DE102005029574A1 - Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Anwendung - Google Patents

Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Anwendung Download PDF

Info

Publication number
DE102005029574A1
DE102005029574A1 DE102005029574A DE102005029574A DE102005029574A1 DE 102005029574 A1 DE102005029574 A1 DE 102005029574A1 DE 102005029574 A DE102005029574 A DE 102005029574A DE 102005029574 A DE102005029574 A DE 102005029574A DE 102005029574 A1 DE102005029574 A1 DE 102005029574A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tetracene
oligo
organic
carbon atoms
effect transistors
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.)
Withdrawn
Application number
DE102005029574A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Prof. Dr. Rehahn
Michael Dipl.-Chem. Roth
Heinz von Prof. Dr. Seggern
Roland Dr. Schmechel
Marcus Dipl.-Phys. Ahles
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dritte Patentportfolio Beteiligungsgesellschaf De
Original Assignee
Technische Universitaet Darmstadt
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Darmstadt filed Critical Technische Universitaet Darmstadt
Priority to DE102005029574A priority Critical patent/DE102005029574A1/de
Priority to KR1020127005071A priority patent/KR20120036376A/ko
Priority to JP2008517401A priority patent/JP5171617B2/ja
Priority to CA2610816A priority patent/CA2610816C/en
Priority to PCT/EP2006/005926 priority patent/WO2007000268A2/de
Priority to CNA200680022499XA priority patent/CN101203471A/zh
Priority to KR1020077030180A priority patent/KR101156239B1/ko
Priority to US11/922,963 priority patent/US8293957B2/en
Priority to EP06762105A priority patent/EP1896388A2/de
Publication of DE102005029574A1 publication Critical patent/DE102005029574A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C15/00—Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts
    • C07C15/20—Polycyclic condensed hydrocarbons
    • C07C15/38—Polycyclic condensed hydrocarbons containing four rings
    • 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]
    • H10K10/464—Lateral top-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
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00—Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/02—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems
    • C07C2603/40—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems containing four condensed rings
    • C07C2603/42—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems containing four condensed rings containing only six-membered rings
    • C07C2603/44—Naphthacenes; Hydrogenated naphthacenes
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Es werden Oligo-Tetracene der Formel I DOLLAR F1 beschrieben, die entweder unsubstituiert sind oder einen oder mehrere Substituenten R und R' tragen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus DOLLAR A - Halogen, DOLLAR A - CN, DOLLAR A - Alkyl- oder Alkoxyresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, DOLLAR A - Arylresten mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, die auch ein oder mehrere Heteroatome enthalten können und/oder DOLLAR A - fluorierten oder perfluorierten Alkyl- oder Alkoxyresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, DOLLAR A wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 20, vorzugsweise von 1 bis 6, ganz besonders bevorzugt 1 oder 2, ist und X für eine Einfachbindung, eine Alkylengruppe mit 1-6 Kohlenstoffatomen, eine Kohlenwasserstoffkette mit einer oder mehreren konjugierten Doppelbindungen, eine Arylgruppe oder ein aus mehreren kondensierten, aromatischen Ringen bestehendes System steht. In dem erfindungsgemäßen Oligotetracen können einer oder mehrere der sechsatomigen, kondensierten, aromatischen Ringe durch einen fünfatomigen Ring ersetzt sein, der auch ein Heteroatom enthalten kann. DOLLAR A Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung der genannten Oligo-Tetracene und deren Verwendung als Halbleiter in organischen Feldeffekt-Transistoren (OFET), organischen Leuchtdioden (OLEDs), Sensoren und organischen Solarzellen beschrieben.

Description

  • Gegenstand der Erfindung sind substituierte und unsubstituierte Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Verwendung als Halbleiter in organischen Feldeffekt-Transistoren (OFETS), organischen Leuchtdioden (OLEDs), Sensoren, organischen Solarzellen sowie in anderen Bereiche der Optik und Elektronik.
  • Es ist bekannt, dass die Sichtbarmachung, die Verarbeitung und Speicherung von Informationen entscheidende Grundlagen für eine vom Fachwissen dominierte Gesellschaft sind. Alle Hilfsmittel, die für derartige Verfahren erforderlich sind, müssen ständig miniaturisiert, verbessert und preiswerter angeboten werden. Mit dieser ständigen Entwicklung der Informationstechnologie ist ein zunehmender Einsatz von organischen anstelle von anorganischen Materialien verbunden. Organische Materialien sind in der Regel billiger und leichter zu verarbeiten. Zudem zeigt die ständig ansteigende Zahl von Veröffentlichungen und Patenten auf dem Gebiet der Informationstechnologie, dass entgegen der bisher weithin vertretenen Auffassung organische Materialen bei der Erzeugung, dem Transport und der Umwandlung elektrischer Ladungen oder elektromagnetischer Strahlung die gleichen Funktionen wie anorganische Materialien oder sogar zusätzliche Funktionen übernehmen können. Auch die Probleme, die mit der geringeren Stabilität organischer Materialien unter den harten Bedingungen von Herstellung und Anwendung verbunden sind, konnten inzwischen schrittweise gelöst werden. So können heute schon viele organische Materialien als Komponenten in Leuchtdioden, Solarzellen, in optischen Schaltern und Dünnschichttransistoren eingesetzt werden. Organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs) ermöglichen den Einsatz von preiswerten, leichten und flexiblen Plastikmaterialien als Alternative zu Glas in Flüssigkristallbildschirmen und mit Leuchtdioden ausgestatteten Displays.
  • Das derzeit am besten untersuchte und für Halbleiter einsetzbare organische Material in organischen Feldeffekt-Transistoren ist das α-Sexithienyl. Leider ist die Feldeffektmobilität und das on/off-Verhältnis für die meisten praktischen Anwendungen dieses Materials noch nicht ausreichend: So ist die typische Feldeffektmobilität von auf α-Sexithienyl basierenden OFETs 0,03 cm2/V × s und as on/off-Verhältnis etwa 106, während in amorphem, hydriertem Silikon die Feldeffektmobilität größer als 0,5 cm2/V × s und das on/off-Verhältnis größer als 108 ist. Trotzdem wurden mit organischen Halbleitern beträchtliche Verbesserungen erzielt: Eine sehr aussichtsreiche Substanz ist Pentacen. Kürzlich ist über Pentacen enthaltende organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs) berichtet worden, dass sie eine Feldeffektmobilität über 0,5 cm2/V × s und ein on/off-Verhältnis größer als 108 erreichen (1). Beide Ergebnisse sind mit denen von hydrierten amorphen Silikonen vergleichbar und sind die besten, die derzeit für organische Feldeffekt-Transistoren zur Verfügung stehen. Allerdings haben Pentacene den erheblichen Nachteil, dass sie chemisch instabil sind, leicht oxidieren und disproportionieren und dabei Zykloadditionsreaktionen eingehen (2-4). Pentacen muss deshalb gereinigt und mit größter Vorsicht unter inerten Bedingungen behandelt werden. Außerdem ist die chemische Derivatisierung von Pentacen wegen seiner Empfindlichkeit sehr schwierig und gestattet nicht die Anwendung von üblichen aromatischen Substitutionsreaktionen. Deshalb erfordert jedes Derivat, wenn es überhaupt zugänglich ist, eine individuelle Synthese. Systematische Untersuchungen und Optimierungen von Pentacenderivaten für organische Feldeffekttransistoren (OFETs) sind deshalb kaum möglich.
    •
  • Es stellte sich deshalb die Aufgabe, Substanzen zu entwickeln, die die guten elektrischen Eigenschaften von Pentacen aufweisen, aber leichter zugänglich und leichter zu reinigen sind sowie außerdem in den üblichen Herstellungsverfahren für organische Halbleiter eingesetzt werden können. Um bei der Lösung dieser Aufgabe so effizient wie möglich sein zu können, mussten entscheidenden Parameter, die für die ausgezeichneten Eigenschaften von Pentacenbasierten OFETs verantwortlich sind, identifiziert werden. Kürzlich ist auch über einen Zusammenhang der hohen Beweglichkeit der Ladungsträger mit der hohen molekularen Ordnung in Pentacenfilmen berichtet worden. Außerdem scheint Pentacen in molekularen Anordnungen zu kristallisieren, in denen die einzelnen kondensierten aromatischen Ringsysteme wechselseitige Positionen und Orientierungen einnehmen, welche nahezu ideal für die Bewegung der Ladungsträger über längere Strecken sind. Schließlich ist auch das Niveau des höchsten gesetzten Molekularorbitals (HOMO = highest occupied molecular orbital) (5,07eV) gut an Gold angepasst, welches üblicherweise als Material für Anoden und Kathoden verwendet wird. Tetracen andererseits, welches aus vier anstelle von fünf kondensierten Benzolringen besteht, ist chemisch viel stabiler, zeigt aber sehr viel schlechtere Halbleitereigenschaften. OFETs, die auf polykristallinen Tetracenen basieren, haben im allgemeinen Feldeffektmobilitäten von 0,05 cm2/V × s und ein on/off-Verhältnis von etwa 106. Allerdings hat Tetracen ein ebenso gut delokalisiertes π-Elektronensystem, das ganz ähnlich dem des Pentacens ist. Es ist deshalb nicht einfach, die enormen Unterschiede zwischen den halbleitenden Eigenschaften beider Substanzen zu verstehen. Eine Erklärung könnte in der weniger vorteilhaften oder weniger vollkommenen molekularen Orientierung in Tetracen-Dünnschichten und tieferen HOMO-Lagen zu sehen sein, welches die Einführung von Löchern von einer Metallelektrode schwierig macht. Das HOMO-Niveau von polykristallinem Tetracen ist etwa 5,4 eV (5), was bedeutet, dass es nicht möglich ist, eine Hindernis freie Injektion von Löchern von Metallelektroden durchzuführen. Zur Überprüfung dieser Arbeitshypothese wurden deshalb einige Strategien entwickelt, die eine Erhöhung oder vielleicht auch eine Änderung der molekularen Anordnung in dünnen Tetracenschichten erlauben, ohne dass dabei deren chemische Stabilität verloren geht. Eine höhere molekulare Ordnung könnte dabei auch die Anzahl der Austauschreaktionen zwischen den Molekülen und eine Erhöhung des HOMO ermöglichen.
  • Ein Weg zum Erreichen dieses Zieles könnte in einer Verlängerung des Tetracens liegen: Denn ein entscheidender Unterschied zwischen dem Tetracen und dem Pentacen ist darin zu sehen, dass das Tetracen kürzer ist. Das könnte die Ursache für eine geringere Ordnung und für weniger vorteilhafte Transistoreigenschaften sein. Wenn diese Annahme zutrifft, könnte eine Lösung des vorliegenden Problems vielleicht darin bestehen, die Länge des Tetracenmoleküls zu erhöhen ohne dabei dessen chemische und halbleitende Eigenschaften zu verschlechtern. Die Anlagerung von Kohlenwasserstoffen oder einfachen aromatischen Gruppen an die Längsachse der Tetracene ist dafür wohl nicht der beste Weg: Denn daraus kann einer Verminderung der leitenden Eigenschaften und Störungen der vorteilhaften Anordnung der Tetracenmoleküle verbunden mit einem Anwachsen der Empfindlichkeit der Moleküle gegen Oxidation resultieren. Eine konzeptionell einfachere, aber trotzdem Erfolg versprechende Alternative könnte darin liegen, zwei Tetracenmoleküle miteinander zu verbinden, um damit eine entscheidend größere Moleküllänge zu erzeugen. Diese Strategie würde auch vermeiden, irgendwelche abweichenden chemischen Substanzen in das System einzuführen und – wegen des Winkels in dem die beiden miteinander verbundenen Tetracenmoleküle wenigstens im gelösten Zustand zueinander stehen – würden dann vielleicht auch keine bedeutenden Änderungen der Stabilität während der Herstellung oder der Reinigung auftreten. Andererseits kann im festen Zustand nach Ablagerung auf einer dünnen Schicht eine gewisse Planarisierung erwartet werden, die in einer sogar verbesserten Beweglichkeit und einer geringeren Ionisierungsenergie gegenüber dem ursprünglichen Tetracen bestehen kann
  • Natürlich erscheinen diese Überlegungen etwas einfach, weil eine so weit gehende Änderung der Gestalt des Tetracen bedeutende und unerwartete Konsequenzen für die Anordnung der Moleküle haben kann, die auch die Beweglichkeit der Ladungen beeinflussen. Andererseits bestand schon eine gewisse Chance zu einer erheblichen Verbesserung der Transistoreigenschaften. Deshalb wurde die Idee zur Entwicklung von Testvorrichtungen aus Ditetracenen entwickelt. Es wird außerdem gezeigt, wie diese neuen organischen Moleküle hergestellt werden können und welche Eigenschaften sie in organischen Feldeffekt-Transistoren aufweisen. Gegenstand der Erfindung sind deshalb die Tetracene der Formel I
    Figure 00050001
    die entweder unsubstituiert sind oder einen oder mehrere Substituenten R und R' tragen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
    • – Halogen,
    • – CN,
    • – Alkyl- oder Alkoxyresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen,
    • – Arylresten mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, die auch ein oder mehrere
    • – Heteroatome enthalten können und/oder
    • – fluorierten oder perfluorierten Alkyl- oder Alkoxyresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen
    wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 20, vorzugsweise von 1 bis 6, ganz besonders bevorzugt 1 oder 2 ist und X für eine Einfachbindung, eine Alkylengruppe mit 1–6 Kohlenstoffatomen, eine Kohlenwasserstoffkette mit einer oder mehreren konjugierten Doppelbindungen, eine Arylgruppe oder ein aus mehreren kondensierten, aromatischen Ringen bestehendes System steht. In dem erfindungsgemäßen Oligotetracen können einer oder mehrere der sechsatomigen, kondensierten, aromatischen Ringe durch einen fünfatomigen Ring ersetzt sein, der auch ein Heteroatom enthalten kann.
  • In dem erfindungsgemäßen Oligotetracen kann die verbrückende Arylgruppe ein oder mehrere, unsubstituierte oder mit 1–18 Kohlenstoffatomen enthaltenden Alkylgruppen substituierte Phenylringe oder ein zweifach ungesättigter, ein Heteroatom enthaltender Fünfring oder eine Ferrocenyleneinheit sein.
  • Ein besonders bevorzugtes Oligotetracen ist das 2-(Tetracen-2-yl)-tetracen der Formel II
    Figure 00060001
    in der R und R' Wasserstoff sein oder die zu Formel I angegebenen Bedeutungen haben können.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ditetracen entspricht der Formel III
    Figure 00060002
    in der R und R' Wasserstoff oder die zu Formel I angegebenen Bedeutungen haben können.
  • Die vorstehend genannten Oligo-Tetracene und Ditetracene werden durch eine Oligomerisation oder Dimerisation der entsprechenden Tetracene mittels z.B. einer von Übergangsmetallen gesteuerten Kupplungsreaktion hergestellt. Üblicherweise erfordern diese Verfahren halogenierte Ausgangsstoffe. Folglich wurde eine Tetracenderivat benötigt, das ein Chlor oder Bromatom in der 2-Stellung enthält. Eine direkte selektive Bromierung des Tetracens, die zu einem derartigen Derivat führt, ist nicht möglich. Deshalb wurde ein neues Verfahren zur Herstellung von 2-Bromtetracen entwickelt. Dabei wird ein in beliebiger Position, insbesondere in 1-, 2- oder 4-Stellung, einfach oder auch mehrfach substituiertes, vorzugsweise halogeniertes, insbesondere bromiertes Tetracen oligomerisiert. Besonders bevorzugt ist die Oligomerisierung eines in 2-Stellung substituierten Tetracens mit Hilfe einer Organometallverbindung in einer Kreuz- Kupplungsreaktion (z.B. Suzuki- oder Stille-Reaktion). Anschließend wird das erhaltene Produkt dann durch eine Vakuum-Sublimation gereinigt.
    •
  • Die Synthese eines in 2-Stellung bromierten Tetracens wird beispielhaft durch die folgende Darstellung wiedergegeben:
    Figure 00070001
  • In einem ersten Schritt wurde α-Chlor-o-xylol 1 einer Pyrolyse bei etwa 800°C und 0,5 mbar unterworfen. Benzocyclobuten 2 wurde dabei in 45 %iger Ausbeute erhalten. Dessen selektive Bromierung wurde durchgeführt, indem Benzocyclobuten, gelöst in Essigsäure, mit einer Mischung von Brom und Jod bei Raumtemperatur behandelt wurde. Dabei entstand 4-Brombenzocyclobuten 3. Durch Lösen in Toluol und Erhitzen mit einem kleinen molaren Überschuss von 1,4-Dihydro-1,4-epoxynaphthalin 4 auf 220 °C für 20 Stunden ergab dieses in 80%iger Ausbeute eine reine endo/exo Mischung des Diels-Alder-Adduktes 5, das ein farbloses kristallines Material ist. Dieses wurde in Essigsäureanhydrid in Gegenwart von konzentrierter Chlorwasserstoffsäure am Rückfluss erhitzt, wobei sich das 9-Brom-6,11-Dihydrotetracen 6 bildete. Die Yamamoto-Kupplung führte dann zum 2-(5,12-Dihydrotetracen-2-yl)-5,12-dihydrotetracen 7. Die Kupplungsreaktion wurde mit etwa 80%iger Ausbeute in einer Mischung von Dimethylformamid und Tolyol bei 80°C durchgeführt, wobei Bis(cyclooctadienyl) nickel(0) in stöchiometrischen. Mengen eingesetzt wurde. Nach Umkristallisation aus o-Dichlorbenzol wurde die Dehydrierung von 7 durch Behandlung mit 2,3-Dichlor-5,6-dicyano-p-benzochinon (DDQ) in kochendem o-Xylol erreicht. Nach Reinigung durch wiederholte Vakuumsublimation wurden orangerote Kristalle von 2-(Tetracen-2-yl) tetracen 8 mit einer Ausbeute von 75% gewonnen. Alle Zwischenprodukte wurden durch 1H und 13C NMR-Spektroskopie und Massenspektroskopie charakterisiert. Die Verbindung 8 wurde durch UV-vis Spektroskopie charakterisiert.
  • 1A zeigt ein repräsentatives Spektrum, aufgenommen in einer dünnen Schicht von 8 auf einer Quarz-Halbleiterscheibe. 1B zeigt zusätzlich das Fotolumineszenzspektrum von 8 bei Anregung mit Licht einer Wellenlänge von λ = 345 nm.
  • Ganz allgemein kann man sagen, dass die Synthese der erfindungsgemäßen Oligo- und Ditetracene insbesondere erfolgreich durchgeführt werden kann, wenn man ein in Zwei-Stellung halogeniertes, vorzugsweise bromiertes Tetracen oligo- oder dimerisiert. Hierfür eignen sich insbesondere die Dimerisierungen z.B. mit Hilfe von Organoborverbindungen in einer Kreuz-Kupplungs-Reaktion, die als Suzuki- oder Stille-Reaktion in der Chemie weitgehend bekannt ist.
  • Die vorstehend beschriebenen Ditetracene können vorteilhaft als Halbleiter in organischen Feldeffekt-Transistoren (OFETs) verwendet werden. Dabei geht man zweckmäßiger Weise z.B. folgendermaßen vor:
    Zur Verwendung der erfindungemäßen Ditetracene, die durch wiederholte Vakkuumsublimation gereinigt worden waren, wurden Vorrichtungen hergestellt, in denen diese Materialien als Halbleiter in OFETs's eingesetzt wurden. Dabei wurde die in 2 beschriebene Vorrichtung verwendet.
  • Die erfindungsgemäßen OFETs-Transistoren wurden mit stark dotierten n-Typ-Silikonmaterialien (3-5 Ohm × cm Widerstand) bedeckt, mit einem thermisch erzeugten SiO2 mit einer Schichtdicke von etwa 230 nm. Eine dünne Chromschicht wurde auf der gesamten Oberfläche niedergeschlagen und darauf eine 50nm dicke Goldschicht angebracht. Die Goldelektroden waren photolithographisch strukturiert. Sie sind interdigital angeordnet mit Kanallängen von L = 7μm und einer Kanalbreite von W = 20 cm. Die Gestaltung der Transistorelektroden wird in 2 ebenfalls gezeigt.
  • In einigen Fällen wurde die SiO2-Oberfläche mit einem Silankupplungsreagenz behandelt, um die Homogenität des organischen Films und die Substratbedeckung zu verbessern. Die so hergestellten Substrate wurden direkt in eine Vakkuumkammer eingeführt und die Einwirkung von Umweltluft vermieden. Das Ditetracen 8 wurde thermisch bei einem Druck von 1 × 10–6 mbar auf die vorbereiteten Strukturen bei Raumtemperatur oder bei 140 °C niedergeschlagen. Die elektrische Charakterisierung wurde mit Hilfe eines HP 4155 A Analysators für Halbleitereigenschaften in inerter Atmosphäre durchgeführt. An Standardvorrichtungen mit einer unbehandelten SiO2-Oberfläche wurden die mit Ditetracen als Halbleiter hergestellten organischen Feldeffekt-Transistoren auf ihre charakteristischen Eigenschaften geprüft. Die repräsentativen Eigenschaften sind in 3 gezeigt.
  • Die Kurven zeigen die charakteristischen Eigenschaften von einpolaren Feldeffekt-Transistoren mit guter Sättigungseigenschaft.
  • Die elektrischen Transfereigenschaften, die in 4 gezeigt werden, wurden für die weitere Beurteilung verwendet.
  • Bei Sättigung kann der Strom durch die Shockley-Gleichung beschrieben werden:
    Figure 00090001
  • In dieser Formel bedeutet
    • C'
    =Kapazität des Isolators
    L
    =Kanallänge
    μh
    =Ladungsträgerbeweglichkeit (Löcher)
    VG
    = Gatespannung
    VTH
    = Schwellspannung
    W
    =Kanalbreite
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine effiziente und ganz allgemein anwendbare Synthesemöglichkeit aufgezeigt, nach der Bis-(Tetracenylaromaten) hergestellt werden können. Diese Verbindungen eignen sich für hochwirksame organische Feldeffekt-Transistoren mit erhöhter Ladungsbeweglichkeit. Die Ladungsbeweglichkeit erreicht bei einigen Derivaten Werte von bis zu μh = 0,5 cm2/V × s. Sie können auch für organische Leuchtdioden (OLEDs), Sensoren und organische Solarzellen eingesetzt werden.
  • Literaturhinweise:
  • (1) C.D. Dimitrakopoulos und Patrick R.L. Malenfant, Adv.Mater. 2002, 14, No.2, January 2001
  • (2-4) J.E. Northrup und M.L. Chabinyc, Phys.Rev. 68, 041202 (2003) D.V. Lang, X. Chi, T. Siegrist, A.M. Sergent, A.R. Ramirez, Phys.Rev. Lett.93 (7) Art. No. 076601 Aug 15, 2004
    Ch. Pannemann, T. Diekmann und U. Hillerungmann, J. Mater.Res., Vol.19, No.7, Juli 2004.
  • (5) Electronic Processes in Organic Crystals and Polymers by Martin Pope; Charles E. Swenberg, Oxford Univ. Pr., June 1, 1982
    •

Claims (10)

  1. Oligo-Tetracen der Formel I
    Figure 00110001
    dadurch gekennzeichnet, dass es entweder unsubstituiert ist oder einen oder mehrere Substituenten R und R' trägt, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus – Halogen – CN – Alkyl- oder Alkoxyresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen – Arylresten mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, die auch ein oder mehrere Heteroatome enthalten können und/oder – fluorierten oder perfluorierten Alkyl- oder Alkoxyresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 20, vorzugsweise von 1 bis 6, ganz besonders bevorzugt 1 oder 2 ist und X für eine Einfachbindung, eine Alkylengruppe mit 1–6 Kohlenstoffatomen, eine Kohlenwasserstoffkette mit einer oder mehreren konjugierten Doppelbindungen, eine Arylgruppe oder ein aus mehreren kondensierten, aromatischen Ringen bestehendes System steht.
  2. Oligo-Tetracen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der sechsatomigen, kondensierten, aromatischen Ringe durch einen fünfatomigen Ring ersetzt ist, der auch ein Heteroatom enthalten kann.
  3. Oligo-Tetracen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verbrückende Arylgruppe ein oder mehrere, unsubstituierte oder mit 1–18 Kohlenstoffatomen enthaltenden Alkylgruppen substituierte Phenylenringe, oder ein zweifach ungesättigter, ein Heteroatom enthaltender Fünfring oder eine Ferrocenyleneinheit ist.
  4. Oligo-Tetracen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das es das 2-(Tetracen-2-yl)-tetracen der Formel II ist
    Figure 00120001
    in der R und R' Wasserstoff sein oder die im Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben können.
  5. Oligo-Tetracen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das es die folgende Struktur der Formel III aufweisen kann, wobei Z = O, S oder NH ist
    Figure 00120002
    in der R und R' Wasserstoff oder die im Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben können.
  6. Verfahren zur Herstellung von Oligo-Tetracenen gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man ein in beliebiger Position, insbesondere in 1-, 2-, oder 4-Stellung, einfach oder auch mehrfach substituiertes, vorzugsweise halogeniertes, insbesondere bromiertes Tetracen oligomerisiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein in 2-Stellung substituiertes Tetracen mit Hilfe einer Organometallverbindung in einer Kreuz-Kupplungs-Reaktion (Suzuki- oder Stille-Reaktion) oligomerisiert.
  8. Verfahren zur Herstellung von Oligo-Tetracenen nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene Produkt anschließend durch eine Vakuum-Sublimation reinigt.
  9. Verwendung von Oligo-Tetracenen gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 als Halbleiter in organischen Feldeffekt-Transistoren (= OFETS), organischen Leuchtdioden (OLED's), Sensoren und organischen Solarzellen.
  10. Organischer Feldeffekttransistor (OFETS), dadurch gekennzeichnet, dass seine aktive Schicht aus einem Oligo-Tetracen der Ansprüche 1–5 besteht.
DE102005029574A 2005-06-25 2005-06-25 Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Anwendung Withdrawn DE102005029574A1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005029574A DE102005029574A1 (de) 2005-06-25 2005-06-25 Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Anwendung
KR1020127005071A KR20120036376A (ko) 2005-06-25 2006-06-21 올리고－테트라센, 그의 제조 및 그의 용도
JP2008517401A JP5171617B2 (ja) 2005-06-25 2006-06-21 オリゴ−テトラセン、それの製造法及び使用
CA2610816A CA2610816C (en) 2005-06-25 2006-06-21 Oligo-tetracenes, production and use thereof
PCT/EP2006/005926 WO2007000268A2 (de) 2005-06-25 2006-06-21 Oligo-tetracene, ihre herstellung und ihre anwendung
CNA200680022499XA CN101203471A (zh) 2005-06-25 2006-06-21 低聚-并四苯，其制备及应用
KR1020077030180A KR101156239B1 (ko) 2005-06-25 2006-06-21 올리고－테트라센, 그의 제조 및 그의 용도
US11/922,963 US8293957B2 (en) 2005-06-25 2006-06-21 Oligo-tetracenes, production and use thereof
EP06762105A EP1896388A2 (de) 2005-06-25 2006-06-21 Oligo-tetracene, ihre herstellung und ihre anwendung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005029574A DE102005029574A1 (de) 2005-06-25 2005-06-25 Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Anwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005029574A1 true DE102005029574A1 (de) 2006-12-28

Family

ID=37461419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005029574A Withdrawn DE102005029574A1 (de) 2005-06-25 2005-06-25 Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Anwendung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8293957B2 (de)
EP (1) EP1896388A2 (de)
JP (1) JP5171617B2 (de)
KR (2) KR101156239B1 (de)
CN (1) CN101203471A (de)
CA (1) CA2610816C (de)
DE (1) DE102005029574A1 (de)
WO (1) WO2007000268A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007238565A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Hokkaido Univ ポリアセン二量体

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3591226B2 (ja) 1997-06-18 2004-11-17 東洋インキ製造株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
JPH11111458A (ja) 1997-09-29 1999-04-23 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2000003565A1 (en) 1998-07-10 2000-01-20 Fed Corporation Amorphous molecular materials for optoelectronic devices and process for producing the same
US6284562B1 (en) * 1999-11-17 2001-09-04 Agere Systems Guardian Corp. Thin film transistors
DE60140720D1 (de) * 2000-03-29 2010-01-21 Idemitsu Kosan Co Anthracenderivate und organische elektrolumineszente vorrichtung die unter verwendung dieser derivate hergestellt ist
JP2002060742A (ja) 2000-08-11 2002-02-26 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子材料及びそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2002167578A (ja) 2000-09-25 2002-06-11 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
JP3870102B2 (ja) * 2001-02-22 2007-01-17 キヤノン株式会社 有機発光素子
US20030097010A1 (en) * 2001-09-27 2003-05-22 Vogel Dennis E. Process for preparing pentacene derivatives
US6998068B2 (en) * 2003-08-15 2006-02-14 3M Innovative Properties Company Acene-thiophene semiconductors
JP2003138251A (ja) 2001-10-30 2003-05-14 Canon Inc 有機発光素子
JP3902993B2 (ja) * 2002-08-27 2007-04-11 キヤノン株式会社 フルオレン化合物及びそれを用いた有機発光素子
JP4336483B2 (ja) * 2002-09-04 2009-09-30 キヤノン株式会社 ジアザフルオレン化合物及びそれを用いた有機発光素子
US7109519B2 (en) * 2003-07-15 2006-09-19 3M Innovative Properties Company Bis(2-acenyl)acetylene semiconductors
JP4613505B2 (ja) 2004-03-30 2011-01-19 Ｔｄｋ株式会社 有機ｅｌ素子用化合物及び有機ｅｌ素子
JP2006028055A (ja) 2004-06-17 2006-02-02 Konica Minolta Holdings Inc 有機半導体材料、有機トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子
JP2006114844A (ja) * 2004-10-18 2006-04-27 Tdk Corp 有機ｅｌ素子材料の選択方法、有機ｅｌ素子の製造方法及び有機ｅｌ素子
US20060105199A1 (en) * 2004-11-18 2006-05-18 3M Innovative Properties Company Electroluminescent devices containing trans-1,2-bis(acenyl)ethylene compounds
KR20080024136A (ko) * 2005-05-21 2008-03-17 메르크 파텐트 게엠베하 올리고머 폴리아센 및 반도체 배합물

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. Mater. Res. 19,7 (2004) 1999-2002 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007000268B1 (de) 2007-05-31
US8293957B2 (en) 2012-10-23
WO2007000268A3 (de) 2007-04-19
EP1896388A2 (de) 2008-03-12
US20080214838A1 (en) 2008-09-04
CN101203471A (zh) 2008-06-18
CA2610816A1 (en) 2007-01-04
CA2610816C (en) 2012-09-11
JP2008546728A (ja) 2008-12-25
WO2007000268A2 (de) 2007-01-04
KR101156239B1 (ko) 2012-06-13
JP5171617B2 (ja) 2013-03-27
KR20120036376A (ko) 2012-04-17
KR20080027274A (ko) 2008-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xin et al. Azulene–pyridine-fused heteroaromatics
Zhang et al. Unconventional, chemically stable, and soluble two-dimensional angular polycyclic aromatic hydrocarbons: from molecular design to device applications
Drolet et al. 2, 7‐carbazolenevinylene‐based oligomer thin‐film transistors: high mobility through structural ordering
EP1596445B1 (de) Verfahren zur Dotierung von organischen Halbleitern mit Chinonderivaten
DE102008061843B4 (de) Heterocyclische Verbindungen und deren Verwendung in elektronischen und optoelektronischen Bauelementen
KR101430838B1 (ko) 치환기 이탈 화합물, 유기 반도체 재료, 상기 재료를 포함하는 유기 반도체 막, 상기 막을 포함하는 유기 전자 디바이스, 막상체의 제조 방법, π-전자 공역계 화합물 및 π-전자 공역계 화합물의 제조 방법
WO2004079834A1 (en) Organic field effect transistor and method for producing the same
JP5299807B2 (ja) ベンゾジチオフェン誘導体並びにそれを用いた有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜発光トランジスタ
DE102011089351B4 (de) Halbleiterzusammensetzung
KR20170008798A (ko) 그래핀 나노리본의 제조를 위한 오르토-테르페닐
DE112012004624T5 (de) Organischer Dünnschichttransistor und Verfahren zu dessen Herstellung
CN102823011A (zh) 有机半导体材料、有机半导体组合物、有机薄膜和场效应晶体管及其制造方法
WO2008003760A2 (en) THE USE OF CHLORINATED COPPER PHTHALOCYANINES AS AIR-STABLE n-CHANNEL ORGANIC SEMICONDUCTORS
Ho et al. Solution-processable dithieno [3, 2-b: 2′, 3′-d] thiophene derivatives for organic thin-film transistors and complementary-like inverters
DE102012206387B4 (de) Halbleiterzusammensetzung
KR20170029953A (ko) 축합다환 헤테로방향족 화합물, 이를 포함하는 유기 박막 및 상기 유기 박막을 포함하는 전자 소자
TW201247676A (en) Method for producing dianthra [2,3-b:2',3'-f] thieno [3,2-b] thiophen and application thereof
JP2015199716A (ja) 多環縮環化合物、有機半導体材料、有機半導体デバイス及び有機トランジスタ
DE102006053644A1 (de) Neuartiges hochleitfähiges organisches Ladungsträgertransportmaterial
JP3955872B2 (ja) 両末端に脱離反応性の異なる異種官能基を有する有機化合物を用いた有機デバイスおよびその製造方法
DE102005029574A1 (de) Oligo-Tetracene, ihre Herstellung und ihre Anwendung
JP2006080056A (ja) 両末端に脱離反応性の異なる異種官能基を有する有機化合物を用いた有機薄膜および該有機薄膜の製造方法
He et al. A chrysene-based liquid crystalline semiconductor for organic thin-film transistors
JP4893912B2 (ja) 情報記録素子
JP2013191821A (ja) 有機半導体デバイスとその製造方法、および化合物

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DRITTE PATENTPORTFOLIO BETEILIGUNGSGESELLSCHAF, DE

R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140101