CN103183661A - 联噻吩衍生物及包含此衍生物的半导体元件 - Google Patents
联噻吩衍生物及包含此衍生物的半导体元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103183661A CN103183661A CN2012100416944A CN201210041694A CN103183661A CN 103183661 A CN103183661 A CN 103183661A CN 2012100416944 A CN2012100416944 A CN 2012100416944A CN 201210041694 A CN201210041694 A CN 201210041694A CN 103183661 A CN103183661 A CN 103183661A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bithiophene
- semiconductor element
- derivative
- thiophene
- bst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 45
- OHZAHWOAMVVGEL-UHFFFAOYSA-N 2,2'-bithiophene Chemical class C1=CSC(C=2SC=CC=2)=C1 OHZAHWOAMVVGEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 45
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N N-Butyllithium Chemical compound [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 14
- 125000005605 benzo group Chemical group 0.000 description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 0 *c(cc1)ccc1-c1ccccc1 Chemical compound *c(cc1)ccc1-c1ccccc1 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 7
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GCTFWCDSFPMHHS-UHFFFAOYSA-M Tributyltin chloride Chemical compound CCCC[Sn](Cl)(CCCC)CCCC GCTFWCDSFPMHHS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 6
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- VJYJJHQEVLEOFL-UHFFFAOYSA-N thieno[3,2-b]thiophene Chemical compound S1C=CC2=C1C=CS2 VJYJJHQEVLEOFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 4
- -1 biphenyl (4-tributylstannylbiphenyl) Chemical group 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- WRVLOGMXOXURLD-UHFFFAOYSA-N 3-tetradecylsulfanyl-2-thiophen-2-ylthiophene Chemical compound C(CCCCCCCCCCCCC)SC1=C(SC=C1)C=1SC=CC1 WRVLOGMXOXURLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 1-benzothiophene Chemical compound C1=CC=C2SC=CC2=C1 FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEFNJDLSGKWSKR-UHFFFAOYSA-N C(CCC)[Sn](C1=CC2=C(S1)C=CC=C2)(CCCC)CCCC.S2C1=C(C=C2)C=CC=C1 Chemical compound C(CCC)[Sn](C1=CC2=C(S1)C=CC=C2)(CCCC)CCCC.S2C1=C(C=C2)C=CC=C1 PEFNJDLSGKWSKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- AQCJCMLQKQLLJK-UHFFFAOYSA-N tributyl(dithieno[2,3-a:3',2'-c]thiophen-6-yl)stannane Chemical compound C1=CSC2=C1SC1=C2SC([Sn](CCCC)(CCCC)CCCC)=C1 AQCJCMLQKQLLJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UJPVMOUQRNYNSA-UHFFFAOYSA-N 1-benzothiophen-2-yl(tributyl)stannane Chemical compound C1=CC=C2SC([Sn](CCCC)(CCCC)CCCC)=CC2=C1 UJPVMOUQRNYNSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUQVGKNLSOSINI-UHFFFAOYSA-N 1-benzothiophene Chemical compound C1=CC=C2SC=CC2=C1.C1=CC=C2SC=CC2=C1 VUQVGKNLSOSINI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZSAUZZXFIZPTAU-UHFFFAOYSA-N 2-bromonaphthalene Chemical compound BrC1=CC2=CC=CC=C2C=C1.BrC1=CC2=CC=CC=C2C=C1 ZSAUZZXFIZPTAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PJEVIJVTWNCFIU-UHFFFAOYSA-N 5-naphthalen-2-yl-2-(5-naphthalen-2-yl-3-tetradecylsulfanylthiophen-2-yl)-3-tetradecylsulfanylthiophene Chemical compound C1=CC=CC2=CC(C3=CC(=C(S3)C3=C(C=C(S3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)SCCCCCCCCCCCCCC)SCCCCCCCCCCCCCC)=CC=C21 PJEVIJVTWNCFIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DDXMRZSJVIVWAP-UHFFFAOYSA-N BrC1=CC=C(C=C1)C1=CC=CC=C1.BrC1=CC=C(C=C1)C1=CC=CC=C1 Chemical group BrC1=CC=C(C=C1)C1=CC=CC=C1.BrC1=CC=C(C=C1)C1=CC=CC=C1 DDXMRZSJVIVWAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIMMUPPBPVKWKM-UHFFFAOYSA-N Cc1cc2ccccc2cc1 Chemical compound Cc1cc2ccccc2cc1 QIMMUPPBPVKWKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- VGWBXRXNERKBSJ-UHFFFAOYSA-N dithieno[2,3-a:2',3'-d]thiophene Chemical compound C1=CSC2=C1SC1=C2SC=C1 VGWBXRXNERKBSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N pyriproxyfen Chemical compound C=1C=CC=NC=1OC(C)COC(C=C1)=CC=C1OC1=CC=CC=C1 NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- PEIKLLUHNOJFSF-UHFFFAOYSA-N tributyl(naphthalen-2-yl)stannane Chemical compound C1=CC=CC2=CC([Sn](CCCC)(CCCC)CCCC)=CC=C21 PEIKLLUHNOJFSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PKFWMISWHRSGAC-UHFFFAOYSA-N tributyl-(4-phenylphenyl)stannane Chemical group C1=CC([Sn](CCCC)(CCCC)CCCC)=CC=C1C1=CC=CC=C1 PKFWMISWHRSGAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D333/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
- C07D333/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
- C07D333/04—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings not substituted on the ring sulphur atom
- C07D333/26—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings not substituted on the ring sulphur atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
- C07D333/30—Hetero atoms other than halogen
- C07D333/34—Sulfur atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D333/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
- C07D333/50—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom condensed with carbocyclic rings or ring systems
- C07D333/52—Benzo[b]thiophenes; Hydrogenated benzo[b]thiophenes
- C07D333/54—Benzo[b]thiophenes; Hydrogenated benzo[b]thiophenes with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to carbon atoms of the hetero ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D519/00—Heterocyclic compounds containing more than one system of two or more relevant hetero rings condensed among themselves or condensed with a common carbocyclic ring system not provided for in groups C07D453/00 or C07D455/00
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/655—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/466—Lateral bottom-gate IGFETs comprising only a single gate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
Abstract
本发明提供一种联噻吩衍生物，具有下列化学式(I)：
其中R为C8～25的烷基；以及A包括
本发明还提供一种包含该联噻吩衍生物的半导体元件。
Description
技术领域
本发明是涉及一种联噻吩衍生物，特别是涉及一种可溶性联噻吩衍生物，及包含此衍生物的半导体元件。
背景技术
在有机半导体(organic semiconductor)材料的领域中，五环分子是最常被使用作为主动层的材料，但其缺点包括在空气中会随时间氧化，而造成元件电性也随时间衰退。因此，开发新型有机半导体材料是近年来业界持续努力的目标。
发明内容
本发明的目的在于开发一种新型的有机半导体材料，从而使得包含此材料的半导体元件具有载子移动率高、稳定性佳(在大气中不易氧化)、制程简单便利等优异性能。
本发明提供一种联噻吩(bithiophene)衍生物，具有下列化学式(I)：
其中R为C8～25的烷基；以及A为
本发明提供一种半导体元件，包括：一基板；一栅极，形成于该基板上；一绝缘层，形成于该栅极与该基板上；一源极与一漏极，形成于该绝缘层上；以及一半导体层，形成于该绝缘层、该源极与该漏极上，其中该半导体层包括一如上述化学式(I)所述的联噻吩衍生物。
本发明提供一种新颖的有机半导体材料，其作为核心结构的联噻吩向外延伸出不同共轭系统，可有效提升材料的电性表现，而与联噻吩连接的烷基长链，由于有助于材料溶解在一般溶剂中，因而可利用液-液低温制程，藉由例如涂布方式，进行大面积制作，除了可降低元件生产成本外，也可增加制程便利性。此外，本发明于分子结构中导入硫原子，藉由硫与硫之间的强烈作用力与前述烷基长链所产生长链与长链之间的范德华力可进一步促进分子间的排列规则度，提升材料溶解性。因此，本发明提供一种可溶性的联噻吩有机半导体，其具有载子移动率高、稳定性佳(在大气中不易氧化)、制程简单便利等优异材料特性。
为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1是根据本发明的实施例，一种半导体元件的剖面示意图；
图2是包含实施例1的联噻吩衍生物的半导体元件I的ID-VG图；
图3是包含实施例2的联噻吩衍生物的半导体元件II的ID-VG图；
图4是包含实施例3的联噻吩衍生物的半导体元件III的ID-VG图；
图5是包含实施例4的联噻吩衍生物的半导体元件IV的ID-VG图；
图6是包含实施例5的联噻吩衍生物的半导体元件V的ID-VG图；以及
图7是包含实施例6的联噻吩衍生物的半导体元件VI的ID-VG图；
其中，主要元件符号说明：
10～半导体元件； 12～基板；
14～栅极； 16～绝缘层；
18～源极； 20～漏极；
22～半导体层。
具体实施方式
本发明的一实施例，提供一种联噻吩衍生物，具有下列化学式(I)：
化学式(I)中，R可为C8～25的烷基，A可为
以下列举数个本发明联噻吩衍生物的特定实例：
(化合物DBP-BST)、
(化合物DNp-BST)、
(化合物DBT-BST)、
(化合物DBTT-BST)、
(化合物DDTT-BST)或
(化合物DBTDT-BST)。
请参阅图1，说明本发明的一实施例的一种半导体元件。半导体元件10包括一基板12、一栅极14、一绝缘层16、一源极18、一漏极20与一半导体层22。栅极14形成于基板12上。绝缘层16形成于栅极14与基板12上。源极18与漏极20形成于绝缘层16上。半导体层22形成于绝缘层16、源极18与漏极20上。值得注意的是，半导体层22包括一如上述化学式(I)所述的联噻吩衍生物。基板12可为玻璃基板、石英基板、硅晶圆、塑料基板或金属膜。栅极14、源极18与漏极20可由例如钽合金、银合金、铜合金、铝合金或钼合金等金属材料或导电高分子(conductive polymers)所构成。绝缘层16可由任何适合的有机或无机绝缘材料所构成。在此实施例中，半导体元件10为一下栅极(bottom gate)元件。然，本发明并不以此为限，上述化学式(I)所揭露的联噻吩衍生物亦可作为上栅极(top gate)元件中位于栅极与源/漏极之间的半导体层。
本发明提供一种新颖的有机半导体材料，其作为核心结构的联噻吩向外延伸出不同共轭系统，可有效提升材料的电性表现，而与联噻吩连接的烷基长链，由于有助于材料溶解在一般溶剂中，因而可利用液-液低温制程，藉由例如涂布方式，进行大面积制作，除了可降低元件生产成本外，也可增加制程便利性。此外，本发明于分子结构中导入硫原子，藉由硫与硫之间的强烈作用力与前述烷基长链所产生长链与长链之间的范德华力可进一步促进分子间的排列规则度，提升材料溶解性。因此，本发明提供一种可溶性的联噻吩有机半导体，其具有载子移动率高、稳定性佳(在大气中不易氧化)、制程简单便利等优异材料特性。
【实施例1】本发明联噻吩衍生物I(化合物DBP-BST)的合成
合成步骤：
(1)4-三丁基锡基联苯(4-tributylstannylbiphenyl；21)的合成
在无水、无氧的操作条件下，于-78℃，将2.5M正丁基锂(n-BuLi)(2.1mL/己烷，5.32mmol)加入4-溴联苯(4-bromobiphenyl)(1.24g，5.32mmol)/THF(20mL)中，于-78℃，反应40分钟后，加入氯化三丁基锡(SnBu3Cl)(1.65mL，5.85mmol)，于-78℃，反应1小时后，回至室温反应8小时，待反应结束后，以乙醚(30mL)与去离子水(50mL)进行萃取，取有机层并利用旋转浓缩仪将乙醚抽掉，最后，利用减压蒸馏进行纯化，得透明无色油状物(1.83g，78％)。
(2)5，5’-二(4-联苯)-3，3’-二(十四烷基磺酰基)-2，2’-联噻吩(5，5’-di(4-biphenyl)-3，3’-bis(tetradecanylsulfanyl)-2，2’-bithiophene，DBP-BST；3)的合成
在无水、无氧的操作条件下，将4-三丁基锡基联苯(4-tributylstannylbiphenyl)(21)(0.25g，0.56mmol)加入至diBr-BST(18)(0.2g，0.26mmol)/Pd(PPh3)4(12mg，0.01mmol)/甲苯(30mL)，于140℃，加热回流反应2天。反应结束后，将甲苯旋干后，以己烷为冲提液进行管柱层析，最后，利用再结晶而得到橙色固体(110mg，46％)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ7.7(d，J＝7.8Hz，4H)，7.64(d，J＝7.8Hz，8H)，7.47(t，J＝7.5Hz，2H)，7.37(d，J＝7.2Hz，4H)，7.35(s，2H)，2.88(t，J＝7.2Hz，4H)，1.61(m，4H)，1.37(m，4H)，1.22(m，40H)，0.86(t，J＝6.6Hz，6H)。
【实施例2】本发明联噻吩衍生物II(化合物DNp-BST)的合成
合成步骤：
(1)2-三丁基锡基萘(2-tributylstannylnaphthalene；22)的合成
在无水、无氧操作条件下，于-78℃，将2.5M正丁基锂(n-BuLi)(1.9mL/己烷，4.83mmol)加入2-溴萘(2-bromonaphthalene)(1g，4.83mmol)/THF(20mL)中，于-78℃，反应40分钟后，加入氯化三丁基锡(SnBu3Cl)(1.5mL，5.31mmol)，于-78℃，反应1小时后，回至室温反应8小时，待反应结束后，加入乙醚(30mL)与去离子水(50mL)进行萃取，取有机层并利用旋转浓缩仪将乙醚抽掉，最后，利用减压蒸馏进行纯化，得透明淡黄色油状物(1.68g，83％)。
(2)5，5’-二(萘-2-基)-3，3’-二(十四烷基磺酰基)-2，2’-联噻吩(5，5’-di(naphthalen-2-yl)-3，3’-bis(tetradecanylsulfanyl)-2，2’-bithiophene，DNp-BST；4)的合成
在无水、无氧的条件下，将4-三丁基锡基萘(4-tributylstannylnaphthalene)(22)(0.24g，0.56mmol)加入至diBr-BST(18)(0.2g，0.26mmol)/Pd(PPh3)4(12mg，0.01mmol)/甲苯(30mL)，于140℃，加热回流反应2天。反应结束后，将甲苯旋干后，以己烷为冲提液进行管柱层析，最后，利用再结晶而得到橙色固体(100mg，43％)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ8.07(s，2H)，7.89～7.82(m，6H)，7.75(dd，J＝7.8Hz，J＝1.8Hz，2H)，7.52～7.47(m，4H)，7.45(s，2H)，2.92(t，J＝7.2Hz，4H)，1.64(m，4H)，1.39(m，4H)，1.12(m，40H)，0.87(t，J＝6.9Hz，6H)。
【实施例3】本发明联噻吩衍生物III(化合物DBT-BST)的合成
合成步骤：
(1)2-三丁基锡基苯并[b]噻吩(2-tributylstannylbenzo[b]thiophene；23)的合成
在无水、无氧的操作条件下，于0℃，将2.5M正丁基锂(n-BuLi)(3.1mL/己烷，7.67mmol)加入苯并[b]噻吩(benzo[b]thiophene)(1.05g，7.67mmol)/THF(20mL)中，于0℃，反应1小时后，加入氯化三丁基锡(SnBu3Cl)(2.38mL，8.44mmol)，于0℃，反应30分钟后，回至室温反应8小时，待反应结束后，加入乙醚(30mL)与去离子水(50mL)进行萃取，取有机层并利用旋转浓缩仪将乙醚抽掉，最后，利用减压蒸馏进行纯化，得透明淡黄色油状物(1.76g，54％)。
(2)5，5’-二(苯并[b]噻吩-2-基)-3，3’-二(十四烷基磺酰基)-2，2’-联噻吩(5，5’-di(benzo[b]thiophen-2-yl)-3，3’-bis(tetradecanylsulfanyl)-2，2’-bithiophene，DBT-BST；5)的合成
在无水、无氧的条件下，将2-三丁基锡基苯并[b]噻吩(2-tributylstannylbenzo[b]thiophene)(23)(0.25g，0.56mmol)加入至diBr-BST(18)(0.21g，0.26mmol)/Pd(PPh3)4(12mg，0.01mmol)/甲苯(30mL)，于140℃，加热回流反应2天。反应结束后，将甲苯旋干后，以己烷为冲提液进行管柱层析，最后，利用再结晶而得到橙色固体(100mg，42％)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ7.78(dd，J＝6.6Hz，J＝1.8Hz，4H)，7.45(s，2H)，7.34(m，4H)，7.27(s，2H)，2.89(t，J＝7.2Hz，4H)，1.63(m，4H)，1.38(m，4H)，1.22(m，40H)，0.87(t，J＝6.6Hz，6H)。
【实施例4】本发明联噻吩衍生物IV(化合物DBTT-BST)的合成
合成步骤：
(1)2-三丁基锡基苯并[d，d’]噻吩并[3，2-b]噻吩(2-tributylstannylbenzo[d，d’]thieno[3，2-b]thiophene；24)的合成
在无水、无氧的操作条件下，于0℃，将2.5M正丁基锂(n-BuLi)(2.2mL/己烷，5.57mmol)加入苯并[d，d’]噻吩并[3，2-b]噻吩(benzo[d，d’]thieno[3，2-b]thiophene)(15)(1.06g，5.57mmol)/THF(20mL)中，于0℃，反应1小时后，加入氯化三丁基锡(SnBu3Cl)(1.73mL，6.13mmol)，于0℃，反应30分钟后，回至室温反应8小时，待反应结束后，加入乙醚(30mL)与去离子水(50mL)萃取，取有机层并利用旋转浓缩仪将乙醚抽掉，最后，利用减压蒸馏进行纯化，得透明淡黄色油状物(1.81g，68％)。
(2)5，5，-二(苯并[d，d’]噻吩并[3，2-b]噻吩2-基)-3，3’-二(十四烷基磺酰基)-2，2’-联噻吩5，5’-di(benzo[d，d’]thieno[3，2-b]thiophen-2-yl)-3，3’-bis(tetradecanylsulfanyl)-2，2’-bithiophene(DBTT-BST；6)的合成
在无水、无氧的条件下，将2-三丁基锡基苯并[d，d’]噻吩并[3，2-b]噻吩(2-tributylstannylbenzo[d，d’]thieno[3，2-b]thiophene)(24)(0.43g，0.88mmol)加入至diBr-BST(18)(0.31g，0.4mmol)/Pd(PPh3)4(18.5mg，0.02mmol)/甲苯(30mL)，于140℃，加热回流反应2天。反应结束后，将甲苯旋干后，以甲苯为冲提液进行管柱层析，最后，利用再结晶而得到红色固体(241mg，60％)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ7.86～7.80(q，J＝7.5，4H)，7.45(s，2H)，7.43～7.33(m，4H)，7.25(s，2H)，2.90(t，J＝7.2Hz，4H)，1.64(m，4H)，1.38，(m，4H)，1.21(m，40H)，0.86(t，J＝6.6Hz，6H)。
【实施例5】本发明联噻吩衍生物V(化合物DDTT-BST)的合成
合成步骤：
(1)2-三丁基锡基二噻吩并[3，2-b；2′，3′-d]噻吩(2-tributylstannyldithieno[3，2-b；2′，3′-d]thiophene；25)的合成
在无水、无氧操作条件下，于0℃，将2.5M正丁基锂(n-BuLi)(2.04mL/己烷，5.09mmol)加入二噻吩并[3，2-b；2′，3′-d]噻吩(dithieno[3，2-b；2′，3′-d]thiophene)(20)(1g，5.09mmol)/THF(20mL)中，于0℃，反应1小时后，加入氯化三丁基锡(SnBu3Cl)(1.58mL，5.6mmol)，于0℃下，反应30分钟后，回至室温反应8小时，待反应结束后，加入乙醚(30mL)与去离子水(50mL)进行萃取，取有机层并利用旋转浓缩仪将乙醚抽掉，最后，利用减压蒸馏进行纯化，得透明淡黄色油状物(2.1g，85％)。
(2)5，5’-二(二噻吩并[3，2-b；2′，3′-d]噻吩-2-基)-3，3’-二(十四烷基磺酰基)-2，2’-联噻吩(5，5’-di(dithieno[3，2-b；2′，3′-d]thiophen-2-yl)-3，3’-bis(tetradecanylsulfanyl)-2，2’-bithiophene，DDTT-BST；7)的合成
在无水、无氧的操作条件下，将2-三丁基锡基二噻吩并[3，2-b；2′，3′-d]噻吩(2-tributylstannyldithieno[3，2-b；2′，3′-d]thiophene)(25)(0.34g，0.7mmol)加入至diBr-BST(18)(0.25g，0.32mmol)/Pd(PPh3)4(14.7mg，0.01mmol)/甲苯(30mL)，于140℃，加热回流反应2天。反应结束后，将甲苯旋干后，以甲苯为冲提液进行管柱层析，最后，利用再结晶而得到红色固体(237mg，74％)。
1H NMR(300MHz，CDCl3)：7.42(s，2H)，7.39(d，J＝5.1，2H)，7.29(t，J＝5.1，2H)，7.19(s，2H)，2.29(t，J＝7.5Hz，4H)，1.63(m，4H)，1.37(m，4H)，1.21(m，40H)，0.86(t，J＝7.2Hz，6H)。
【实施例6】本发明联噻吩衍生物VI(化合物DBTDT-BST)的合成
合成步骤：
(1)2-三丁基锡基苯并[d，d′]噻吩并[3，2-b；4，5-b′]二噻吩(2-tributylstannylbenzo[d，d′]thieno[3，2-b；4，5-b′]dithiophene；26)的合成
在无水、无氧的操作条件下，于0℃，将2.5M正丁基锂(n-BuLi)(1.87mL/己烷，4.69mmol)加入苯并[d，d′]噻吩并[3，2-b；4，5-b′]二噻吩(benzo[d，d′]thieno[3，2-b；4，5-b′]dithiophene)(11)(1.1g，4.46mmol)/THF(20mL)中，于0℃，反应1小时后，加入氯化三丁基锡(SnBu3Cl)(1.38mL，4.91mmol)，于0℃，反应30分钟后，回至室温反应8小时，待反应结束后，加入乙醚(30mL)与去离子水(50mL)进行萃取，取有机层并利用旋转浓缩仪将乙醚抽掉，最后，利用减压蒸馏进行纯化，得透明淡黄色油状物(1.7g，71％)。
(2)5，5’-二(苯并[d，d′]噻吩并[3，2-b；4，5-b′]二噻吩-2-基)-3，3’-二(十四烷基磺酰基)-2，2’-联噻吩(5，5’-di(benzo[d，d′]thieno[3，2-b；4，5-b′]dithiophen-2-yl)-3，3’-bis(tetradecanylsulfanyl)-2，2’bithiophene，DBTDT-BST；8)的合成
在无水、无氧的操作条件下，将2-三丁基锡基苯并[d，d′]噻吩并[3，2-b；4，5-b′]二噻吩(2-tributylstannylbenzo[d，d′]thieno[3，2-b；4，5-b′]dithiophene)(26)(0.31g，0.57mmol)加入至diBr-BST(18)(0.2g，0.26mmol)/Pd(PPh3)4(12mg，0.01mmol)/甲苯(30mL)，于140℃，加热回流反应2天。反应结束后，将甲苯旋干后，以甲苯为冲提液进行管柱层析，最后，利用再结晶而得到红色固体(142mg，49％)。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.88～7.81(q，J＝7.5，4H)，7.48(s，2H)，7.44(t，J＝7.5，2H)，7.36(t，J＝7.5，2H)，7.19(s，2H)，2.91(t，J＝7.5Hz，4H)，1.67(m，4H)，1.46(m，4H)，1.24(m，40H)，0.87(t，J＝6.5Hz，6H)。
【实施例7】本发明联噻吩衍生物的物理特性
以XRD对本发明联噻吩衍生物I～VI的结晶特性进行分析，结果如表1所示。
表1
| 联噻吩衍生物 | 2θ(°) | 强度(a.u.) |
| I | 4.70 | 361 |
| II | 5.76 | 998 |
| III | 5.85 | 800 |
| IV | 5.61 | 1262 |
| V | 6.16 | 1850 |
| VI | 5.43 | 1401 |
根据XRD分析结果，本发明联噻吩衍生物I～VI均具有强结晶特性，致电性表现佳。
【实施例8】本发明半导体元件的性能测试
请参阅图1，本发明半导体元件10中，栅极14所使用的材料为ITO，绝缘层16所使用的材料为二氧化硅，半导体层22包括本发明联噻吩衍生物I～VI，源极18与漏极20所使用的材料为金。
图2～7分别为半导体元件I～VI的ID-VG图。下表2为以本发明联噻吩衍生物I～VI作为半导体层所制作而成的半导体元件I～VI分别在电性图中VD＝-50V时的载子移动率(mobility)及Vth值。
表2
由表2可知，本实施例所制作的半导体元件其载子移动率与Vth值均有相当不错的表现，尤其当以联噻吩衍生物VI作为半导体层时，元件的载子移动率高达0.45cm2/V-sec。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种联噻吩衍生物，具有下列化学式(I)：
其中：
R为C8～25的烷基；以及
2.如权利要求1所述的联噻吩衍生物，其中所述联噻吩衍生物为
3.一种半导体元件，包括：
一基板；
一栅极，形成于该基板上；
一绝缘层，形成于该栅极与该基板上；
一源极与一漏极，形成于该绝缘层上；以及
一半导体层，形成于该绝缘层、该源极与该漏极上，
其中所述半导体层包括一如权利要求1所述的联噻吩衍生物。
4.如权利要求3所述的半导体元件，其中所述基板为玻璃基板、石英基板、硅晶圆、塑料基板、或金属膜。
5.如权利要求3所述的半导体元件，其中所述栅极、所述源极与所述漏极由金属或导电高分子所构成。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101100021A TW201329063A (zh) | 2012-01-02 | 2012-01-02 | 聯噻吩衍生物及包含此衍生物之半導體元件 |
| TW101100021 | 2012-01-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103183661A true CN103183661A (zh) | 2013-07-03 |
| CN103183661B CN103183661B (zh) | 2016-05-18 |
Family
ID=48675138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210041694.4A Active CN103183661B (zh) | 2012-01-02 | 2012-02-20 | 联噻吩衍生物及包含此衍生物的半导体元件 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8759543B2 (zh) |
| CN (1) | CN103183661B (zh) |
| TW (1) | TW201329063A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109265435A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-25 | 上海应用技术大学 | 4,4’-二芳基-3,3’-联二噻吩衍生物、合成方法及其应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8993711B2 (en) | 2010-10-06 | 2015-03-31 | Polyera Corporation | Semiconducting polymers and optoelectronic devices incorporating same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1807428A (zh) * | 2005-12-08 | 2006-07-26 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 稠环单元封端的齐聚噻吩类高迁移率有机半导体材料及用途 |
| CN1835941A (zh) * | 2003-08-15 | 2006-09-20 | 3M创新有限公司 | 并苯噻吩半导体 |
| CN1891732A (zh) * | 2004-07-08 | 2007-01-10 | 三星电子株式会社 | 含有低聚噻吩和n－型杂芳族单元的有机半导体共聚物 |
| WO2011102390A1 (ja) * | 2010-02-18 | 2011-08-25 | 住友化学株式会社 | 芳香族化合物、及びこれを用いた有機薄膜、並びにこの有機薄膜を備える有機薄膜素子 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7081210B2 (en) | 2002-04-22 | 2006-07-25 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Organic semiconductor composition |
| EP1539864B1 (en) | 2002-07-18 | 2006-09-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dendritic polymer and electronic device element employing the polymer |
| US7109519B2 (en) | 2003-07-15 | 2006-09-19 | 3M Innovative Properties Company | Bis(2-acenyl)acetylene semiconductors |
| JP4888043B2 (ja) | 2005-12-27 | 2012-02-29 | セイコーエプソン株式会社 | 有機半導体用組成物、トランジスタの製造方法、アクティブマトリクス装置の製造方法、電気光学装置の製造方法および電子機器の製造方法 |
| JP2008100980A (ja) | 2006-09-21 | 2008-05-01 | Seiko Epson Corp | 有機半導体化合物、有機半導体薄膜、有機半導体塗布液、有機薄膜トランジスタ、ビス（ベンゾ［４，５］チエノ）［２，３−ｂ：３’２’−ｅ］［１，４］ジチインの製造方法、およびビス（ベンゾ［４，５］チエノ）［２，３−ｂ：２’３’−ｅ］［１，４］ジチインの製造方法 |
| JP5480510B2 (ja) | 2008-03-31 | 2014-04-23 | 住友化学株式会社 | 有機半導体組成物、並びに有機薄膜及びこれを備える有機薄膜素子 |
-
2012
- 2012-01-02 TW TW101100021A patent/TW201329063A/zh unknown
- 2012-02-20 CN CN201210041694.4A patent/CN103183661B/zh active Active
- 2012-05-02 US US13/462,009 patent/US8759543B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1835941A (zh) * | 2003-08-15 | 2006-09-20 | 3M创新有限公司 | 并苯噻吩半导体 |
| CN1891732A (zh) * | 2004-07-08 | 2007-01-10 | 三星电子株式会社 | 含有低聚噻吩和n－型杂芳族单元的有机半导体共聚物 |
| CN1807428A (zh) * | 2005-12-08 | 2006-07-26 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 稠环单元封端的齐聚噻吩类高迁移率有机半导体材料及用途 |
| WO2011102390A1 (ja) * | 2010-02-18 | 2011-08-25 | 住友化学株式会社 | 芳香族化合物、及びこれを用いた有機薄膜、並びにこの有機薄膜を備える有機薄膜素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109265435A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-25 | 上海应用技术大学 | 4,4’-二芳基-3,3’-联二噻吩衍生物、合成方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201329063A (zh) | 2013-07-16 |
| CN103183661B (zh) | 2016-05-18 |
| US20130168642A1 (en) | 2013-07-04 |
| US8759543B2 (en) | 2014-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6690029B1 (en) | Substituted pentacenes and electronic devices made with substituted pentacenes | |
| JP5562652B2 (ja) | シリルエチニル化されたヘテロアセン類およびそれで作製された電子装置 | |
| US8178873B2 (en) | Solution processable organic semiconductors | |
| JP5147299B2 (ja) | 有機半導体材料、これを含む組成物、これを用いた有機半導体薄膜および有機電子素子 | |
| US20060131570A1 (en) | Substituted anthracenes and electronic devices containing the substituted anthracenes | |
| EP2452942A1 (en) | Substituted benzochalcogenoacene compound, thin film comprising the compound, and organic semiconductor device including the thin film | |
| Ono et al. | Photooxidation and reproduction of pentacene derivatives substituted by aromatic groups | |
| US9876182B2 (en) | Thieno-containing compounds and processes and uses thereof | |
| CN106749318A (zh) | 一种基于氧杂稠环类的有机场效应晶体管材料及其合成方法和应用 | |
| CN107805249A (zh) | 一种菲并咪唑衍生物及其有机发光器件 | |
| CN103183661A (zh) | 联噻吩衍生物及包含此衍生物的半导体元件 | |
| CN104114563A (zh) | 并苯二硫族元素杂环戊二烯衍生物用中间体及其合成方法 | |
| KR20040027325A (ko) | 코어-쉘 구조를 갖는 유기 화합물 | |
| TW201441275A (zh) | 有機半導體材料及薄膜電晶體 | |
| Feng et al. | Synthesis and optical properties of starburst carbazoles based on 9-phenylcarbazole core | |
| WO2008120839A1 (en) | Novel organic semiconductor compound, and organic thin film transistor using the same | |
| CN103304780B (zh) | 基于乙烯-DPP的大π共聚物及其制备方法与应用 | |
| US8513466B2 (en) | Class of soluble, photooxidatively resistant acene derivatives | |
| CN107652286A (zh) | 一种三芳胺类衍生物及其有机发光器件 | |
| JP5214910B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| CN109880065A (zh) | 含三氟甲基共轭聚合物及其制备方法与应用 | |
| Choi et al. | Synthesis and characterization of a series of bis (dimethyl-n-octylsilyl) oligothiophenes for organic thin film transistor applications | |
| JP5035958B2 (ja) | 分岐型化合物、これを用いた有機薄膜及び有機薄膜素子 | |
| KR20080088698A (ko) | 아릴아세틸렌 구조의 유기반도체 화합물 및 이를 이용한유기박막트랜지스터 | |
| KR20120104280A (ko) | 티에노피라진 화합물, 및 그것을 함유한 전계효과 트랜지스터 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |