CN109311909A - 芳香族化合物及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有显示优异载子移动率的半导体特性的新颖芳香族化合物、含有该芳香族化合物的有机半导体材料及薄膜形成用组合物、含有该化合物的有机薄膜、以及含有该有机薄膜的有机半导体装置。提供一种芳香族化合物，是下列通式(1)所表示的芳香族化合物：(通式(1)中，R1及R2分别独立表示氢原子、可具有取代基的碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃基、芳基或苯乙烯基，m表示1至6的整数，A表示氢原子、卤素原子、三饱和烃基取代硅烷基、芳基、杂芳基、直接键结或具有芳香环或杂环的二至六价的连结基)。

Description

芳香族化合物及其用途
技术领域
本发明涉及新颖芳香族化合物及其用途。更详细而言，本发明涉及可用于有机半导体等的新颖萘并[2,3-b]噻吩二酰亚胺衍生物，以及利用该化合物的有机半导体材料、薄膜形成用组合物、有机薄膜及有机半导体装置。
背景技术
萘二酰亚胺(以下称为「NDI」)是作为缺电子(受体性或n型半导体性)的有机半导体骨架而被广泛使用的骨架。NDI可扩张其共轭而可开发为各种材料，已报告使用特定化合物所制作的n型半导体、p型半导体或两性半导体，该特定化合物是将NDI骨架以单键连结且并入低聚物或聚合物的共轭系。
近年来也探讨过在NDI骨架中直接缩合有芳香环的π扩张NDI衍生物，专利文献1及非专利文献1至5中合成了将作为芳香环的苯环、吲哚环、二氰基取代噻吩环、噻唑环、吡嗪环等直接缩合在NDI骨架中的化合物，并探讨了作为低分子有机半导体。但是，所述化合物难以降低平面性及共轭的扩张，结果使用所述化合物的有机半导体装置无法获得充分性能。
专利文献2中探讨了在NDI的萘骨架两侧扩张噻吩环的化合物，但这些化合物适合高分子化的骨架，所例示的低分子化合物的半导体特性并不充分。
另外，专利文献3报告了在NDI的萘骨架单侧扩张苯并噻吩骨架的化合物，但仅记载了作为电子照片感光体利用的结晶化抑制剂，并无任何关于半导体特性的记载。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：中国专利申请公开第101885732号公报
专利文献2：国际公开第2014/178415号
专利文献3：日本专利第5887323号公报。
[非专利文献]
非专利文献1：Chemical Communications,2011,47,p.10112-10114
非专利文献2：Chemical Communications,2011,47,p.11504-11506
非专利文献3：Chemistry of Materials,2011,23(5),p.1204-1215
非专利文献4：Journal of Materials Chemistry C,2013,1,p.1087-1092
非专利文献5：Organic&Biomolecular Chemistry,2012,10,p.6455-6468。
发明内容
[发明所欲解决的课题]
本发明目的在于提供具有显示优异载子移动率的半导体特性的新颖芳香族化合物、含有该芳香族化合物的有机半导体材料及薄膜形成用组合物、含有该化合物的有机薄膜、以及含有该有机薄膜的有机半导体装置。
[用以解决课题的手段]
本案发明人等为了解决上述课题而努力探索，结果成功开发出新颖芳香族化合物，发现该新颖芳香族化合物具有显示优异的载子移动率的作为半导体的特性，可提供含有该化合物的有机半导体材料及薄膜形成用组合物、以及含有该化合物的有机薄膜及含有该有机薄膜的有机半导体装置，从而完成本发明。
即，本发明涉及：
[1]一种芳香族化合物，是下列通式(1)所表示的芳香族化合物；
通式(1)中，R1及R2分别独立表示氢原子、碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃基、芳基或苯乙烯基，上述碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃基、芳基及苯乙烯基可具有取代基，m表示1至6的整数，m为1时，A表示氢原子、卤素原子、三烃基取代硅烷基(silyl group)、芳基或杂芳基，m为2时，A表示直接键结或具有芳香环或杂环的2价连结基，m为3至6时，A表示具有芳香环或杂环的3至6价连结基，存在多个R1时，该多个R1可互相相同或相异，存在多个R2时，该多个R2可互相相同或相异。
[2]如前项[1]所记载的芳香族化合物，其中，m为2，A为直接键结。
[3]如前项[1]所记载的芳香族化合物，其中，m为2，A为具有芳香环或杂环的二价连结基。
[4]如前项[1]所记载的芳香族化合物，其中，m为3，A为具有芳香环或杂环的三价连结基。
[5]如前项[1]所记载的芳香族化合物，其中，m为4，A为具有芳香环或杂环的四价连结基。
[6]如前项[1]所记载的芳香族化合物，其中，m为6，A为具有芳香环或杂环的六价连结基。
[7]如前项[1]至[6]中任一项所记载的芳香族化合物，其中R1及R2为相同的碳数1至30的烷基。
[8]如前项[1]至[6]中任一项所记载的芳香族化合物，其中R1及R2为相同的碳数6至12的芳基。
[9]一种有机半导体材料，含有前项[1]至[8]中任一项所记载的芳香族化合物。
[10]一种薄膜形成用组合物，含有前项[1]至[8]中任一项所记载的芳香族化合物及有机溶剂。
[11]一种有机薄膜，含有前项[1]至[8]中任一项所记载的芳香族化合物。
[12]一种有机半导体装置，含有前项[11]所记载的有机薄膜。
[13]如前项[12]所记载的有机半导体装置，是有机光电转换组件。
[14]如前项[12]所记载的有机半导体装置，是有机薄膜晶体管。
[发明的效果]
经由将含有本发明的通式(1)所示的新颖芳香族化合物的有机薄膜使用于有机半导体装置的半导体层，相比于使用以往有机半导体材料，可提供具有高光电转换性能及载子移动率等优异半导体特性的有机半导体装置。再者，本发明芳香族化合物中，若m为1且A为卤素原子或三烃基取代硅烷基，是仅在NDI骨架一边缩合有噻吩环的化合物，并且在噻吩环的α位具有反应性取代基，故可键结各种多价连结基，可利用作为制造本发明芳香族化合物中m为2以上的化合物的封端剂。
附图说明
图1(a)至图1(f)是表示本发明有机半导体装置之一的有机薄膜晶体管的一实施方式的概略图。
图2是表示本发明有机半导体装置的一的有机光电转换组件的一实施方式的概略图。
图3是表示使用本发明的式(23)所示的芳香族化合物的实施例16所得的有机薄膜晶体管的闸电压-漏极电流特性(传达特性)。
图4的图表表示实施例17所得的本发明有机光电转换组件的电流密度-电压特性。
图5的图表表示实施例18所得的本发明有机光电转换组件的电流密度-电压特性。
图6的图表表示实施例19所得的本发明有机光电转换组件的电流密度-电压特性。
具体实施方式
〔芳香族化合物〕
本发明芳香族化合物具有所述通式(1)所示结构。
通式(1)中，R1及R2表示氢原子、碳数1至30的饱和烃基(烷基或环烷基)、碳数1至30的氟饱和烃基(氟烷基或氟环烷基)、芳基或苯乙烯基。R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃基、芳基及苯乙烯基可具有取代基。另外，R1及R2可为相同或相异，但优选为相同。存在多个R1时(m为2以上时)，该多个R1可互相相同或相异，存在多个R2时(m为2以上时)，该多个R2可互相相同或相异。
R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基只要为碳数1至30，则可为直链、支链或环状任一者，并无限定，但优选分别独立地为直链或支链饱和烃基，即烷基。上述饱和烃基为直链时，优选为碳数1至16，更优选为碳数1至12，更具体而言，优选为甲基、乙基、己基、辛基、癸基或十一烷基等。上述饱和烃基为支链时，优选为碳数6至30，更优选为碳数8至24，更具体而言，优选为2-乙基己基、3-乙基庚基、4-乙基辛基、2-丁基辛基、3-丁基壬基、4-丁基癸基、2-己基癸基、3-辛基十一烷基、4-辛基十二烷基、2-辛基十二烷基、2-癸基十四烷基或1-己基庚基等。上述饱和烃基为环状饱和烃基(环烷基)时，优选为碳数5至10，更优选为碳数5或6，更具体而言，优选为环戊基、环己基、环庚基、降冰片基、双环[2,2,2]辛基或金刚烷基等，更优选为环戊基或环己基。另外，将通式(1)所示芳香族化合物溶解于有机溶剂使用时，上述饱和烃基优选为支链状饱和烃基。
R1及R2所示的可具有取代基的碳数1至30的饱和烃基并无特别限定，但可举例如羟基、烷氧基、环烷氧基、胺基、氰基等。R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基所具有的取代基数量、取代基的取代位置并无特别限定。
R1及R2所示的碳数1至30的氟饱和烃基是指碳数1至30的饱和烃基所具有的氢原子的一部分或全部被氟原子取代的取代基。
作为R1及R2所示的碳数1至30的氟饱和烃基只要为碳数1至30，则可为直链、支链或环状任一者，并无特别限定，直链、支链及环状各自优选碳数与上述R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基的优选碳数相同。
作为R1及R2所示的碳数1至30的氟饱和烃基可具有的取代基，可举出与R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基相同的取代基，取代基数量及取代基取代位置也与碳数1至30的饱和烃基时相同，并无特别限定。
R1及R2所示的芳基的碳数优选为6至12。R1及R2所示的芳基的具体例可举出苯基、萘基及联苯基等，优选苯基。
作为R1及R2所示的芳基可具有的取代基除了上述碳数1至30的饱和烃基以外，可举出与R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基相同的取代基，取代基数量及取代基取代位置也与碳数1至30的饱和烃基的情形相同，并无特别限定，但优选饱和烃基。即，作为R1及R2所示的芳基，优选芳基或经饱和烃取代的芳基(烷基芳基或环烷基芳基)，更优选苯基或经饱和烃取代的苯基(烷基苯基或环烷基苯基)。
作为R1及R2所示的苯乙烯基，可具有的取代基除了上述碳数1至30的饱和烃基以外，可举出与R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基相同的取代基，取代基数量及取代基取代位置也与碳数1至30的饱和烃基时相同，并无特别限定，但优选饱和烃基。即，作为R1及R2所示的苯乙烯基，优选为苯乙烯基或经饱和烃取代的苯基(烷基苯乙烯基或环烷基苯乙烯基)。
通式(1)中的R1及R2优选分别独立地为碳数1至30的饱和烃基，更优选分别独立地为碳数1至16的直链饱和烃基或碳数6至30的支链饱和烃基，又更优选分别独立地为碳数1至12的直链饱和烃基或碳数8至24的支链饱和烃基，特优选两者为相同的碳数1至12的直链饱和烃基或碳数8至24的支链饱和烃基。另外，通式(1)中的R1及R2优选为相同的碳数1至30的烷基或碳数6至12的芳基。
通式(1)中，m表示1至6的整数，m为1时，A表示氢原子、卤素原子、三烃基取代硅烷基(以3个烃基取代的硅烷基，例如三烷基硅烷基)、芳基或杂芳基，m为2时，A表示直接键结或具有芳香环或杂环的二价连结基，m为3至6时，A表示具有芳香环或杂环的三至六价连结基。
m为1时，A所示的卤素原子的具体例可举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子，m为1时，A所示的卤素原子优选溴原子或碘原子。属于通式(1)中的A为卤素原子的芳香族化合物是可与具有可成为后述链接基的部分结构的化合物反应的芳香族化合物。
作为m为1时，A所示的三烃基取代硅烷基所具有的烃基者，优选饱和烃基，作为饱和烃基的是通常为碳数1至10的饱和烃基，优选碳数1至6的饱和烃基。作为m为1时，A所示的三烃基取代硅烷基，可举出三甲基硅烷基、三乙基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基、三异丙基硅烷基、叔丁基二苯基硅烷基等。
作为m为1时，A所示的芳基举出与R1及R2所示芳基相同的基团。
m为1时，A所示的杂芳基是指环结构中至少含有1个硫原子、氧原子及氮原子等杂原子的芳基，其具体例可举出：吡啶基、吡唑基、嘧啶基、喹啉基、异喹啉基、吡咯基、吡喃基、吡啶酮基、吲哚啉基、咪唑基、咔唑基、噻吩基、二噻吩基、三噻吩基、苯并噻吩基、噻吩并噻吩基、呋喃基、苯并呋喃基、蒽醌基、噁唑基及噻唑基等。
属于m为2时且A为直接键结的化合物是指下述通式(2)所示的化合物。此外，通式(2)中的R1及R2表示与通式(1)中的R1及R2同义，且分别存在多个R1及R2。
m为2至6且A不是直接键结时，A所示的具有芳香环或杂环的连结基价数是对应m所示的整数。即，m为2时，A所示的具有芳香环或杂环的连结基价数为二价，m为3时，A所示的具有芳香环或杂环的连结基价数为三价，m为4时，A所示的具有芳香环或杂环的连结基价数为四价，m为5时，A所示的具有芳香环或杂环的连结基价数为五价，m为6时，A所示的具有芳香环或杂环的连结基价数为六价。M优选2、3、4或6，因此连结基价数优选二价、三价、四价或六价。
以下记载的是二价、三价、四价及六价连结基的具体例。
作为二价连结基，可列举例如以下具体例中记载的二价芳基及二价杂芳基。这些二价连结基可具有取代基，如作为R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基的示例而列举的各种取代基等。
A2-11、A2-18、A2-19、A2-23、A2-29、A2-30、A2-31、A2-32、A2-46、A2-47、A2-48、A2-49、A2-50、A2-51、A2-56、A2-58、A2-59的式中，R表示的氢原子、碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃、芳基或苯乙烯基。R所示的碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃基、芳基及苯乙烯基可具有取代基。上述式中存在2个R时，2个R可互相相同或相异。
R所示的碳数1至30的饱和烃基只要为碳数1至30，则可为直链、支链或环状任一者，并无特别限定，但优选分别独立地为直链或支链饱和烃基，即烷基。上述饱和烃基为直链时，优选碳数1至16，更优选碳数1至12，更具体而言，优选甲基、乙基、己基、辛基、癸基或十一烷基等。上述饱和烃基为支链时，优选碳数6至30，更优选碳数8至24，更具体而言，优选2-乙基己基、3-乙基庚基、4-乙基辛基、2-丁基辛基、3-丁基壬基、4-丁基癸基、2-己基癸基、3-辛基十一烷基、4-辛基十二烷基、2-辛基十二烷基、2-癸基十四烷基或1-己基庚基等。上述饱和烃基为环状饱和烃基时，优选碳数5至10，更优选碳数5或6，更具体而言，优选环戊基、环己基、环庚基、降冰片基、双环[2,2,2]辛基或金刚烷基等，更优选环戊基或环己基。此外，将通式(1)所示的芳香族化合物溶解于有机溶剂使用时，上述饱和烃基优选支链饱和烃基。
R所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基并无特别限定，但可举例如羟基、烷氧基、环烷氧基、胺基、氰基等。R所示的碳数1至30的饱和烃基所具有取代基数量及取代基取代位置并无特别限定。
R所示的碳数1至30的氟饱和烃基是指碳数1至30的饱和烃基所具有的氢原子的一部分或全部被氟原子取代的取代基。
R所示的碳数1至30的氟饱和烃基只要为碳数1至30，则可为直链、支链或环状任一者，并无特别限定，直链、支链及环状各自的优选碳数与上述R所的示碳数1至30的饱和烃基中的优选碳数相同。
R所示的碳数1至30的氟饱和烃基可具有的取代基可举出与R所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基相同的取代基，取代基数量及取代基取代位置也与碳数1至30的饱和烃基时相同，并无特别限定。
R所示的芳基的碳数优选6至12。R所示的芳基的具体例可举出苯基、萘基及联苯基等，优选苯基。
作为R所示的芳基可具有的取代基除了上述碳数1至30的饱和烃基以外，可举出与R所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基相同的取代基，取代基数量及取代基取代位置也与碳数1至30的饱和烃基时相同，并无特别限定，但优选饱和烃基。即，R所示的芳基优选芳基或经饱和烃取代的芳基，更优选苯基或经饱和烃取代的苯基。
作为R所示的苯乙烯基可具有的取代基，除了上述碳数1至30的饱和烃基以外，可举出与R所示碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基相同的取代基，取代基数量及取代基取代位置也与碳数1至30的饱和烃基时相同，并无特别限定，但优选饱和烃基。即，R所示的苯乙烯基优选苯乙烯基或经饱和烃取代的苯基。
R优选碳数1至30的饱和烃基，更优选碳数1至16的直链饱和烃基或碳数6至30的支链饱和烃基，又更优选碳数1至12的直链饱和烃基或碳数8至24的支链饱和烃基。上述式中存在2个R时，特优选2个R为相同的碳数1至12的直链饱和烃基或碳数8至24的支链饱和烃基。另外，上述式中存在2个R时，2个R优选为相同的碳数1至30的烷基或碳数6至12的芳基。
作为三价连结基，可举例如下述连结基。这些三价连结基可具有取代基，如作为R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基的示例所列举的各种取代基等。
作为四价连结基，可举例如下述连结基。这些四价连结基可具有取代基，如作为R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基的示例所列举的各种取代基等。
作为六价连结基，可举出下述连结基。这些六价连结基可具有取代基，如作为R1及R2所示的碳数1至30的饱和烃基可具有的取代基的示例所列举的各种取代基等。
另外，本发明中，例如上述三价连结基所具有的三个连结臂中的一个与具有通式(1)中括号内所示的部分结构以外结构的取代基键结而成的连结基，包括在A所示的二价连结基的范畴内。上述四至六价的连结基也相同。
上述连结基的具体例中，作为二价连结基，优选A2-1、A2-2、A2-6、A2-7、A2-8、A2-10、A2-11、A2-12、A2-13、A2-15、A2-18、A2-25、A2-26、A2-27、A2-33、A2-35、A2-36、A2-37、A2-44、A2-45、A2-46、A2-47、A2-52、A2-57、A2-58、A2-59，作为三价连结基，优选A3-1、A3-3、A3-5、A3-7，作为四价连结基，优选A4-2、A4-3、A4-5、A4-6、A4-7、A4-9、A4-10、A4-13，作为六价连结基，优选A6-1，更优选A2-1、A2-7、A2-11、A2-13、A2-18、A2-24、A2-25、A2-27、A2-35、A2-36、A2-37、A2-44、A2-57、A2-58、A2-59、A3-1、A3-5、A3-7、A4-2、A4-6、A4-9、A4-13、A6-1。
此外，m为2至6且A不是直接键结时，在A所示的具有芳香环或杂环的二至六价的连结基的范畴中不仅包括上述具体例的连结基，也包括例如在上述具体例的在连结基中的芳香环或杂环上进一步键结有亚烷基等取代基的连结基等那样的在芳香环或杂环上键结有取代基的连结基。
通式(1)所示的芳香族化合物例如可根据专利文献2等所记载的公知方法用下述反应式所示的步骤进行合成。此外，下述反应式中的R1、R2、A及m与通式(1)中的R1、R2、A及m同义。
上述反应式的反应(I)可通过使通式(3)所示的化合物与硫化物盐反应而进行。借此引起环化反应，在通式(3)所示的化合物中在萘环单侧缩合噻吩环，而获得通式(4)所示的化合物。作为上述硫化物的盐，优选使用金属硫化物，更优选使用碱金属硫化物。上述碱金属硫化物可举例如九水合硫化钠、五水合硫化钠、无水硫化钠、硫氢化钠水合物等。另外，通式(3)所示的化合物中三甲基硅烷基(TMS)可变更为其它三烃基取代硅烷基，例如三乙基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基、三异丙基硅烷基、叔丁基二苯基硅烷基等。
上述反应式的反应(II)可通过使通式(4)所示的化合物与溴化剂反应而进行。作为上述溴化剂，可例如使用溴。可使用其它卤化剂取代溴化剂，例如碘或一氯化碘等碘化剂，此时是将通式(5)所示的化合物中的溴基取代为碘基而得到生成物。
上述反应式的反应(III)可通过在钯催化剂(例如四(三苯基膦)钯)等过渡金属催化剂的存在下，将通式(5)所示化合物与下述式所示的有机金属化合物进行耦合反应而进行。
A(X)m
(式中，X表示三烷基锡基(例如三甲基锡基)、硼酸基、硼酸酯基(例如硼酸频哪醇酯基)等含金属基)。
上述反应式的脱硅烷基化反应(IV)可通过使通式(4)所示的化合物与酸、碱或氟化物反应而进行。上述氟化物例如使用四正丁基氟化铵等。
上述反应式的反应(V)通过使通式(5)所示的化合物在钯催化剂(例如四(三苯基膦)钯)等过渡金属催化剂及双(三甲基锡)等之类的三烷基锡化剂的存在下反应而进行。
将所述m为1且A为卤素原子的通式(1)所示的芳香族化合物与m为1且A为芳基或杂芳基的通式(1)所示的芳香族化合物进行铃木耦合(Suzuki-coupling)，借此可获得m为2且A为二价芳基或二价杂芳基的通式(1)所示的芳香族化合物。作为可与卤素原子反应的芳基及杂芳基的具体例，可举出苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、苯并芘基、芴基、茚基、吡啶基、吡唑基、嘧啶基、喹啉基、异喹啉基、吡咯基、吡喃基、吡啶酮基、吲哚啉基、咪唑基、咔唑基、噻吩基、二噻吩基、三噻吩基、苯并噻吩基、噻吩并噻吩基、呋喃基、苯并呋喃基、蒽醌基、噁唑基及噻唑基等，优选苯基、联苯基、菲基、硫酰基、二噻吩基、芴基或吡唑基。所述可具有饱和烃基等上述取代基。
通式(1)所示的芳香族化合物的精制方法并无特别限定，可采用重结晶、柱层析法及真空升华精制等公知方法。另外，可因应需求组合所述方法。
〔有机半导体材料〕
本发明的有机半导体材料含有通式(1)所示的芳香族化合物。本发明的有机半导体材料适合用作有机EL(电发光)组件、有机太阳电池组件、有机光电转换组件及有机薄膜晶体管等有机半导体装置之类的有机电子装置的有机薄膜材料。
〔薄膜形成用组合物〕
本发明的薄膜形成用组合物含有通式(1)所示的芳香族化合物及有机溶剂，通常是将通式(1)所示的芳香族化合物或含有其的有机半导体材料溶解或分散于有机溶剂。有机溶剂可使用单一有机溶剂，也可混合多种有机溶剂使用。
薄膜形成用组合物中，通式(1)所示的芳香族化合物的含量因应有机溶剂种类或所制作的薄膜膜厚而异，但相对于有机溶剂100质量份通常为0.1至5质量份，优选0.3至5质量份。另外，本发明的薄膜形成用组合物只要在上述溶剂溶解或分散通式(1)所示的芳香族化合物即可，但优选溶解通式(1)所示的芳香族化合物为均匀的溶液。
作为薄膜形成用组合物所使用的有机溶剂也可使用氯仿、二氯甲烷、氯苯、二氯苯、1,2,4-三氯苯等卤素系有机溶剂，但优选非卤素系有机溶剂。作为非卤素系有机溶剂，优选使用苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙基苯、四氢萘、环己基苯等芳香族烃类；二乙基醚、四氢呋喃、苯甲醚、苯乙醚、丁基苯基醚等醚类；二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯啶酮等酰胺类；丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮等酮类；乙腈、丙腈、苯甲腈等腈类；甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、环己醇等醇类；乙酸乙酯、乙酸丁酯、安息香酸乙酯、碳酸二乙酯等酯类；己烷、辛烷、癸烷、环己烷、十氢萘等烃类等。
本发明的薄膜形成用组合物中，除了上述通式(1)所示的芳香族化合物及有机溶剂以外，以改善有机半导体装置特性为目的、或以赋予必要的吸收带或其它特性为目的等，可因应需求含有其它添加剂。添加剂只要不会阻碍上述通式(1)所示的芳香族化合物作为半导体的功能，则无特别限制。作为其它添加剂，除了例如具有其它结构的半导体性材料、绝缘性材料以外，可举出用以控制流变的表面活性剂、增黏剂、用以调整载体注入或载体量的掺杂物等。在不会阻碍组合物的稳定性下，它们可为高分子或低分子。所述添加剂的含量因其目的而异，故无法一概而论，但优选少于通式(1)所示芳香族化合物的含量。
〔有机薄膜〕
接着说明本发明的有机薄膜。可使用含有本发明的通式(1)所示的芳香族化合物的有机半导体材料制作有机薄膜。本发明的有机薄膜是含有至少一种通式(1)所示的芳香族化合物的有机薄膜，也可为含有多种本发明的通式(1)所示的芳香族化合物的有机薄膜，也可为由本发明的通式(1)所示的芳香族化合物与其它功能性材料的混合物所构成的有机薄膜。上述功能性材料的例子可举出低分子或高分子的p型、n型或非双极(unbipolar)半导体、绝缘性高分子、掺杂剂等，但可因应有机薄膜或使用该芳香族化合物的有机半导体装置的用途而适当地选择。该有机薄膜的膜厚因其用途而异，但通常为1nm至10μm，优选5nm至3μm，更优选10nm至1μm。
作为有机薄膜的形成方法可举出蒸镀法、溅镀法等干制程或各种溶液制程等，可因应通式(1)的溶解性、升华性等物性而适当地选择。溶液制程可举例如旋转涂布法、滴铸法、浸涂法、喷雾法、棒涂布法、模涂布法、狭缝涂布法、笔涂法、帘式涂布法、柔版印刷、凸版印刷法、胶印印刷法、干胶印印刷法、平板印刷法、凹板印刷法、丝网印刷法、孔版印刷法、喷墨印刷法、微接触印刷法等，进一步可举出组合多种所述手法的方法。在上述溶液制程中，可使用在本发明的薄膜形成用组合物中溶解通式(1)所示芳香族化合物。以干制程形成有机薄膜时，优选以经由电阻加热法的蒸镀法而形成有机薄膜，在溶液制程中优选以旋转涂布法、模涂布法、狭缝涂布法、胶印印刷法或喷墨法形成有机薄膜，以溶液制程形成有机薄膜时，优选在以上述各种溶液制程涂布或印刷后，蒸发有机溶剂而形成有机薄膜。
形成有机薄膜时，被成膜面(有机薄膜被形成的表面)的表面能及温度等各种环境对于形成稳定薄膜是重要的，有时会因为这些而改变有机薄膜状态及有机半导体装置特性。例如，被成膜面的表面能不适当时，会有在基板表面等被成膜面产生缩边(crawling)等缺陷而无法形成连续膜等不良情况。另外，借助形成有机薄膜时的温度或有机溶剂等的干燥温度、薄膜形成后的后处理(热处理)温度等可缓和形成薄膜时所产生有机薄膜中的应变、降低针孔等、控制有机薄膜中的配列、配向等，据此能够试图使使用了有机薄膜的有机半导体装置的特性得以提高或稳定化。通过在形成有机薄膜后加热基板来进行该热处理。热处理的温度无特别限制，但通常为室温至约200℃，优选40至150℃，更优选50至120℃。此时热处理时间无特别限制，但通常为10秒至24小时，优选约30秒至3小时。此时环境可为大气中，但也可为氮、氩等惰性环境下。另外，可经由溶剂蒸气而控制有机薄膜的形状等。
〔有机半导体装置〕
接着说明本发明的有机半导体装置。本发明的有机半导体装置含有有机薄膜作为有机半导体层，该有机薄膜含有至少一种上述通式(1)所示的芳香族化合物。上述有机半导体装置可举例如有机薄膜晶体管、有机EL组件(例如彩色有机EL装置)、有机光电转换组件、二极管、电容器等各种装置。
本发明有机半导体装置使用通式(1)所示的芳香族化合物作为有机半导体材料，故可以较低温的制程来制造。因此，可将暴露于高温条件下无法使用的塑料板、塑料膜等可挠性材质的基板作为构成有机半导体装置的基板使用。其结果可制造轻量、柔软性优异且不易损坏的有机半导体装置。
〔有机薄膜晶体管〕
接着说明作为本发明的有机半导体装置的形态之一的有机薄膜晶体管。有机薄膜晶体管具有连接于由有机薄膜所构成的半导体层的2个电极(源极及漏极)，并通过施加于被称作闸极的另一个电极的电压来控制其电极间所流通的电流。
一般常使用闸极以绝缘膜绝缘的结构(Metal-Insulator-Semiconductor；MIS结构)作为有机薄膜晶体管。MIS结构中，绝缘膜使用金属氧化膜的称为MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)结构。薄膜晶体管的其它结构也有对半导体薄膜通过肖特基能障形成闸极的结构(即MES结构)，但有机薄膜晶体管的情形常使用MIS结构。
以下使用图1所示的有机薄膜晶体管的数个实施方式来更详细地说明有机薄膜晶体管，但本发明并不限定于所述结构。
图1(a)至(f)所示的各实施方式的有机薄膜晶体管10A至10F具备源极1、半导体层2、漏极3、绝缘体层4与门极5，有机薄膜晶体管10A至10D及10F进一步具备有基板6。另外，各层及电极的配置可因应有机薄膜晶体管的用途而适当地选择。有机薄膜晶体管10A至10D及10F在与基板6平行的方向流通电流，故称为横型晶体管。有机薄膜晶体管10A在基板6上设置闸极5，在闸极5上隔着绝缘体层4而设置源极1及漏极3，进一步于其上形成半导体层2，而称为底接触底闸极结构。有机薄膜晶体管10B在基板6上设置闸极5，在闸极5上隔着绝缘体层4而设置半导体层2，进一步于其上形成源极1及漏极3，而称为顶接触底闸极结构。另外，有机薄膜晶体管10C于基板6上设置半导体层2，于半导体层2上设置源极1及漏极3，进一步于其上隔着绝缘体层4而形成闸极5，而称为顶接触顶闸极结构。有机薄膜晶体管10D于基板6设置上闸极5，于闸极5上隔着绝缘体层4而设置源极1，进一步于其上形成半导体层2，于半导体层2上形成漏极3，称为顶&底接触底闸极型晶体管的结构。有机薄膜晶体管10F于基板6上设置源极1及漏极3，进一步于其上设置半导体层2，于半导体层2的上隔着绝缘体层4而形成闸极5，是底接触顶闸极结构。
有机薄膜晶体管10E是具有纵型结构的晶体管，即静电感应晶体管(SIT)。该SIT的电流流动为平面状扩展，故可一次移动大量的载体8。另外，SIT纵向配置有源极1及漏极3，故可缩小电极间距离，因此响应快速。因此，SIT较优选可适用于流通大电流并进行高速开关等用途。另外，图1(e)中虽未记载基板，但通常在图1(e)中源极1或漏极3的外侧设置基板。本发明的有机薄膜可作为图1中的半导体层2利用。
〔有机光电转换组件〕
接着说明本发明有机半导体装置其它形态的有机光电转换组件。有机光电转换组件是一种在作为上部电极及下部电极的相对置的两个电极间配置了由有机薄膜构成的光电转换膜作为光电转换部的组件，光从一或两个电极上方入射至光电转换部。该光电转换部因应入射光量而产生电子及空穴。有机光电转换组件其例可举出：太阳电池组件，输送光电转换部所产生的电子及空穴，并以电极采集，借此利用作为电动势；及影像传感器，经由半导体读取对应所述光电转换部的电荷的信号，并将对应光电转换部的吸收波长的入射光量利用显示上述信号而实现感光。
图2表示有机光电转换组件的实施方式。
图2的实施方式的有机光电转换组件具备：基板15、形成于基板15上的下部电极14、形成于下部电极14上的光电转换部13、形成于光电转换部13上的上部电极12、形成于上部电极12上的绝缘部11。有机光电转换组件的入射光只要不具有会因有机光电转换组件中的光电转换部13以外的构成要件而极度阻碍在光电转换部13的吸收波长，则可为由有机光电转换组件的上方及下方任一方向的入射光。光电转换部13多包括光电转换层、电子输送层、空穴输送层、电子阻挡层、空穴阻挡层等多层，但并不限定于此。作为构成光电转换部13的光电转换层、电子输送层、空穴输送层、电子阻挡层、空穴阻挡层等层，可使用以p型有机半导体所构成的薄膜、以n型有机半导体所构成的薄膜、或所述有机半导体的混合薄膜(块材异质(bulk-hetero)结构)，并分别以单一或多层薄膜的方式而形成。本发明的有机薄膜主要可利用作为图2中的光电转换部13。
(实施例)
以下经由合成通式(1)所示的芳香族化合物的实施例等而更详细地说明本发明，但本发明并不限定于所述例。
以下实施例操作中，在惰性气体下的反应或测定中使用无水蒸馏溶剂，在其它反应或操作中使用市售一级或特级溶剂。另外，必要时试剂在无水蒸馏等精制后用于反应，其它是将市售一级或特级试药直接用于反应。
以下实施例所合成的芳香族化合物的质子核磁共振光谱(以下称为“1H-NMR”)测定经由使用核磁共振装置(型号“LAMBDA 400”，日本电子股份有限公司制)测定化学位移σ的值(ppm)等而进行。
〔实施例1〕(下述式(11)所示的本发明芳香族化合物的合成)
在氮环境下、内容量1L的茄型烧瓶中添加N,N’-二辛基-2-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]-1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺(4mmol)、九水合硫化钠(24mmol)、乙酸(8mL)、及2-甲氧基乙醇(400mL)，以60℃搅拌12小时。将冷却至室温的反应液注入水(400mL)中，滤取析出的固体。以水洗净所滤取的固体，进一步以甲醇洗净，使用二氧化硅凝胶柱层析法精制，借此获得橙色固体的下述式(11)所示芳香族化合物。
以产率65％获得的式(11)所示芳香族化合物。
式(11)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝8.93(s,1H),8.63(s,2H),4.23-4.17(m,4H),1.80-1.72(m,4H),1.47-1.24(m,20H),0.89-0.86(m,6H),0.54(s,9H)
〔实施例2〕(下述式(12)所示的本发明芳香族化合物的合成)
除了使用N,N’-双(2-乙基己基)-2-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]-1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺(4mmol)取代N,N’-二辛基-2-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]-1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺(4mmol)以外，进行与实施例1相同的处理，借此获得下述式(12)所示芳香族化合物。
以产率56％获得式(12)所示的芳香族化合物。
式(12)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝8.95(s,1H),8.67(s,2H),4.22-4.10(m,4H),2.04-1.92(m,2H),1.43-1.24(m,16H),0.96-0.86(m,12H),0.54(s,9H)
〔实施例3〕(下述式(13)所示的本发明芳香族化合物的合成)
在氮环境下、内容量300mL的茄型烧瓶加入实施例1所得式(11)所示的芳香族化合物(1.6mmol)、乙酸(1.2mL)及四氢呋喃(120mL)，冷却至0℃。在反应液中加入四正丁基氟化铵(约1.0mol/L四氢呋喃溶液，16mL)，升温至室温并搅拌3小时。以甲醇(120mL)稀释反应液，滤取析出的固体。以甲醇洗净所滤取的固体，以二氧化硅凝胶柱层析法精制，借此获得橙色固体的下述式(13)所示芳香族化合物。
以产率90％获得式(13)所示的芳香族化合物。
式(13)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝8.96(d,1H),8.84(s,2H),8.16(d,1H)4.29-4.24(m,4H),1.82-1.75(m,4H),1.48-1.29(m,20H),0.89-0.86(m,6H)
〔实施例4〕(下述式(14)所示的本发明芳香族化合物的合成)
在氮环境下、内容量100mL的茄型烧瓶加入实施例1所得式(11)所示的芳香族化合物(1.6mmol)、溴(0.4mL)、及二氯甲烷(40mL)，于40℃搅拌15小时。在反应液中加入亚硫酸氢钠水溶液，以二氯甲烷萃取有机层。将所萃取的有机层蒸馏并使其干固后，以二氧化硅凝胶柱层析法精制所得的固体，借此获得橙色固体的下述式(14)所示的芳香族化合物。
以产率76％获得式(14)所示的芳香族化合物。
式(14)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝8.64(s,2H),8.58(s,1H),4.15-4.10(m,4H),1.77-1.69(m,4H),1.46-1.28(m,20H),0.89-0.86(m,6H)
〔实施例5〕(下述式(15)所示本发明芳香族化合物的合成)
除了使用实施例2所得式(12)所示的芳香族化合物取代实施例1所得式(11)所示的芳香族化合物以外，进行与实施例4相同的处理，借此获得下述式(15)所示的芳香族化合物。
以产率64％获得式(15)所示的芳香族化合物。
式(15)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝8.88(s,2H),8.78(s,1H),4.22-4.11(m,4H),2.02-1.90(m,2H),1.43-1.31(m,16H),0.97-0.87(m,12H)
〔实施例6〕(下述式(16)所示的本发明芳香族化合物的合成)
在氮环境下、内容量50mL的茄型烧瓶加入实施例5所得式(15)所示的芳香族化合物(0.18mmol)、1,3,5-三(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷(dioxaborolane)-2-基)苯(21mg)、四(三苯基膦)钯(8mg)、碳酸钠水溶液(2mol/L、0.75mL)、及1,4-二氧六环(10mL)并搅拌，加热回流36小时。将冷却至室温的反应液注入水(100mL)中，滤取析出的固体。以水、甲醇洗净所滤取的固体，使用二氧化硅凝胶管层析法精制，借此获得橙色固体的下述式(16)所示的芳香族化合物。
以产率58％获得式(16)所示的芳香族化合物。
式(16)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝9.22(s,3H),8.57(d,3H),8.53(d,3H),8.35(s,3H),4.34-4.17(m,12H),2.19-2.07(m,6H),1.48-1.29(m,48H),1.00-0.83(m,36H)
〔实施例7〕(下述式(17)所示的本发明芳香族化合物的合成)
除了使用实施例4所得式(14)所示的芳香族化合物取代实施例5所得式(15)所示的芳香族化合物，使用N,N’-双(3-癸基十五烷基)-2,6-双(三甲基锡烷基)萘并[2,3-b：6,7-b’]二噻吩-4,5,9,10-二酰亚胺(120mg)取代1,3,5-三(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)苯(21mg)以外，进行与实施例6相同的处理，借此获得下述式(17)所示的芳香族化合物。
以产率76％获得式(17)所示的芳香族化合物。
式(17)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝9.40(s,2H),9.30(s,2H),8.41(s,4H),4.64(t,J＝7.2Hz,4H),4.37-4.32(m,8H),2.13(brs,4H),1.97(m,4H),1.79-1.02(m,124H),0.86(t,J＝7.2Hz,12H),0.78(m,12H)
〔实施例8〕(下述式(18)所示的本发明芳香族化合物的合成)
除了使用实施例5所得式(15)所示的芳香族化合物取代实施例4所得式(14)所示的芳香族化合物以外，进行与实施例7相同的处理，借此获得下述式(18)所示的芳香族化合物。
以产率52％获得式(18)所示的芳香族化合物。
式(18)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝9.39(s,2H),9.33(s,2H),8.45(s,4H),4.60(t,J＝7.2Hz,4H),4.35-4.29(m,8H),2.17(brs,4H),2.09(q,J＝7.2Hz,4H),1.74-0.97(m,124H),0.88(t,J＝7.2Hz,12H),0.77(t,J＝7.2Hz,12H)
〔实施例9〕(下述式(19)所示的本发明芳香族化合物的合成)
除了使用双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二正辛基芴(58mg)取代1,3,5-三(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)苯(21mg)以外，进行与实施例6相同的处理，借此获得下述式(19)所示的芳香族化合物。
以产率56％获得式(19)所示的芳香族化合物。
式(19)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝9.29(s,2H),8.82-8.77(dd,4H),8.11(d,2H),7.99(s,2H),7.91(d,2H),4.34-4.17(m,8H),2.23(m,4H),2.06(d,4H),1.54-1.43(m,30H),1.22-1.05(m,24H),0.97(t,12H),0.89(t,12H),0.71(m,8H)
〔实施例10〕(下述式(20)所示的本发明芳香族化合物的合成)
除了使用9-(9-十七烷基)-2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)咔唑(59mg)取代1,3,5-三(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)苯(21mg)以外，进行与实施例6相同的处理，借此获得下述式(20)所示的芳香族化合物。
以产率42％获得式(20)所示的芳香族化合物。
式(20)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝9.28(s,2H),8.81-8.76(m,4H),8.21-7.94(m,6H),4.81(m,1H)4.26(m,8H),2.52(m,2H),2.31-2.01(m,6H),1.53-1.34(m,32H),1.22-1.05(m,24H),0.97-0.89(m,28H),0.89(m,6H)
〔实施例11〕(下述式(21)所示的本发明芳香族化合物的合成)
除了使用四(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9’-螺双[9H-芴](36mg)取代1,3,5-三(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)苯(21mg)以外，进行与实施例6相同的处理，借此获得下述式(21)所示的芳香族化合物。
以产率59％获得式(21)所示的芳香族化合物。
式(21)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ＝9.15-9.10(m,4H),8.74-8.71(m,8H),8.30-7.98(m,12H),7.47-7.38(m,2H),4.16(m,16H),1.96(m,8H),1.53-1.25(m,64H),0.91-0.82(m,48H)
〔实施例12〕(下述式(22)所示的本发明芳香族化合物的合成)
在氮环境下、内容量50mL的茄型烧瓶加入实施例4所得式(14)所示的芳香族化合物(0.15mmol)、双(三甲基锡)(26mg)、四(三苯基膦)钯(18mg)、及甲苯(20mL)，加热至105℃并搅拌10小时。将反应液冷却至室温，滤取析出的固体。将所滤取的固体经由邻二氯苯再结晶，借此获得红色固体的下述式(22)所示芳香族化合物。
以产率73％获得式(22)所示的芳香族化合物。
式(22)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,邻二氯苯-d4)δ＝9.53(s,2H),8.65(s,4H),4.34-4.17(m,8H),1.97-1.94(m,8H),1.57-1.30(m,40H),1.00-0.88(m,12H)
〔实施例13〕(下述式(23)所示本发明芳香族化合物的合成)
除了使用实施例5所得式(15)所示的芳香族化合物取代实施例4所得式(14)所示的芳香族化合物以外，进行与实施例12相同的处理，借此获得下述式(23)所示的芳香族化合物。
以产率74％获得式(23)所示的芳香族化合物。
式(23)所示的芳香族化合物的核磁共振光谱测定结果如下。
1H-NMR(400MHz,邻二氯苯-d4)δ＝9.51(s,2H),8.64(s,4H),4.35-4.25(m,8H),2.19-2.12(m,4H),1.54-1.32(m,32H),1.02-0.86(m,24H)
〔实施例14〕(有机薄膜晶体管的制作)
本实施例中制作图1(b)所示的顶接触底闸极结构的有机薄膜晶体管。首先使用实施例7所得式(17)所示的芳香族化合物的1,2,4-三氯苯溶液，对于附有SiO2热氧化膜(绝缘体层4)的n掺杂硅片(闸极5及基板6)，以旋转涂布法在SiO2热氧化膜上制作有机薄膜(半导体层2)。
接着在前述所得有机薄膜上使用遮光罩真空蒸镀Au，借此制作源极1及漏极3。如此所得的有机薄膜晶体管的信道尺寸为信道长度40μm、信道宽度1.5mm。
〔实施例15〕(有机薄膜晶体管的制作)
除了使用实施例12所得式(22)所示的芳香族化合物取代式(17)所示的芳香族化合物以外，进行与实施例14相同的处理，借此获得有机薄膜晶体管。
〔实施例16〕(有机薄膜晶体管的制作)
除了使用实施例13所得式(23)所示的芳香族化合物取代式(17)所示的芳香族化合物以外，进行与实施例14相同的处理，借此获得有机薄膜晶体管。
〔有机薄膜晶体管的特性评估〕
在对闸极5施加电位状态下在源极1与漏极3之间施加电位时，有机薄膜晶体管的性能依存于在源极1与漏极3之间流动的电流值(源极/漏极电流值)。经由测定该电流值可确定晶体管特性的载子移动率。对作为绝缘体层4的SiO2热氧化膜施加闸场的结果，可由表现半导体层2中所产生载体种的电特性的下述式(a)而计算载子移动率。
Id＝Z×μ×Ci(Vg–Vt)2/2L…(a)
在此，Id是饱和源极/漏极电流值(A)、Z是通道宽度(m)、Ci是绝缘体层4的电容量(F)、Vg是闸电位(V)、Vt是临界电位(V)、L是通道长度(m)、μ是要确定的载子移动率(cm2/Vs)。Ci是所使用SiO2热氧化膜的介电系数、Z及L由有机薄膜晶体管的装置结构而确定，Id及Vg在测定有机薄膜晶体管的电流值时确定，Vt可由Id及Vg而求得。将各值代入式(a)，借此可计算各个闸电位的载子移动率。使用Keithley Instruments公司制4200型半导体参数分析仪，在源极1与漏极3之间施加漏极电压Vd＝40V，而进行有机薄膜晶体管的特性评估。
以上述方法评估上述实施例14至16所得有机薄膜晶体管的特性。图3表示使用式(23)所示芳香族化合物的实施例16所得有机薄膜晶体管的传达特性，表1表示实施例14至16所得有机薄膜晶体管的特性评估结果。
[表1]
表1有机薄膜晶体管的特性评估结果
〔实施例17〕(有机薄膜太阳电池组件的制作及特性评估)
使用实施例9所得式(19)所示的芳香族化合物，制作省去了图2所示的有机光电转换组件中的绝缘部11结构的作为有机光电转换组件形态之一的有机薄膜太阳电池组件。具体而言，首先准备作为负极而图案化ITO膜(下部电极14)的玻璃基板(基板15)。充分洗净该玻璃基板后，对玻璃基板实施UV臭氧处理。接着，将0.5M二水合乙酸锌(II)与乙醇胺溶于2-甲氧基乙醇而形成0.5M溶液，在设置有ITO膜侧的玻璃基板表面将上述溶液以3000rpm旋转涂布30秒，借此进行涂布。以200℃将所得玻璃基板加热30分钟，借此形成作为电子输送层或电子取出层的ZnO膜(光电转换部13的一部分)。
将成膜的ZnO膜的玻璃基板放入手套箱内，使用以1：1质量比含有实施例9所得式(19)所示的芳香族化合物及下述式(24)所示的化合物两者的氯苯溶液，通过旋转涂布在ZnO膜表面形成厚度100nm的光电转换层(光活性层)(光电转换部13的其它部分)。其后，在光电转换层的表面成膜作为空穴输送层或空穴取出层的MoO3膜(光电转换部13的另一其它部分)。MoO3膜的厚度为7.5nm。接着，在MoO3膜表面经由电阻加热型真空蒸镀法而成膜Ag，形成作为正极的Ag膜(上部电极12)。Ag膜的厚度为100nm。经由以上步骤获得本发明有机光电转换组件(1)。有机光电转换组件(1)的大小为4mm正方形。
使用太阳光仿真器(型式：XES-40S1，三永电机制作所股份有限公司制，AM1.5G过滤器，放射照度100mW/cm2)，对上述所得有机光电转换组件(1)照射固定的光，测定所产生的电流及电压。测定结果示于图4。由图4结果可得短路电流密度Jsc(mA/cm2)、开放电压Voc(V)、形状因子FF。另外，由Jsc、Voc、及FF根据下述式(b)而计算光电转换效率η。所得结果示于表2。
η＝(Jsc×Voc×FF)/100…(b)
〔实施例18〕(有机薄膜太阳电池组件的制作及特性评估)
除了使用实施例11所得式(21)所示的芳香族化合物取代实施例9所得式(19)所示的芳香族化合物，且使光电转换层的厚度为100nm以外，以与实施例17相同方式制作本发明有机光电转换组件(2)。以与实施例17相同方式测定所得有机光电转换组件(2)的电流密度-电压特性。测定结果示于图5。由图5的结果获得Jsc、Voc、FF及η。所得结果示于表2。
〔实施例19〕(有机薄膜太阳电池组件的制作及特性评估)
除了使用下述式(25)所示的化合物取代式(24)所示的化合物，并使氯苯溶液中质量比为式(21)所示的芳香族化合物：式(25)所示的化合物＝4：5以外，以与实施例18相同方式制作本发明有机光电转换组件(3)。以与实施例18相同方式测定所得有机光电转换组件(3)的电流密度-电压特性。测定结果示于图6。由图6的结果获得Jsc、Voc、FF及η。所得结果示于表2。
[表2]
表2有机薄膜太阳电池组件的评估结果
由上述可知，使用含有本发明的通式(1)所示的芳香族化合物的有机薄膜的有机半导体装置，具有有机薄膜晶体管及有机光电转换组件的优异特性。如上述可知，经由本发明可制作高性能的有机半导体装置，借此可扩大可所使用的制程或应用范围等，产业价值非常高。
[产业上的可利用性]
关于本发明芳香族化合物，含有其的有机薄膜具有N型晶体管特性及光电转换特性的优异性能，可期待作为有机薄膜晶体管而应用于内存电路装置、信号驱动器电路装置、信号处理电路装置等数字装置，也可期待作为有机光电转换组件而应用于有机太阳电池组件、有机影像传感器、光传感器或光子计数器等装置，或使利用这些的太阳电池、相机、摄影机、红外线相机等装置。
附图标记说明
1 源极
2 半导体层
3 漏极
4 绝缘体层
5 闸极
6 基板
7 保护层
10A至10F 有机薄膜晶体管
11 绝缘部
12 上部电极
13 光电转换部
14 下部电极
15 基板。
本发明在不脱离其精神或主要特征下可以其它各种形态实施。因此，以各方面而言上述实施例仅为例示，不应以此限定解释。本发明范围为权力要求书所示，并不局限于说明书本文。另外，与权利要求书属均等范围的变形及变更皆包括于本发明范围。
另外，本申请根据2016年7月12日于日本申请的日本特愿2016-137822而主张优先权。本说明书所引用所有刊物、专利、及专利申请(包括上述日本专利申请)的内容直接参照而包括于本说明书中。

Claims (14)

1.一种芳香族化合物，是下列通式(1)所表示的芳香族化合物：
通式(1)中，R1及R2分别独立表示氢原子、碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃基、芳基或苯乙烯基，上述碳数1至30的饱和烃基、碳数1至30的氟饱和烃基、芳基及苯乙烯基可具有取代基，m表示1至6的整数，m为1时，A表示氢原子、卤素原子、三烃基取代硅烷基、芳基或杂芳基，m为2时，A表示直接键结或具有芳香环或杂环的二价连结基，m为3至6时，A表示具有芳香环或杂环的3至6价连结基，存在多个R1时，该多个R1可互相相同或相异，存在多个R2时，该多个R2可互相相同或相异。
2.根据权利要求1所述的芳香族化合物，其中，m为2，A为直接键结。
3.根据权利要求1所述的芳香族化合物，其中，m为2，A为具有芳香环或杂环的二价连结基。
4.根据权利要求1所述的芳香族化合物，其中，m为3，A为具有芳香环或杂环的三价连结基。
5.根据权利要求1所述的芳香族化合物，其中，m为4，A为具有芳香环或杂环的四价连结基。
6.根据权利要求1所述的芳香族化合物，其中，m为6，A为具有芳香环或杂环的六价连结基。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的芳香族化合物，其中，R1及R2为相同的碳数1至30的烷基。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的芳香族化合物，其中，R1及R2为相同的碳数6至12的芳基。
9.一种有机半导体材料，含有权利要求1至8中任一项所述的芳香族化合物。
10.一种薄膜形成用组合物，含有权利要求1至8中任一项所述的芳香族化合物、及有机溶剂。
11.一种有机薄膜，含有权利要求1至8中任一项所述的芳香族化合物。
12.一种有机半导体装置，含有权利要求11所述的有机薄膜。
13.根据权利要求12所述的有机半导体装置，是有机光电转换组件。
14.根据权利要求12所述的有机半导体装置，是有机薄膜晶体管。
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