CN103081149B - 有机半导体微粒材料、有机半导体薄膜、有机半导体膜形成用分散液、有机半导体薄膜的制造方法及有机薄膜晶体管 - Google Patents

有机半导体微粒材料、有机半导体薄膜、有机半导体膜形成用分散液、有机半导体薄膜的制造方法及有机薄膜晶体管 Download PDF

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Abstract

本发明为有机半导体微粒材料、有机半导体薄膜及有机晶体管，有机半导体微粒材料的特征在于，所述有机半导体微粒材料是能够作为有机半导体材料使用的微粒状的材料，该微粒是在被加热至50℃～350℃的温度时向液晶状态发生相变的热致液晶。根据上述本发明，能够提供有机半导体微粒材料、有机半导体薄膜及有机晶体管，所述有机半导体微粒材料容易大面积且均一地制作通过印刷制膜法形成的有机半导体薄膜，具有高的电子迁移率及高的开/关值，并且能够通过使用了微粒的分散液涂布法来形成有机半导体薄膜。

Description

有机半导体微粒材料、有机半导体薄膜、有机半导体膜形成用分散液、有机半导体薄膜的制造方法及有机薄膜晶体管
技术领域
本发明涉及能够作为有机半导体材料使用的微粒状、且在被加热至50℃～350℃的温度时向液晶状态相变的热致液晶材料。进一步涉及使用该微粒状材料形成的有机半导体薄膜、将用于形成有机半导体膜的上述微粒状材料分散而成的分散液、使用该分散液的有机半导体薄膜的制造方法、利用上述有机半导体薄膜的有机薄膜晶体管。
背景技术
近年的高度信息化社会的进展异常显著，数字技术的发展使计算机、计算机/网络等通信技术渗透到日常生活中。与此同时，薄型电视和笔记本电脑的普及不断发展，对液晶显示器、有机EL显示器、电子纸等显示器的要求也不断提高。特别是近年来，显示器的大型化的同时，精细化也不断进步，与以前相比像素数也进一步增大，与该像素数对应的多个场效应晶体管的装入成为必要。在液晶显示器中，通过将场效应晶体管作为有源元件配置在各像素中，并进行信号的开/关控制来驱动液晶。
作为在有源元件中使用的场效应晶体管，可以使用薄膜晶体管。该薄膜晶体管的性能取决于所使用的半导体材料和结构。其中，其性能中，通过得到特别大的载流子迁移率及高的开/关比，从而不仅能够得到大的电流，使有机EL等的驱动成为可能，而且能够实现薄膜晶体管的微细化及对比度的提高。
在有源元件中使用的薄膜晶体管中，作为无机半导体材料，可以使用无定形硅或多晶硅等硅系半导体。此时的薄膜晶体管通过将硅系半导体多层化，在基板上形成源电极、漏电极及栅电极来制造。
在上述的使用硅系半导体的薄膜晶体管的制造中，存在以下实用上的课题：需要大规模且高价的制造设备，此外，由于使用光刻法，所以必须经过很多工序，制造成本变高。此外，还存在以下课题：由于其制造温度必须设定为300℃到500℃以上的高温，所以不仅制造成本变高，而且很难在塑料基板或柔性的塑料薄膜上形成无机半导体层。
另一方面，使用由有机半导体材料形成的有机半导体薄膜的有机薄膜晶体管由于通过蒸镀法（真空制膜法）或溶液涂布法（印刷制膜法）来制作，所以有低成本化、大面积化、轻量化的可能性。此外，由于有机半导体薄膜与无机半导体层相比可以在低温下制作，所以从这点来看也可谋求低成本化。进而，除此以外，由于能够在塑料基板、或柔性的塑料薄膜上形成有机半导体薄膜，所以能够实现轻量化，还能够适用于柔性的电子设备等。
从上述的优点出发，迄今为止，研究了许多有机半导体材料，已知有利用低分子化合物或共轭高分子化合物作为有机半导体薄膜的材料。但是，共轭高分子化合物虽然在溶剂中的溶解性优异，且能够利用简便的溶液涂布法来形成有机半导体薄膜，但是很难说制成有机薄膜晶体管时的性能能够令人十分满意。另一方面，低分子化合物作为有机薄膜晶体管显示较高的性能，但存在在溶剂中的溶解性不足、难以薄膜化的课题。其中，作为制造有机半导体薄膜的方法，可列举出利用蒸镀法的半导体薄膜的形成、或通过使用稀薄溶液的溶液涂布法来形成有机半导体薄膜。其中，特别是若能通过简便的溶液涂布法来形成有机半导体薄膜，则非常有用。但是，在溶液涂布法中，由于使用将上述那样的化合物溶解于溶剂中而得到的稀薄溶液来形成薄膜，所以存在很难稳定地得到对于得到作为有机晶体管稳定的性能而言充分的膜厚的课题。并且，优选溶解性高的有机半导体材料，但高的溶解性和高的性能互为消长的关系，尚未开发出兼顾高的溶解性和高的性能的半导体薄膜材料。
进而，有机半导体材料中，存在用于得到n型半导体的n型半导体材料和用于得到p型半导体的p型半导体材料，但由于下面叙述的理由，特别期望开发作为n型半导体材料能够发挥高性能的材料。n型半导体材料通过电子作为主要的载流子进行移动来产生电流，p型半导体材料中通过空穴作为主要的载流子进行移动来产生电流。作为显示高性能的有机半导体材料而已知的并五苯系材料或噻吩系材料是显示p型特性的半导体材料，关于高性能的n型有机半导体材料的报道有限。与此相对，有机电子学为了进一步发展，低耗电、更简单的电路等是必须的，需要n型及p型这两种有机半导体材料的互补型金属氧化物半导体（CMOS）那样的有机互补型MOS电路成为必要。因此，比以前更加期望高性能的n型有机半导体材料。
以前，作为n型有机半导体材料，已知有萘酰亚胺、萘二酰亚胺及它们的衍生物。但是，在这些n型有机半导体材料中，没有作为薄膜晶体管的高性能的报道。
另一方面，在非专利文献1中，记载了电子迁移率为0.6cm2/Vs的具有苝骨架的低分子化合物，记载了关于通过将其用于有机薄膜晶体管而能够体现出高性能的可能性（非专利文献1）。
并且，关于使用了苝四羧酸衍生物的有机薄膜晶体管，有下述列举的例子。在专利文献1中记载了由包含具有被含氟基取代的碳环式或杂环式芳香环系的苝四甲酰二亚胺衍生物的有机半导体材料形成的薄膜晶体管的迁移率为0.05～0.2cm2/Vs，开/关比为104～105，显示空气中的稳定性及优异的再现性。此外，在专利文献2中记载了由包含具有取代型或非取代型苯基烷基的苝四羧酸二酰亚胺衍生物（苝四甲酰二亚胺衍生物）的有机半导体材料层形成的薄膜晶体管的迁移率为0.04～0.7cm2/Vs，开/关比为104～105，显示空气中的稳定性及优异的再现性。
其中，上述的通过真空制膜法或印刷制膜法（溶液涂布法）等方法而形成的有机半导体薄膜一般为微晶集合而成的多晶结构，存在较多的晶界和缺陷，这些晶界和缺陷成为阻碍电荷的输送的主要因素。因此，通过真空制膜法或印刷制膜法而形成的有机半导体薄膜难以大面积地均一化，通过这些方法来制作具有稳定的器件性能的有机半导体器件事实上很难。
为了解决这样的课题，本发明者们迄今为止提出了下述的方案。即，提出了利用将在分解温度以下具有热致液晶相的有机半导体材料即N,N’-双十三烷基-3,4,9,10-苝二羧酸酰亚胺通过真空制膜法而制作的有机半导体薄膜，在呈现近晶型液晶相的温度范围内进行热处理而得到的有机薄膜晶体管（非专利文献2：电子迁移率为2.1cm2/Vs）。并且，进一步研究了将苝化合物制成可溶性，从而通过溶液涂布法来形成有机半导体薄膜，适用于有机薄膜晶体管。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2008-524846号公报
专利文献2：日本特表2008-524869号公报
非专利文献
非专利文献1：ReidJChesterfield等，J.Phys.Chem.B，108（50）19281，（2004）
非专利文献2：Ichikawa等,Appl,Phys，Lett,89（11）,112108（2006）
发明内容
发明所要解决的问题
然而，上述的有机半导体材料在溶剂中的溶解度低，有时在利用溶液涂布法的有机半导体薄膜的形成中，在涂布工序、干燥工序中膜变得不均一。因此，难以得到均一的大面积膜，为了得到大面积膜，有必要通过真空蒸镀法来形成有机半导体薄膜。这样，现状是，尚未发现能够利用印刷制膜法来制膜的有机半导体材料、并且能够容易地大面积且均一地制作利用印刷制膜法而形成的有机半导体薄膜的有机半导体材料。
此外，使用上述的苝四甲酰二亚胺及其衍生物作为有机半导体材料而制作的有机薄膜晶体管为了得到高的晶体管性能，必须在衍生物的结构中导入氟等卤素基团，材料的制造工序的复杂化或多段化成为必要。因此，具有有机半导体材料变得高价、从材料方面来看廉价的器件的制作变得困难这样的实用上的课题。因此，期望开发以下技术：有机半导体材料的制造容易，不用经过较多的工序，能够更廉价地制造，同时具有作为有机半导体材料的高性能，能够利用溶液涂布法，能容易地大面积且均一地制作通过印刷制膜法而形成的有机半导体薄膜，并且，虽然是通过简便的方法形成的薄膜，但是，能作为具有优异的电子迁移率、开/关比的有机半导体层或有机薄膜晶体管利用。
因此，本发明的目的在于提供一种非常有用的有机半导体微粒材料，其通过将微粒状的材料不溶解而是制成分散到液体介质中而成的分散液来实现高浓度化，通过利用该分散液，能够容易地大面积且均一地制作通过印刷制膜法而形成的有机半导体薄膜，并且，所形成的薄膜能够形成具有高的电子迁移率及高的开/关值的有机半导体薄膜。
此外，本发明的目的在于提供利用了上述有机半导体微粒材料的经济性及性能优异的有机半导体薄膜及有机晶体管。此外，本发明的目的在于提供由通过热处理而均一化的有机半导体薄膜形成的有机晶体管。
用于解决问题的手段
上述目的通过以下的本发明来实现。即，在本发明中，提供一种有机半导体微粒材料，其特征在于，其是能够作为有机半导体材料使用的微粒状的材料，该微粒是在被加热至50℃～350℃的温度时向液晶状态发生相变的热致液晶。
上述有机半导体微粒材料中，优选上述微粒包含下述通式（1）所示的苝四甲酰二亚胺衍生物。
通式（1）
（其中，式中，R1、R2分别独立地为碳原子数为1～22的分支或非分支的烷基，也可以包含N、O、S或P的杂原子。）
此外，上述通式（1）所示的衍生物优选为下述结构式（1）所示的N,N’-双十三烷基苝四甲酰二亚胺、或下述结构式（2）所示的N,N’-双（3-（正十二烷氧基）-正丙基）-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺。
此外，上述的向液晶状态发生相变的温度优选为100℃～250℃。此外，上述微粒的平均粒径优选为10nm至10μm。
此外，本发明中，作为其他方式，提供一种有机半导体薄膜，其特征在于，其是通过上述任一种有机半导体微粒材料形成的。
此外，本发明中，作为其他方式，提供一种有机半导体膜形成用分散液，其特征在于，其是为了形成有机半导体膜而使用的分散液，是使上述任一项中所述的有机半导体微粒材料分散到有机溶剂中而成的。作为其优选的方式，可列举出有机溶剂的相对介电常数为2～60。
此外，本发明中，作为其他方式，提供一种有机半导体薄膜的制造方法，其特征在于，通过将上述的有机半导体膜形成用分散液涂敷到基板上并干燥后，将所形成的涂敷膜加热处理至50℃～350℃的温度，从而使该膜中的有机半导体微粒材料向液晶状态发生相变，在基板上形成均一的有机半导体薄膜。
此外，本发明中，作为其他方式，提供一种有机薄膜晶体管，其特征在于，其是在基板上至少形成有栅电极、栅极绝缘层、有机半导体薄膜以及源电极及漏电极的有机薄膜晶体管，上述有机半导体薄膜是上述的有机半导体薄膜或通过上述的制造方法形成的有机半导体薄膜。
上述的适用于有机薄膜晶体管的有机半导体薄膜优选在70℃至250℃之间的温度下进行热处理。上述的有机薄膜晶体管中，其电子迁移率优选为0.0001～10cm2/Vs，进一步优选为0.0001～5.0cm2/Vs。
发明的效果
根据本发明，提供能够形成具有高的电子迁移率及高的开/关值的有机半导体薄膜的有机半导体微粒材料。此外，根据本发明，通过将本发明的有机半导体微粒材料制成分散于有机溶剂中而成的分散液，利用使用其的简便的印刷制膜法，能够形成大面积且均一的有机半导体薄膜。进而，根据本发明，通过适用上述的有机半导体薄膜，能够提供经济性及晶体管性能优异的非常有用的有机薄膜晶体管。
附图说明
图1是表示本发明的底接触型有机薄膜晶体管的结构的1个例子的截面图。
图2是表示本发明的顶接触型有机薄膜晶体管的结构的1个例子的截面图。
图3是实施例1中使用的有机半导体微粒材料分散液的利用激光衍射式粒度分布测定装置的粒度分布图。
图4是表示实施例1中使用的有机半导体微粒材料分散液的可见光吸收特性的时间变化的图。
图5是表示实施例5的电流调制特性（漏电流与漏电压）的关系的图。
图6是表示实施例5的电流调制特性（漏电流与栅电压）的关系的图。
图7是N,N’-十三烷基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺的利用差示扫描量热测定的热流的变化图。
具体实施方式
接着，详细地说明本发明的优选的实施方式，但本发明并不限制于以下的实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内实施。首先，对本发明的有机半导体微粒材料进行说明。另外，本申请中使用的“溶剂”包括作为用于实现目的的溶质的分散介质的用途和溶解溶质的用途这两个效果。
本发明的有机半导体微粒材料的特征在于，其是在50℃至350℃的温度范围内向液晶状态发生相变的热致液晶。本发明的材料通过具有热致液晶性，从而通过热处理工序，能够形成更均一且性能优异的有用的有机半导体薄膜。
作为具有上述特性的微粒状的材料，具体而言，可列举出以下的物质。例如，为无金属酞菁、铜酞菁、钴酞菁等酞菁类及其衍生物、二甲基苝二酰亚胺、二辛基苝二酰亚胺、双十三烷基苝二酰亚胺、双十八烷基苝二酰亚胺等苝类及其衍生物、二辛基萘四羧酸二酰亚胺等萘衍生物、聚-3-己基噻吩等噻吩类及其衍生物、并五苯、并四苯、蒽等并苯类及其衍生物、石墨烯（graphene）、卟啉及它们的衍生物等。
上述列举的化合物是具有π共轭骨架结构与烷基和/或烷基醚基的化合物，但本发明者们研究的结果发现，这样的材料通过进行加热而向液晶状态发生相变，显示热致液晶性。此外认为，只要是具有热致液晶性的材料，通过热处理工序，就能够形成均一的性能更优异的有机半导体薄膜，在工业上非常有用。因此，只要是这样的化合物，就可以作为本发明的有机半导体微粒材料没有问题地使用。
本发明中，作为特别优选的有机半导体微粒材料，可列举出苝二酰亚胺衍生物。苝衍生物在两末端具有氧原子通过双键与碳键合的羰基2个，通过利用该羰基产生强的吸电子性，从而变成n型有机半导体材料。因此，苝衍生物具有深的HOMO，尽管存在大气中包含的氧或水等杂质，也有可能提供体现出稳定的晶体管性能的有机薄膜晶体管。此外，通过由芳香族环构成的苝骨架结构彼此的强的分子间的相互作用，能够形成强的堆积（stacking），作为电子迁移材料体现出特性。具有烷基的苝二酰亚胺衍生物在利用蒸镀法或溶液涂布法的基板上的有机薄膜的形成中，相对于基板采取垂直的配置，利用苝骨架结构的水平方向的扩展来实现高的电子迁移率。进而，由于具有热致液晶性，所以通过将有机半导体薄膜加热处理至相变温度附近，能够实现膜的进一步均一化，电子迁移率也增大（例如μ=2.1cm2/Vs）。
作为上述苝二酰亚胺衍生物，特别优选为下述通式（1）所示的苝四甲酰二亚胺衍生物。
通式（1）
（其中，式中，R1、R2分别独立地为碳原子数为1～22的分支或非分支的烷基，也可以包含N、O、S或P的杂原子。）
此外，关于上述通式（1）所示的有机半导体材料在有机溶剂中的分散，通过在苝四甲酰二亚胺的两末端氮原子上具有烷基、和/或含有选自N、O、S、P等中的杂原子的烷基，从而具有热致液晶性，同时分散稳定性优异，能够利用分散涂布法稳定地形成有机半导体薄膜。
作为键合在上述通式（1）所示的苝四甲酰二亚胺衍生物的两末端氮原子上的取代基（R1、R2），优选以下的基团。例如，可列举出甲基、乙基、丁基、丙基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基等碳原子数为1至22的直链烷基、或它们的分支的烷基。此外，作为其他优选的有机半导体微粒材料的苝四甲酰二亚胺衍生物的取代基（R1、R2），可列举出3-甲氧基-正乙基、3-甲氧基-正丙基、3-乙氧基-正丙基、4-乙氧基-正丁基、5-（正丁基氧基）-正戊基、3-（正丁基氧基）-正丙基、3-（正丁基氧基）-正己基、3-（正庚基氧基）-正丙基、3-（异丁基氧基）-正丙基、3-（仲丁基氧基）-正丙基、3-（叔丁基氧基）-正丙基、3-（正辛基氧基）-正丙基、3-（正癸基氧基）-正丙基、3-（正十二烷基氧基）-正丙基、3-（正十四烷氧基）-正丙基、3-（正二十烷氧基）-正丙基、2-（2-乙氧基乙基氧基）乙基、2-（2-正丁基氧基）乙基、2-（2-正己基氧基）乙基、2-（2-正辛基氧基）乙基、2-（2-仲辛基氧基）乙基、2-（2-丁氧基丙基氧基）丙基、2-（2-（十二烷基氧基）丙基氧基）丙基、3-（正丁硫基）丙基、3-（乙硫基）丙基、3-（正十二烷硫基）丙胺、3-（正十二烷基硒基）丙基等包含杂原子的分支或非分支的烷基。
若考虑原材料的获得容易性和反应的容易性、及苝四甲酰二亚胺衍生物的半导体特性等，则优选使用取代基（R1、R2）为辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、3-（正丁氧基）-正丙基、3-（正十二烷氧基）-正丙基、3-（正十四烷基氧基）-正丙基中的任一者的化合物。
适合作为本发明的有机半导体微粒材料的苝四甲酰二亚胺衍生物可以通过下述那样的公知的方法来合成。例如，通过在高沸点有机溶剂中，使苝四羧酸酐与符合的胺类反应、或者将苝四甲酰二亚胺暂时制成钾盐后与符合的卤代烷基反应，能够得到本发明的苝四甲酰二亚胺衍生物。
在本发明中适宜的苝二酰亚胺衍生物的苝骨架中，根据需要，可以导入氟、氯、溴或碘等卤素元素或氰基。此外，本发明的有机半导体微粒材料通过涂布可以容易地形成有机半导体膜。进而，根据通过本发明的有机半导体微粒材料形成的有机半导体薄膜，在大气中能够稳定地实现晶体管特性。此外，通过使用上述通式（1）中R1及R2为被氟取代的烷基的材料而形成的薄膜能够防止水、氧、空气等杂质渗入，成为能够稳定地体现出n型半导体特性的有用的有机半导体薄膜。
作为上述通式（1）所示的苝四甲酰二亚胺衍生物，可列举出例如下述结构式（1）所示的N,N’-双十三烷基苝四甲酰二亚胺、或下述结构式（2）所示的N,N’-双（3-（正十二烷氧基）-正丙基）-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺。
作为合成作为本发明的有机半导体微粒材料有用的苝四甲酰二亚胺衍生物时使用的苝四羧酸酐，可列举出以下的化合物。可列举出例如无取代的3,4,9,10-苝四羧酸酐、1,7-二氰基-3,4,9,10-苝四羧酸酐、1,7-二氯-3,4,9,10-苝四羧酸酐、1,7-二氟-3,4,9,10-苝四羧酸酐、1,6,7,10-四氟-3,4,9,10-苝四羧酸酐等。它们中，若考虑原材料的获得容易性和反应的容易性以及所合成的苝四甲酰二亚胺衍生物的半导体特性等，优选使用在苝骨架中没有导入取代基的无取代的苝四羧酸酐。
将使用本发明的有机半导体微粒材料形成的有机半导体薄膜用于有机薄膜晶体管中时，优选使用提高了纯度的化合物。即，减少杂质会减少妨碍有机半导体薄膜中的电子的迁移的主要原因，提高有机薄膜晶体管的电子迁移率，使晶体管的性能提高。作为提高纯度的方法，没有特别限定，但使用利用色谱法、重结晶法、升华纯化法、区熔提纯（zonerefine）法、超临界法等纯化方法、或者这些方法的组合而提高了纯度的化合物是有效的。
本发明的有机薄膜晶体管是在有机半导体薄膜中使用本发明的有机半导体微粒材料而形成的晶体管，本发明的有机半导体微粒材料可以单独使用，也可以将多个种类不同的材料并用。此外，也可以与苝及其衍生物、萘二酰亚胺及其衍生物并用。但是，当形成本发明的有机半导体薄膜时，本发明的有机半导体微粒材料在有机材料总量中的含量优选设定为20质量%以上，更优选为50质量%以上，进一步优选为90质量%以上。若含量为50质量%以下则很难形成均一的膜，不能得到作为有机半导体薄膜的充分的膜厚，若为20质量%以下则很难得到稳定的有机半导体薄膜。
作为本发明的有机半导体微粒材料的形成方法，只要是可得到微粒的方法就可以没有问题地利用。例如，可以利用将上述那样的半导体材料溶解到硫酸中并使其在水中析出的酸糊法、在有机溶剂中控制颜料的晶体生长的溶剂磨（solventmilling）法、干磨法、干盐磨法、与盐一起用捏合机进行粉碎微细化的方法等颜料的微粒制造方法。此外，在粒径的控制中也可以组合利用溶剂法、乳化处理等。作为优选的有机半导体微粒材料的形成方法，可以利用下述液相法：使有机半导体材料溶解到碱性溶液或酸性溶液中，接着通过不溶解有机半导体材料的酸性溶液或碱性溶液使其析出而得到微粒。
通过液相法得到的有机半导体微粒材料也可以制成不具有明确的结晶系的无定形。通过该无定形有机半导体微粒形成的有机半导体薄膜通过热处理能够形成比具有结晶系的粒子更均一的有机半导体薄膜。此外，作为其他优选的有机半导体微粒的形成方法，可列举出激光烧蚀法。这是利用激光的烧蚀处理方法，通过调整条件（例如，分散液的浓度、分散溶剂的种类、激光输出功率、处理时间）能够调整粒径。因此，能够得到粒径小且均一的微粒，通过进行溶液涂布能够形成均一的有机半导体薄膜。
用于形成本发明的有机半导体薄膜的适宜的本发明的分散液通过使上述的有机半导体微粒材料分散到有机溶剂中而得到。作为此时使用的有机溶剂，只要是可得到适当的浓度的分散液的溶剂，就可以没有特别限制地使用。可列举出例如氯仿、二氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯、氯萘等卤素系烃溶剂、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮的酮系溶剂、醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯系溶剂、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇、正己醇等醇系溶剂、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚乙二醇、二乙二醇、三乙二醇二乙基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丁基醚、三乙二醇二甲基醚、三乙二醇二乙基醚、三乙二醇二丁基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇二甲基醚等醚系溶剂、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族系烃溶剂、四氢呋喃、环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈等非质子系极性溶剂。这些溶剂可以单独使用，或者也可以将多个并用。若与上述有机溶剂一起使用，则也可以并用水。
特别是在要求微粒分散液的分散稳定性的情况下，优选使用能够稳定地保持微粒的电荷的相对介电常数为2～60的有机溶剂，特别优选使用相对介电常数为30～60的有机溶剂。若使用相对介电常数为30～60的溶剂（例如，乙腈：37.5），则不管有机半导体微粒的粒径，均能够得到长期稳定的分散液。若使用相对介电常数为10～30的溶剂（例如，二氯乙烷：10.5、乙醇：24.3），则有时稳定性降低而产生分离，但只要能够涂布到基板上就可以没有问题地使用。此外，通过使用分离的分散液的浓缩的部分，可得到高浓度的分散液，能够形成膜厚较厚的有机半导体膜。若相对介电常数小于2，则存在分散稳定性降低而形成大的凝集体，无法形成均一的有机半导体薄膜的问题。此外，若大于60，则亲水性变大而产生向溶剂的吸湿等问题。另外，上述的介电常数均为文献值。
在这样的微粒的调制中，根据需要，为了防止分散液中的微粒的凝集，也可以使用低分子表面活性剂或高分子活性剂、分散剂、二氧化硅等无机化合物。
作为使本发明的有机半导体微粒材料分散的有机溶剂，该材料的相对于溶剂的溶解度没有特别限制，只要是能够形成有机半导体薄膜就可以没有问题地使用。但是，若增大有机半导体微粒材料的溶解度，则由于有可能不能体现出有机半导体薄膜的电荷输送特性，所以溶解度优选为5质量%以下，进而，在要求大的电荷输送特性的有机半导体薄膜的情况下，优选为1质量%以下。
进而，因微粒半导体材料溶解到溶剂中而引起晶体生长，形成粗大粒子，有时难以形成有机半导体薄膜。在这样的情况下，优选利用有机半导体微粒材料的溶解度为0.1质量%以下的有机溶剂，更优选为0.01质量%以下。对于有机颜料的在不良溶剂中的溶解度没有特别下限。
作为本发明的微粒分散液的制造方法，可以通过通常的微粒的分散方法来调整。作为微粒的分散方法，可以没有特别限定地利用珠磨机、球磨机、辊磨机、篮式磨机（baskettypemill）、超声波分散、高压分散等。作为特别优选的制造方法，有在使用的有机溶剂中混合粗粒子，通过激光烧蚀法在有机溶剂中制造微粒的方法。
本发明的有机半导体微粒材料不管粒径如何均可以利用于本发明的有机半导体薄膜的形成中，但优选粒径为10nm～10μm的材料。若粒径低于10nm，则由于通过涂布工序/印刷工序而形成的有机半导体膜的膜厚变薄，有可能不能稳定地得到均一的膜，所以不优选。另一方面，大于10μm时，由于不仅半导体微粒材料分散液的稳定性差，半导体材料发生沉降，而且利用涂布/印刷的膜的形成变得困难，有可能作为有机半导体薄膜无法稳定地发挥功能，所以不优选。
使有机半导体微粒材料分散到液体溶剂中而得到的分散液的浓度优选为0.001质量%以上，更优选为0.01质量%以上。有机半导体材料的相对于溶剂的浓度的上限没有特别限制，只要是可得到适于用于形成有机薄膜的涂敷机/印刷机的分散液粘度的浓度，就可以没有问题地使用。
由本发明的有机半导体微粒材料形成的本发明的有机半导体薄膜通过将微粒状的有机半导体材料涂布到基板上，进一步在之后进行加热能够形成更良好且性能优异的薄膜。例如，通过将分散到液体溶剂中而得到的分散液印刷/涂布到基板上后进行加热，能够形成更均一且性能优异的有机半导体薄膜。微粒涂布的方法能够实现装置的进一步简化和成本的进一步降低，能够在大面积中形成有机半导体薄膜，得到均一且充分的膜厚。作为上述中使用的印刷方法，可以使用公知的印刷方法。例如，可列举出旋涂法、喷墨法、丝网印刷法、平版印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法等印刷方法、通过利用加压空气进行喷雾的原理进行涂装的空气喷雾法、施加静电喷雾法、无空气喷雾法等。通过这些方法，能够在基板上形成由有机半导体微粒材料形成的有机半导体薄膜（涂敷膜）。此外，作为本发明的有机半导体薄膜的形成方法，通过使不使用有机溶剂或水等溶剂的100%固体成分的有机半导体微粒材料带电、在接地的基板（也可以加热）上使用静电进行涂布的静电粉体涂装法等来形成由有机半导体微粒材料形成的有机半导体薄膜（涂敷膜），该方法在没有溶剂除去工序、工序少这一点上，从环境和成本方面考虑，也是优选的方法之一。
将在本发明的有机半导体微粒材料中能够使用的N,N’-十三烷基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺的利用差示扫描量热测定（以下，简记为DSC）的热流的变化示于图7中。如图7所示，通过具有作为长链烷基的十三烷基，在102℃、155℃、182℃、209℃附近发生吸热，可以确认发生相变。
此外，为了形成更良好的本发明的有机半导体薄膜所必须的利用温度变化的有机半导体微粒材料的相变可通过制成下述的结构而得到。即，认为通过在键合于苝四甲酰二亚胺基上的烷基链中具有杂原子，从而在50℃至350℃的温度范围内，向液晶相（近晶型液晶）显示相变。关于长链烷基苝四甲酰二亚胺的相变，记载在C.W.Struijk等.,J.Am.Chem.Soc.122（2000）中。
本发明者们以前报道了通过将利用苝四甲酰二亚胺衍生物形成的有机半导体薄膜在相变化温度附近进行热处理，从而有机薄膜晶体管的晶体管性能提高（上述的非专利文献2）。
通过本发明的有机半导体微粒的分散液的涂布而形成的有机半导体薄膜（涂敷膜）是微晶集合而成的多晶结构，如果就这样的话，存在较多的晶界和缺陷，它们的存在会阻碍电荷的输送。但是，本发明中，通过将利用有机半导体微粒材料形成的薄膜（涂敷膜）进行热处理，从而该膜变成液晶状态，之后，冷却而再次成为晶体状态。因此，在变成晶体状态时，通过[1]利用分子的再排列的强的堆积状态的形成、[2]在结晶化时排出杂质、[3]晶粒尺寸增大、晶界、缺陷及缺损的减少、[4]与电极的密合性的提高等复合的作用，从而使晶体管特性提高、即电子迁移率增加。
本发明的有机半导体微粒材料由于具有热致液晶性，所以将本发明的有机半导体微粒材料印刷/涂布到基板上后，进一步通过在成为近晶型液晶、向列型液晶的温度范围内的热处理工序，能够进行进一步的膜的均一化。本发明的有机半导体微粒材料的特征在于，其是在50℃～350℃的温度范围内，向近晶型液晶或向列型液晶的任一种液晶状态发生相变的热致液晶。若为50℃以下，则根据作为有机薄膜晶体管利用的温度环境，有可能晶体管特性发生很大变化。此外，若为350℃以上，则不仅塑料制的基板的使用变得困难，而且有机半导体材料的优点即以低成本、廉价的设备的制造变得困难。
作为特别优选的材料，优选在70℃至250℃的温度范围内向液晶状态发生相变的材料。作为特别优选的显示热致液晶性的温度范围，除了成本方面、晶体管性能方面之外，也有可能在柔性的塑料制的基板上形成有机晶体管，所以为70℃～200℃的范围。
作为进行热处理的环境气氛，可以在大气气氛中、氮气或氩气等不活性气体中或真空中的任一种气氛中进行。在真空气氛下或不活性气体气氛下进行热处理可防止各材料的劣化或氧化等，所以更优选。
此外，作为热处理的方法，没有特别限定，但可以利用烘箱、热辊或热压机等。此外，通过印刷法形成有机半导体薄膜后，在干燥区域中，也能够兼顾热处理和干燥。此外，热处理的时间只要有机半导体薄膜达到规定的温度就没有特别限定，但由于长时间的热处理会促进基材的劣化，所以优选在24小时以内。
由本发明的有机半导体微粒材料形成的有机半导体薄膜通过保持在有机溶剂的蒸气中，引起有机半导体微粒的再排列，提供更均一且平滑的膜。作为这样的溶剂，只要是之前列举的用于分散的溶剂就可以没有问题地使用，但作为特别优选的溶剂，可列举出氯仿、三氯甲烷、三氯乙烯等含卤素的有机溶剂、吡啶、n-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯等。作为溶剂的处理的方法，有将有机薄膜保持在包含溶剂的密闭的容器中的方法、将溶剂蒸气喷到有机薄膜上的方法等。
上述通式（1）所示的化合物体现出作为n型有机半导体材料的特性，通过利用上述化合物作为有机半导体薄膜，能够制造更有用的有机薄膜晶体管。以下，对利用本发明的有机系的有机薄膜晶体管进行更详细地说明，但本发明不限于这些结构。
一般，有机薄膜晶体管的结构经常采用栅电极被绝缘膜绝缘的MIS结构（Metal-Insulator-Semiconductor结构）。本发明中可以使用的有机薄膜晶体管是具有由有机半导体薄膜形成的有机半导体层、进一步包含源电极、漏电极及栅电极和栅极绝缘层的晶体管。在本发明的有机薄膜晶体管中，有机半导体薄膜通过有机半导体微粒材料形成。
接着，对本发明的有机薄膜晶体管的形态进行说明。图1、2是分别表示本发明的有机薄膜晶体管的结构的1个例子的截面图。在图1的有机薄膜晶体管的形态中，示出在基板16上设置栅电极14，在栅电极上层叠绝缘层11，在其上形成以规定的间隔形成的源电极12及漏电极13，进一步在其上层叠有机半导体薄膜15的底栅底接触型。在图2的有机薄膜晶体管的形态中，示出在基板16上设置栅电极14，在栅电极上层叠绝缘层11，在其上层叠有机半导体薄膜15，进一步在其上形成以规定的间隔形成的源电极12及漏电极13的底栅顶接触型。
在具有这样的构成的晶体管元件中，在栅电极与源电极之间施加电压，通过所施加的电压，有机半导体薄膜形成信道区域，通过控制在源电极与漏电极之间流通的电流进行开关动作。
接着，对形成本发明的有机薄膜晶体管的基材进行说明。作为基板的形成材料，只要是有绝缘性的材料则可以是任一种材料。例如，可以使用由玻璃、氧化铝等无机材料形成的基板、或聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等塑料制的基板。在使用塑料制的基板的情况下，可以制作轻量且耐冲击性优异的柔性的有机薄膜晶体管。这些基板可以单独使用，或者也可以并用。另外，在有导电性的基板、例如将硅用于基板材料的情况下，该基板也可以兼作栅电极。
接着，对形成本发明的有机薄膜晶体管的绝缘体层进行说明。在本发明中，作为构成栅极绝缘层的材料，没有特别限定，但可列举出例如SiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3、Al2O3、HfO2等无机材料。此外，作为高分子系绝缘膜材料，可以利用聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚碳酸酯等有机材料。栅极绝缘层中使用的绝缘材料可以单独使用，或者也可以并用。
这些绝缘体层的形成方法没有特别限定，但可列举出例如真空蒸镀法、CVD法、溅射法、大气压等离子体法等干式工艺、以及喷雾涂布法、旋涂法、刮刀涂布法、浸渍涂布法、流延法、辊涂法、棒涂法、模涂法、气刀法、滑斗（slidehopper）法、挤出法等涂布法、各种印刷法或喷墨法等湿式工艺，可以根据所使用的材料的特性而适当选择适用。例如，也可以在硅基板上通过热氧化、水蒸气氧化或等离子体氧化来形成SiO2层。
另外，栅极绝缘膜通过化学的表面处理而疏水化，从而绝缘体层与有机半导体薄膜的亲和性提高，能够形成均一的有机半导体薄膜，还能够抑制漏电流。虽然没有特别限制，但例如将OTS（十八烷基三氯硅烷）、ODS（十八烷基三甲氧基硅烷）、HMDS（六甲基二硅氮烷）等硅烷偶联剂、含氟的烷基硅烷偶联剂在栅极绝缘膜上进行溶液涂布或真空成膜来形成。
接着，对形成本发明的有机薄膜晶体管的电极材料进行说明。用于源电极、漏电极及栅电极的电极材料可以使用具有导电性的材料。可以使用例如金、银、铜、铂、铝、锂、钠、钾、镁、钙、钛、铟、钯、锰钼、镁、钙、钡、铬、钨、钽、镍、钴、铜、铁、铅、锡等金属材料、及它们的合金、InO2、ZnO2、SnO2、氧化铟锡（以下，简记为ITO）、氧化铟锌（以下，简记为IZO）等导电性氧化物、炭黑、富勒烯、碳纳米管、石墨等碳材料、导电性高分子化合物等。另外，在与有机半导体薄膜的接触面中更优选电阻小的金、铝、镁、钙、ITO、IZO、金/铬合金。
作为这些电极的形成方法，没有特别限定，但例如可以采用使用使导电性材料分散到溶液中而得到的分散液的印刷法、使用使导电性材料溶解到溶液中而得到的溶解液的印刷法、蒸镀法或溅射法等方法来形成。
此外，源电极与漏电极彼此对置配置，但电极间的距离（信道长度）成为决定晶体管特性的主要原因之一。电极间的距离（信道长度）通常只要是5,000μm以下就可以没有问题地使用，但优选为1,000μm以下，源电极与漏电极间的宽度（信道宽度）可以没有特别限制地使用，但优选为1mm以下。此外，该信道宽度在电极的结构成为梳型的结构时等，也可以形成更长的信道宽度。所形成的源电极、漏电极的厚度只要是几nm到几百μm的范围就可以没有问题地使用，但更优选为30nm到200μm。
此外，本发明的有机薄膜晶体管中，出于减轻大气中的氧或水分等的影响的目的，也可以在有机薄膜晶体管的外周面的整个面或一部分上设置阻气层。作为形成阻气层的材料，可列举出例如聚乙烯醇、乙烯-乙烯基醇共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯等。
另外，本发明的有机薄膜晶体管可以利用电子迁移率（cm2/Vs）、开/关比、阈值电压（V）来评价晶体管特性。特别是电子迁移率在有机薄膜晶体管中为可得到大电流等较大的值很重要。电子迁移率优选为0.0001cm2/Vs以上。此外，若是0.001cm2/Vs，则可以作为存储器、电子纸用驱动元件使用，但若是0.01cm2/Vs以上，则可以作为无定形硅的替代品，可用于有源矩阵的驱动元件等中。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明。
[制造例1：化合物A的合成]
首先，使苝四羧酸酐3.9g和十三烷基胺4.4g、无水醋酸锌0.6g分散到N-甲基-2-吡咯烷酮50ml中，在氮气流下、在160℃下搅拌4小时。冷却后过滤，将滤物按照甲醇、稀盐酸、接着水的顺序进行洗涤。之后，进行干燥而得到5.90g的N,N’-十三烷基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺（收率为70%）。所得到的化合物使用柱色谱法进行分配，通过重结晶进行纯化，作为粗粒子，得到PTCDI-C13（化合物A）。利用差示扫描量热测定热分析（DSC）的吸热峰（在室温～250℃以下测定）：102℃、155℃、182℃、209℃（参照图7）。
[实施例1：分散液A1的调制]
将上述得到的化合物A按照达到0.01质量%的方式混合到乙腈（相对介电常数为37.5）中，通过激光烧蚀法（波长为532nm、强度为100mJ/cm2、照射时间为10分钟）来调制微粒分散液。所得到的分散液A1的平均粒径为45nm，标准偏差为14nm（动态光散射法）。将该分散液的粒径分布示于图3中。此外，通过紫外可见分光光度计来测定分散液的吸收特性。将分散前（bfTrr）、刚分散后（afTrr_soon）、3小时后（afTrr3h）、一天后（afTrr1d）、三天后（afTrr3d）及10天后（afTrr10d）的吸收特性的变化分别示于图4中。
[实施例2：分散液A2的调制]
将上述得到的化合物A按照达到0.05质量%的方式混合到乙醇（相对介电常数为24.3）中，通过激光烧蚀法（波长为532nm、强度为150mJ/cm2、照射时间为10分钟）来调制。将所得到的分散液静置10天后，除去上清液，将分离为下层的调制液作为分散液A2。
[实施例3：分散液A3的调制]
将上述得到的化合物A按照达到0.05质量%的方式混合到二氯乙烷（相对介电常数为10.5）中，通过激光烧蚀法（波长为532nm、强度为130mJ/cm2、照射时间为10分钟）来调制微粒分散液。所得到的分散液A3的平均粒径为250nm，标准偏差为140nm（动态光散射法）。
[实施例4：分散液A4的调制]
将上述得到的化合物A按照达到0.1质量%的方式混合到乙腈（相对介电常数为37.5）中，通过激光烧蚀法（波长为532nm、强度为100mJ/cm2、照射时间为10分钟）来调制微粒分散液。此外，分散液A4的分散稳定性优异，刚制作后和30天后的紫外可见吸收特性没有变化。
将上述调整的分散液A1～A4分别涂敷到基板上，在40℃的真空烘箱中干燥1小时，制作元件。另外，作为元件的电极，使用ITO或金，信道宽度设定为20μm和10μm。在高真空下测定晶体管特性，进行热处理后再进行测定。另外，热处理在真空烘箱中在设定温度为100～160℃下进行10小时。
[薄膜晶体管的评价]
薄膜晶体管的电特性用AGILENTB1500A在室温/真空下进行测定。ID（漏电流）-VD（漏电压）特性的VD的扫描方向设定为0到100V，VG（栅电压）设定为以20V间隔从100到0V为止。ID-VG特性在VD=100V下从0到100V为止扫描VG来测定。
由（ID）1/2-VG特性的直线区域和式（1）算出迁移率：μ。
l D = W 2 L C i μ ( V G - V T ) 2 式(1)
上述式（1）中，Ci为栅极电介质的静电容量（nF/cm2），VT为阈电压。场效应迁移率由ID 1/2-VG特性的斜率用式（1）求出，由拟合直线的X切片算出阈电压。
[实施例5]（使用分散液A1的有机晶体管的制作）
准备表面上具有形成栅极绝缘体层的氧化硅膜（厚度为200nm）的硅基板，将ITO（150nm）进行溅射制膜，使用光刻法和湿蚀刻将源电极、及漏电极图案化。此时的信道长度、信道宽度为10μm、1,000μm。之后，使有孔的PDMS（聚二甲基硅氧烷）片材与基板密合，在该孔中，将实施例1的分散液A1用针头式过滤器（0.45μm）过滤后，以10μl流延在硅基板上形成有机半导体薄膜，在真空中在50℃下，进行1小时的干燥/热处理。
对于上述得到的晶体管，测定每个不同的栅电压下的漏电压和漏电流。如图5所示的那样，由于在漏电流-漏电压曲线上观察到明朗的饱和区域，所以表示作为具有典型的n型特性的场效应晶体管进行驱动。由漏电流-漏电压曲线算出的晶体管特性值为10.7×10-6cm2/Vs，阈电压值为32V，开/关比为102。将结果示于表1中。
[实施例6]（使用分散液A2的有机晶体管的制作）
与实施例5同样地，使用实施例2中得到的分散液A2，制作有机薄膜晶体管。对于该晶体管，测定每个不同的栅电压下的漏电压和漏电流。由于在漏电流-漏电压曲线上观察到明朗的饱和区域，所以表示作为具有典型的n型特性的场效应晶体管进行驱动。在40℃的真空烘箱中干燥1小时，在高真空下测定晶体管特性。由漏电流-漏电压曲线算出的晶体管特性值为2.49×10-6cm2/Vs，阈电压值为3.9V。将结果示于表1中。
表1：有机薄膜晶体管的特性
[实施例7～10]
与实施例5同样地，使用将实施例3中得到的分散液A3在使用前进行超声波处理的分散液来制作有机薄膜晶体管。对于所得到的各晶体管，测定每个不同的栅电压下的漏电压和漏电流。由于在漏电流-漏电压曲线上观察到明朗的饱和区域，所以表示作为具有典型的n型特性的场效应晶体管进行驱动。在40℃的真空烘箱中干燥1小时，在高真空下测定晶体管特性后，进一步在真空烘箱中在设定温度（100～160℃）下进行10小时热处理，再测定晶体管特性。将由热处理温度、及漏电流-漏电压曲线算出的晶体管特性值示于表2中。
表2：有机薄膜晶体管的特性
[实施例11]
准备在表面具有成为栅极绝缘体层的氧化硅膜（厚度为200nm）的硅基板，使用阴罩（shadowmask），形成金电极（100nm）的图案作为源/漏电极。此时的信道长度、信道宽为10μm、1,000μm。之后，将2μl分散液A3用吸管流延到基板上，在硅基板上形成有机半导体薄膜，在真空中、在40℃下干燥1小时。
由于在漏电流-漏电压曲线上观察到明朗的饱和区域，所以表示作为具有典型的n型特性的场效应晶体管进行驱动。由漏电流-漏电压曲线算出的晶体管特性值为3.3×10-5cm2/Vs，阈电压值为38V。
[实施例12]
将实施例11中制作的有机薄膜晶体管在180℃、真空烘箱中进行10小时热处理，得到实施例11的有机薄膜晶体管。
由于在漏电流-漏电压曲线上观察到明朗的饱和区域，所以表示作为具有典型的n型特性的场效应晶体管进行驱动。由漏电流-漏电压曲线算出的晶体管特性值为1.8×10-4cm2/Vs，阈电压值为64V。
[实施例13]
准备在表面上具有成为栅极绝缘体层的氧化硅膜（厚度为200nm）的硅基板，使用阴罩，作为源/漏电极，形成金电极（100nm）的图案。此时的信道长度、信道宽为10μm、1,000μm。将基板洗涤后，将含有ODTS（十八烷基三氯硅烷）的甲苯溶液滴下到基板上，在40℃下进行10分钟的处理。再次洗涤基板，之后，将5μl分散液A4用吸管流延到基板上，在真空中（40℃）进行干燥，在硅基板上形成有机半导体薄膜。
由于在漏电流-漏电压曲线上观察到明朗的饱和区域，所以表示作为具有典型的n型特性的场效应晶体管进行驱动。由漏电流-漏电压曲线算出的晶体管特性值为1.1×10-3cm2/Vs，阈电压值为47V，开关比为103。
[实施例14]
将实施例13中制作的元件在高纯度氮气氛下进行180℃的热处理。通过AFM（原子间力显微镜）观察所得到的元件的有机半导体薄膜时，确认了通过进行热处理，表面变得平滑且形成均一的膜。
由于在漏电流-漏电压曲线上观察到明朗的饱和区域，所以表示作为具有典型的n型特性的场效应晶体管进行驱动。由漏电流-漏电压曲线算出的晶体管特性值为2.7×10-2cm2/Vs，阈电压值为50V，开关比为105。
工业上的可利用性
根据本发明，能够提供具有高的电子迁移率及高的开/关值、并且能够通过使用有机半导体微粒材料的涂布法/印刷法来形成有机半导体薄膜的有机半导体材料。此外，能够提供使用上述有机半导体材料而制造的有机薄膜晶体管。
符号的说明
11：绝缘层
12：源电极
13：漏电极
14：栅电极
15：有机半导体薄膜
16：基板

Claims (8)

1.一种有机半导体膜形成用分散液，其是为了形成有机半导体膜而使用的分散液，其特征在于，该分散液含有：包含醇系溶剂和/或非质子系极性溶剂的有机溶剂和分散在该有机溶剂中的有机半导体微粒材料，
所述非质子系极性溶剂为选自环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈中的至少一种，
该有机半导体微粒材料是能够作为有机半导体材料使用的微粒状的材料，该微粒是在被加热至50℃～350℃的温度时向液晶状态发生相变的热致液晶，所述微粒包含下述通式(1)所示的苝四甲酰二亚胺衍生物，
通式(1)
其中，式中，R1、R2分别独立地为碳原子数为1～22的分支或非分支的烷基，也可以包含N、O、S或P的杂原子。
2.根据权利要求1所述的有机半导体膜形成用分散液，其中，所述通式(1)所示的衍生物为下述结构式(1)所示的N,N’-双十三烷基苝四甲酰二亚胺、或下述结构式(2)所示的N,N’-双(3-(正十二烷氧基)-正丙基)-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺，
3.根据权利要求1或2所述的有机半导体膜形成用分散液，其中，所述向液晶状态发生相变的温度为100℃～250℃。
4.根据权利要求1或2所述的有机半导体膜形成用分散液，其中，所述微粒的平均粒径为10nm至10μm。
5.根据权利要求1或2所述的有机半导体膜形成用分散液，其中，所述有机溶剂的相对介电常数为2～60。
6.根据权利要求1或2所述的有机半导体膜形成用分散液，其中，所述醇系溶剂为选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇、正己醇中的至少一种。
7.一种有机半导体薄膜的制造方法，其特征在于，通过将权利要求1～6中任一项所述的有机半导体膜形成用分散液涂敷到基板上并干燥后，将所形成的涂敷膜加热处理至50℃～350℃的温度，从而使该膜中的有机半导体微粒材料向液晶状态发生相变，在基板上形成均匀的有机半导体薄膜。
8.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，其是在基板上至少形成有栅电极、栅极绝缘层、有机半导体薄膜以及源电极及漏电极的有机薄膜晶体管，所述有机半导体薄膜是通过权利要求7所述的制造方法形成的有机半导体薄膜。
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