CN111542528B - 作为用于有机场效应晶体管的有机半导体用可溶性光裂解前体的dntt锍盐及相关化合物 - Google Patents
作为用于有机场效应晶体管的有机半导体用可溶性光裂解前体的dntt锍盐及相关化合物 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111542528B CN111542528B CN201880075361.9A CN201880075361A CN111542528B CN 111542528 B CN111542528 B CN 111542528B CN 201880075361 A CN201880075361 A CN 201880075361A CN 111542528 B CN111542528 B CN 111542528B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alkyl
- ring system
- substituted
- aromatic ring
- organic
- 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.)
- Active
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 66
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 23
- -1 DNTT sulfonium salts Chemical class 0.000 title description 61
- 102100033215 DNA nucleotidylexotransferase Human genes 0.000 title description 6
- 101000800646 Homo sapiens DNA nucleotidylexotransferase Proteins 0.000 title description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 67
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 54
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 17
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 11
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910001412 inorganic anion Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 claims description 9
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 21
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 45
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 21
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 21
- 125000000739 C2-C30 alkenyl group Chemical group 0.000 description 19
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 18
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 16
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 15
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 14
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 13
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 6
- CZWHMRTTWFJMBC-UHFFFAOYSA-N dinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophene Chemical compound C1=CC=C2C=C(SC=3C4=CC5=CC=CC=C5C=C4SC=33)C3=CC2=C1 CZWHMRTTWFJMBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 4
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 4
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 4
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- BOCFGAMKSYQRCI-UHFFFAOYSA-N dinaphtho[2,3-b:2',3'-d]furan Chemical compound C1=CC=C2C=C3C4=CC5=CC=CC=C5C=C4OC3=CC2=C1 BOCFGAMKSYQRCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 3
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 3
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000005645 linoleyl group Chemical group 0.000 description 3
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 3
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000001280 n-hexyl group Chemical group C(CCCCC)* 0.000 description 3
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 3
- YWLXZCAOJYQMKY-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl.ClC1=CC=CC=C1Cl YWLXZCAOJYQMKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000069 2-butynyl group Chemical group [H]C([H])([H])C#CC([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000000474 3-butynyl group Chemical group [H]C#CC([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001562081 Ikeda Species 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001665 Poly-4-vinylphenol Polymers 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- ARQRPTNYUOLOGH-UHFFFAOYSA-N chcl3 chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl.ClC(Cl)Cl ARQRPTNYUOLOGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 125000003493 decenyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 125000005070 decynyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C#C* 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 125000005980 hexynyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 125000003136 n-heptyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000005071 nonynyl group Chemical group C(#CCCCCCCC)* 0.000 description 2
- 125000005069 octynyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C#C* 0.000 description 2
- 125000001117 oleyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])/C([H])=C([H])\C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 2
- 125000005981 pentynyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000005561 phenanthryl group Chemical group 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 2
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- AFINAILKDBCXMX-PBHICJAKSA-N (2s,3r)-2-amino-3-hydroxy-n-(4-octylphenyl)butanamide Chemical compound CCCCCCCCC1=CC=C(NC(=O)[C@@H](N)[C@@H](C)O)C=C1 AFINAILKDBCXMX-PBHICJAKSA-N 0.000 description 1
- 238000004293 19F NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 125000006031 2-methyl-3-butenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001494 2-propynyl group Chemical group [H]C#CC([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004975 3-butenyl group Chemical group C(CC=C)* 0.000 description 1
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 125000002178 anthracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 125000005428 anthryl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C(*)=C([H])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 125000004097 arachidonyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])/C([H])=C([H])\C([H])([H])/C([H])=C([H])\C([H])([H])/C([H])=C([H])\C([H])([H])/C([H])=C([H])\C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002676 chrysenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=C4C=CC=CC4=C3C=CC12)* 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RHDXLWRMKPYIFH-UHFFFAOYSA-N decyl octyl hydrogen phosphate Chemical group CCCCCCCCCCOP(O)(=O)OCCCCCCCC RHDXLWRMKPYIFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000006038 hexenyl group Chemical group 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- MGFYSGNNHQQTJW-UHFFFAOYSA-N iodonium Chemical compound [IH2+] MGFYSGNNHQQTJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000005187 nonenyl group Chemical group C(=CCCCCCCC)* 0.000 description 1
- 125000004365 octenyl group Chemical group C(=CCCCCCC)* 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001792 phenanthrenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C=CC12)* 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000001935 tetracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C12)* 0.000 description 1
- NMFKEMBATXKZSP-UHFFFAOYSA-N thieno[3,2-b]thiophene Chemical compound S1C=CC2=C1C=CS2.S1C=CC2=C1C=CS2 NMFKEMBATXKZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- ICXIIYPWKGGWDB-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound C(CCCCCCCCCCCCCCCCC)[Si](Cl)(Cl)Cl.C(CCCCCCCCCCCCCCCCC)[Si](Cl)(Cl)Cl ICXIIYPWKGGWDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCHUVCPBWWSUMC-UHFFFAOYSA-N trichloro(octyl)silane Chemical group CCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl RCHUVCPBWWSUMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D495/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
- C07D495/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D495/04—Ortho-condensed systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
-
- 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]
- H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
-
- 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
-
- 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]
- H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
- H10K10/488—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions the channel region comprising a layer of composite material having interpenetrating or embedded materials, e.g. a mixture of donor and acceptor moieties, that form a bulk heterojunction
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供一种包括半导体层的电子器件的制造工艺，该制造工艺包括：步骤i)，将包含至少一个化学式(1A)‑(1B)‑(1C)的化合物的组合物涂布于电子器件的前体上，以形成层；及步骤ii)，对上述步骤i)的层进行光处理，以形成半导体层，另外，本发明提供化学式1A、1B或1C的化合物、至少包括化学式1A、1B或1C的化合物的组合物及使用化学式1A、1B及1C的化合物中的至少一种作为有机半导体材料的光裂解前体的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子器件，优选地，涉及有机场效应晶体管的制造工艺，且涉及作为有机半导体材料的前体的锍化合物和包括上述化合物的组合物。
背景技术
有机半导体材料可以用于如有机太阳能电池(organic photovoltaic，OPV)、有机场效应晶体管(organic field-effect transistors，OFETs)、有机发光二极管(organicligth emitting diodes，OLEDs)及有机电致变色器件(organic electrochromicdevices，ECDs)等的电子器件。
上述有机半导体材料是从加工性(processability)观点而言液相工艺方便，因此可以实现基于低成本的有机半导体材料的电子器件的产生，因此优选地，与如旋涂等的液相工艺(liquid processing)技术兼容。因此可以生产重量轻且机械柔性的有机半导体材料基电子器件。
而且，可以对半导体层或半导体层的前体层进行光学图案化(photopatterned)，从而不需要施加如光刻胶(photoresist)层等的其他层来对半导体层进行图案化的额外步骤。
锍化合物是众所周知的技术。
JP2008-096680中记载了用于制造包括下述化学式
其中，R1至R3为取代基，a1为0～5，a2和a3为1～5，R4～R6为取代基，a4为0～5，a5和a6为0～4，X1为阴离子、可光聚合化合物和着色剂(colorant)。
上述锍盐用作光聚合引发剂(initiator)。
JP2009-069381公开了包括下述化合物
的抗蚀剂(resist)组合物。
在此，Z为单键或二价基团(divalent group)，X--为阴离子和树脂(resin)。
上述锍盐用作用于生成酸(acid)的电子束、X射线或紫外线检测生成器(generator)。上述树脂的溶解性质通过与所生成的上述酸(acid)接触而改变。
使用可溶性前体化合物来形成电子器件的半导体材料是众所周知的技术。
Y，Kimura,T，Nagase,T，Kobayashi,A，Hamaguchi,,Y，Ikeda,T，Shiro,K,Takimiya,H,Naito Adv.Mater，2015，27，727至732记载了一种有机薄膜晶体管(organicthin film transistor，OFET)，其中半导体层是通过涂布DNTT前体(5,14-N-苯基马来酰亚胺二萘并[2,3-b：2'，3'-f]-噻吩并[3，2-b]噻吩(5,14-N-phenylmaleimidedinaphtho[2,3-b:2’,3’-f]-thieno[3,2-b]thiophene))的溶液，然后将上述DNTT前体在195℃或更高的温度下退火(annealing)变换为二萘并[2,3-b:2’,3’-f]噻吩并[3,2-b]噻吩(dinaphto[2,3-b:2’,3’-f]thieno[3,2-b]thiopnene，DNTT)来形成的。
DNTT本身溶解度低，不能通过溶液工艺技术被涂布。Y，Kimura的工艺的缺点在于，不能同时对半导体层和上述半导体层的前体层都进行光学图案化，因此，为了对半导体层进行图案化，需要适用如光刻胶层等的另一层的额外步骤。
(现有技术文献)
(专利文献)
(专利文献1)JP2008-096680A(公开日：2008.04.24.)
(专利文献2)JP2009-069381A(公开日：2009.07.01.)
(专利文献3)WO2014/115749A1(公开日：2014.07.31.)
(非专利文献)
(非专利文献1)Y，Kimura,T，Nagase,T，Kobayashi,A，Hamaguchi,Y，Ikeda,T，Shiro,K,Takimiya,H,Naito Adv..Mater，2015，27，727至732(2014.11.29.)
(非专利文献2)Τ.Yamamoto,K.Takimiya,J.Am.Chem.Soc.2007,129,2224至2225.
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供与溶液工艺技术兼容，不需要用于对半导体层进行图案化的如光刻胶层等的额外的层的包括半导体层的电子器件的制造工艺。
用于解决问题的方案
上述目的通过权利要求1的工艺、权利要求10的化合物及权利要求14的组合物实现。
本发明的工艺为包括半导体层的电子器件的制造工艺，该工艺包括下述步骤：
步骤i)，将包含化学式
的化合物中的至少一种的组合物涂布于上述电子器件的前体上，以形成层；及
步骤ii)，对上述步骤i)的层进行光处理，以形成半导体层。
其中，Ar1为C6-14-芳基或5至14元杂芳基，上述C6--14-芳基或5至14元杂芳基可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-330-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至3个取代基取代，上述C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以独立地被O、S、NR1或CO取代，上述R1为H或C1-10-烷基，，
A为包括以#标示的C原子的C6-18芳环系或包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系，上述C6-18芳环系和5至17元杂芳环系可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至5个取代基取代，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-330-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以被O、S、NRa或CO取代，上述Ra为H或C1-10-烷基，
B为包括以*标示的C原子的C6-14芳环系或包括以*标示的C原子的5至14元杂芳环系，上述C6-14芳环系和5至14元杂芳环系可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至5个取代基取代，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-330-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以独立地被O、S、NRb或CO取代，上述Rb为H或C1-10-烷基，
X-为有机或无机阴离子。
C6-14-芳基的实例包括苯基，萘基，蒽基(anthracenyl)，菲基(phenantrenyl)，四烯基(tetracenyl)及菲基(chrysenyl)。
5至14元杂芳基含有至少一个杂原子(heteroatom)。5至14元杂芳基的实例包括
包括以#标示的C原子的C6-18芳环系的实例包括
5至17元杂芳环系包括至少一个杂原子。包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系的实例包括
包括以@标示的C原子的C6-18芳环系的实例包括
包括以@标示的C原子的C6-14芳环系的实例为如上所述的包括以@标示的C原子的C6-10芳环系、
5至14元杂芳环系包括至少一个杂原子。
包括以@标示的C原子的5至14元杂芳环系的实例包括
包括以*标示的C原子的C6-10芳环系的实例包括
包括以*标示的C原子的C6-14芳环系的实例为如上所述的包括以*标示的C原子的C6-10芳环系、
包括以*标示的C原子的5至14元杂芳环系包括至少一个杂原子。包括以*标示的C原子的5至14元杂芳环系的实例包括
C4-6-烷基、C1-10-烷基、C1-30-烷基及C3-20-烷基可以为支链(branched)或无支链(unbranched)。C4-6-烷基的实例包括正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、正(2,2-二甲基)丙基、正(1-乙基)丙基及正己基。C1-10-烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、正(2,2-二甲基)丙基、正(1-乙基)丙基、正己基、正庚基、2-庚基、正辛基、2-辛基、n-(3-甲基)庚基、n-(1,1,3,3-四甲基)丁基、n-(2-乙基)己基、n-壬基、n-(1,1,3,3-四甲基)戊基及正癸基(n-decyl)。C1-30-烷基的实例包括C1-10-烷基和正十一烷基、正十二烷基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基(n-icosyl，C20)、正二十二烷基(n-docosyl，C22)、正二十四烷基(n-tetracosyl，C24)、正二十六烷基(n-hexacosyl，，C26)、正二十八烷基(n-octacosyl，C28)及正三十烷基(n-triacontyl，C30)。C3-20-烷基的实例包括正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、正-(2,2-二甲基)丙基、n-(1-乙基)丙基、正己基、正庚基、2-庚基、正辛基、2-辛基、正-(3-甲基)庚基、正-(1,1,3,3-四甲基)丁基、n-(2-乙基)己基、n-壬基、n-(1,1,3,3-四甲基)戊基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基及正二十烷基(C20)。
C2-30-烯基可以为支链或无支链。C2-30-烯基的实例包括乙烯基(vinyl)、丙烯基(propenyl)、顺式-2-丁烯基、反式-2-丁烯基、3-丁烯基、顺式-2-戊烯基、反式-2-戊烯基、顺式3-戊烯基、反式-3-戊烯基、4-戊烯基、2-甲基-3-丁烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基(decenyl)、亚油基(linoleyl，C18)、亚油基(C18)、油基(oleyl，C18)、花生四烯基(arachidonyl，C20)及芥子基(erucyl，C22)。
C2-30-炔基可以为支链或无支链。C2-30-炔基的实例包括乙炔基(ethynyl)、2-丙炔基(2-propynnyl)、2-丁炔基(2-butynyl)、3-丁炔基(3-butynyl)、戊炔基(pentynyl)、己炔基(hexynyl)、庚炔基(heptynyl)、辛炔基(octynyl)、壬炔基(nonynyl)、癸炔基(decynyl)、十一炔基(undecynyl)、十二炔基(dodecynyl)、十一炔基(undecynyl)、十二炔基(dodecynyl)、十三炔基(tridecynyl)、十四炔基(tetradecynyl)、十五炔基(pentadecynyl)、十六炔基(hexadecynyl)、十七炔基(heptadecynyl)、十八炔基(octadecynyl)、十九炔基(nonadecynyl)及二十炔基(icosynyl，C20)。
化学式1A的化合物的实例包括
化学式1B的化合物的实例包括
有机阴离子的实例包括
和CF3SO3 -。
无机阴离子的实例包括(BF4)-、(PF6)-、(AsF6)-及(SbF6)-。
优选地，Ar1为C6-14-芳基或5至14元杂芳基，上述C6-14-芳基或5至14元杂芳基可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至3个取代基取代，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以独立地被O、S、NR1或CO取代，R1为H或C1-10-烷基，
并且，5至14元杂芳基包括独立地选自由S、O及NR2组成的组中的1至4个杂原子，其中，R2为H或C1-10-烷基。
更优选地，Ar1为C6-14-芳基或5至14元杂芳基，C6--14-芳基和5至14元杂芳基可以被1至3个C1-30-烷基取代基取代，5至14元杂芳基包括独立地选自由S及O组成的组中的1至4个杂原子。
更优选地，Ar1为苯基(phenyl)、萘基(naphthyl)或噻吩基(thiophenyl)，苯基、萘基及噻吩基可以被1个C3-20-烷基取代。
最优选地，Ar1为苯基，这可以被1个C3-20-烷基取代，例如，可以被如正(1,1-二甲基)丙基等的C4-6烷基取代。
优选地，A为包括以#标示的C原子的C6-18芳环系或包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系，C6-18芳环系和5至17元杂芳环系可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至5个取代基取代，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以被O、S、NRa或CO取代，其中，Ra为H或C1-10-烷基，5至17元杂芳环系包括独立地选自由S、O及NR3组成的组中的1至5个杂原子，R3为H或C1-10-烷基。
独立地，A为包括以#标示的C原子的C6-18芳环系或包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系，C6-18芳环系和5至17元杂芳环系可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至5个取代基取代，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基可以独立地被O、S、NRa或CO取代，Ra为H或C1-10-烷基，5至17元杂芳环系包括独立地选自由S、O及NR3组成的组中的1至5个杂原子，R3为H或C1-10-烷基。
更优选地，A为包括以#标示的C原子的C6-18芳环系或包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系，C6-18芳环系和5至17元杂芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代基取代，5至17元杂芳环系包括独立地选自由S及O组成的组中的1至4个杂原子。
更优选地，A为包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系，上述5至17元杂芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代基取代且包括独立地选自由S及O组成的组中的1至4个杂原子。
优选地，B为包括以*标示的C原子的C6-14芳环系或包括以*标示的C原子的5至14元杂芳环系，C6-14芳环系和5至14元杂芳环系可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至5个取代基取代，其中，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以独立地被O、S、NRb或CO取代，其中，Rb为H或C1-10-烷基，5至14元杂芳环系包括独立地选自由S、O及NR4组成的组中的1至5个杂原子，其中，R4为H或C1-10-烷基。
更优选地，B为包括以*标示的C原子的C6-14芳环系或以*标示的C原子的5至14元杂芳环系，C6-14芳环系和5至14元杂芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代基取代，5至14元杂芳环系包括独立地选自由S及O组成的组中的1至4个杂原子。
本发明的工艺的一优选组合物为包括在下述化学式
的化合物中的至少一种的组合物，
其中，Ar1、X-及B如上面所定义，
R10和R11独立地为H或C1-30-烷基，或R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-14-芳环系，或R10和R11与以@标示的C原子一起形成5至14元杂芳环系，C6-14-芳环系和5至14元杂芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代，5至14元杂芳环系包括1至2个杂原子S。
优选地，R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-144-芳环系，C6-14-芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代。
优选地，R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-10-芳环系，C6-10-芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代。
优选地，B为包括以*标示的C原子的C6-14芳环系，上述C6-14芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代基取代。
更优选地，B为包括以*标示的C原子的C6-10芳环系，，C6-10芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代。
最优选地，B为
本发明的工艺的更优选的组合物包括下述化学式
的化合物中的至少一种，
在上述化学式中，Ar1、B、X-、R10及R11如上面所定义，优选地，
Ar1为苯基、萘基或噻吩基，上述苯基、萘基及噻吩基可以被1个C3-20-烷基取代，
R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-10-芳环系，C66-10-芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代，
B为包括以*标示的C原子的C6-10芳环系，上述C6-10芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代，
X-为有机或无机阴离子。
本发明的工艺的最优选的化合物包括下述化学式
的化合物中的至少一种。
化合物1A、1B及1C可以通过在本发明所属领域中已知的方法制备。
例如，化学式
中Ar1、A、B及X-分别如上面所定义的化合物可以在CuSO4的存在下用(Ar1)2I+X-进行处理各个下述化学式
的化合物来制备，
其中，A和B分别与在上述化学式1A、1B及1C的化合物中所定义相同，
优选地，可以在例如160至20℃范围内的温度等高温(elevated temperatures)下，在如邻二氯苯(o-dichlorobenzene)等的合适的溶剂的存在下进行上述反应。
化学式2A、2B及2C的化合物可以通过本发明所属领域已知的方法制备。例如，下述化学式
的化合物可以通过T.Yamamoto，K.Takimiya J.Am.Chem.Soc.2007，129，2224至2225中公开的方法制备。
优选地，X-为无机阴离子。更优选地，X-为(BF4)-。
上述电子器件可以是任何电子器件。优选地，上述电子器件可以是有机发光二极管(organic light emitting diode)或有机场效应晶体管(organic field effecttransistor)。
通常，有机场效应晶体管包括介电层(dielectric layer)、半导体层和基材。另外，有机场效应晶体管通常包括栅电极和源/漏电极。上述有机场效应晶体管可以是顶栅(top-gate)或底栅(bottom-gate)有机场效应晶体管。
上述介电层包括介电材料(dielectric material)。上述介电材料可以为如二氧化硅(silicon dioxide)或氧化铝(aluminium oxide)等的无机材料，或如聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate)，PMMA)、聚(4-乙烯基苯酚)(poly(4-vinylphenol)，PVP)、聚(乙烯醇)(poly(vinyl alcohol),PVA)、苯并环丁烯(banzocyclobutene，BCB)或聚酰亚胺(polyimide，PI)等的有机聚合物。上述介电层的厚度可以为10至2000nm，优选为50至1000nm，更优选为100至800nm。上述无机介电材料通常可以通过热蒸发(thermal evaporation)法来沉积。上述有机聚合物介电材料是通常包含至少一种溶剂的组合物，且通过如旋涂、喷墨印刷、凹版印刷(gravure printing)和辊式刮刀涂布(roller-blade coating)等的溶液工艺技术被涂布。
当有机场效应晶体管为底栅有机场效应晶体管时，上述有机场效应晶体管还可以包括有机硅烷(organic silane)或有机磷酸(organic phosphoric acid)衍生物的自组装(self-assembled)单层，这通常位于上述介电层和半导体层之间。有机硅烷衍生物的一个实例为辛基三氯硅烷(octyl trichlorosilane)或十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane)。有机磷酸衍生物的一个实例为辛基癸基磷酸(octyldecylphosphoricacid)。上述有机硅烷或有机磷酸衍生物通常是包含如甲苯等的至少一种溶剂的组合物，且可以通过如旋涂、喷墨印刷、凹版印刷及辊式刮刀涂布等的溶液工艺技术被涂布。
包括化学式1A、1B或1C的化合物中的至少一种的组合物通过光处理形成半导体层。
包括至少一个化学式1A、1B或1C的化合物的组合物可以通过任意已知技术被涂布于上述有机场效应晶体管的前体上。优选地，包括至少一个化学式1A、1B或1C的化合物的组合物可以包括至少一个如氯仿(chloroform)等的溶剂，上述组合物是溶液。优选地，包括至少一个化学式1A、1B或1C的化合物和至少一个溶剂的溶液组合物可以通过如旋涂、喷墨印刷、凹版印刷及辊式刮刀等的溶液工艺技术被涂布。
由包括至少一个化学式1A、1B或1C的化合物的组合物形成的层经过光处理，以形成半导体层。优选地，上述光是紫外线(ultraviolet light)。优选地，上述光的波长在10至380nm的范围内，更优选在280至380nm的范围内。
上述半导体层的厚度可以为5至500nm，优选地，可以为10至100nm，更优选地，可以为20至50nm的厚度。
上述有机场效应晶体管的前体取决于有机场效应晶体管的类型(type)。当上述有机场效应晶体管是底栅有机场效应晶体管时，上述前体可以依次包括栅极、介电层及自组装单层。
上述源/漏电极可以由任意合适的源极/漏极材料制成。例如，其实例包括金(Au)或钽(Ta)。上述源/漏电极的厚度可以为1至100nm，优选地，可以为20至70nm。
上述栅电极可以由任意合适的栅材料形成，例如高掺杂(highly doped)硅、铝(Al)、钨(W)、铟锡氧化物(ITO)、金(Au)和/或钽(Ta)。上述栅电极的厚度可以为1至200nm，优选地，可以为5至100nm。
上述基材可以是任意合适的基材，例如，玻璃或如聚醚砜(polyethersulfone)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚砜(polysulfone)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，PET)及聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)等的塑料基材。根据上述有机场效应晶体管的类型，上述栅电极例如高掺杂硅可以用作基材。
优选地，可以在低于150℃，更优选低于120℃，最优选低于100℃的温度下进行本发明的工艺的所有步骤。
例如，可以按以下方式制造底栅、顶接触(top-contact)有机场效应晶体管：
可以通过如原子层沉积(atom layer deposition)法或热蒸发(thermalevaporation)法等的合适的沉积方法将如Al2O3或二氧化硅等的介电材料沉积在如高掺杂的硅晶片(用作基材)等的栅电极上。有机磷酸衍生物或有机硅烷衍生物的自组装单层可以被涂布于上述介电材料层上。例如，可以使用如甲苯等的合适的溶剂中的有机磷酸衍生物或有机硅烷衍生物可以使用溶液沉积技术被涂布。包括化学式1A、1B或1C的化合物中至少一种和至少一个如氯仿等的溶剂的组合物可以通过如旋涂等的溶液工艺技术被涂布。可以通过在半导体层上通过荫罩(shadow mask)沉积如钽(Ta)和/或金(Au)等合适的源极/漏极材料来形成源/漏电极。上述器件可以经过光处理，例如，可以经过深紫外光(deepultraviolet light)处理。上述器件可以在90℃的温度下经过退火(anneal)。上述通道宽度(channel width，W)通常可以为500至1500pm，上述通道长度(channel length，L)通常可以为10至100pm。
本发明的另一实施例为化学式
的化合物。
其中，Ar1为C6-14-芳基或5至14元杂芳基，上述C6-14-芳基或5至14元杂芳基可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-330-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至3个取代基取代，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以独立地被O、S、NR1或CO取代，上述R1为H或C1-10-烷基，
A为包括以#标示的C原子的C6-18芳环系或包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系，C6-18芳环系和5至17元杂芳环系可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至5个取代基取代，C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-300-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以被O、S、NRa或CO取代，Ra为H或C1-10-烷基，
B为包括以*标示的C原子的C6-14芳环系或包括以*标示的C原子的5至14元杂芳环系，上述C6-14芳环系和5至14元杂芳环系可以被独立地选自由C1-30-烷基、C2-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基组成的组中的1至5个取代基取代，上述C1-30-烷基、C22-30-烯基、C2-30-炔基、O-C1-30-烷基及S-C1-30-烷基中的1至4个CH2基可以独立地被O、S、NRb或CO取代，其中，Rb为H或C1-10-烷基，
X-为有机或无机阴离子，
前提条件(proviso)是，上述化学式1A、1B或1C的化合物不是
在本发明的化学式1A、1B或1C的一优选化合物中，Ar为苯基、萘基或噻吩基，上述苯基、萘基及噻吩基可以被1个C3-220-烷基取代，A为包括以#标示的C原子的5至17元杂芳环系且包括独立地选自由S及O组成的组中的1至4个杂原子，
B为包括以*标示的C原子的C6-14芳环系或包括以*标示的C原子的杂芳环系，其中，C6-14芳环系和5至14元杂芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代，上述5至14元杂芳环系包括独立地选自由S及O组成的组中的1至4个杂原子，
X-为有机或无机阴离子。
化学式1A、1B或1C的一优选化合物为化学式
的化合物，
其中，Ar1为苯基、萘基或噻吩基，上述苯基、萘基及噻吩基可以被1个C3-20-烷基取代，
B为包括以*标示的C原子的C6-14芳环系或包括以*标示的C原子的5至14元杂芳环系，上述C6-14芳环系和5至14元杂芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代，上述5至14元杂芳环系可以包括独立地选自由S及O组成的组中的1至4个杂原子，
R10和R11独立地为H或C1-30-烷基，或R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-14-芳环系，或R10和R11与以@标示的C原子一起形成5至14元杂芳环系，上述C6-14-芳环系和5至14元杂芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代，上述5至14元杂芳环系包括1至2个杂原子S，
X-为有机或无机阴离子。
在化学式1A-1、1B-1或1C-1的一优选化合物中，
Ar1为苯基、萘基或噻吩基，其中，苯基、萘基及噻吩基可以被1个C3-20-烷基取代，
B为包括以*标示的C原子的C6-10-芳环系，上述C6-10-芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代基取代，
R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-14-芳环系，上述C6-14-芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代，
X-为有机或无机阴离子。
本发明的更优选化合物为化学式
其中，Ar1为苯基、萘基或噻吩基，上述苯基、萘基及噻吩基可以被1个C3-20-烷基取代，
B为包括以*标示的C原子的C6-10-芳环系，上述C6-10-芳环系可以被1至3个C1-30-烷基取代基取代，
R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-14-芳环系，上述C6-14-芳环系可以被1至2个C1-30-烷基取代基取代，
X-为有机或无机阴离子。
优选地，B为
本发明的最优选的化合物为下述化学式
本发明的另一方面为包括至少一个本发明的化合物和至少一个溶剂的组合物。
优选地，本发明的组合物为溶液。
本发明的再一方面为使用本发明的至少一个化合物作为有机半导体材料的光裂解(photocleavable)前体的用途。
发明的效果
用于制备作为电子器件和有机半导体材料的前体的化学式1A、1B及1C的化合物的本发明的工艺的优点在于，化学式1A、1B及1C的化合物可以通过如旋涂等的溶液工艺技术被涂布。从加工性和能够基于低成本的有机半导体材料生产电子器件的观点出发，溶液工艺技术是方便的，并且，本发明的工艺和本发明的化合物的优点在于，可以在低于150℃，更优选低于120℃，最优选低于100℃的温度下进行将化学式1A、1B及1C的化合物变换为半导体材料的光处理，从而能够使用作为基于轻量且机械柔性的有机半导体材料的电子器件的先决条件(prerequisite)的对温度敏感(temperature sensitive)的塑料基材。
另外，本发明的工艺和本发明的化合物的优点在于，化学物1A、1B及1C通过光处理形成不溶性(insoluble)半导体层，由此光处理步骤可用于形成图案化(patterned)的半导体层。这使得不需要施加光刻胶激光以对上述半导体层进行图案化的步骤。此外，可以在上述不溶性半导体层的顶层部(on top of)上引入另一层而不溶解上述半导体层。
从上述化合物呈现高载流子迁移率(carrier mobilities)的观点来看，化学式1A、1B及1C的化合物，及尤其1A-1、1B-1及1C-1的化合物是优选的。
具体实施方式
实施例
实施例1
制备化学式1Aa的化合物
102mg(0.3mmol)的二萘并[2,3-b：2'，3'-f]噻吩并[3,2-b]噻吩(dinaphtho[2,3-b:2’,3’-f]thieno[3,2-b]thiophene)(2Aa或DNTT)、305mg(0.6mmol)的双[4-(1,1-二甲基丙基)苯基]四氟硼酸碘鎓盐(bis[4-(1,1-dimethylpropyl)phenyl]iodoniumtetrafluoroborate)及13mg(0.06mmol)的硫酸铜添加到1ml的邻二氯苯(o-dichlorobenzene)中，并在N2气氛中于180℃搅拌2.5小时。冷却至室温后，加入30ml的CH2Cl2以溶解固体。通过过滤除去不溶成分，并将20ml的叔丁基甲基醚(t-BME)加入滤液(filtrate)中。用旋转蒸发仪(rotary evaporator)浓缩上述滤液，以仅除去CH2Cl2，以使化学物1a结晶化。通过过滤分离上述固体，并用t-BME清洗，得到146mg(0.25mmol；85％)的化合物1Aa，即绿黄色固体。通过1H-NMR和19F-NMR光谱(CDCl3)确认其结构。
δ[ppm]:0.54(t，3Η)，1.15(s，6Η)，1.52(q，2Η)，7.27-7.44(m，5Η)，7.51(t，1Η)，7.66-7.70(m，3Η)，7.77-7.81(m，2Η)，7.94-8.00(m，2Η)，8.34(d，2Η)，8.63(s，1Η)，and 149.1(s，4F).
实施例2
化合物1Aa和化合物2Aa
对于各种溶剂，将化合物1Aa在25℃下的溶解度与化合物2Aa的溶解度进行比较。其结果示于下表1中。
表1
| 化合物 | CHCl3 | DMF | CH3CN |
| 化合物2Aa | <1mg/ml | <1mg/ml | <1mg/ml |
| 化合物1Aa | 5mg/ml | 8mg/ml | 5mg/ml |
实施例3
制备包括衍生自化合物1Aa的半导体材料作为前体的有机场效应晶体管(OFET)
用异丙醇清洗含有热生长(thermally-grown)的二氧化硅层(200nm)的高掺杂的n型硅晶片，并用在甲苯(toluene)中的十八烷基三氯硅烷(octadecyl trichlorosilane)进行处理。将在氯仿(chloroform)中的化合物1Aa溶液以3000rpm旋涂30秒，并在90℃下退火30秒。通过荫罩沉积用于源/漏电极的50nm厚的Au层，以提供顶接触(top contact)OFET器件。将上述基材暴露于深紫外线(deep ultraviolet(UV))(能量密度2J/cm2)并在90℃退火。通道宽度W为1000μm，通道长度L为62μm。通过比较例制备未暴露的样品并进行评价。
所有电气测量均在暗室的大气中进行，并使用4200-SCS吉时利(Keithley)参数分析仪。
当漏-源电压VDS为-80V时，相对于栅-源电压VGS(转移曲线，transfer curve)的包括衍生自(deriving from)化学式1Aa的化合物的半导体材料的场效应晶体管的漏极-源极电流IDS。
包含衍生自上述化合物1Aa的半导体材料的场效应晶体管呈现典型的p型特性。
在饱和状态(saturation regime)下由(IDS)1/2与VGS的斜率使用公式μ＝2L/(W*Ci)*(dIDS 1/2/dVGS)2来提取上述电荷载流子迁移率(μ)，其中，L是通道长度，W是通道宽度，Ci是介电层每单位面积的电容(capacitance)，IDS是漏-源电流，VGS是栅-源电压。
从对于VGS的IDS 1/2的线性外推和VGS轴之间的交点获得阈值电压(Vth)。
表2
Claims (8)
1.一种包括半导体层的电子器件的制造工艺，包括：
步骤i)，将包含下述化学式的化合物的组合物涂布于上述电子器件的前体上，以形成层；及
步骤ii)，对上述步骤i)的层进行光处理，以形成半导体层，
其中，
Ar1为苯基，上述苯基可被1个C3-20-烷基取代，
B为包括以*标示的C原子的C6-10芳环系，上述C6-10-芳环系可被1至3个C1-30-烷基取代基取代，
R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-14-芳环系，上述C6-14-芳环系可被1至2个C1-30-烷基取代基取代，以及
X-为有机或无机阴离子。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中，上述电子器件为有机场效应晶体管。
3.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述组合物还包括至少一种溶剂。
4.根据权利要求1所述的工艺，其中，上述光的波长在10至380nm范围内。
5.根据权利要求1所述的工艺，其中，在小于150℃的温度下进行上述电子器件的制造工艺的所有步骤。
6.一种下式的化合物
其中，
Ar1为苯基，上述苯基可被1个C3-20-烷基取代，
B为包括以*标示的C原子的C6-10芳环系，上述C6-10-芳环系可被1至3个C1-30-烷基取代基取代，
R10和R11与以@标示的C原子一起形成C6-14-芳环系，C6-14-芳环系可被1至2个C1-30-烷基取代基取代，
X-为有机或无机阴离子。
7.一种组合物，包括：
权利要求6所述的化合物中的至少一种；及
至少一种溶剂。
8.一种使用权利要6所述的化合物中的至少一种作为有机半导体材料的光裂解前体的用途。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17202733 | 2017-11-21 | ||
| EP17202733.6 | 2017-11-21 | ||
| PCT/EP2018/081011 WO2019101569A1 (en) | 2017-11-21 | 2018-11-13 | Sulfonium salts of dntt and related compounds as soluble photocleavable precursors for organic semiconductors for use in organic field-effect transistors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111542528A CN111542528A (zh) | 2020-08-14 |
| CN111542528B true CN111542528B (zh) | 2023-04-04 |
Family
ID=60421636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880075361.9A Active CN111542528B (zh) | 2017-11-21 | 2018-11-13 | 作为用于有机场效应晶体管的有机半导体用可溶性光裂解前体的dntt锍盐及相关化合物 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11152578B2 (zh) |
| EP (1) | EP3713946B1 (zh) |
| JP (1) | JP6955804B2 (zh) |
| KR (1) | KR102330923B1 (zh) |
| CN (1) | CN111542528B (zh) |
| WO (1) | WO2019101569A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111655684B (zh) | 2017-10-19 | 2023-07-07 | Clap有限公司 | 用于有机电子材料的新型取代苯并萘噻吩化合物 |
| US11296290B2 (en) | 2018-03-07 | 2022-04-05 | Clap Co., Ltd. | Patterning method for preparing top-gate, bottom-contact organic field effect transistors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104956508A (zh) * | 2013-01-22 | 2015-09-30 | 日本化药株式会社 | 溶液工艺用有机半导体材料和有机半导体设备 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000053601A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-22 | Toyo Gosei Kogyo Kk | 新規オニウム塩およびそれを含有する感放射性樹脂組成物 |
| JP2008096680A (ja) | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Fujifilm Corp | カラーフィルタ用硬化性組成物、カラーフィルタ、及びその製造方法 |
| JP2009069381A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Fujifilm Corp | 電子線、ｘ線またはｅｕｖ用レジスト組成物及び該組成物を用いたパターン形成方法 |
-
2018
- 2018-11-13 EP EP18799779.6A patent/EP3713946B1/en active Active
- 2018-11-13 US US16/765,816 patent/US11152578B2/en active Active
- 2018-11-13 CN CN201880075361.9A patent/CN111542528B/zh active Active
- 2018-11-13 JP JP2020527990A patent/JP6955804B2/ja active Active
- 2018-11-13 WO PCT/EP2018/081011 patent/WO2019101569A1/en unknown
- 2018-11-13 KR KR1020207012988A patent/KR102330923B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104956508A (zh) * | 2013-01-22 | 2015-09-30 | 日本化药株式会社 | 溶液工艺用有机半导体材料和有机半导体设备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Soluble Organic Semiconductor Precursor with Specific Phase Separation for High-Performance Printed Organic Transistors;Yu Kimura等;《Adv. Mater.》;20141231;第27卷(第4期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102330923B1 (ko) | 2021-12-01 |
| JP2021504323A (ja) | 2021-02-15 |
| WO2019101569A1 (en) | 2019-05-31 |
| KR20200070289A (ko) | 2020-06-17 |
| US11152578B2 (en) | 2021-10-19 |
| US20200388772A1 (en) | 2020-12-10 |
| EP3713946B1 (en) | 2021-09-08 |
| JP6955804B2 (ja) | 2021-10-27 |
| EP3713946A1 (en) | 2020-09-30 |
| CN111542528A (zh) | 2020-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6282355B2 (ja) | アザアセン類似体、及びその半導体としての使用 | |
| Zhang et al. | Crystalline organic pigment-based field-effect transistors | |
| Chen et al. | Asymmetric fused thiophenes for field-effect transistors: crystal structure–film microstructure–transistor performance correlations | |
| JP5202545B2 (ja) | チアゾロチアゾール誘導体を用いた有機トランジスタおよびその製造方法 | |
| CN111542528B (zh) | 作为用于有机场效应晶体管的有机半导体用可溶性光裂解前体的dntt锍盐及相关化合物 | |
| US8471020B2 (en) | Perylene-based semiconducting materials | |
| WO2014174435A2 (en) | Preparation of pi-extended naphthalene diimides and their use as semiconductor | |
| Park et al. | Enhanced performance in isoindigo based organic small molecule field-effect transistors through solvent additives | |
| JP6465799B2 (ja) | 有機半導体配合物 | |
| CN111655684B (zh) | 用于有机电子材料的新型取代苯并萘噻吩化合物 | |
| JP5744323B2 (ja) | ハロゲン化ペリレンベースの半導体材料 | |
| KR101825896B1 (ko) | 티에노티오펜-이소인디고 | |
| EP3198614B1 (en) | Ether-based polymers as photo-crosslinkable dielectrics | |
| Abd Wahab et al. | Charge Carrier Mobility of Organic Thin Film Transistor: Intrinsic and Extrinsic Influencing Factors Based on Organic Semiconducting Materials | |
| KR20130128468A (ko) | 페릴렌-기재 반도체 물질 | |
| KR20170106991A (ko) | 벤조티에노티오펜 이소인디고 중합체 | |
| JP2021530577A (ja) | 誘電体としてのビニルエーテル系高分子 | |
| Jeong et al. | An oligomer semiconductor with an asymmetric cyclohexylhexyl end group for solution-processed organic field-effect transistors | |
| CN112912381B (zh) | 作为有机半导体的引达省衍生物 | |
| US20120289703A1 (en) | Halogenated perylene-based semiconducting materials | |
| JP6590932B2 (ja) | 有機半導体材料として電子デバイスに使用するための６ｈ−ピロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ビス［１，４］ベンゾチアジン−６−カルボン酸エステル | |
| CN113692653A (zh) | 有机半导体器件制造用油墨组合物 | |
| Liu | Interface Engineering of Organic Thin Film Transistors with Self-assembled Organophosphonic Acids | |
| JINGJING | MATERIAL PROCESSING AND DEVICE APPLICATIONS OF ORGANIC AND METAL OXIDE SEMICONDUCTOR MATERIALS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |