反应容器的大小、形状等设定例如酸浓度、反应温度、反应时间等，由此可以得到适合目的用途的物性。
作为用于硅烷化合物的水解反应的酸催化剂，可以举出甲酸、草酸、盐酸、硫酸、乙酸、三氟乙酸、磷酸、聚磷酸、多元羧酸或者其酐、离子交换树脂等酸催化剂。酸催化剂的含量相对于作为聚硅氧烷的共聚成分的全部硅烷化合物100重量份优选为0.05重量份以上，更优选为0.1重量份以上。另外，优选在10重量份以下，更优选在5重量份以下。如果酸催化剂的含量在0.05重量份以上，则水解反应充分进行，另外，如果在10重量份以下，则能够抑制剧烈反应。
作为水解反应中使用的溶剂，优选有机溶剂，可以举出乙醇、丙醇、丁醇、3-甲基-3-甲氧基-1-丁醇等醇类，乙二醇、丙二醇等二醇类，乙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单丁基醚、二乙基醚等醚类，甲基异丁基酮、二异丁基酮等酮类，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺类，乙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基-1-丁醇乙酸酯等乙酸酯类，甲苯、二甲苯、己烷、环己烷等芳香族或者脂肪烃，除此之外可以举出γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜等。溶剂的量相对于作为聚硅氧烷的共聚成分的全部硅烷化合物100重量份优选为50重量份～500重量份的范围。如果在50重量份以上，则能够抑制剧烈反应，如果在500重量份以下，则能够充分进行水解。
另外，作为水解中使用的水，优选离子交换水。水量可以任意选择，可以添加与硅烷化合物中的烷氧基等当量摩尔的水，添加与环氧基等当量摩尔以上的水。为了提高聚硅氧烷的聚合度，也可以进行再加热或添加碱催化剂。
本发明中使用的含有含环氧基的硅烷化合物作为共聚成分的聚硅氧烷的绝缘性、耐化学试剂性高、并且成为磁滞原因的绝缘膜内的陷阱少，所以优选用作栅极绝缘材料。聚硅氧烷包含含环氧基的硅烷化合物可以单独或组合多个元素分析、核磁共振分析、红外分光分析等各种有机分析手法进行判定。
本发明的栅极绝缘材料可以含有1种或2种以上聚硅氧烷。另外，也可以混合使用1种以上聚硅氧烷和1种以上上述硅烷化合物。
本发明的栅极绝缘材料优选进一步含有1气压下的沸点为110～200℃的溶剂。作为上述溶剂，具体可以举出乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丁基醚、丙二醇单叔丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、二甘醇乙基甲基醚等醚类、乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸3-甲氧基丁基酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁基酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等乙酸酯类、乙酰丙酮、甲基丙基酮、甲基丁基酮、甲基异丁基酮、环戊酮、2-庚酮等酮类、丁基醇、异丁基醇、戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二丙酮醇等醇类、甲苯、二甲苯等芳香族烃类。如果沸点在110℃以上，则涂布栅极绝缘材料时，抑制溶剂挥发，涂布性变良好，另外，如果在200℃以下，则残留在膜中的溶剂少，得到耐化学试剂性或绝缘性优异的栅极绝缘膜。进一步优选沸点为130℃～190℃。上述溶剂可以单独使用或者使用2种以上。
上述溶剂的优选含量相对于聚硅氧烷100重量份为100重量份～1500重量份。如果在100重量份以上，则涂布栅极绝缘材料时，抑制溶剂挥发，涂布性变良好，如果在1500重量份以下，则残留在膜中的溶剂少，能够得到耐化学试剂性或绝缘性优异的栅极绝缘膜。
使用2种以上溶剂时，也可以含有1种以上大气压下的沸点低于110℃的低沸点溶剂或者大气压下的沸点超过200℃的高沸点溶剂。
本发明的栅极绝缘材料优选进一步含有粒子。从栅极绝缘膜的平坦性的观点考虑，粒子优选粒子径在100nm以下，进一步优选在50nm以下。另外，从与聚硅氧烷的相溶性的观点考虑，优选为溶胶状态。进而，为了缩小FET的阈值电压(Vt)，优选比介电常数在3以上的粒子。作为粒子的具体例，可以举出二氧化硅粒子、氧化钛粒子、钛酸钡粒子、氧化锆粒子、硫酸钡粒子等。
本发明的栅极绝缘材料优选进一步含有固化剂。作为固化剂，优选金属醇盐化合物或金属螯合物，也可以并用。
作为金属醇盐化合物的优选具体例，可以举出二乙醇镁、三异丙醇铝、四正丁醇锆、四叔丁醇锆、四异丙醇铪、四异丙醇钛等。
金属螯合物可以通过使螯合剂与金属醇盐反应而容易地得到。作为螯合剂的例子，可以使用乙酰丙酮、苯酰基丙酮、二苯酰基甲烷等β-二酮、乙酰乙酸乙酯、苯酰基乙酸乙酯等β-酮酸酯等。
作为金属螯合物的优选具体例，可以举出乙基乙酰乙酸铝二异丙酸酯、三(乙基乙酰乙酸)铝、烷基乙酰乙酸铝二异丙酸酯、单乙酰基乙酸铝双(乙基乙酰乙酸酯)、三(乙酰基丙酮酸)铝等铝螯合物，乙基乙酰乙酸镁单异丙酸酯、双(乙基乙酰乙酸)镁、烷基乙酰乙酸镁单异丙酸酯、双(乙酰基丙酮酸)镁等镁螯合物，氧化锆四(乙基乙酰乙酸酯)、氧化锆四(乙酰基丙酮酸酯)等氧化锆螯合物，四(乙基乙酰乙酸)钛、四(乙酰基丙酮酸)钛等钛螯合物。上述固化剂中，优选四异丙醇钛、三(乙酰基丙酮酸)铝、三(乙基乙酰乙酸)铝、双(乙酰基丙酮酸)镁、双(乙基乙酰乙酸)镁、氧化锆四(乙基乙酰乙酸酯)、氧化锆四(乙酰基丙酮酸酯)、四(乙基乙酰乙酸)钛、四(乙酰基丙酮酸)钛，如果考虑保存稳定性、购入容易性，特别优选四异丙醇钛、三(乙酰基丙酮酸)铝、三(乙基乙酰乙酸)铝、氧化锆四(乙基乙酰乙酸酯)、氧化锆四(乙酰基丙酮酸酯)、四(乙基乙酰乙酸)钛、四(乙酰基丙酮酸)钛。
固化剂的含量相对于聚硅氧烷100重量份优选为0.1重量份～10重量份，进一步优选为1重量份～6重量份。如果含量在0.1重量份以上，则固化充分进行，得到具有良好的耐化学试剂性或绝缘性的栅极绝缘膜。另一方面，如果在10重量份以下，则栅极绝缘材料的保存稳定性良好。
本发明的栅极绝缘材料可以进一步含有在光的作用下产生酸的化合物，此时，具有阴型感光性。作为在光的作用下产生酸的化合物(光致酸发生剂)，例如可以举出
Figure BPA00001228541400101
盐化合物、含卤化合物、重氮酮化合物、重氮甲烷化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、砜酰亚胺化合物等。
作为
Figure BPA00001228541400102
盐化合物的具体例，可以举出重氮盐、铵盐、碘
Figure BPA00001228541400103
盐、锍盐、
Figure BPA00001228541400104
盐、氧
Figure BPA00001228541400105
盐等。作为优选的
Figure BPA00001228541400106
盐，可以举出三氟甲磺酸二苯基碘
Figure BPA00001228541400107
芘磺酸二苯基碘
Figure BPA00001228541400108
十二烷基苯磺酸二苯基碘
Figure BPA00001228541400109
三氟甲磺酸三苯基锍(商品名“TPS-105”绿化学(株)制)、4-叔丁基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐(商品名“WPAG-339”和光纯药工业(株)制)、4-甲氧基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐(商品名“WPAG-370”和光纯药工业(株)制)、九氟辛磺酸三苯基锍(商品名“TPS-109”绿化学(株)制)、六氟锑酸三苯基锍、萘磺酸三苯基锍、甲苯磺酸(羟基苯基)苄基甲基锍等。
作为含卤化合物的具体例，可以举出含卤代烷基的烃化合物、含卤代烷基的杂环状化合物等。作为优选的含卤化合物，可以举出1，1-双(4-氯苯基)-2，2，2-三氯乙烷、2-苯基-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-萘基-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪等。
作为重氮酮化合物的具体例，可以举出1，3-二酮-2-重氮化合物、重氮苯醌化合物、重氮萘醌化合物等。优选的重氮酮化合物可以举出1，2-萘醌二叠氮基-4-磺酸和2，2，3，4，4’-四羟基二苯甲酮的酯、1，2-萘醌二叠氮基-4-磺酸和1，1，1-三(4-羟基苯基)乙烷的酯等。
作为重氮甲烷化合物的具体例，可以举出双(三氟甲基磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(苯基磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯基磺酰基)重氮甲烷、双(2，4-二甲苯基磺酰基)重氮甲烷、双(对氯苯基磺酰基)重氮甲烷、甲基磺酰基-对甲苯磺酰基重氮甲烷、环己基磺酰基(1，1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷、双(1，1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷、苯基磺酰基(苯酰基)重氮甲烷等。
作为砜化合物的具体例，可以举出β-酮砜化合物、β-磺酰基砜化合物等。作为优选化合物，可以举出4-三苯酰甲基砜、均三甲基苯酰甲基砜、双(苯基磺酰基)甲烷等。
作为磺酸酯化合物的例子，可以举出烷基磺酸酯、卤代烷基磺酸酯、芳基磺酸酯、亚氨基磺酸酯等。作为具体例，可以举出苯偶姻甲苯磺酸酯、焦棓酚三甲磺酸酯、硝基苄基-9，10-二乙氧基蒽-2-磺酸酯等。
作为砜酰亚胺化合物的具体例，可以举出N-(三氟甲基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5，6-氧代-2，3-二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)萘基二甲酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5，6-氧代-2，3-二甲酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)萘基二甲酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5，6-氧代-2，3-二甲酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)萘基二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5，6-氧代-2，3-二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)萘基二甲酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(2-氟苯基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2，3-二甲酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5，6-氧代-2，3-二甲酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)萘基二甲酰亚胺等。
除此之外，还可以举出5-降冰片烯-2，3-二甲酰亚氨基三氟甲磺酸酯(商品名“NDI-105”绿化学(株)制)、5-降冰片烯-2，3-二甲酰亚氨基甲苯磺酸酯(商品名“NDI-101”绿化学(株)制)、4-甲基苯基磺酰基氧基亚氨基-α-(4-甲氧基苯基)乙腈(商品名“PAI-101”绿化学(株)制)、三氟甲基磺酰基氧基亚氨基-α-(4-甲氧基苯基)乙腈(商品名“PAI-105”绿化学(株)制)、9-樟脑磺酰基氧基亚氨基α-4-甲氧基苯基乙腈(商品名“PAI-106”绿化学(株)制)、1，8-萘二甲酰亚氨基丁烷磺酸酯(商品名“NAI-1004”绿化学(株)制)、1，8-萘二甲酰亚氨基甲苯磺酸酯(商品名“NAI-101”绿化学(株)制)、1，8-萘二甲酰亚氨基三氟甲磺酸酯(商品名“NAI-105”绿化学(株)制)、1，8-萘二甲酰亚氨基九氟丁烷磺酸酯(商品名“NAI-109”绿化学(株)制)等。其中，特别优选TPS-105、WPAG-339、WPAG-370、TPS-109、芘磺酸二苯基碘
Figure BPA00001228541400121
NDI-105、PAI-101、NAI-105。
光致酸发生剂可以单独使用或者使用2种以上。光致酸发生剂的含量相对于聚硅氧烷100重量份优选为1～10重量份，更优选为1～7重量份。如果光致酸发生剂的含量为1重量份以上，则可以容易地形成图案，如果在10重量份以下，则与显影液的亲和性良好，显影性良好。
进而，优选光致酸发生剂作为敏化剂与9，10-二取代蒽类化合物组合进行使用。该敏化剂在光退色反应中不发生着色，所以即使残留在栅极绝缘膜内，也可以维持高透明性，同时实现高灵敏度化。
作为9，10-二取代蒽类化合物，可以举出9，10-二苯基蒽、9，10-双(4-甲氧基苯基)蒽、9，10-双(三苯基甲硅烷基)蒽、9，10-二甲氧基蒽、9，10-二乙氧基蒽、9，10-二丙氧基蒽、9，10-二丁氧基蒽、9，10-二戊氧基蒽、2-叔丁基-9，10-二丁氧基蒽、9，10-双(三甲基甲硅烷基乙炔基)蒽等。其中，特别优选的化合物是9，10-二甲氧基蒽、9，10-二乙氧基蒽、9，10-二丙氧基蒽、9，10-二丁氧基蒽。
上述敏化剂可以单独使用或者使用2种以上。敏化剂的含量相对于聚硅氧烷100重量份优选为0.05～5重量份，更优选为0.1～3重量份。如果敏化剂的含量为0.05重量份以上，则能够容易地形成图案，如果在5重量份以下，则与显影液的亲和性良好，显影性变得良好。
另外，作为敏化剂，不限定于上述9，10-二取代蒽类化合物，可以使用公知材料。
本发明的栅极绝缘材料中存在通式(1)及(2)表示的硅烷化合物或其他硅烷化合物的水解物、即硅烷醇。硅烷醇在酸或碱的作用下缩合成为硅氧烷，但如果在栅极绝缘材料保存期间进行缩合，则粘度升高，成为涂膜的膜厚发生变化的要因。用作栅极绝缘膜时，膜厚变化因施加栅极电压时即通态下蓄积的绝缘膜中的电荷容量发生变化，所以成为FET特性差异的要因。因此，优选将栅极绝缘材料的pH控制在作为硅烷醇的缩合速度慢的条件的2～7、优选3～6，抑制粘度升高。可以通过使栅极绝缘材料和同重量的水接触搅拌，测定该水溶液相的pH来测定pH。作为pH控制方法，优选使用将栅极绝缘材料水洗的方法、用离子交换树脂除去过剩的酸或碱的方法等。
另外，本发明的栅极绝缘材料可以根据需要含有粘度调整剂、表面活性剂、稳定化剂等。
作为表面活性剂，例如可以举出氟类表面活性剂、有机硅类表面活性剂、聚环氧烷类表面活性剂、丙烯酸类表面活性剂等。
作为氟类表面活性剂的具体例，可以举出1，1，2，2-四氟辛基(1，1，2，2-四氟丙基)醚、1，1，2，2-四氟辛基己基醚、八甘醇二(1，1，2，2-四氟丁基)醚、六甘醇(1，1，2，2，3，3-六氟戊基)醚、八丙二醇二(1，1，2，2-四氟丁基)醚、六丙二醇二(1，1，2，2，3，3-六氟戊基)醚、全氟十二烷基磺酸钠、1，1，2，2，8，8，9，9，10，10-十氟十二烷、1，1，2，2，3，3-六氟癸烷、N-[3-(全氟辛烷磺酰胺)丙基]-N，N′-二甲基-N-羧基亚甲基铵甜菜碱、全氟烷基磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基-N-乙基磺酰基甘氨酸盐、磷酸双(N-全氟辛基磺酰基-N-乙基氨基乙酯)、单全氟烷基乙基磷酸酯等。另外，作为市售品，可以举出Megafac F142D、Megafac F172、Megafac F173、MegafacF183(以上为大日本油墨化学工业(株)制)、Eftop EF301、Eftop 303、Eftop352(新秋田化成(株)制)、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(住友3M(株)制))、Asahi Guard AG710、Surflon S-382、Surflon SC-101、SurflonSC-102、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、SurflonSC-106(旭硝子(株)制)、BM-1000、BM-1100(裕商(株)制)、NBX-15、FTX-218((株)NEOS制)等。
作为有机硅类表面活性剂，可以举出SH28PA、SH7PA、SH21PA、SH30PA、ST94PA(均为东丽·道康宁·有机硅(株)制)、BYK-333(毕克化学·日本(株)制)等。作为其他表面活性剂的例子，可以举出聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯二硬脂酸酯等。
表面活性剂的含量优选相对于聚硅氧烷100重量份为0.0001～1重量份。表面活性剂可以同时使用2种以上。
接下来详细说明本发明的栅极绝缘膜。本发明的栅极绝缘膜是将通过涂布本发明的栅极绝缘材料形成的涂膜在100～300℃的范围内进行热处理而得到的。
作为上述栅极绝缘材料的涂布方法，可以举出旋涂法、刮刀涂布法、狭缝模头涂布法、网板印刷法、棒涂机法、浇铸法、印刷转印法、浸渍提拉法、喷墨法等公知方法。将栅极绝缘材料用上述涂布方法涂布在玻璃基板或塑料基板上，进行干燥，将得到的涂膜进行热处理，可以形成栅极绝缘膜。另外，为含有光致酸发生剂的栅极绝缘材料时可以通过将涂膜曝光、显影后进行热处理，形成栅极绝缘膜。干燥温度优选为50～150℃。
栅极绝缘膜的膜厚优选为0.01～5μm，更优选为0.05～1μm。作为热处理的温度，优选在100～300℃的范围内。从在塑料基板上形成栅极绝缘膜的观点考虑，进一步优选120～200℃。
此处，说明使用含光致酸发生剂的栅极绝缘材料的涂膜图案形成。从涂膜的上方通过具有所希望图案的掩模照射(曝光)化学射线。作为曝光中使用的化学射线，有紫外线、可见光线、电子射线、X射线等，本发明中，优选利用汞灯的i射线(365nm)、h射线(405nm)、g射线(436nm)。然后，将曝光后的涂膜显影。作为显影液，优选四甲基铵、二乙醇胺、二乙基氨基乙醇、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、三乙基胺、二乙基胺、甲基胺、二甲基胺、乙酸二甲基氨基乙酯、二甲基氨基乙醇、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、环己胺、乙二胺、六亚甲基二胺等显示碱性的化合物的水溶液，可以含有1种或者2种以上。另外，也可以在上述碱水溶液中混合N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、二甲基丙烯酰胺等极性溶剂、甲醇、乙醇、异丙醇等醇类、乳酸乙酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯等酯类、环戊酮、环己酮、异丁基酮、甲基异丁基酮等酮类等进行使用。显影后，通常用水进行冲洗处理，也可以将乙醇、异丙基醇等醇类、乳酸乙酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯等酯类等加入水中进行冲洗处理。
另外，本发明的栅极绝缘膜的比介电常数优选为3～50。比介电常数越大越能够减小FET的阈值电压。
另外，本发明的栅极绝缘膜优选碱金属或碱土类金属、卤离子的浓度少。具体优选重金属、卤离子均在栅极绝缘材料的100ppm以下，更优选在1ppm以下，进一步优选在0.1ppm以下。
接下来说明使用本发明的栅极绝缘膜的FET。本发明的FET是具有栅极、栅极绝缘层、半导体层、源极及漏极的有机场效应型晶体管，上述栅极绝缘层含有本发明的栅极绝缘膜。
图1及图2是表示本发明的FET例的模式剖面图。图1中，在具有被含有本发明的栅极绝缘膜的栅极绝缘层3覆盖的栅极2的基板1上，形成源极5及漏极6后，再在其上形成半导体层4。图2中，在具有被含有本发明的栅极绝缘膜的栅极绝缘层3覆盖的栅极2的基板1上，形成含有本发明的有机晶体管材料的半导体层4后，再在其上形成源极5及漏极6。
作为基板1中使用的材料，例如可以举出硅晶片、玻璃、氧化铝烧结体等无机材料、聚酰亚胺、聚酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚苯硫醚、聚对二甲苯等有机材料。
作为栅极2、源极5及漏极6中使用的材料，例如可以举出氧化锡、氧化铟、氧化锡铟(ITO)等导电性金属氧化物、或者铂、金、银、铜、铁、锡、锌、铝、铟、铬、锂、钠、钾、铯、钙、镁、钯、钼、非晶硅或聚硅等金属或它们的合金、碘化铜、硫化铜等无机导电性物质、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚亚乙二氧基噻吩和聚苯乙烯磺酸的配位化合物等、通过碘等的掺杂等提高导电率的导电性聚合物等，但并不限定于上述物质。上述电极材料可以单独使用，也可以将多个材料层叠或混合使用。
本发明的FET中，栅极绝缘层3含有本发明的栅极绝缘膜。栅极绝缘层3由单层或多层构成。为多层时，可以层叠本发明的多个栅极绝缘膜，也可以层叠本发明的栅极绝缘膜和公知的栅极绝缘膜。作为已知的栅极绝缘膜，没有特别限定，可以使用二氧化硅、氧化铝等无机材料、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷、聚乙烯基苯酚(PVP)等有机高分子材料、或者无机材料粉末和有机高分子材料的混合物。
栅极绝缘层3的膜厚优选为0.01μm以上5μm以下。通过为该范围的膜厚，容易形成均匀的薄膜，进而抑制无法由栅极电压控制的源极·漏极间电流，可以进一步提高FET的通-断比。膜厚可以通过原子力显微镜或偏振光分析测定法等测定。
半导体层4中使用的有机半导体只要是显示半导体性的材料即可，不论分子量如何均可使用，可以优选使用载流子迁移率高的材料。另外，更优选可溶于有机溶剂的材料，通过将溶液涂布在玻璃基板或塑料基板上即可简单地形成半导体层。有机半导体的种类没有特别限定，作为例子，优选举出聚-3-己基噻吩、聚苯并噻吩等聚噻吩类、聚(2，5-双(2-噻吩基)-3，6-二(十五烷基)噻吩并[3，2-b]噻吩)、聚(4，8-二己基-2，6-双(3-己基噻吩-2-基)苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩)、聚(4-辛基-2-(3-辛基噻吩-2-基)噻唑)、聚(5，5’-双(4-辛基噻唑-2-基)-2，2’-二噻吩)等在主链中包含噻吩单元的化合物、聚吡咯类、聚(对苯撑亚乙烯基)等聚(对苯撑亚乙烯基)类、聚苯胺类、聚乙炔类、聚二乙炔类、聚咔唑类、聚呋喃、聚苯并呋喃等聚呋喃类、吡啶、喹啉、菲绕啉、
Figure BPA00001228541400161
唑、
Figure BPA00001228541400162
二唑等以含氮芳环为构成单元的聚杂芳基类、蒽、芘、丁省、戊省、己省、红荧烯等缩合多环芳香族化合物、呋喃、噻吩、苯并噻吩、二苯并呋喃、吡啶、喹啉、菲绕啉、
Figure BPA00001228541400171
唑、
Figure BPA00001228541400172
二唑等含氮芳香族化合物、以4，4’-双(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)联苯为代表的芳香族胺衍生物、双(N-烯丙基咔唑)或双(N-烷基咔唑)等双咔唑衍生物、吡唑啉衍生物、1，2-二苯乙烯类化合物、腙类化合物、铜酞菁等金属酞菁类、铜卟啉等金属卟啉类、二苯乙烯基苯衍生物、氨基苯乙烯基衍生物、芳香族乙炔衍生物、萘-1，4，5，8-四羧酸二酰亚胺、苝-3，4，9，10-四羧酸二酰亚胺等缩合环四羧酸二酰亚胺类、份菁、吩
Figure BPA00001228541400173
嗪、罗丹明等有机色素等。可以含有2种以上上述化合物。其中，优选具有噻吩骨架的有机半导体。
另外，作为半导体层4的其他优选方式，可以举出使用有机半导体和碳纳米管(CNT)的组合物(composite)的方法。作为提高有机半导体的迁移率的手段优选使用添加CNT的方法。
为了得到半导体特性，有机半导体和CNT的组合物中包含的CNT的重量分率相对于有机半导体优选为0.01～3重量％。小于0.01重量％时，添加效果小，大于3重量％的重量分率时组合物的导电率过度增加，所以不适合用作半导体层。更优选在2重量％以下。通过在2重量％以下，容易兼具高迁移率和高通-断比。
将有机半导体和CNT的组合物用于FET时，优选CNT的长度至少比源极和漏极间的距离(通道长)短。比该距离长时，导致电极间短路。因此，优选使用长度至少比源极和漏极间的距离(通道长)短的CNT、或经过使CNT比通道长度短的工序。普通市售的CNT在长度上有分布，有时包括比通道长度长的CNT。因此，增加使CNT比通道长度短的工序比较理想，可以确实地防止电极间的短路。CNT的平均长度因电极间距离而异，优选在5μm以下、更优选在1μm以下使用。
另外，CNT的直径没有特别限定，优选为1nm以上100nm以下，更优选在50nm以下。
本发明中，优选使用在表面的至少一部分附着了共轭类聚合物的CNT。由此，可以使CNT在矩阵(有机半导体)中均匀分散，可以实现高迁移率和高通-断比。在CNT表面的至少一部分附着共轭类聚合物的状态是指CNT表面的一部分或者全部被覆共轭类聚合物的状态。推测共轭类聚合物可以被覆CNT是因为来自各共轭类结构的π电子云重叠产生相互作用。CNT是否被共轭类聚合物被覆可以根据被覆的CNT的反射色与未被覆的CNT的颜色相比更接近于共轭类聚合物的颜色进行判断。定量可以通过X射线光电子分光(XPS)等元素分析鉴定附着物的存在和附着物相对于CNT的重量比。
使共轭类聚合物附着在CNT上的方法可以举出(I)在熔融的共轭类聚合物中添加CNT进行混合的方法；(II)将共轭类聚合物溶解在溶剂中，在其中添加CNT进行混合的方法；(III)将CNT预先用超声波等进行预分散，在其中添加共轭类聚合物进行混合的方法；(IV)在溶剂中放入共轭类聚合物和CNT，对该混合体系照射超声波进行混合的方法等。本发明中可以使用任一种方法，也可以组合任一种方法。
上述被覆CNT的共轭聚合物可以举出聚噻吩类聚合物、聚吡咯类聚合物、聚苯胺类聚合物、聚乙炔类聚合物、聚对苯撑类聚合物、聚对苯撑亚乙烯基类聚合物等，没有特别限定。上述聚合物优选为单一的单体单元排列的聚合物，但也可以使用不同单体单元嵌段共聚的聚合物、无规共聚的聚合物。另外，还可以使用接枝聚合的聚合物。上述聚合物中，本发明特别优选使用容易附着到CNT上、容易形成CNT复合体的聚噻吩类聚合物。
半导体层4的形成工序也可以使用电阻加热蒸镀、电子射线束、溅镀、CVD等干式方法，从制造成本或适合大面积的观点考虑，以及为了发挥在包含本发明的栅极绝缘膜的栅极绝缘层3中抑制涂液凹陷的优点，优选使用涂布法。具体可以优选使用旋涂法、刮刀涂布法、狭缝模头涂布法、网板印刷法、棒涂布机法、浇铸法、印刷转印法、浸渍提拉法、喷墨法等，可以根据涂膜厚度控制或取向控制等希望得到的涂膜特性选择涂布方法。另外，为了降低对塑料基板的影响，优选溶液涂布后的加热处理在220℃以下。
形成的FET可以通过改变栅极电压来控制流经源极和漏极之间的电流。FET的迁移率可以使用下述(a)式算出。
μ＝(δId/δVg)L·D/(W·εr·ε·Vsd)(a)
其中，Id(A)为源极·漏极间的电流，Vsd(V)为源极·漏极间的电压，Vg(V)为栅极电压，D(m)为绝缘层的厚度，L(m)为通道长，W(m)为通道宽，εr为栅极绝缘层的比介电常数，ε为真空的介电常数(8.85×10-12F/m)。
另外，可以由某一负的栅极电压下的Id(通态电流)的值和某一正的栅极电压下的Id(阻断电流)的值之比求出通-断比。
磁滞可以由从正向负施加Vg时的Id＝10-8A中的栅极电压Vg1和从负向正施加Vg时的Id＝10-8A中的栅极电压Vg2之差的绝对值|Vg1-Vg2|求出。
本发明的栅极绝缘材料及栅极绝缘膜可以有效用于薄膜场效应型晶体管、光敏元件、开关元件等各种器件的制造。
实施例
以下列举实施例说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。需要说明的是，实施例中的各评价法在以下的(1)～(8)中进行说明。
(1)涂膜的制作
在6英寸硅晶片上及6英寸玻璃基板上，使用旋转涂布机涂布栅极绝缘材料至干燥后的膜厚为0.5μm，然后使用热板(大日本印刷制造(株)制SCW-636)，在120℃下干燥3分钟，得到涂膜。
(2)-1栅极绝缘膜的制作(a)
栅极绝缘材料中，对于不具有感光性的材料，采用以下方法制作栅极绝缘膜。将上述(1)中制作的6英寸硅晶片上及6英寸玻璃基板上的涂膜在规定的温度、时间下进行加热处理，由此得到栅极绝缘膜。
(2)-2栅极绝缘膜的制作(b)
栅极绝缘材料中，对于具有感光性的材料，采用以下方法制作栅极绝缘膜。将采用上述(1)所述方法制作的形成在6英寸硅晶片上及6英寸玻璃基板上的涂膜放置在i射线步进曝光装置(GCA制DSW-8000)上，以800mJ/cm2的曝光量将涂膜整面曝光。曝光后，在90℃的热板上进行1分钟PEB，用2.38重量％的TMAH水溶液(三菱气体化学(株)制、ELM-D)进行60秒显影，然后用纯水冲洗。将该膜在规定的温度、时间下进行加热处理，得到栅极绝缘膜。
(3)栅极绝缘膜的膜厚测定
使用Lambda Ace STM-602(大日本印刷制造(株)制)，在折射率1.55下进行膜厚测定。
(4)耐化学试剂性的评价
将利用上述(2)所述的方法制作的6英寸硅晶片上的栅极绝缘膜在温度控制为25℃的二甲基亚砜/乙醇混合溶液(重量比70/30)中浸渍30分钟。算出此时浸渍前后的残膜率。该值为95～105％时评价耐化学试剂性为良好。残膜率根据下式算出。
残膜率(％)＝浸渍后的膜厚÷浸渍前的膜厚×100。
(6)表面润湿性的评价
使用接触角计(协和表面科学(株)制、CA-D型)，室温下在针尖上取直径1.5mm的水滴，使其接触利用上述(2)所述的方法制作的6英寸硅晶片上的栅极绝缘膜，制作液滴。测定此时形成的液滴和面的角度，作为接触角。该接触角在90°以下时，可以认为表面润湿性良好。
(7)感光特性的评价
对于利用上述(2)-2所述的方法制作的6英寸硅晶片上的涂膜，使用光学显微镜Lambda Ace STM-602，评价灵敏度及析像度。需要说明的是，以将100μm的线条与空间图案形成1比1宽的曝光量(以下称为最佳曝光量)作为灵敏度，将最佳曝光量下的显影后得到的最小图案尺寸作为析像度。
(8)pH的测定
相对于栅极绝缘材料1g加入1g水。将pH试验纸浸入其中，根据其颜色变化测定pH。
(9)比介电常数的测定
在利用上述(2)的方法制作的6英寸硅晶片上的栅极绝缘膜上通过真空蒸镀形成铝电极，使用LCR测量器(横河惠普(株)制)，由下述(b)式算出比介电常数K。
K＝C·d/(ε·S)(b)
其中，C(F)为静电容量，d(m)为绝缘膜厚，ε为真空的介电常数(8.85×10-12F/m)，S(m2)为上部电极(铝电极)面积。
实施例1
(1)有机半导体组合物溶液的制作
将作为共轭类聚合物的聚-3-己基噻吩(Aldrich公司制、区域规整、数均分子量(Mn)：13000、以下称为P3HT)0.10g放入放有氯仿5ml的烧瓶中，在超声波洗涤机(井内盛荣堂(株)制US-2、输出120W)中进行超声波搅拌，由此得到P3HT的氯仿溶液。然后，将该溶液吸入吸管，每次滴入甲醇20ml和0.1N盐酸10ml的混合溶液中0.5ml，进行再沉淀。将成为固体的P3HT用0.1μm孔径的膜过滤器(PTFE公司制：四氟乙烯)滤除捕集，用甲醇充分清洗后，通过真空干燥除去溶剂。再一次进行溶解和再沉淀，得到90mg的再沉淀P3HT。
然后，将CNT(CNI公司制、单层CNT、纯度95％、以下称为单层CNT)1.5mg和上述P3HT 1.5mg放入30ml的氯仿中，边进行冰冷却，边使用超声波均化器(东京理化器械(株)制VCX-500)以250W的输出功率进行30分钟超声波搅拌。在进行了30分钟超声波照射的时间点暂时停止照射，追加1.5mg P3HT，再进行1分钟超声波照射，由此得到CNT复合体分散液A(相对于溶剂的CNT浓度为0.05g/l)。
为了研究上述CNT复合体分散液A中P3HT是否附着在CNT上，使用膜过滤器过滤分散液A 5ml，在过滤器上捕集CNT。将捕集的CNT在溶剂干涸之前迅速转印到硅晶片上，得到干燥的CNT。使用X射线光电子分光法(XPS)对该CNT进行元素分析，结果检测到P3HT中包含的硫元素。因此，可以确认CNT复合体分散液A中的CNT上附着有P3HT。
然后，在上述分散液A中加入氯仿，稀释至0.02g/l，使用膜过滤器(孔径10μm、直径25mm、Millipore公司制Omnipore膜)进行过滤，除去长度10μm以上的CNT。以得到的滤液为CNT复合体分散液B。在CNT复合体分散液B 0.18ml、氯仿0.12ml的混合溶液中作为有机半导体加入下述OSC-1([1])0.90mg，使用超声波洗涤机((株)井内盛荣堂制US-2、输出120W)进行30分钟超声波照射，制作有机半导体溶液X。此时，将OSC-1相对于氯仿的浓度调整为3g/l，将CNT相对于OSC-1的浓度调整至0.4重量％。
[化1]
Figure BPA00001228541400211
(2)栅极绝缘材料的制作和评价
将甲基三甲氧基硅烷(以下称为MTMSi)61.3g(0.45摩尔)、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(以下称为β-EpETMSi)12.3g(0.05摩尔)及苯基三甲氧基硅烷(以下称为PhTMSi)99.2g(0.5摩尔)溶解在丙二醇单丁基醚(沸点170℃、以下称为PGMB)203.4g中，边搅拌边向其中加入水54.9g、磷酸0.864g。将得到的溶液在浴温105℃下加热2小时，将内温升至90℃，使主要包含作为副产物的甲醇的成分馏出。然后，在浴温130℃下加热2小时，将内温升至118℃，使主要包含水的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为26.0重量％的聚硅氧烷A。
称取50.0g得到的聚硅氧烷A，混合PGMB 16.6g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料A。然后，在6英寸硅晶片上及6英寸玻璃基板上，使用旋转涂布机涂布栅极绝缘材料A至干燥后的膜厚为0.5μm，然后使用热板(大日本印刷制造(株)制SCW-636)，在120℃下干燥3分钟，得到涂膜。将得到的涂膜在200℃下进行60分钟热处理，制作栅极绝缘膜，对耐化学试剂性、表面润湿性进行评价。测定该栅极绝缘材料A的pH结果为3。
(3)FET的制作和评价
制作图1的FET。在玻璃制基板1(膜厚0.7mm)上，利用电阻加热法，通过掩模真空蒸镀铬5nm及金50nm，形成栅极2。然后，将上述(2)制作的栅极绝缘材料A旋涂(2000rpm×30秒)在形成了上述栅极的玻璃基板上，将得到的涂膜在氮气气流下于200℃进行1小时加热处理，形成膜厚为600nm的栅极绝缘层3。然后，利用电阻加热法，通过掩模真空蒸镀金至膜厚为50nm，形成源极5及漏极6。
使上述两电极的宽度(通道宽度W)为0.5cm、两电极的间隔(通道长L)为20μm。在形成了电极的基板上滴下0.1ml上述(1)中制作的有机半导体溶液X，通过旋涂(800rpm×0.3秒)形成厚度25nm的半导体层4。在电极上安装导线后，将得到的FET在真空烘箱中于100℃进行1小时的热处理，缓慢冷却至50℃以下后，大气开放，将FET移入测定盒，于真空中静置。
然后，测定上述FET在改变栅极电压(Vg)时的源极·漏极间电流(Id)-源极·漏极间电压(Vsd)特性。测定使用惠普公司制Picoammeter/Voltage Source 4140B，在真空下进行测定。根据使Vg在Vg＝+50～-50V之间变化时的Vsd＝-5V下的Id值的变化求出线性区域的迁移率，结果为0.2cm2/V·sec。另外，由此时的Id的最大值和最小值之比求出通-断比，结果为5×105。进而，根据Id＝10-8时的上下行栅极电压差的绝对值|Vg1-Vg2|求出磁滞，结果为10V。
实施例2
将MTMSi 95.3g(0.7摩尔)、β-EpETMSi 24.6g(0.1摩尔)、PhTMSi39.7g(0.2摩尔)溶于PGMB 183g，边搅拌边在其中加入水55.8g、磷酸0.80g。将得到的溶液在浴温105℃下加热2小时，将内温升至90℃，使主要包含作为副产物的甲醇的成分馏出。然后，在浴温130℃下加热2小时，将内温升至118℃，使主要包含水的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为28.0重量％的聚硅氧烷B。称量50.0g得到的聚硅氧烷B，作为氧化锆类固化剂，添加氧化锆四(乙酰基丙酮酸盐)(以下称为ZrAcAc)0.40g，再混合PGMB 21.7g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料B。测定该栅极绝缘材料B的pH，结果为3。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料B，将涂膜的加热处理在180℃下进行60分钟，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例3
将MTMSi 40.9g(0.3摩尔)、β-EpETMSi 73.8g(0.3摩尔)、PhTMSi79.3g(0.4摩尔)溶解在丙二醇单丙基醚(沸点150℃、以下称为PGMP)231g中，边搅拌边在其中加入水59.4g、磷酸0.59g。将得到的溶液在浴温105℃下加热2小时，将内温升至90℃，使主要包含作为副产物的甲醇的成分馏出。然后，在浴温140℃下加热2小时，将内温升至118℃，使主要包含水的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为24.3重量％的聚硅氧烷C。称量50.0g得到的聚硅氧烷C，作为镁类固化剂，添加双(乙酰基乙酸)镁(商品名NACEM magnesium、日本化学产业(株)公司制、以下称为MgAcAc)0.60g，再混合二甘醇乙基甲基醚(沸点176℃、以下称为DGEM)12.3g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料C。测定该栅极绝缘材料C的pH，结果为4。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料C，将涂膜的加热处理在230℃下进行5分钟，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例4
将MTMSi 66.7g(0.49摩尔)、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(以下称为γ-GPTMSi)2.36g(0.01摩尔)、PhTMSi 99.2g(0.5摩尔)溶解在丙二醇单甲基醚(沸点121℃、以下称为PGMM)471.1g，边搅拌边在其中加入水54.2g、磷酸0.85g。将得到的溶液在浴温105℃下加热2小时，将内温升至90℃，使主要包含作为副产物的甲醇的成分馏出。然后，在浴温115℃下加热4小时，将内温升至118℃，使主要包含水和PGMM的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为40.0重量％的聚硅氧烷D。称量50.0g得到的聚硅氧烷D，添加四异丙醇钛(以下称为TiTP)1.00g，再混合丙二醇单叔丁基醚(沸点143℃、以下称为PGMtB)52.5g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料D。测定该栅极绝缘材料C的pH，结果为3。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料D，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例5
从实施例1中得到的固体成分浓度为26.0重量％的聚硅氧烷A中称量50.0g，混合PGMB 16.5g，添加光致酸发生剂PAI-101(绿化学(株)制)0.10g和敏化剂9，10-二丁氧基蒽(东京化成工业(株)制、以下称为DBA)0.03g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料A1。测定该栅极绝缘材料A1的pH，结果为3。使用得到的栅极绝缘材料A1，对感光特性进行评价。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料A1，将涂膜的加热处理在170℃下进行60分钟，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例6
加入二氧化硅溶胶(PL-2L、扶桑化学制、二氧化硅粒子浓度20重量％)200g(0.66摩尔)，除此之外，与实施例1同样地进行聚硅氧烷合成，得到固体成分浓度为35重量％的聚硅氧烷A2。称量50.0g得到的聚硅氧烷A2，添加TiTP 1.00g，再混合PGMtB 40.0g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料A2。测定该栅极绝缘材料A2的pH，结果为3。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料A2，将涂膜的加热处理在180℃下进行60分钟，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例7
从实施例1中得到的固体成分浓度为26.0重量％的聚硅氧烷A中称量50.0g，混合PGMB 16.5g，添加光致酸发生剂PAI-101 0.15g和作为具有腈基的化合物的戊二腈(东京化成工业(株)制、以下称为GN)0.15g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料A3。测定该栅极绝缘材料A3的pH，结果为3。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料A3，将涂膜的加热处理在200℃下进行60分钟，除此之外，与实施例5同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例8
使溶剂为异丙基醇(沸点82.4℃、以下称为IPA)、缩聚加热条件为内温80℃下3小时，除此之外，与实施例1同样地合成聚硅氧烷，得到固体成分为19.5％的聚硅氧烷F。称量50.0g得到的聚硅氧烷F，作为铝类固化剂，添加三(乙基乙酰乙酸)铝(商品名ALCH-TR、川研FINECHEMICAL(株)公司制、以下称为AlTEA)0.60g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料F。测定该栅极绝缘材料F的pH，结果为3。使用得到的栅极绝缘材料F，用旋转涂布机形成涂膜，因为溶剂的沸点低，所以部分观察到膜不均。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料F，将涂膜的加热处理在180℃下进行60分钟，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例9
使用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷-甲基三甲氧基硅烷(以下称为McTMSi)56.9g(0.3摩尔)、β-EpETMSi 24.6g(0.10摩尔)及PhTMSi139g(0.6摩尔)，除此之外，与实施例1同样地合成聚硅氧烷，得到固体成分为26.0％的聚硅氧烷G。称量50.0g得到的聚硅氧烷G，添加PGMB 16.6g、AlTEA 0.60g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料G。测定该栅极绝缘材料G的pH，结果为3。然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料G，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
比较例1
使用MTMSi 34.1g(0.25摩尔)、PhTMSi 99.2g(0.5摩尔)及二甲基二甲氧基硅烷(以下称为DMDMSi)30.1g(0.25摩尔)，除此之外，与实施例1同样地合成聚硅氧烷，得到固体成分浓度为26.5重量％的聚硅氧烷H。
称量50.0g得到的聚硅氧烷H，混合PGMB 16.0g，添加AlTEA0.60g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料H。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料H，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜，对耐化学试剂性、表面润湿性进行评价。另外，将有机半导体组合物X旋转涂布在上述栅极绝缘膜上，但发生凹陷，无法成膜。
比较例2
将聚乙烯基苯酚(Aldrich公司制、重均分子量(Mw)：20000、以下称为PVP)、聚三聚氰胺甲醛(Aldrich公司制、数均分子量(Mn)：432、以下称为PMF)及丙二醇单甲基醚乙酸酯(沸点：146℃、Aldrich公司制、以下称为PGMEA)按PVP∶PMF∶PGMEA＝10∶5∶100的重量比混合，制成栅极绝缘材料I。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料I，除此之外，与实施例1同样地制作栅极绝缘膜及FET，进行评价。
实施例10
将MTMSi 20.4g(0.15摩尔)、PhTMSi 39.7g(0.2摩尔)、β-EpETMSi37.0g(0.15摩尔)溶解在PGMEA 88.5g中，边搅拌边在其中加入水29.7g和磷酸0.39g的混合溶液。将得到的溶液在浴温70℃下加热1小时，使主要包含作为副产物的甲醇的成分馏出。然后，在浴温115℃下加热3小时，将内温升至110℃，使主要包含水的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为48.20重量％的聚硅氧烷J。
称量10.0g得到的聚硅氧烷J，添加PGMEA 15.0g、ZrAcAc 0.25g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料J。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料J，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例11
将MTMSi 18.4g(0.135摩尔)、PhTMSi 29.8g(0.15摩尔)、β-EpETMSi3.70g(0.015摩尔)溶解在PGMEA 46.7g中，边搅拌边在其中加入水16.5g和磷酸0.21g的混合溶液。将得到的溶液在浴温70℃下加热1小时，使主要包含作为副产物的甲醇的成分馏出。然后，在浴温115℃下加热3小时，将内温升至110℃，使主要包含水的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为48.8重量％的聚硅氧烷K。
称量10.0g得到的聚硅氧烷K，添加PGMEA 15.0g、ZrAcAc 0.25g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料K。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料K，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例12
将MTMSi 6.81g(0.050摩尔)、PhTMSi 19.8g(0.10摩尔)、β-EpETMSi2.64g(0.010摩尔)、聚四乙氧基硅烷(商品名SILICATE 40、多摩化学工业(株)制、以下称为PTES)5.96g(0.0080摩尔)溶解在PGMEA 32.16g中，边搅拌边在其中加入水10.6g和磷酸0.14g的混合溶液。将得到的溶液在浴温70℃下加热1小时，使主要包含作为副产物的乙醇和甲醇的成分馏出。然后，在浴温115℃下加热3小时，将内温升至110℃，使主要包含水的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为43.9重量％的聚硅氧烷L。
称量10.0g得到的聚硅氧烷L，添加PGMEA 13.0g、ZrAcAc 0.25g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料L。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料L，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例13
将MTMSi 54.5g(0.4摩尔)、β-EpETMSi 24.6g(0.1摩尔)、PhTMSi99.2g(0.5摩尔)溶解于PGMEA 160.0g，边搅拌边在其中加入水55.9g、磷酸0.71g。将得到的溶液在浴温105℃下加热2小时，将内温升至90℃，使主要包含作为副产物的甲醇的成分馏出。然后，在浴温130℃下加热2小时，将内温升至118℃，使主要包含水的成分馏出后，冷却至室温，得到固体成分浓度为45.4重量％的聚硅氧烷M。称量10.0g得到的聚硅氧烷M，添加PGMEA 14.0g、ZrAcAc 0.25g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料M。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料M，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例14
代替β-EpETMSi，使用β-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷(以下称为β-EpEMDMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷N，制作栅极绝缘材料N。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料N，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例15
代替β-EpETMSi，使用β-(3，4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷(以下称为β-EpPTMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷O，制作栅极绝缘材料O。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料O，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例16
代替β-EpETMSi，使用γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(以下称为γ-GPMDMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷P，制作栅极绝缘材料P。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料P，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例17
代替β-EpETMSi，使用γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷(以下称为γ-GETMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷Q，制作栅极绝缘材料Q。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料Q，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例18
代替MTMSi，使用乙基三甲氧基硅烷(以下称为ETMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷R，制作栅极绝缘材料R。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料R，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例19
代替MTMSi，使用苄基三甲氧基硅烷(以下称为BTMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷S，制作栅极绝缘材料S。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料S，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例20
代替PhTMSi，使用对甲苯基三甲氧基硅烷(以下称为ToTMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷T，制作栅极绝缘材料T。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料T，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例21
代替PhTMSi，使用β-萘基三甲氧基硅烷(以下称为NaTMSi)，除此之外，与实施例13同样地合成聚硅氧烷U，制作栅极绝缘材料U。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料U，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例22
称量10.0g实施例13得到的聚硅氧烷M，添加PGMEA 15.0g、ZrAcAc 0.25g、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(以下称为APTESi)0.25g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料V。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料V，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例23
代替APTESi，使用十八烷基三乙氧基硅烷(以下称为OTESi)，除此之外，与实施例22同样地制作栅极绝缘材料W。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料W，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例24
代替APTESi，使用对三氟苯基三乙氧基硅烷(以下称为TFPhTESi)，除此之外，与实施例22同样地制作栅极绝缘材料X。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料X，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例25
绝缘层的加热处理在大气中于200℃进行1小时，除此之外，与实施例13同样地制作FET，进行评价。
实施例26
称量5.0g实施例10中得到的聚硅氧烷J和5.0g实施例12中得到的聚硅氧烷L，添加PGMEA 15.0g、ZrAcAc 0.25g，在室温下搅拌2小时，得到栅极绝缘材料Y。
然后，作为栅极绝缘材料，使用栅极绝缘材料Y，除此之外，与实施例1同样地制作FET，进行评价。
实施例27
作为有机半导体，使用下述OSC-2([2])，除此之外，与实施例13同样地制作FET，进行评价。
[化2]
Figure BPA00001228541400311
实施例28
作为有机半导体使用P3HT，除此之外，与实施例13同样地制作FET，进行评价。
实施例29
不使用CNT，除此之外，与实施例15同样地合成，制作FET，进行评价。
实施例1～29中使用的硅烷化合物的构造如下所示。
[化3]
Figure BPA00001228541400321
实施例1～9及比较例1～2的栅极绝缘材料组合示于表1，实施例10～29的栅极绝缘材料组合示于表3。另外，实施例1～9及比较例1～2的FET评价结果示于表2，实施例10～29的FET评价结果示于表4。
Figure BPA00001228541400331
Figure BPA00001228541400341
Figure BPA00001228541400351
[表4]
Figure BPA00001228541400361
产业实用性
本发明的栅极绝缘材料及栅极绝缘膜用于能够用于智能卡、防盗标签、平板显示器用晶体管阵列等的有机场效应型晶体管或其他有机晶体管。

Claims (9)

1.一种栅极绝缘材料，其特征在于，含有至少以通式(1)表示的硅烷化合物及通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物为共聚成分的聚硅氧烷，
R1 mSi(OR2)4-m     (1)
此处，R1表示氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，R1存在多个时，各R1可以相同，也可以不同；R2表示烷基或环烷基，R2存在多个时，各R2可以相同，也可以不同；m表示1～3的整数；
R3 nR4 lSi(OR5)4-n-l     (2)
此处，R3表示链的一部分具有1个以上环氧基的烷基或环烷基，R3存在多个时，各R3可以相同，也可以不同；R4表示氢、烷基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或链烯基，R4存在多个时，各R4可以相同，也可以不同；R5表示烷基或环烷基，R5存在多个时，各R5可以相同，也可以不同；l表示0～2的整数，n表示1或2；但l+n≤3，
其中在上述聚硅氧烷中，来自通式(2)表示的含环氧基的硅烷化合物的构成单元的含量为0.1～40摩尔％。
2.如权利要求1所述的栅极绝缘材料，其中，上述通式(1)中的m个R1中的至少1个为芳基或杂芳基。
3.如权利要求1或2所述的栅极绝缘材料，其中，还含有1气压下的沸点为110～200℃的溶剂。
4.如权利要求1或2所述的栅极绝缘材料，其中，还含有粒子。
5.如权利要求1或2所述的栅极绝缘材料，还作为固化剂含有金属醇盐化合物及/或金属螯合物。
6.如权利要求1或2所述的栅极绝缘材料，其中，进一步含有在光的作用下产生酸的化合物。
7.如权利要求1或2所述的栅极绝缘材料，其中，pH为2～7。
8.一种栅极绝缘膜，是将通过涂布权利要求1～7中的任一项所述的栅极绝缘材料形成的涂膜在100℃～300℃的范围内进行热处理得到的。
9.一种有机场效应型晶体管，具有含有权利要求8所述的栅极绝缘膜的栅极绝缘层及栅极、半导体层、源极及漏极。
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