CN1922123A - 多并苯化合物及有机半导体薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有高移动度并且对溶剂的溶解性及耐氧化性优良的有机半导体材料。另外，还提供具有高移动度的有机半导体薄膜，以及电子特性优良的有机半导体元件。作为源·漏电极，在形成金电极图案的硅基板上，形成了在6、13位导入卤基，在2，3，9，10位导入脂肪族烃基的戊省化合物薄膜，作为晶体管结构。

Description

多并苯化合物及有机半导体薄膜
技术领域
本发明涉及有机半导体材料。另外，涉及采用该有机半导体材料的有机半导体薄膜及有机半导体元件。
背景技术
采用有机半导体的器件，与原来的无机半导体器件相比，成膜条件柔软，由于可在各种基板上形成半导体薄膜，或在常温成膜，故可以期待成本降低，以及通过聚合物膜等形成薄膜而得到挠性。
作为有机半导体材料，对聚亚苯基亚乙烯、聚吡咯、聚噻吩等的共轭类高分子化合物及其低聚物，以及以蒽、四并苯、戊省等的多并苯化合物为中心的芳香族化合物进行了研究。特别是，有报告指出多并苯化合物的分子间凝聚力强，具有高结晶性，由此呈现高的载流子移动度以及优良的半导体元件特性。
然而，作为多并苯化合物在器件中的利用形态，可以举出蒸镀膜或单晶，已有人探讨在晶体管、太阳电池、激光仪等中的应用(参见非专利文献1～3)。
另外，作为采用蒸镀法以外的方法形成多并苯化合物薄膜的方法，有报告把多并苯化合物之一的戊省的母体溶液涂在基板上，进行加热处理，形成戊省薄膜的方法(参见非专利文献4)。该方法是，由于多并苯化合物在溶剂中的溶解度低，故采用溶解性高的母体的溶液形成薄膜，用热把母体变换成多并苯化合物。
另一方面，具有取代基的多并苯化合物，在高桥等的报告(参见非专利文献5)、グラハム等的报告(参见非专利文献6)、アンソニ一等的报告(参见非专利文献7)以及ミラ一等的报告(参见非专利文献8)等中均有记载，还有在非专利文献9及非专利文献10中分别记载了2，3，9，10-四甲基戊省的合成例及2，3，9，10-四氯戊省的合成例。
还有，具有超过戊省移动度的有机半导体材料，讫今还不知道。
然而，利用上述母体，形成多并苯化合物薄膜的方法，为使上述母体变换成多并苯化合物，必须进行高温处理(例如，如戊省，则在150℃左右)。另外，由于向多并苯化合物的变换反应难以完全进行，未反应部分作为缺陷残留，或有时因高温发生改性而形成缺陷。
另一方面，上述高桥等的报告中记载了向各种多并苯化合物导入了取代基的衍生物，但作为有机半导体材料的特性及薄膜化未作记载。另外，合成的2，3，9，10-四甲基戊省及2，3，9，10-四氯戊省，各自薄膜的移动度比戊省差。特别是，由于后者在高温下的薄膜形成过程中发生改性，故不呈现作为半导体的性质。
另外，一般情况下，多并苯化合物的稠环数愈增加，对氧或水的稳定性愈下降。例如，戊省处于固体状态比较稳定，当处于溶液状态时，与氧容易反应，往往氧化成多并苯醌。特别是，在长轴方向的端部具有烷基等供电子性取代基时，该倾向显著。由于多并苯醌不呈现作为半导体的性质，因此，为了防止性质恶化，希望多并苯化合物具有高的耐氧化性。
在此，本发明的课题是解决了上述现有技术存在的问题点，提供一种呈现高移动度，并且对溶剂的溶解性及耐氧化性优良的有机半导体材料。另外的课题是，提供一种具有高移动度的有机半导体薄膜以及电子特性优良的有机半导体元件。
非专利文献1：アドバンスド·マテリアルズ，2002年，第14卷，p.99
非专利文献2：ジミトラコポウラス等，ジヤ一ナル·オブ·アプライド·フイジクス，1996年，第80卷，p.2501
非专利文献3：クロ一ト等，IEEE·トランザクション·オン·エレクトロン·デバイシス，1999年，第46卷，p.1258
非专利文献4：ブラウン等，ジヤ一ナル·オブ·アプライド·フイジクス，1996年，第79卷，p.2136
非专利文献5：高桥等，ジヤ一ナル·オブ·アメリカン·ケミカル·ソサエテイ一，2000年，第122卷，p.12876
非专利文献6：グラハム等，ジヤ一ナル·オブ·オ一ガニツク·ケミストリ一，1995年，第60卷，p.5770
非专利文献7：アンソニ一等，オ一ガニツク·レタ一ズ，2000年，第2卷，p.85
非专利文献8：ミラ一等，オ一ガニツク·レタ一ズ，2000年，第2卷，p.3979
非专利文献9：アドバンスド·マテリアルズ，2003年，第15卷，p.1090
非专利文献10：ジヤ一ナル·オブ·アメリカン·ケミカル·ソサエテイ一，2003年，第125卷，p.10190
发明内容
为了解决上述课题，本发明由下列结构构成。即，本发明的多并苯化合物，其特征在于，具有以下列化学式(I)表示的结构。
Figure A20058000606100081
其中，化学式(I)中的R1、R2、R3、R4的至少一部分为烷基、烯基、炔基等脂肪烃基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、酯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、羧基、甲酰基、羟基、卤基、氨基、亚氨基、酰胺基、氰基、甲硅烷基、巯基、硫基、二硫基、磺酰基或含有这些基中的2种以上基团的官能基，其他为氢原子。另外，化学式(I)中的多个X的一部分为卤基，其他为氢原子。另外，k为1以上5以下的整数。
在这里，R3、R4为氢原子是优选的。
另外，R1与R2及R3与R4的至少1对连接、形成环状结构是优选的。
另外，R1、R2、R3、R4中官能基的碳原子数1以上15以下是优选的，2以上15以下是更优选的，2以上6以下是特别优选的。
另外，多个X中的偶数个卤基，其中至少2个卤基结合在同一个并苯环上是优选的。还有，多个X中的2个卤基，这2个卤基结合在同一个并苯环上是特别优选的。
另外，k为1或2是优选的。
另外，本发明的有机半导体薄膜，其特征在于，由上述本发明的多并苯化合物构成，具有结晶性。该有机半导体薄膜，是在基板上形成的结晶性有机半导体薄膜，上述多并苯化合物的分子长轴，在对上述基板表面的垂直方向取向是优选的。
另外，本发明的有机半导体元件，其特征在于，由上述本发明的有机半导体薄膜的至少一部分构成。
另外，本发明的晶体管，其特征在于，在具有栅电极、电介质层、源电极、漏电极及半导体层的晶体管中，上述半导体层由上述本发明的有机半导体薄膜构成。
另外，本发明的多并苯化合物的制造方法，是把多并苯醌衍生物还原，生成羟基多并苯衍生物，再把该羟基多并苯衍生物通过卤化及芳香化，制造上述本发明的多并苯化合物的方法，上述多并苯醌衍生物，是具有对应于上述本发明的多并苯化合物的化学结构的化合物，其特征在于，具有相同的六元环数及相同的R1、R2、R3、R4，同时，在生成多并苯化合物时，与卤基结合的碳原子变成醌的羰基碳，上述羟基多并苯衍生物是具有对应于上述本发明的多并苯化合物的化学结构的化合物，具有相同的六元环数及相同的R1、R2、R3、R4，同时，在生成多并苯化合物时，与卤基结合的碳原子与羟基及氢原子结合。
另外，本发明的多并苯化合物的制造方法，是制造上述本发明的多并苯化合物的方法，其特征在于，把具有用下列化学式(II)表示结构的多并苯衍生物还原，制成具有用下列化学式(III)表示结构的羟基多并苯衍生物，再把该羟基多并苯衍生物进行卤化及芳香化。
Figure A20058000606100101
其中，化学式(II)及化学式(III)中的R1、R2、R3、R4的至少一部分为烷基、烯基、炔基等脂肪族烃基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、酯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、羧基、甲酰基、羟基、卤基、氨基、亚氨基、酰胺基、氰基、甲硅烷基、巯基、硫基、二硫基、磺酰基或含有这些基中的2种以上基团的官能基，其他为氢原子。另外，化学式(II)及化学式(III)中的X1、X2、X3、X4、X5、X6分别为卤基或氢原子。但是，X1、X2、X3、X4、X5、X6全部为卤基时除外。另外，m为2以上的整数，m+n为3以上7以下的整数。
另外，本发明的羟基多并苯衍生物，是与具有用下列化学式(IV)表示结构的多并苯对应的化学结构的羟基多并苯衍生物，其特征在于，具有相同的六元环数及相同的R1、R2、R3、R4，同时具有上述多并苯中的R1、R2、R3、R4结合的碳原子以外的碳原子中至少一个与羟基及氢原子结合的结构。
其中，化学式(IV)中的R1、R2、R3、R4中的至少一部分为烷基、烯基、炔基等脂肪族烃基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、酯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、羧基、甲酰基、羟基、卤基、氨基、亚氨基、酰胺基、氰基、甲硅烷基、巯基、硫基、二硫基、磺酰基，或含有这些基中的2种以上基团的官能基，其他为氢原子。另外，k为1以上5以下的整数。
另外，本发明的羟基多并苯衍生物，其特征在于，具有用上述化学式(III)表示的结构。
本发明的多并苯化合物，在细长形状的多并苯骨架的长轴方向端部(一个或两个端部)具有官能基，并且在侧面部分具有卤基的结构。本发明人考虑，在多并苯化合物的长轴方向端部通过导入官能基，提高对溶剂的溶解性，在侧面部分导入卤基，提高耐氧化性，发明了具有用上述化学式(I)表示结构的新型多并苯化合物。
然而，还发现，本发明的多并苯化合物及其薄膜，与现有的有机材料中具有最高移动度的戊省同等或超过它的高移动度。另外，与在常温缺乏对溶剂的溶解性的戊省相比，本发明的多并苯化合物的溶解性优良，以及耐氧化性优良。还有，采用本发明的多并苯化合物薄膜的有机半导体元件呈现优良的电子特性。
即，本发明的多并苯化合物呈现高移动度，同时对溶剂的溶解性及耐氧化性优良。另外，本发明的有机半导体薄膜具有高移动度。另外，本发明的有机半导体元件具有优良的电子特性。
另外，本发明的多并苯化合物的制造方法，可容易地制造上述多并苯化合物。
附图说明
图1是6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省的1H-NMR光谱图。
图2是6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省薄膜的X线衍射光谱图。
图3是实施例1的晶体管的漏电流/漏电压曲线图。
具体实施方式
本发明的多并苯化合物具有用上述化学式(I)表示结构的化合物。
作为长轴方向的端部的官能团(R1、R2、R3、R4)，烷基、烯基、炔基等脂肪族烃基是优选的，从在溶剂中的溶解性及结晶性考虑，碳原子数1～15个是优选的。从在溶剂中显示高溶解性考虑，碳原子数2～15个是更优选的。从高溶解性与高结晶性两者考虑，碳原子数2～6个是特优选的。烃基的结构既可以是直链状或支链状，也可以是环状结构。
作为烷基的例子，可以举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、叔丁基、正己基、月桂基、三氟甲基、苄基等。另外，作为烯基的例子，可以举出甲基丙烯基、丙烯基，作为炔基的例子，可以举出乙炔基或丙炔基。另外，在烯基及炔基中，双键及三键处在官能团中的任何位置均可。双键及三键，从官能团结构牢固考虑，从采用不饱和结合基进一步与其他分子反应的目的考虑，或从不饱和结合基彼此反应(结合)或聚合目的考虑，可以采用。
下面示出脂肪族烃基以外的，作为长轴方向的端部官能基(R1、R2、R3、R4)的优选例子。这些官能团，其碳原子数也与上述脂肪族烃基的场合同样，1以上15以下是优选的，2以上15以下是更优选的，2以上6以下是特优选的。作为芳氧基的具体例子，可以举出苯氧基、萘氧基、苯基苯氧基、4-甲基苯氧基，作为烷氧基的例子，可以举出甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、叔丁氧基等。作为酰基的例子，可以举出甲酰基、乙酰基、2-甲基丙酰基、环己基碳酰基、辛酰基、2-己基癸酰基、月桂酰基、氯乙酰基、三氟乙酰基、己酰基，作为芳氧基羰基的例子，可以举出苯氧基羰基、4-辛氧基苯氧基羰基、2-羟基甲基苯氧基羰基、4-十二氧基苯氧基羰基等。
另外，作为氨基的例子，可以举出氨基、二甲基氨基、甲基氨基、甲基苯基氨基、苯基氨基。作为硫基、二硫基的例子，可以举出所有具有“-S-”或“-S-S-”的部分结构的基团，也可以是具有环状结构，作为具体例子，可以举出含四氢噻吩环、1，3-二四氢噻吩环、1，2-二四氢噻吩环、噻环、二噻环、硫代吗啉环等的基团。这种环状结构，比链状结构的立体影响少，是优选的，特别是形成5元杯或6元环的官能基，从保持并苯环平面性的观点考虑是优选的。
另外，作为甲硅烷基的例子，可以举出三甲基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷氧基、二苯基甲基甲硅烷氧基。作为磺酰基的例子，可以举出甲基磺酰基、正丁基磺酰基、正辛基磺酰基、正丁基磺酰基、苯基磺酰基。
另外，R1、R2、R3、R4的全部既可以是不同种官能团，也可以全部或一部分为同种官能团。例如，R1、R2、R3、R4既可全部为烷基，也可一部分为烷基而另一部分为氢原子。
在多并苯骨架的长轴方向端部及侧面部分均具有官能基的戊省化合物，由于分子彼此堆积时往往成为障碍(立体障碍)，所以，分子间共轭面的重叠受阻。然而，端部的官能基数少者是优选的，特别是仅在一个端部有官能基时，从在分子彼此堆积时，具有官能团的端部交叉相对排列这点考虑，是优选的，另外，仅在一个端部有官能基时，由于在分子的长轴方向产生极性，从提高对溶剂的溶解性这点考虑是优选的。
另外，R1与R2也可连接，形成用式-A-(CH2)n-A-表示的环(式中的A，例如为氧原子或硫原子，n为1以上的整数)。当然，R1与R2、R3与R4两者也可以形成上述环。
另外，长轴方向的端部官能基(R1、R2、R3、R4)，也可以是上述基团2个以上组合成复合官能基。
另外，多个X的一部分为卤基，其余为氢原子。多个X中的一个为卤基，其余全部为氢原子也可。当多个X中的2个以上为卤基时，这些卤基既可以同种也可以异种。多个X的全部为卤基的，不包括在本发明中。
还有，多个X中的偶数个为卤基，这些卤基中的2个卤基结合在同一个并苯环上的多并苯化合物，同一个并苯环上具有2个羰基的多并苯醌(合成多并苯化合物时的母体)容易合成，并且，分子彼此堆积时，从卤基彼此的立体障碍少的观点考虑是优选的。
多并苯骨架的长轴方向端部及侧面部分均含有官能基的戊省化合物，分子彼此堆积时，官能基往往成为障碍(立体障碍)，故分子间共轭面的重叠受阻。但是，侧面部分的卤基少的是优选的。另外，卤基的种类，凡德瓦尔斯半径最小的氟是优选的。
另外，关于多并苯骨架的稠环数，上述化学式(I)中的k为1或2者是优选的。一般，当稠环数增加时，在有机溶剂中的溶解性降低，与氧的反应性提高，即耐氧化性降低。另一方面，随着稠环数的增加，因HOMO-LUMO间隙减少，呈现高移动度。从这些溶解性、稳定性及半导体特性考虑，k为1(即稠环数为5)的戊省与k为2(即稠环数为6)的己省是优选的。
其次，对本发明的多并苯化合物的合成方法加以说明。本发明的多并苯化合物是卤取代的多并苯衍生物，以具有对应于多并苯化合物的化学结构的多并苯醌化合物作原料，用2步进行合成。还有，多并苯醌化合物，由于具有对应于多并苯化合物的化学结构，六元环数及具有的官能基种类、数目、取代位置与多并苯化合物相同，因多并苯醌化合物具有羰基，故环结构不是多并苯结构。
首先，在第1步，把多并苯醌化合物的羰基，用氢化锂铝等氢化金属盐(还原剂)还原成羟基。把得到的还原体(羟基多并苯衍生物)，在二甲基硫存在下与N-氯琥珀酰亚胺等卤化剂反应，连续进行卤取代与芳香化，得到卤取代的多并苯衍生物。
即，向多并苯醌化合物的羰基碳导入卤基，生成卤取代多并苯衍生物。醌部位既可以是1个也可以多个，从具有多个醌部位的多并苯醌化合物，可以得到多卤取代的多并苯衍生物。还有，羟基多并苯衍生物具有对应于多并苯化合物的化学结构，六元环数及具有的官能基种类、数目、取代位置与多并苯化合物同样，因羟基多并苯衍生物具有与羟基及氢原子结合的氮原子，故环结构不是多并苯结构。
例如，6，13-二卤化戊省衍生物，可从6，13-戊省醌衍生物分2步合成。例如，长轴方向两端部具有取代基的6，13-戊省醌衍生物，通过酞醛衍生物与环己烷-1，4-二醇的环化缩合反应容易得到。另一方面，仅在长轴方向一端部具有取代基的6，13-戊省醌衍生物，通过酞醛衍生物与1，4-二羟基蒽的环化缩合反应容易得到。
两端部或一端部取代的6，13-戊省醌衍生物，通过上述还原反应与卤化-芳香化反应，可以变换成两端部或一端部取代的6，13-二卤化戊省衍生物。本发明的多并苯化合物，可采用与上述合成方法同样的方法合成，可有效得到所希望的多卤化多并苯化合物。
本发明的多并苯化合物具有结晶性，该结晶结构为人字型分子排列的结构。在该人字型结构的结晶结构中，细长分子形成人字形堆积的晶格结构。这些结晶结构，可用X线衍射决定结构。
另外，本发明的多并苯化合物与未取代的多并苯化合物同样，为斜方晶系结构或立方晶系结构。在这里，可以决定结晶的晶格常数a、b、c，其c轴晶格常数对应于细长分子的分子长度排列的晶格单元长度，a轴及b轴的晶格常数对应于分子的共轭面堆积的分子柱面内的晶格单元大小。
另外，本发明的多并苯化合物，分子的共轭面堆积面的分子间距离(对应于a轴及c轴晶格常数)，与未取代的多并苯化合物比较，显示同等或缩小的结构。这是由于分子间π电子的重叠大、载流子容易向分子间移动、显示高移动度的原因。另外，c轴晶格常数对应于多并苯化合物的长轴方向的分子长度变化，显示与分子长度几乎同等或稍小的值。
另外，本发明的多并苯化合物，由于分子结构中具有卤素，与不具有卤素相比，耐氧化性优良。这是由于通过导入卤元素，分子的离子化倾向增加，对氧等氧化剂的反应性降低。另外，通过卤元素的导入，还可以抑制接收电子性分子的电荷移动，故呈现半导体载流子浓度的变动稳定性。另外，采用本发明的多并苯化合物制造电场效果晶体管时，漏电流对栅电压的变化加大，可以得到高的on/off电流比。
其次，对本发明的有机半导体薄膜加以说明。
作为本发明的有机半导体薄膜的形成方法，可以采用公知的方法，例如，可以举出真空蒸镀、MBE法(Molecular Beam Epitaxy，分子束外延法)、溅射法、激光蒸镀法、气相输送成长法等。而且，可采用这种方法在基板表面形成薄膜。
因本发明的多并苯化合物具有升华性，故可采用上述方法形成薄膜。MBE法、真空蒸镀法及气相输送成长法，是加热多并苯化合物，把升华的蒸气，在高真空、真空、低真空或常压下输送至基板表面而形成薄膜。另外，溅射法是把多并苯化合物在等离子体中使离子化，多并苯化合物的分子在基板上堆积而形成薄膜的方法。另外，激光蒸镀法通过激光照射、加热多并苯化合物，使生成蒸气，多并苯化合物的分子在基板上堆积而形成薄膜的方法。上述制法中MBE法、真空蒸镀法及气相输送成长法，生成的薄膜的平坦性及结晶性优良，是优选的。
作为MBE法及真空蒸镀法中的薄膜制作条件，例如，基板温度为室温以上100℃以下是优选的。当基板温度低时，易形成无定形薄膜，另外，当高于100℃时，薄膜的表面平滑性降低。另外，在采用气相输送成长法时，基板温度为室温以上200℃以下是优选的。
另外，本发明的多并苯化合物，即使薄膜成长速度高也容易形成结晶性良好的薄膜，使高速成膜成为可能。成长速度为0.1nm/min以上1μm/sec以下的范围是优选的，当不足0.1mm/min时，结晶性易低下，当大于1μm/sec时，薄膜的表面平滑性降低。
另外，本发明的有机半导体薄膜，也可以采用湿法工艺形成。原公知的未取代多并苯化合物，于室温难溶于一般的溶剂中，难以溶液化及通过溶液的涂布形成薄膜，本发明的多并苯化合物通过导入官能基后对溶剂的溶解性，与未取代的多并苯化合物相同或较高，故在室温下可溶液化及通过溶液的涂布形成薄膜。作为溶液化的优选溶剂的例子，可以举出己烷、戊烷、二甲苯、甲苯、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、二氯苯、三氯苯。这些溶剂既可单独使用，也可2种以上混合使用。
本发明的有机半导体薄膜，是把本发明的多并苯化合物溶液被覆基板等基体上，通过加热等方法使上述溶剂气化而得到的。作为上述溶液在基体上被覆的方法，除涂布、喷雾方法外，可以举出基体接触上述溶液的方法。具体的公知的方法，可以举出旋转涂布、浸渍、丝网印刷、喷墨印刷、刮刀涂布、印刷(平版印刷、凹版印刷、凸版印刷等)。使用的溶剂种类及多并苯化合物的浓度，因印刷方法而异，配制适于各种印刷方法的溶液后使用是优选的。
该操作通常在大气下或氮气、氩气等惰性气体氛围气中进行。另外，在使溶剂气化时，通过基体附近的温度或氛围气中的溶剂蒸气压调节气液界面的溶剂气化温度，可控制结晶成长。
另外，从有机半导体薄膜的稳定性、半导体特性的观点考虑，有机半导体薄膜中残留的溶剂量低的是优选的。因此，通常在形成有机半导体薄膜后再度实施加热处理及/或减压处理，有机半导体薄膜中残留的溶剂几乎完全被去除是优选的。
因此，采用干法工艺或湿法工艺，可从多并苯化合物形成有机半导体薄膜。
如上所述，本发明的多并苯化合物可以形成结晶性及半导体特性优良的薄膜。另外，在本发明的有机半导体薄膜中多并苯化合物，分子的长轴对基体面垂直取向。这是由于多并苯化合物分子的分子凝聚力强、通过分子面彼此堆积易形成分子柱的原因。然而，有机半导体薄膜的X线衍射图，结晶的(00n)面强度易强烈呈现。该面间距离是结晶的c轴晶格常数。
另外，本发明的多并苯化合物，其结晶的结晶轴的a轴方向及/或b轴方向的分子间距离有时缩小，通过该分子间距离缩小，易引起载流子移动，结果是显示高移动度。人们认为，用这种有机半导体薄膜构成的有机半导体元件，沿着形成层状的分子柱，载流子具有容易流动的性质。但是，该a轴及b轴的晶格常数，可通过测定斜入射X线衍射、透过型电子线衍射、在薄膜边缘部入射X线的衍射的方法等进行观察。
另外，通常的无机半导体薄膜，其结晶性受基体材料的结晶性、面方位的影响，但本发明的有机半导体薄膜，是与基体材料的结晶性、面方位无关的高结晶性薄膜。因此，基体材料可以采用与结晶性、非晶性无关的各种材料。
例如，可以举出玻璃、石英、氧化铝、蓝宝石、氮化硅、碳化硅等陶瓷；硅、锗、镓砷、镓磷、镓氮等半导体；聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、乙烯乙烯醇共聚物；环状聚烯烃、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯等树脂、纸、无纺布等。
另外，对基体的形状未作特别限定，通常采用片状基体或板状基体(基板)。
本发明的有机半导体薄膜其特征在于高的载流子移动度，1×10-4cm2/V·s以上是优选的。更优选1×10-3cm2/V·s以上，最优选1×10-2cm2/V·s以上。
通过采用该有机半导体薄膜，可以制造电学、光学、生物电学等领域中有益的半导体元件。作为这种半导体元件的例子，可以举出二极管、晶体管、薄膜晶体管、存储器、光学二极管、发光二极管、发光晶体管、传感器等。
晶体管及薄膜晶体管，可在显示器中使用，可用于液晶显示器、分散型液晶显示器、电泳型显示器、粒子旋转型显示元件、电子彩色显示器、有机发光显示器、电子纸等各种显示元件。晶体管及薄膜晶体管，在这些显示元件中，用作显示图像的开关用晶体管、信号激励器电路元件、存储器电路元件、信号处理电路元件等。
当半导体元件为晶体管时，作为该元件结构，例如，可以举出基板/柵电极/绝缘体层(电介质层)/源电极·漏电极/半导体层的结构、基板/半导体层/源电极·漏电极/绝缘体层(电介质层)/柵电极的结构、基板/源电极(或漏电极)/半导体层+绝缘体层(电介质层)+柵电极/漏电极(或源电极)的结构。此时，源电极、漏电极、柵电极分别设几个也可。另外，多个半导体层既可以设在同一平面内，也可以叠层设置。
作为晶体管的结构，也可以采用MOS(金属-氧化物(绝缘体层)-半导体)型及双极型的任何一种。多并苯化合物，因通常为p型半导体，故可进行施主掺杂，与作为n型半导体的多并苯化合物组合，或与多并苯化合物以外的n型半导体组合，构成元件。
另外，当半导体元件为二极管时，作为该元件的结构，例如，可以举出电极/n型半导体层/p型半导体层/电极的结构。另外，p型半导体层可以使用本发明的有机半导体薄膜，n型半导体层可以使用上述n型半导体。
半导体元件中的有机半导体薄膜内部或有机半导体薄膜表面与电极的接合面的至少一部分，可以形成肖脱基接合及/或隧道接合。具有这种接合结构的半导体元件，可采用单纯的结构制造二极管或晶体管，是优选的。具有这种接合结构的半导体元件，可多个接合，形成换流器、振荡器、存储器、传感器等元件。
另外，用本发明的半导体元件作显示元件时，显示元件配置各像素，可作为把各像素的显示进行切换的晶体管元件(显示器TFT)。这种有源驱动显示元件，由于不必把对置的导电性基板进行构图，故与不具有通过电路构成把像素加以切换的晶体管的无源驱动显示元件相比，像素布线简化。通常每1个像素配置1～数个切换用晶体管。该显示元件具有，在基板面上数据传输线与数据传输线二元交叉形成的结构，数据传输线与源传输线分别与晶体管的栅电极、源电极、漏电极接合。还有，数据传输线与源传输线分开，还可以追加电流供给传输线、信号传输线。
另外，对显示元件的像素，除像素布线、晶体管外，一并设置电容器，还可赋予记录信号的功能。另外，在形成了显示元件的基板上还可以搭载数据传输线及栅传输线的激励器、像素信号存储器、脉冲发生器、信号分割器、调节器等。
另外，本发明的有机半导体元件，在IC卡、信用卡、及电子条码中也可作为演算元件、存储元件使用。此时，这些元件既可以是接触型也可以是非接触型，均可以适用。该IC卡、信用卡、及电子条码由存储器、脉冲发生器、信号分割器、调节器、电容器等构成，另外，还可以具有天线、蓄电池。
另外，本发明的有机半导体元件，如由二极管、具有肖脱基接合结构的元件、具有隧道接合结构的元件构成，则该元件可以用作光电变换元件、太阳能电池、红外线传感器等受光元件、光二极管，也可以用作发光元件。另外，本发明的有机半导体元件，如由晶体管构成，则其晶体管可以用作发光晶体管。这些发光元件的发光层，可以采用公知的有机材料或无机材料。
另外，本发明的有机半导体元件，可用作传感器，可用作气体传感器、生物传感器、血液传感器、免疫传感器、人造网膜、味觉传感器等各种传感器。通常，通过构成有机半导体元件的有机半导体薄膜与测定对象物接触或相邻时产生的有机半导体薄膜的电阻值变化，进行测定对象物的分析。
下面示出实施例，更具体地说明本发明。
实施例1：6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省的合成
[中间体的合成方法]
往2，3，9，10-四己基-6，13-戊省醌649mg溶于四氢呋喃(THF)30ml的溶液中，加入氢化锂硼酸三乙酯的THF溶液(浓度1mol/1000ml)5ml，在氮气氛中加热回流12小时。往得到的溶液中加稀盐酸中和后，把有机相分离、浓缩及真空干燥，几乎定量得到6，13-二羟基-2，3，9，10-四己基戊省(参照下列反应式)。
Figure A20058000606100211
把得到的6，13-二羧基-2，3，9，10-四己基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-MS(NBA)：m/z＝649
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ0.88及0.91(m，12H)、1.32及1.35(m，16H)、1.48及1.52(m，8H)、1.63及1.67(m，8H)、2.75(t，8H)、5.74(s，8H)、7.58(s，4H)、7.80(s，4H)
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-氯琥珀酰亚胺382mg溶于二氯甲烷40ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.32ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3，9，10-四己基戊省231mg溶于二氯甲烷20ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时(参照上述反应式)。
加水使反应终止后，用氯仿萃取反应产物等，用饱和盐水洗涤有机相后用硫酸镁干燥。减压蒸出有机相中的有机溶剂，把得到的残渣从苯与正己烷的混合溶剂中进行再沉淀，得到纯的6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省74mg。该反应收率为30％。
把得到的6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-MS(NBA)：m/z＝684，682
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下，所得到的曲线示于图1。
1H-NMR(ppm)：δ0.90及0.93(m，12H)、1.35及1.39(m，16H)、1.48及1.50(m，8H)、1.71及1.80(m，8H)、2.77(t，8H)、7.76(s，4H)、9.01(s，4H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省在氮气氛中溶解于氯仿，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上旋转涂布(旋转速度：2000rpm，旋转时间20秒)，形成膜厚120nm的6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省薄膜。
把得到的6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果(参照图2中所示的曲线)，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝1，2，3，4)，从其面间距离可知薄膜的结晶晶格常数为4.2nm。6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省分子的长轴方向长度为4.0～4.2nm，6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省分子在薄膜内，分子的长轴对着基板表面于垂直方向取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成作为源·漏电极的金电极图案。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)20μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样的旋转涂布，形成6，13-二氯-2，3，9，10-四己基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流的饱和(参照图3)。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为5×10-3cm2/V·s。
实施例2：6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省的合成
[中间体的合成方法]
2，3，9，10-四丙基-6，13-戊省醌357mg溶于THF50ml的溶液中，加入氢化锂硼酸三乙酯的T HF溶液(浓度1mol/1000ml)11ml，在氮气氛中加热回流24小时。往得到的溶液中加稀盐酸中和后，把有机相分离、浓缩及真空干燥，几乎定量得到6，13-二羟基-2，3，9，10-四丙基戊省。
把得到的6，13-二羟基-2，3，9，10-四丙基戊省用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ1.05(t，12H)、1.67～1.77(m，8H)、2.76(t，8H)、5.78(s，2H)、7.61(s，4H)、7.81(s，4H)
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-氯琥珀酰亚胺800mg溶于二氯甲烷45ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.66ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3，9，10-四丙基戊省361mg溶于二氯甲烷35ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
加水使反应终止后，用氯仿萃取反应产物等，用饱和盐水洗涤有机相后，用硫酸镁干燥。减压蒸出有机相中的有机溶剂，把得到的残渣从苯中进行再沉淀，得到纯的6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省38mg。该反应收率为10％。
把得到的6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-HRMS(NBA)：m/z＝514.2208(计算值＝514.2194)
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ1.08(t，12H)、1.73～1.82(m，8H)、2.76(t，8H)、7.76(s，4H)、9.01(s，4H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省在氮气氛围气中溶解于甲苯，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上旋转涂布(旋转速度：1000rpm，旋转时间10秒)，形成膜厚120nm的6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省薄膜。
把得到的6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝3，4，5，6)，从其面间距离可知薄膜的结晶晶格常数为4.3nm。6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省分子的长轴方向长度为2.0～2.4nm，6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省分子在薄膜内，分子的长轴对着基板表面于垂直方向取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样的旋转涂布，形成6，13-二氯-2，3，9，10-四丙基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流的饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为5×10-2cm2/V·s。
实施例3：6，13-二氯-2，3-二丙基戊省的合成
[中间体的合成方法]
2，3-二丙基-6，13-戊省醌314mg溶于THF60ml的溶液中，加入氢化锂硼酸三乙酯的THF溶液(浓度1mol/1000ml)6ml，在氮气氛中加热回流20小时。往得到的溶液中加稀盐酸中和后，把有机相分离、浓缩及真空干燥，几乎定量得到6，13-二羟基-2，3-二丙基戊省。
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-氯琥珀酰亚胺1.0g溶于二氯甲烷60ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.83ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3-二丙基戊省317mg溶于二氯甲烷50ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
加水使反应终止后，用氯仿萃取反应产物等，用饱和盐水洗涤有机相后，用硫酸镁干燥。减压蒸出有机相中的有机溶剂，把得到的残渣从乙醇中进行再沉淀，得到纯的6，13-二氯-2，3-二丙基戊省17mg。该反应收率为5％。
把得到的6，13-二氯-2，3-二丙基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-HRMS(NBA)：m/z＝430.1258(计算值＝430.1255)
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ1.08(t，6H)、1.73～1.82(m，4H)、2.75(t，4H)、7.38(dd，2H)、7.75(s，2H)、7.99(dd，2H)、9.00(s，2H)、9.11(s，2H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二氯-2，3-二丙基戊省在氮气氛围气中溶解于甲苯，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上旋转涂布(旋转速度：1000rpm，旋转时间10秒)，形成膜厚80nm的6，13-二氯-2，3-二丙基戊省薄膜。
把得到的6，13-二氯-2，3-二丙基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝1，2，3，4)，从其面间距离可知薄膜的结晶晶格常数为2.4nm。6，13-二氯-2，3-二丙基戊省分子的长轴方向长度为2.0～2.4nm，6，13-二氯-2，3-二丙基戊省分子在薄膜内，分子的长轴对着基板表面于垂直方向取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样的旋转涂布，形成6，13-二氯-2，3-二丙基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为0.10cm2/V·s。
实施例4：6，13-二氯-2，3-二己基戊省的合成
[中间体的合成方法]
2，3-二己基-6，13-戊省醌334mg溶于THF50ml的溶液中，加入氢化锂硼酸三乙酯的THF溶液(浓度1mol/1000ml)11ml，在氮气氛中加热回流20小时。往得到的溶液中加稀盐酸中和后，把有机相分离、浓缩及真空干燥，几乎定量得到6，13-二羟基-2，3-二己基戊省。
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-氯琥珀酰亚胺780mg溶于二氯甲烷40ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.64ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3-二己基戊省336mg溶于二氯甲烷40ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
加水使反应终止后，用氯仿萃取反应产物等，用饱和盐水洗涤有机相后，用硫酸镁干燥。减压蒸出有机相中的有机溶剂，把得到的残渣从乙醇中进行再沉淀，得到纯的6，13-二氯-2，3-二己基戊省35mg。该反应收率为10％。
把得到的6，13-二氯-2，3-二己基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-HRMS(NBA)：m/z＝514.2193(计算值＝514.2194)
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ0.92(t，6H)、1.30～1.50(m，12H)、1.68～1.76(m，4H)、2.74(t，4H)、7.37(dd，2H)、7.71(s，2H)、7.98(dd，2H)、8.96(s，2H)、9.08(s，2H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二氯-2，3-二己基戊省在氮气氛围气中溶解于甲苯，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上旋转涂布(旋转速度：1000rpm，旋转时间10秒)，形成膜厚100nm的6，13-二氯-2，3-二己基戊省薄膜。
把得到的6，13-二氯-2，3-二己基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝1，2，3，4)，其面间距离为1.1nm。6，13-二氯-2，3-二己基戊省分子的长轴方向长度为2.2～2.5nm，由此可以推测6，13-二氯-2，3-二己基戊省分子在薄膜内，分子的长轴对着基板表面于垂直方向取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样的旋转涂布，形成6，13-二氯-2，3-二己基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为9×10-3cm2/V·s。
实施例5：6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省的合成
[中间体的合成方法]
与实施例1同样操作，得到6，13-二羟基-2，3，9，10-四己基戊省。
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-溴琥珀酰亚胺338mg溶于THF 20ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.20ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3，9，10-四己基戊省150mg溶于THF 10ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
加水使反应终止后，用氯仿萃取反应产物等，用饱和盐水洗涤有机相后，用硫酸镁干燥。减压蒸出有机相中的有机溶剂，把得到的残渣用硅胶柱色谱法进行纯化(作为溶剂，采用苯与己烷的混合溶剂)，得到纯的6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省30mg。该反应收率为17％。
把得到的6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-MS(NBA)：m/z＝774，772，770
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ0.92(t，12H)、1.30～1.53(m，24H)、1.68～1.78(m，8H)、2.77(t，8H)、7.77(s，4H)、9.05(s，4H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省在氮气氛围气中溶解于氯仿，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上旋转涂布(旋转速度：1000rpm，旋转时间10秒)，形成膜厚120nm的6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省薄膜。
把得到的6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝1，2，3，4)，其面间距离为2.2nm。6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省分子的长轴方向长度为2.3～2.7nm，由此已知6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省分子在薄膜内，对着基板表面在于垂直方向的若干倾斜取向，使分子的长轴取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样的旋转涂布，形成6，13-二溴-2，3，9，10-四己基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为0.014cm2/V·s。
实施例6：6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省的合成
[中间体的合成方法]
与实施例2同样操作，得到6，13-二羟基-2，3，9，10-四丙基戊省。
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-溴琥珀酰亚胺462mg溶于THF 20ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.28ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3，9，10-四丙基戊省150mg溶于THF 15ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
加水使反应终止后，往残渣中加正己烷后加以过滤。然后，用乙腈洗涤该残渣，再用正己烷与苯的1∶1混合溶剂洗涤，得到纯的6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省37mg。该反应收率为20％。
把得到的6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-HRMS(NBA)：m/z＝606，604，602
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ1.07(t，12H)、1.75～1.78(m，8H)、2.76(t，8H)、7.77(s，4H)、9.06(s，4H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省在氮气氛围气中溶解于甲苯，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上展开，形成膜厚100nm的6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省薄膜。
把得到的6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝1，2，3，4)，从其面间距离得到的薄膜的结晶晶格常数为2.4nm。6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省分子的长轴方向长度为2.2～2.4nm，由此已知6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省分子在薄膜内，分子的长轴对着基板表面在垂直方向取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样地形成6，13-二溴-2，3，9，10-四丙基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为0.05cm2/V·s。
实施例7：6，13-二溴-2，3-二丙基戊省的合成
[中间体的合成方法]
与实施例3同样操作，得到6，13-二羟基-2，3-二丙基戊省。
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-溴琥珀酰亚胺552mg溶于THF 20ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.33ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3-二丙基戊省150mg溶于THF 15ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
减压蒸出有机溶剂，把残渣用正己烷与苯的5∶1混合溶剂洗涤，再用乙腈洗涤，得到纯的6，13-二溴-2，3-二丙基戊省30mg。该反应收率为15％。
把得到的6，13-二溴-2，3-丙基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-HRMS(NBA)：m/z＝522，520，518
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ1.09(t，6H)、1.76～1.82(m，4H)、2.77(t，4H)、7.40(dd，2H)、7.79(s，2H)、8.02(dd，2H)、9.10(s，2H)、9.20(s，2H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二溴-2，3-二丙基戊省在氮气氛围气中溶解于氯仿，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上展开，形成膜厚120nm的6，13-二溴-2，3-二丙基戊省薄膜。
把得到的6，13-二溴-2，3-二丙基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝1，2，3，4)，从其面间距离得到的薄膜的结晶晶格常数为2.4nm。6，13-二溴-2，3-二丙基戊省分子的长轴方向长度为2.0～2.4nm，由此已知6，13-二溴-2，3-二丙基戊省分子在薄膜内，分子的长轴对着基板表面在垂直方向取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样地形成6，13-二溴-2，3-二丙基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为0.13cm2/V·s。
实施例8：6，13-二氯-2，3-二乙基戊省的合成
[中间体的合成方法]
在2，3-二乙基-6，13-戊省醌150mg溶于THF30ml的溶液中加入氢化锂硼酸三乙酯的THF溶液(浓度1mol/1000ml)3.2ml，在氮氛围气中，于室温反应2小时。往得到的溶液中添加稀盐酸中和后，把有机相分离、浓缩及真空干燥，几乎定量得到6，13-二羟基-2，3-二乙基戊省。
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-氯琥珀酰亚胺300mg溶于二氯甲烷40ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.3ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3-二乙基戊省75mg溶于THF4ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
减压蒸出有机溶剂，把残渣用乙腈仔细洗涤，得到纯的6，13-二氯-2，3-二乙基戊省25mg。该反应收率为30％。
把得到的6，13-二氯-2，3-二乙基戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-HRMS(NBA)：m/z＝404，402
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ1.40(t，6H)、2.82(q，4H)、7.39(dd，2H)、7.78(s，2H)、8.00(dd，2H)、9.05(s，2H)、9.13(s，2H)
[有机半导体薄膜的制造方法]
把上述合成的6，13-二氯-2，3-二乙基戊省在氮气氛围气中溶解于甲苯，得到蓝紫色溶液(浓度：0.2质量％)。把该溶液在氮氛围气中在硅基板上展开，形成膜厚90nm的6，13-二氯-2，3-二乙基戊省薄膜。
把得到的6，13-二氯-2，3-二乙基戊省薄膜，用广角X线衍射法进行分析的结果，观察到相当于(00n)面的衍射线(n＝1，2)，从其面间距离得到的薄膜的结晶晶格常数为1.7nm。6，13-二氯-2，3-二乙基戊省分子的长轴方向长度为1.7～2.0nm，由此已知6，13-二氯-2，3-二乙基戊省分子在薄膜内，分子的长轴对着基板表面在垂直方向取向，形成结晶。
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样地形成6，13-二氯-2，3-二乙基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为5×10-4cm2/V·s。
实施例9：6，13-二氯-2，3-(亚甲基二氧)戊省的合成
[中间体的合成方法]
在2，3-亚甲基二氧-6，13-戊省醌57mg溶于THF25ml的溶液中加入氢化锂硼酸三乙酯的THF溶液(浓度1mol/1000ml)1.6ml，在氮氛围气中，于室温反应1小时。往得到的溶液中添加稀盐酸中和后，把有机相分离、浓缩及真空干燥，几乎定量得到6，13-二氯-2，3-(亚甲基二氧)戊省。
[多并苯化合物的制造方法]
在氮氛围气中，使N-氯琥珀酰亚胺250mg溶于二氯甲烷40ml中，冷却至-20℃。然后，滴加二甲基硫0.3ml后，搅拌10分钟。往得到的溶液中滴加6，13-二羟基-2，3-(亚甲基二氧)戊省57mg溶于THF3ml的溶液，滴加终止后，缓慢升至室温，使反应18小时。
加水使反应终止后，往残渣中加氯仿萃取反应生成物等，有机相用饱和盐水洗涤后，用硫酸镁干燥。减压蒸出有机相中的有机溶剂，把得到的残渣从乙腈中进行再沉淀，得到纯的6，13-二氯-2，3-(亚甲基二氧)戊省8mg。该反应收率为13％。
把得到的6，13-二氯-2，3-(亚甲基二氧)戊省进行质量分析。结果如下。
FAB-HRMS(NBA)：m/z＝392，390
另外，用重氢氯仿作溶剂，于室温进行核磁共振(NMR)光谱测定。结果如下。
1H-NMR(ppm)：δ6.09(s，2H)、7.21(s，2H)、7.43(dd，2H)、8.04(dd，2H)、8.90(s，2H)、9.16(s，2H)
[有机半导体元件]
在通过n型掺杂的使重量上升的硅基板(表面具有厚度200nm的热氧化膜的基板)的表面上，形成金电极图案作为源·漏电极。该金电极图案是并列形成的长方形状的图案，图案间(隧道长)50μm，图案长(隧道宽)500μm。
在形成这种电极图案的硅基板上，采用与上述同样的喷涂，形成6，13-二氯-2，3-二乙基戊省薄膜，制成晶体管结构。
该晶体管的硅基板作为栅极，测定源·漏电极间的电流/电压曲线。此时，柵电压为-10V～-40V，以10V间隔变化。结果是，伴随着漏电压的增加，观察到漏电流饱和。从该电流饱和区域的柵电压依赖性求出的移动度为5×10-3cm2/V·s。
产业上的利用可能性
本发明的产品适于在电子设备、光学设备、生物电子设备等中使用。

Claims (17)

1.多并苯化合物，其特征在于，具有以下列化学式(I)表示的化学结构：
Figure A2005800060610002C1
其中，化学式(I)中的R1、R2、R3、R4的至少一部分为烷基、烯基、炔基等脂肪烃基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、酯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、羧基、甲酰基、羟基、卤基、氨基、亚氨基、酰胺基、氰基、甲硅烷基、巯基、硫基、二硫基、磺酰基或含有这些基中的2种以上基团的官能基，其他为氢原子；另外，化学式(I)中的多个X的一部分为卤基，其他为氢原子；还有，k为1以上5以下的整数。
2.按照权利要求1中所述的多并苯化合物，其特征在于，R3、R4为氢原子。
3.按照权利要求1中所述的多并苯化合物，其特征在于，R1与R2及R3与R4的至少一对连接，形成环状结构。
4.按照权利要求1～3中任何一项所述的多并苯化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4中的官能基碳原子数为1以上15以下。
5.按照权利要求1～3中任何一项所述的多并苯化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4中的官能基碳原子数为2以上15以下。
6.按照权利要求1～3中任何一项所述的多并苯化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4中的官能基碳原子数为2以上6以下。
7.按照权利要求1～3中任何一项所述的多并苯化合物，其特征在于，多个X中的偶数个为卤基，其中至少2个卤基结合在同一个并苯环上。
8.按照权利要求1～3中任何一项所述的多并苯化合物，其特征在于，多个X中的2个为卤基，这2个卤基结合在同一个并苯环上。
9.按照权利要求1～3中任何一项所述的多并苯化合物，其特征在于，k为1或2。
10.有机半导体薄膜，其特征在于，由权利要求1～9中任何一项所述的多并苯化合物构成，具有结晶性。
11.按照权利要求10中所述的有机半导体薄膜，其是在基板上形成的结晶性有机半导体薄膜，其特征在于，上述多并苯化合物的分子长轴相对于上述基板表面在垂直方向取向。
12.有机半导体元件，其特征在于，由上述权利要求10或权利要求11中所述的有机半导体薄膜构成至少一部分。
13.晶体管，具有栅电极、电介质层、源电极、漏电极及半导体层，其特征在于，上述半导体层由上述权利要求10或权利要求11中所述的有机半导体薄膜构成。
14.按照权利要求1～9中任何一项所述的多并苯化合物的制造方法，把多并苯醌衍生物还原，制成羟基多并苯衍生物，再把该羟基多并苯衍生物进行卤化及芳香化；
上述多并苯醌衍生物，是具有对应于上述权利要求1～9中任何一项所述的多并苯化合物化学结构的化合物，具有相同的六元环数及相同的R1、R2、R3、R4的同时，在构成多并苯化合物时与卤基结合的碳原子为醌的羰基碳；
上述羟基多并苯衍生物，是具有对应于上述权利要求1～9中任何一项所述的多并苯化合物化学结构的化合物，具有相同的六员环数及相同的R1、R2、R3、R4的同时，在构成多并苯化合物时，与卤基结合的碳原子与羟基及氢原子结合。
15.多并苯化合物的制造方法，其是权利要求1～9中任何一项所述的多并苯化合物的制造方法，其特征在于，把具有用下列化学式(II)表示结构的多并苯衍生物还原，制成具有用下列化学式(III)表示结构的羟基多并苯衍生物，再把该羟基多并苯衍生物进行卤化及芳香化；
Figure A2005800060610004C1
其中，化学式(II)及化学式(III)中的R1、R2、R3、R4的至少一部分为烷基、烯基、炔基等脂肪族烃基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、酯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、羧基、甲酰基、羟基、卤基、氨基、亚氨基、酰胺基、氰基、甲硅烷基、巯基、硫基、二硫基、磺酰基或含有这些基中的2种以上基团的官能基，其他为氢原子；另外，化学式(II)及化学式(III)中的X1、X2、X3、X4、X5、X6分别为卤基或氢原子，但X1、X2、X3、X4、X5、X6全部为卤基时除外；还有，m为2以上的整数，m+n为3以上7以下的整数。
16.羟基多并苯衍生物，其是具有用下列化学式(IV)表示结构的多并苯对应的化学结构的羟基多并苯衍生物，其特征在于，具有相同的六员环数及相同的R1、R2、R3、R4，同时，具有与上述多并苯中的R1、R2、R3、R4结合的碳原子以外的碳原子中至少一个，与羟基及氢原子结合的结构；
其中，化学式(IV)中的R1、R2、R3、R4中的至少一部分为烷基、烯基、炔基等脂肪族烃基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、酯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、羧基、甲酰基、羟基、卤基、氨基、亚氨基、酰胺基、氰基、甲硅烷基、巯基、硫基、二硫基、磺酰基或含有这些基中的2种以上基团的官能基，其他为氢原子；另外，k为1以上5以下的整数。
17.羟基多并苯衍生物，其特征在于，具有以下列化学式(III)表示的结构：
其中，化学式(II)中的R1、R2、R3、R4的至少一部分为烷基、烯基、炔基等脂肪族烃基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、酯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、羧基、甲酰基、羟基、卤基、氨基、巫氨基、酰胺基、氰基、甲硅烷基、巯基、硫基、二硫基、磺酰基或含有这些基中的2种以上基团的官能基，其他为氢原子；另外，化学式(III)中的X1、X2、X3、X4、X5、X6分别为卤基或氢原子，但X1、X2、X3、X4、X5、X6全部为卤基时除外；还有，m为2以上的整数，m+n为3以上7以下的整数。
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