Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper aus organischen halbleitenden
Verbindungen Hochmolekulare organische Verbindungen zeichnen sich durch einen hohen
elektrischen Widerstand aus und werden daher in vielen Fällen im Apparatebau als
Isolationsmaterial verwendet. Zu diesen Verbindungen zählen praktisch alle bekannten
Polyvinylverbindungen und Polykondensate, für die die gute Isolationsfähigkeit als
besonders vorteilhafte Eigenschaft hervorgehoben wird. Dagegen wurde bisher nicht
die Verwendung solcher makromolekularer Verbindungen beschrieben, die einen relativ
geringen elektrischen Widerstand besitzen und dadurch Halbleitercharakter zeigen.Semiconductor arrangement with a semiconductor body made of organic semiconducting
Compounds High molecular weight organic compounds are characterized by a high
electrical resistance and are therefore in many cases in apparatus engineering as
Insulation material used. These compounds include practically all known
Polyvinyl compounds and polycondensates, for which the good insulation properties as
particularly advantageous property is highlighted. It has not been countered so far
the use of such macromolecular compounds described, which have a relative
have low electrical resistance and thus show semiconductor character.
Halbleiter besitzen für die Technik wachsendes Interesse zur Herstellung
von z. B. Halbleitergleichrichtern, Halbleiterphotoelementen, Halbleiterwiderständen,
Halbleiterphotowiderständen, Transistoren u. dgl. Es werden hierzu meistens Halbleiter
auf anorganischer Basis verwendet. Es sind zwar auch halbleitende organische Verbindungen
für den Halbleiterkörper von Halbleiteranordnungen bekannt (vgl. zum Beispiel Nature,
162, S. 819 [1948] ; J. Chem. Phys., 18, S. 810, [1950] ; Naturwissenschaften, 41,
S.346 [1954]; USA.-Patentschrift 2800559 [1957]). Hierbei handelt es sich jedoch
um niedermolekulare Verbindungen, die durch hohe Flüchtigkeit, leichte Löslichkeit
in organischen Lösungsmitteln und Unbeständigkeit in Säuren und Laugen charakterisiert
sind, so daß sie in der Praxis für den Einsatz als Halbleiterkörper wenig geeignet
sind. Es ist daher für die Praxis zur Ausdehnung der Anwendungsmöglichkeiten der
Halbleiter, zur Vereinfachung ihrer Herstellung und zur Variation ihrer Eigenschaften
erwünscht, auch auf synthetischem Wege erhaltene organische Halbleiter mit günstigeren
Eigenschaften in bezug auf Flüchtigkeit, Löslichkeit und Beständigkeit zu besitzen.
Solche Halbleiter haben außerdem den Vorteil, daß sie als antistatische Mittel verwendet
werden können.Semiconductors have a growing interest in manufacturing technology
from Z. B. semiconductor rectifiers, semiconductor photo elements, semiconductor resistors,
Semiconductor photoresistors, transistors and the like are mostly used for this purpose
used on an inorganic basis. There are also semiconducting organic compounds
known for the semiconductor body of semiconductor arrangements (cf. for example Nature,
162, p. 819 [1948]; J. Chem. Phys., 18, p. 810, [1950]; Natural Sciences, 41,
P.346 [1954]; U.S. Patent 2800559 [1957]). But this is what it is
around low molecular weight compounds, which are characterized by high volatility and easy solubility
characterized in organic solvents and instability in acids and alkalis
are, so that they are not very suitable for use as semiconductor bodies in practice
are. It is therefore for practice to expand the application possibilities of the
Semiconductors, to simplify their manufacture and to vary their properties
desirable, organic semiconductors obtained by synthetic means with cheaper ones
To have properties related to volatility, solubility and persistence.
Such semiconductors also have the advantage of being used as antistatic agents
can be.
Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Halbleiteranordnung, z.
B. Gleichrichter, Photoelement oder Transistor, mit einem Halbleiterkörper aus organischen
halbleitenden Verbindungen. Erfindungsgemäß sind als organische halbleitende Verbindung
an sich bekannte hochmolekulare Umsetzungsprodukte aus aromatischen polyfunktionellen
Isccyanaten mit Wasserstoffsuperoxyd verwendet, bei denen die Isocyanatgruppen direkt
an einen entweder unsubstituierten oder an einen mit Isocyanatgruppen nicht reagierende
Gruppen enthaltenden aromatischen Kern gebunden sind. Durch Erhitzen der Reaktionsprodukte
auf Temperaturen von 200 bis 300° C erhält man hochmolekulare Verbindungen mit Halbleitungscharakter,
die sich ausgezeichnet in solchen Halbleiteranordnungen verwenden lassen. Bei den
halbleitenden Umsetzungsprodukten müssen die Isocyanatgruppen direkt an den aromatischen
Kern, also ohne Zwischenschaltung, z. B. einer CH,-Brücke, gebunden sein. Es kommen
also vor allem Umsetzungsprodukte von polyfunktionellen Isocyanaten des Benzols,
Naphthalins, Diphenyls, Anthracens u. a. in Betracht; die aromatischen Kerne können
daneben auch nicht mit Isocyanatgruppen reagierende Gruppen, wie Alkylgruppen, Alkoxygruppen,
halogenierte Alkyl- oder Alkoxygruppen, oder direkt an den Kern gebundene Halogene
enthalten. Die leitenden Eigenschaften der so hergestellten hochmolekularen Verbindungen
können durch die Änderung der Anzahl der vorhandenen Isocyanatgruppen in weiten
Grenzen variiert werden. Zum Beispiel geben Tri- und Tetraisocyanate eine höhere
Leitfähigkeit als Diisocyanate.The invention thus relates to a semiconductor device, e.g.
B. rectifier, photo element or transistor, with a semiconductor body made of organic
semiconducting compounds. According to the invention are as organic semiconducting compound
known high molecular weight reaction products of aromatic polyfunctional
Isccyanates with hydrogen peroxide used, in which the isocyanate groups directly
to one that is either unsubstituted or one that does not react with isocyanate groups
Aromatic nucleus containing groups are bonded. By heating the reaction products
at temperatures from 200 to 300 ° C one obtains high-molecular compounds with semiconducting character,
which can be used excellently in such semiconductor devices. Both
semiconducting reaction products must be the isocyanate groups directly on the aromatic
Core, i.e. without interposition, e.g. B. a CH, bridge, be bound. There come
so above all reaction products of polyfunctional isocyanates of benzene,
Naphthalene, diphenyls, anthracene and others. into consideration; the aromatic kernels can
in addition, groups that do not react with isocyanate groups, such as alkyl groups, alkoxy groups,
halogenated alkyl or alkoxy groups, or halogens bonded directly to the core
contain. The conductive properties of the high molecular weight compounds produced in this way
can be increased by changing the number of isocyanate groups present
Limits can be varied. For example, tri- and tetraisocyanates give a higher one
Conductivity as diisocyanates.
Beispiel 1 2,5g 1,3-Xylol-2,4,6-triisocyanat werden in 100 cm3 absolutem
Äther gelöst. Unter Kühlung läßt man 1,3 g Wasserstoffsuperoxyd (100°/oig), verdünnt
mit 50 cm3 absolutem Äther, rasch zulaufen. Nach Einsetzen der Reaktion wird bis
zum Ätherrückfluß aufgeheizt. Man hält einige Zeit auf dieser Temperatur, saugt
anschließend vom ausgefallenen Produkt ab und trocknet es. Das so gewonnene polymere
Produkt wird etwa i/Z Stunde auf 200 bis 300° C erhitzt, wobei Kohlendioxyd abgespalten
wird.Example 1 2.5 g of 1,3-xylene-2,4,6-triisocyanate are in 100 cm3 absolute
Ether dissolved. 1.3 g of hydrogen peroxide (100%) are allowed to dilute with cooling
with 50 cm3 of absolute ether, running rapidly. After the onset of the reaction, it will be up
heated to ether reflux. It is kept at this temperature for some time and vacuumed
then from the failed product and dries it. The polymer obtained in this way
The product is heated to 200 to 300 ° C. for about half an hour, with carbon dioxide being split off
will.
Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes:
T °G
30 ! 75 I 165
SZ - cm 108 107 106
Beispiel 2 5,0 g Toluol-2,4,6-triisocyanat werden in 100 cm3 absolutem
Äther gelöst. Unter Kühlung läßt man 2,6 g Wasserstoffsuperoxyd (100°/Dig), verdünnt
mit 50 cm3 absolutem Äther, rasch zulaufen. Reaktionsbedingungen, Isolierung und
Weiterbehandlung des Reaktionsproduktes erfolgen wie im ersten- Beispiel.Temperature dependence of the specific resistance: T ° G
30! 75 I 165
SZ - cm 108 107 10 6
Example 2 5.0 g of toluene-2,4,6-triisocyanate are dissolved in 100 cm3 of absolute ether. While cooling, 2.6 g of hydrogen peroxide (100 ° / dig), diluted with 50 cm3 of absolute ether, are run in rapidly. The reaction conditions, isolation and further treatment of the reaction product are carried out as in the first example.
Temperaturabhängigkeit des spezifischen. Widerstandes: j
Z' °C
40 I 120 I 200
S2 - cm 109 103 10'
Beispiel 3 6,3g Naphthylen-1,5-diisocyanat werden in 75 cm3 trockenem Benzol gelöst.
Unter Kühlung läßt man 2,0 g Wasserstoffsuperoxyd (1009/oig), verdünnt mit 50 cm3
absolutem Äther, rasch zulaufen. Reaktionsbedingungen, Isolierung und Weiterbehandlung
des Reaktionsproduktes erfolgen wie im Beispiel 1.Temperature dependence of the specific. Resistance: j Z '° C
40 I 120 I 200
S2 - cm 109 103 10 '
Example 3 6.3 g of naphthylene-1,5-diisocyanate are dissolved in 75 cm3 of dry benzene. While cooling, 2.0 g of hydrogen peroxide (1009%), diluted with 50 cm3 of absolute ether, are run in rapidly. The reaction conditions, isolation and further treatment of the reaction product are carried out as in Example 1.
Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes
T °C
I 100 175 1 220 I 300
£2 - cm 1014 8-1011
1,7-1011 3,5- 1010
Beispiel 4 In ähnlicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, werden 1,3,5-Benzoltrüsocyanat
mit H202 umgesetzt. Das erhaltene Endprodukt zeigt folgende spezifische Widerstände
T OC
45 I 160 250 j 330
ü-cm 1010 1011 10' I 5-106
Temperature dependence of the specific resistance T ° C
I 100 175 1 220 I 300
£ 2 - cm 1014 8-1011
1.7 to 1011 3,5 101 0
Example 4 In a manner similar to that described in Example 1, 1,3,5-benzene triocyanate is reacted with H 2 O 2. The end product obtained shows the following specific resistivities T OC
45 I 160 250 j 330
ü-cm 101 0 10 11 10 'I 5-10 6