DE112009003593T5

DE112009003593T5 - Organische Halbleiter

Info

Publication number: DE112009003593T5
Application number: DE112009003593T
Authority: DE
Inventors: Tania Zuberi; Sheena Zuberi
Original assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Current assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2012-05-24
Also published as: CN102227484A; WO2010061176A1; GB2465626B; KR101788329B1; CN102227484B; JP5642083B2; GB0821703D0; TWI466916B; TW201030049A; US20110250719A1; KR20110102377A; US9175212B2; GB2465626A; JP2012510454A

Abstract

Eine organische Halbleiterverbindung umfasst die Struktur der Formel (I):wobei Ar1, Ar2, Ar3 und Ar4 unabhängig monocyclisch aromatische Ringe umfassen und wenigstens einer von Ar1, Ar2, Ar3 und Ar4 mit wenigstens einem Substituenten X substituiert ist, welcher in jedem Auftreten gleich oder voneinander verschieden sein kann und gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) gegebenenfalls substituierten gradkettigen, verzweigten oder cyclischen Alkylketten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxy, Amino, Amido, Silyl oder Alkenyl, oder (ii) einer polymerisierbaren oder reaktiven Gruppe gewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern von Boronsäuren und Diboronsäuren, Alkylengruppen und Stannylgruppen, und wobei Ar1, Ar2, Ar3 und Ar4 gegebenenfalls zu einem oder mehreren weiteren Ringen kondensiert sein können. Die organische Halbleiterverbindung wird als ein aktiver Film in einer organischen Halbleitvorrichtung, wie einen Dünnfilmtransistor, verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen organische Halbleiter und insbesondere organische Halbleiter, die einen Teil eines Dünnfilmtransistors bilden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Transistoren können in zwei Hauptformen unterteilt werden: Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren. Beide Formen teilen eine gemeinsame Struktur umfassend drei Elektroden, wobei zwischen diesen ein Halbleitermaterial in einem Kanalbereich angeordnet ist. Die drei Elektroden eines Bipolartransistors sind als Emitter, Kollektor und Basis bekannt, wohingegen die drei Elektroden in einem Feldeffekttransistor als Source, Drain und Gate bekannt sind. Bipolartransistoren können als strombetriebene Vorrichtungen beschrieben werden, da der Strom zwischen dem Emitter und dem Kollektor durch den Strom gesteuert wird, welcher zwischen der Basis und dem Emitter fließt. Im Gegensatz dazu können die Feldeffekttransistoren als spannungsbetriebene Vorrichtungen beschrieben werden, da der Strom, welcher zwischen Source und Drain fließt, durch die Spannung zwischen dem Gate und der Source gesteuert wird.
Transistoren können auch als p-leitend und n-leitend klassifiziert werden, abhängig davon, ob sie ein Halbleitermaterial enthalten, welches positiv getragene Träger (Löcher) oder negativ geladene Träger (Elektronen) führt. Das Halbleitermaterial kann gemäß seiner Fähigkeit eine Ladung zu aufzunehmen, zu leiten und abzugeben, ausgewählt werden. Die Fähigkeit des Halbleitermaterials Löcher oder Elektronen aufzunehmen, zu leiten und abzugeben, kann durch das Dotieren des Materials gesteigert werden.
Zum Beispiel kann eine p-leitende Transistorvorrichtung gebildet werden, indem ein Halbleitermaterial ausgewählt wird, welches darin wirksam ist, Löcher aufzunehmen, zu leitend und abzugeben, und durch das Auswählen eines Materials für die Source und Drain-Elektroden, welches darin wirksam ist, Löcher aus dem Halbleitermaterial zu injizieren und aufzunehmen. Ein gutes Energieniveau, welches das Fermi-Niveau der Elektroden an das HOMO-Niveau des Halbleitermaterials anpasst, kann die Lochinjektion und -aufnahme unterstützen. Im Gegensatz dazu kann eine n-leitende Transistorvorrichtung gebildet werden, indem ein Halbleitermaterial ausgewählt wird, welches darin wirksam ist, Elektronen aufzunehmen, zu leiten und abzugeben, und durch das Auswählen eines Materials für die Source- und Drain-Elektroden, welches darin wirksam ist, Elektronen in das halbleitende Material zu injizieren und Elektronen aus diesem aufzunehmen. Ein gutes Energieniveau, welches das Fermi-Niveau der Elektroden an das LUMO-Niveau des Halbleitermaterials anpasst, kann die Elektroneninjektion und -aufnahme unterstützen. Transistoren können gebildet werden, indem die Bestandteile in dünnen Filmen abgeschieden werden, um einer Dünnfilmtransistor (TFT) zu bilden. Wenn ein organisches Material als das Halbleitermaterial in solch einer Vorrichtung verwendet wird, ist es als ein organischer Dünnfilmtransistor (OTFT) bekannt.
OTFTs können durch billige Niedertemperaturverfahren, wie Lösungsverarbeitung, hergestellt werden. Des Weiteren sind OTFTs mit flexiblen Kunststoffsubstraten kompatibel, und bieten die Aussicht auf die Herstellung von OTFTs auf flexiblen Substraten in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren in großem Maßstab.
Unter Bezugnahme auf 4 umfasst der allgemeine Aufbau eines organischen Dünnfilmtransistors (OTFT) mit einem unteren Gate eine Gate-Elektrode 12, welche auf einem Substrat 10 abgeschieden ist. Ein Isolationsfilm 11 aus dielektrischem Material ist auf der Gate-Elektrode 12 abgeschieden und die Source- und Drain-Elektroden 13, 14 sind auf dem Isolationsfilm 11 aus dielektrischem Material abgeschieden. Die Source- und Drain-Elektroden 13, 14 sind voneinander beabstandet, um zwischen diesen einen Kanalbereich zu definieren, welcher über der Gate-Elektrode 12 angeordnet ist. Ein organisches Halbleiter(OSC)-Material 15 ist in dem Kanalbereich abgeschieden, um die Source- und Drain-Elektroden 13, 14 miteinander zu verbinden. Das OSC-Material 15 kann sich wenigstens teilweise über die Source- und Drain-Elektroden 13, 14 erstrecken.
Alternativ ist es bekannt, eine Gate-Elektrode auf der Oberseite eines organischen Dünnfilmtransistors bereitzustellen, um einen sogenannten organischen Dünnfilmtransistor mit oberem Gate zu bilden. Bei solch einem Aufbau sind die Source- und Drain-Elektroden auf einem Substrat abgeschieden und voneinander beabstandet, um einen Kanalbereich zwischen diesen zu definieren. Ein Film aus einem organischen Halbleitermaterial ist in dem Kanalbereich abgeschieden, um die Source- und Drain-Elektroden zu verbinden und kann sich wenigstens teilweise über die bzw. auf den Source- und Drain-Elektroden erstrecken. Ein Isolationsfilm aus dielektrischem Material ist auf dem organischen Halbleitermaterial abgeschieden und kann sich wenigstens teilweise über die Source- und Drain-Elektroden erstrecken. Eine Gate-Elektrode ist auf dem Isolationsfilm abgeschieden und über dem Kanalbereich angeordnet.
Ein organischer Dünnfilmtransistor kann auf einem starren oder flexiblen Substrat hergestellt werden. Starre Substrate können aus Glas oder Silizium ausgewählt werden, und flexible Substrate können dünnes Glas oder Kunststoffe umfassen, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polycarbonat und Polyimid.
Das organische Halbleitermaterial kann durch die Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels in der Lösung verarbeitbar sein. Beispielhafte Lösungsmittel umfassen Mono- oder Poly-Alkylbenzole, sowie Toluol und Xylol; Tetralin; und Chloroform. Bevorzugte Verfahren zur Abscheidung aus der Lösung bzw. Solution Deposition umfassen Aufschleuderbeschichten und Tintenstrahldrucken. Andere Verfahren zur Abscheidung aus der Lösung umfassen Tauchlackieren, Rollendrucken und Siebdrucken.
Die Länge des zwischen den Source- und Drain-Elektroden definierten Kanals kann bis zu 500 μm betragen, vorzugsweise beträgt die Länge jedoch weniger als 200 μm, noch bevorzugter weniger als 100 μm, besonders bevorzugt weniger als 20 μm.
Die Gate-Elektrode kann aus einem weiten Bereich leitender Materialien ausgewählt werden, z. B. einem Metall (z. B. Gold) oder einer Metallverbindung (z. B. Indiumzinnoxid). Alternativ können leitfähige Polymere als die Gate-Elektrode abgeschieden werden. Solche leitfähigen Polymere können aus einer Losung abgeschieden werden, z. B. unter Verwendung von Aufschleuderbeschichtungs- oder Tintenstrahldruckverfahren und anderen Verfahren zur Abscheidung aus der Lösung, welche oben diskutiert wurden.
Der Isolationsfilm umfasst ein dielektrisches Material gewählt aus isolierenden Materialien mit einem hohen Widerstand. Die dielektrische Konstante k des Dielektrikums beträgt typischerweise ungefähr 2 bis 3, obwohl Materialien mit einem hohen k-Wert wünschenswert sind, da die Kapazität, die für ein OTFT erzielbar ist, zu k direkt proportional ist, und der Drain-Strom ID zu der Kapazität direkt proportional ist. Um daher hohe Drain-Ströme mit niedrigen Betriebsspannungen zu erzielen, sind OTFTs mit dünnen dielektrischen Filmen in dem Kanalbereich bevorzugt.
Das dielektrische Material kann organisch oder anorganisch sein. Bevorzugte anorganische Materialien umfassen SiO₂, SiN_x und Spin-on-Glas (SOG). Bevorzugte organische Materialien sind im Allgemeinen Polymere und umfassen isolierende Polymere, wie Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Acrylate, wie Polymethylmethacrylat (PMMA), fluorinierte Polymere und Benzocyclobutane (BCBs), erhältlich von Dow Corning. Der Isolationsfilm kann aus einer Mischung von Materialien gebildet werden oder kann eine mehrschichtige Struktur aufweisen.
Das dielektrische Material kann durch thermische Verdampfung, Vakuumverarbeitung oder Laminierverfahren abgeschieden werden, die im Stand der Technik bekannt sind. Alternativ kann das dielektrische Material aus einer Lösung abgeschieden werden, z. B. unter Verwendung von Aufschleuderbeschichtungs- oder Tintenstrahldruckverfahren und anderen Verfahren zur Abscheidung aus der Lösung, welche oben diskutiert wurden.
Wenn das dielektrische Material aus der Lösung auf den organischen Halbleiter abgeschieden wird, sollte es nicht zu eine Auflösung des organischen Halbleiters führen. Gleichermaßen sollte sich das dielektrische Material nicht auflösen, wenn der organische Halbleiter auf dieses aus einer Lösung abgeschieden wird. Verfahren um solch ein Auflösen zu vermeiden, umfassen: die Verwendung orthogonaler Lösungsmittel, zum Beispiel die Verwendung eines Lösungsmittels zur Abscheidung des obersten Films, welcher den darunterliegenden Film nicht auflöst; und Vernetzen des darunterliegenden Films.
Die Dicke des Isolationsfilms beträgt vorzugsweise weniger als 2 μm, noch bevorzugter weniger als 500 nm.
Organische Halbleiter sind eine Klasse organischer Moleküle mit umfangreich konjugierten pi-Systemen, um die Bewegung der Elektronen zu ermöglichen.
Bevorzugte Verfahren zur Herstellung dieser Moleküle sind Suzuki-Reaktionen (Kupplungs- oder Polymerisationsreaktionen), welche zum Beispiel in der WO 2000/53656 beschrieben sind und die Yamamoto-Polymerisation, welche zum Beispiel in T. Yamamoto, „Electrically Conducting And Thermally Stable pi-Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes", Progress in Polymer Science 1993, 17, 1153–1205 beschrieben ist. Diese Verfahren arbeiten beide über eine „Metalleinbringung”, wobei das Metallatom eines Metallkomplexkatalysators zwischen eine Arylgruppe und eine Abgangsgruppe eines Monomers eingebracht wird. In dem Fall der Yamamoto-Polymerisation wird ein Nickelkomplexkatalysator verwendet; in dem Fall der Suzuki-Reaktion wird ein Palladiumkomplex-Katalysator verwendet.
Zum Beispiel wird bei der Synthese eines linearen Polymers durch die Yamamoto-Polymerisation ein Monomer mit zwei reaktiven Halogengruppen verwendet. Ähnlich ist gemäß dem Verfahren der Suzuki-Reaktion wenigstens eine reaktive Gruppe eine Borderivat-Gruppe, wie Boronsäure- oder Boronsäureestergrupper und die andere reaktive Gruppe ist ein Halogen. Bevorzugte Halogene sind Chlor, Brom und Jod, besonders bevorzugt ist Brom.
Alternativ können Stannylgruppen als reaktive Gruppen bei der Polymerisation oder bei den Kupplungsreaktionen (Stille-Reaktionen) verwendet werden.
Die Leistung der organischen Halbleiter wird typischerweise durch Messung seiner „Ladungsträger-Beweglichkeit” (cm² V^–1s^–1) bewertet, welche sich entweder auf die Beweglichkeit der Löcher oder der Elektronen bezieht. Die Messung betrifft die Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger auf ein an ein Material angelegtes elektrisches Feld.
Organische Halbleiter mit relativ hohen Beweglichkeiten neigen dazu solche zu sein, die Verbindungen mit einer starren planaren Struktur mit umfangreicher Konjugation aufweisen, was eine effiziente und wirksame pi-pi-Stapelung in dem festen Zustand ermöglicht.
WO 2007/068618 beschreibt eine Vielfalt organischer Halbleiter, die jeweils eine Gruppe kondensierter aromatischer Ringe mit einem zentralen Benzolring substituiert mit Acetylengruppen umfassen.
JP 2007/088222 und WO 2007/116660 beschreiben die Verwendung von Benzodithiophenen und deren Derivaten in niedermolekuarer, oligomerer und polymerer Form, als organische Halbleiter.
Das erhöhte Maß an Konjugation, welches notwendig ist, um zu ermöglichen, dass die Verbindungen solch einen pi-pi-Stapel bilden, kann jedoch zu einer Verringerung der Bandlücke und der Stabilität des Halbleiters führen, was zu einer schlechten Leistung und einer kurzen Lebensdauer führt. Des Weiteren können diese Verbindung aufgrund der Größe der Moleküle, welche notwendig ist, um eine umfangreiche Konjugation zu erhalten, stark unlöslich sein, wodurch bestimmte Probleme bei der Synthese auftreten und ihre Verwendung bei wirksamen Transistorherstellungsverfahren, wie Tintenstrahldruck, schwierig wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung soll einen organischen Halbleiter mit hoher Beweglichkeit, guter Löslichkeit und guter Stabilität (insbesondere Stabilität unter Umgebungsbedingungen, wie Stabilität gegenüber Oxidation) bereitstellen.
In einem ersten Gegenstand betrifft die vorliegende Erfindung eine organische Halbleitervorrichtung umfassend eine organische Halbleiterverbindung der Formel (I):
wobei Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ unabhängig monocyclische aromatische Ringe umfassen und wenigstens einer aus Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ mit wenigstens einem Substituenten X substituiert ist, welcher bei jedem Auftreten gleich oder unterschiedlich sein kann und gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) gegebenenfalls substituierten gradkettigen, verzweigten oder cyclischen Alkylketten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxy, Amino, Amido, Silyl oder Alkenyl, oder (ii) einer polymerisierbaren oder reaktiven Gruppe gewählt aus den Gruppen bestehend aus Halogenen, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern der Boronsäuren und Diboronsäuren, Alkylengruppen und Stannylgruppen, und wobei Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ gegebenenfalls zu einem oder mehreren weiteren Ringen kondensiert sein können.
Die Gruppen Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ können carbocyclische oder heterocyclische Aromaten sein. Vorzugsweise sind Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ unabhängig voneinander Benzol oder Thiophen.
Vorzugsweise wird eine Vielzahl von Substituenten X bereitgestellt. Es ist bevorzugt, dass wenigstens ein nicht-terminaler Ring (Ar₁ oder Ar₂), substituiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei Substituenten X an dem gleichen aromatischen Ring, vorzugsweise Ar₁, bereitgestellt.
Die strategisch angeordneten Substituentgruppen X, welche oben beschrieben sind, stellen gesteigerte Löslichkeit zur Verfügung und ermöglichen, dass die Verbindung in der Lösung bearbeitet werden kann. Des Weiteren ermöglichen diese Substituentgruppen dem mesogenen Bereich der Verbindung sich in regioregulären Strukturen dichtgepackter, laminarer Platten (sheet) selbst auszurichten.
Bevorzugte Substituenten-Gruppen zur Solubilisierung sind Alkylgruppen, vorzugsweise C₄-C₁₈-Alkyl, besonders bevorzugt Octyl, Decyl und Hexydecyl.
Die großen starren coplanaren Strukturen, welche von den Verbindungen der Erfindung bereitgestellt werden, führen zu ausgedehnter pi-Konjugation und erhöhter inter- und intramolekularer Beweglichkeit.
Vorzugsweise umfassen einige oder alle von Ar₂ bis Ar₄ heterocyclische aromatische Gruppen.
Die Verbindung der Formel (I) kann mit einer oder mehreren weiteren Arylgruppen kondensiert sein. Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine weitere Arylgruppe Ar₅ mit Ar₃ kondensiert, um eine Struktur bereitzustellen:
Die Weitere Arylgruppe Ar₅ kann eine heterocyclische aromatische Gruppe umfassen. In diesem Fall sind die Substituenten X vorzugsweise wenigstens an einer oder mehreren der nicht-terminalen Arylgruppen Ar₁, Ar₂ und Ar₃ bereitgestellt.
Jede der Ar₄ und Ar₅ ist gegebenenfalls substituiert.
In bestimmten Ausführungsformen kann Ar₄ mit einem weiteren Arylsystem Ar₆ kondensiert sein, um eine Struktur bereitzustellen:
wobei das Arylsystem Ar₆ gegebenenfalls substituiert ist und eine heterocyclische aromatische Gruppe umfassen kann.
In diesem Fall sind die Substituenten X vorzugsweise an einer oder mehreren der nicht-terminalen Arylgruppen Ar₁, Ar₂ und Ar₄ bereitgestellt.
In einigen Ausführungsformen ist Ar₅ mit einem weiteren Arylsystem Ar₇ kondensiert, um eine Struktur bereitzustellen:
wobei das Arylsystem Ar₇ gegebenenfalls substituiert ist und eine heterocyclische aromatische Gruppe umfassen kann.
In diesem Fall sind die Substituenten X vorzugsweise an einer oder mehreren der nicht-terminalen Arylgruppen Ar₁, Ar₂, Ar₃, Ar₄ und Ar₅ bereitgestellt.
Die obigen Strukturen zeigen Verbindungen mit zwischen fünf bis sieben kondensierten Ringen, es ist jedoch nachvollziehbar, dass noch weitere Ringe mit diesen Verbindungen kondensiert sein können, um Verbindungen zu bilden, mit einer Konjugation, die sich über acht oder mehr kondensierte Ringe erstreckt.
Vorzugsweise umfasst die Struktur II:
wobei Z₁ und Z₂ unabhängig voneinander S, O, Se oder NR sind; W₁ und W₂ unabhängig voneinander S, O, Se, NR oder -CR=CR- sind; R H oder eine Substituentengruppe ist; und X₁ und X₂, welche gleich oder voneinander verschieden sein können, aus den Substituenten X ausgewählt sind.
Vorzugsweise umfasst die Struktur IV die Struktur:
wobei V₁ und V₂ unabhängig S, O, Se, NR, NR oder -CR=CR- sind.
Noch bevorzugter umfasst die Struktur IV die Struktur:
Vorzugsweise ist eine oder beide der terminalen Arylgruppen der Strukturen I bis IV mit einer oder mehreren Substituentengruppen substituiert, von denen eine Gruppe eine reaktive oder polymerisierbare Gruppe oder gegebenenfalls substituierte gradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylketten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxid, Amino, Amido, Silyle, Alkyl oder Alkenyl umfasst, wobei die übrigbleibenden Gruppen unabhängig Wasserstoff oder gegebenenfalls substituierte gradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylketten mit ein bis zwanzig Kohlenstoffatomen, Alkoxid, Amino, Amido, Silyl, Alkyl oder Alkenyl umfassen.
Die reaktiven oder polymerisierbaren Gruppen umfassen vorzugsweise unabhängig voneinander solche Teile wie Halogene, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern von Boronsäuren und Diboronsäuren; Alkylengruppen und Stannylgruppen.
Die terminalen Arylgruppen stellen Arylgruppen dar, kondensiert mit nur einer anderen Arylgruppe, zum Beispiel weist die Struktur III terminale Arylgruppen Ar₄ und Ar₃ auf, während die Struktur IV terminale Arylgruppen Ar₆ und Ar₇ aufweist. Zum Beispiel kann die Struktur IV die Struktur umfassen:
wobei X₁ bis X₁₀, welche gleich oder voneinander verschieden sein können, aus den oben beschriebenen Substituenten ausgewählt sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Verbindung ein kleines Molekül umfassend eine der Strukturen I bis IV. In anderen Ausführungsformen kann die Verbindung ein Oligomer oder ein Polymer mit einer Wiederholungseinheit umfassend eine der Strukturen I bis IV umfassen.
In einer Ausführungsform ist die organische Halbleitervorrichtung ein Dünnfilmtransistor.
In einem zweiten Gestand betrifft die Erfindung eine optische Vorrichtung umfassend einen Dünnfilmtransistor, wie hier beschrieben. In einer Ausführungsform des zweiten Gegenstandes ist die optische Vorrichtung eine organische Elektroluminiszenz-Vorrichtung. In einer anderen Ausführungsform ist die optische Vorrichtung eine lichtempfindliche Vorrichtung, wie eine photovoltaische Vorrichtung oder ein Photosensor.
In einem dritten Gegenstand stellt die Erfindung eine organische Halbleiterverbindung umfassend eine oder mehrere der Strukturen I bis IV zur Verfügung.
In einem weiteren Gegenstand betrifft die vorliegende Erfindung eine Lösung zum Bilden eines Dünnfilmtransistors, wobei die Lösung einen gelösten Stoff aufweist, umfassend eine Verbindung umfassend eine oder mehrere der Strukturen I bis IV und ein Lösungsmittel. Vorzugsweise wird das Lösungsmittel gewählt aus der Gruppe umfassend substituierte Benzole, vorzugsweise Benzole, welche mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sind, gewählt aus Halogen und Alkyl, zum Beispiel Tetralin, n-Butylbenzol, Toluol, Chlorobenzol und 1,3,5-Trimethylbenzol.
Vorzugsweise beträgt die Konzentration der Verbindung der Formel (I) mehr als 5 Gew.-% je Volumen, vorzugsweise 1,0 Gew.-% je Volumen und besonders bevorzugt 2,0 Gew.-% je Volumen. Diese Konzentration kann erzielt werden, durch die Bereitstellung der löslich machenden Gruppen X.
In einem weiteren Gegenstand betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bilden eines Transistors umfassend das Aufbringen einer Lösung mit einem gelösten Stoff, welcher eine Verbindung umfassend eine der Strukturen I bis IV umfasst, auf ein Substrat. Vorzugsweise wird die Lösung durch Tintenstrahldrucken aufgebracht.
In einem weiteren Gegenstand betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Synthetisieren einer Halbleiterverbindung, wobei das Verfahren das Kondensieren einer oder mehrerer weiterer Arylgruppen an eine Verbindung umfasst, welche die Struktur umfasst:
wobei Z₁ und Z₂ unabhängig S, O, Se oder NR sind, wobei R H oder eine Substituentengruppe ist, und X₁ und X₂ unabhängig eines umfassen aus (i) gegebenenfalls substituierten gradkettigen, verzweigten oder cyclischen Alkylketten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxy, Amino, Amido, Silyl oder Alkenyl, wobei zwei oder mehr Substituenten X miteinander verbunden sein können, um einen Ring zu bilden, oder (ii) einer polymerisierbaren oder reaktiven Gruppe gewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern von Boronsäuren und Diboronsäuren, Alkylengruppen und Stannylgruppen, und wobei ein oder mehrere der weiteren Arylgruppen heterocyclisch sein können.
Vorzugsweise werden die Strukturen I bis IV mittels einer Suzuki-Reaktion synthetisiert – dies ist wünschenswert, da sie Probleme der metallischen Katalysatorrückstände und empfindliche Reaktionsbedingungen vermeidet, die mit anderen Verfahren verbunden sind – gefolgt von einer Säure induzierten intramolekularen Cyclierungsreaktion.
Beispielhafte Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die Folgenden:

wobei X₁₁ bis X₁₃, welche gleich oder voneinander verschieden sein können, aus den oben beschriebenen Substituenten X ausgewählt sind.
Die Polymerisation dieser Verbindungen kann, sofern gewünscht, unter Verwendung von Verfahren wie der Suzuki-, Stillie- oder Yamamoto-Polymerisation durchgeführt werden. Beispielhafte Polymere, die durch solch eine Polymerisation gebildet werden, sind die Folgenden:
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden nur als Beispiel und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine Synthese einer Verbindung gemäß der Erfindung zeigt, wie auch bei den Zwischenprodukten 1 bis 4 und in dem Beispiel 1 beschrieben;
2 die Leistungswerte einer organischen Feldeffekttransistorvorrichtung nach Beispiel 3 zeigt, welche den in Beispiel 1 synthetisierten Halbleiter umfasst;
3 die Leistungswerte einer organischen Feldeffekttransistorvorrichtung nach Beispiel 3 zeigt, welche den in Beispiel 1 synthetisierten Halbleiter umfasst;
4 ein schematisches Diagramm eines allgemeinen Aufbaus eines organischen Dünnfilmtransistors mit unterem Gate gemäß des Standes der Technik zeigt;
5 ein schematisches Diagramm eines Pixels umfassend einen organischen Dünnfilmtransistor und eine benachbarte organische lichtemittierende Vorrichtung hergestellt auf einem gemeinsamen Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
6 ein schematisches Diagramm eines organischen Dünnfilmtransistors, hergestellt in einer aufgestapelten Anordnung mit einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung sollen gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet werden.
Organische Halbleiter gemäß der vorliegenden Erfindung können mittels einer Suzuki-Kupplungsreaktion gefolgt von einer Säure induzierten intramolekularen Cyclierungsreaktion hergestellt werden, wie nachfolgend beschrieben ([1].
Zwischenprodukt 1
Eine Lösung aus 3-Bromothiophen (100 g, 0,61 Mol) in Diethylether (750 ml) unter Stickstoff wurde auf –78°C abgekühlt und n-Butyllithium (294,4 ml, 0,74 mMol, 2,5 M in Hexanen) wurde tropfenweise hinzugefügt. Nach dem Rühren für weitere 20 Minuten bei dieser Temperatur wurde die Mischung über eine Kanüle in eine eiskalte Lösung aus Methyldisulfid (144,3 g, 1,53 mMol) in Diethylether (550 ml) übertragen; die Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur erwärmt und bei dieser Temperatur für weitere zwölf Stunden gerührt. Wasser (500 ml) wurde zugegeben und die organische Schicht abgetrennt, mit Wasser gewaschen, getrocknet (MgSO₄) und unter reduziertem Druck konzentriert. Die Destillation des Rohproduktes führte zu dem Zwischenprodukt 1 als ein gelbes Öl (43,1 g, 54%, 79°C, 15 mmHg).
Zwischenprodukt 2
Zu einer gerührten Lösung des Zwischenproduktes 1 (42 g, 0,32 Mol) in Essigsäure (200 ml) bei 15°C, wurde N-Bromosuccinimid (57,4 g, 0,32 Mol) portionsweise mit solch einer Geschwindigkeit zugegeben, dass die Temperatur zwischen 15°C und 17°C gehalten wurde. Die resultierende Mischung wurde über Nacht auf Raumtemperatur erwärmt, in Wasser geschüttet und mit Dichloromethan extrahiert. Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen, mit wässrigem NaHCO₃ gesättigt, getrocknet (MgSO₄) und unter reduziertem Druck konzentriert. Eine Reinigung durch Säulenchromatographie (Siliciumdioxidgel, Hexan) führte zu einem Zwischenprodukt 2 als farbloses Öl (32 g, 48%).
Zwischenprodukt 3
Zu einer Losung des Zwischenproduktes 2 (18 g, 86,1 mMol) in Dichloromethan (360 ml) bei 0°C, wurde 3-Chloro-Perbenzoesäure (31,2 g, 90,4 mMol, 50–55%) portionsweise zugegeben und die resultierende Lösung bei Raumtemperatur für 12 Stunden gerührt. Die Reaktionsmischung wurde mit wässrigem Na₂CO₃ gewaschen, getrocknet (MgSO₄) und unter reduziertem Druck konzentriert, um das Zwischenprodukt 3 als ein gelbes Öl (15,2 g, 78%) zu erhalten. Dieses wurde ohne weitere Reinigung verwendet. ¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz) δ_ppm 7,44 (1H, d, J = 6,3 Hz), 7,36 (1H, d, J = 6,3 Hz), 2,80 (3H, s).
Zwischenprodukt 4
Eine Lösung des Zwischenprodukts 3 (11,2 g, 49,75 mMol) und 2,5-Dioctylphenylen-1,4-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolat) (12 g, 21,66 mMol) in Toluol wurde mit Stickstoff für eine Stunde entgast. Pd(PPh₃)₄ (1,25 g, 0,05 mol%) wurde zugegeben, gefolgt von einer Lösung aus K₂CO₃ (10%, 8,97 g, 64,90 mMol) und einigen Tropfen Aliquat 336 nach weiteren fünf Minuten und die Mischung wurde unter Reflux für 24 Stunden gerührt. Die Mischung wurde mit Toluol verdünnt, die wässrige Phase abgetrennt, die organischen Stoffe durch Celit gefiltert, mit Wasser gewaschen, getrocknet (MgSO₄) und unter reduziertem Druck konzentriert. Reinigung durch Säulenchromatographie (Siliciumdioxidgel, 10% Methanol/Dichloromethan) führte zu einem Zwischenprodukt 4 als ein beiger Festkörper (10,3 g, HPLC 82%), welcher ohne weitere Reinigung verwendet wurde. ¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz) δ_ppm 7,60 (2H, d, J = 5,9 Hz), 7,53 (2H, d, J = 5,9 Hz), 7,14 (2H, s), 2,70 (6H, s), 2,52 (4H. m), 1,48 (4H, m), 1,20 (20H, m), 0,85 (6H, t, J = 7,4 Hz).
Beispiel 1
Eine Lösung des Zwischenprodukts 4 (1 g, 1,69 mMol) in Eaton's Reagenz (7 ml) wurde bei Raumtemperatur in der Dunkelheit für 48 Stunden gerührt. Die dunkelgrüne Lösung wurde in Eiswasser (100 ml) geschüttet und der resultierende klebrige braune Festkörper in Pyridin (60 ml) aufgelöst und die Lösung unter Reflux für 18 Stunden gerührt. Die Mischung wurde gekühlt, in Dichloromethan (600 ml) geschüttet und heftig mit 2 M HCl und Wasser gewaschen. Sie wurde dann getrocknet (MgSO₄) und unter reduziertem Druck konzentriert. Reinigung durch Säulenchromatographie (Siliciumdioxidgel, 5% Dichloromethan:Hexan) führte zu dem Beispiel 1 als ein weißer Festkörper (240 mg, 35%, HPLC 99,6%); mp (DSC) 126,5°C; ¹H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ_ppm 7,57 (2H, d, J = 4,8 Hz), 7,37 (2H, d, J = 4,8 Hz), 3,27 (4H, t, J = 8 Hz), 1,85 (4H, m), 1,61 (4H, m), 1,40 (4H, m), 1,30 (12H, m), 0,88 (6H, t, J = 7,4 Hz).
Beispiel 2
Beispiel 2 wurde auf eine ähnliche Weise synthetisiert wie für Beispiel 1 beschrieben, mittels einer Suzuki-Kupplungsreaktion gefolgt von einer Säure induzierten intramolekularen Cyclierungsreaktion.
Beispiel 3
Organische Feldeffektransistorvorrichtungen unter Verwendung der Verbindung des Beispiels 1 als der aktive Film wurden in einer Vorrichtung mit oberen Gate und unterem Kontakt hergestellt. Gold-Source-Drain-Kontakte wurden durch Abheben auf einem Glassubstrat definiert. Kanallängen von 10 bis 200 μm und Breiten von 2 mm wurden definiert. Die Vorrichtungen wurden durch Aufschleudern der Verbindung des Beispiels 1 auf die gereinigten Substrate aus einer 2%igen Tetralin-Lösung mit 1.000 UpM für 20 Sekunden hergestellt. Der Film wurde nachfolgend auf einer Kochplatte bei 80°C für zehn Minuten getrocknet und auf einem Metallblock für eine Minute gekühlt. Ein fluoriniertes dielektrisches Material wurde aus einem Fluorolösungsmittel auf den Halbleiterfilm aufgeschleudert, auf einer Kochplatte bei 80°C für zehn Minuten getrocknet und auf einem Metallblock für eine Minute abgekühlt. Die höchste Beweglichkeit in Sättigung, die beobachtet wurde, betrug 0,71 cm²/Vs bei 100 μm Kanalbreite. Ein An/Aus-Verhältnis von ungefähr 10⁴ wurde erhalten. Ein Kontaktwiderstand von 27 kOhm-cm wurde durch das Extrapolierungsverfahren bei –40 V Vg oder einem Gatefeld von 16 V/100 nm berechnet [2].
Beispiel 4
Organische Feldeffekttransistorvorrichtungen unter Verwendung der Verbindung des Beispiels 2 als aktiver Film wurden in einer Vorrichtung mit oberem Gate und unterem Kontakt hergestellt. Gold-Source-Drain-Kontakte wurden durch Abheben auf einem Glassubstrat definiert. Kanallängen von 10 bis 200 μm und Breiten von 2 mm wurden definiert. Die Vorrichtungen wurden durch Aufschleudern der Verbindung aus Beispiel 2 auf die gereinigten Substrate aus einer 2%igen 1,3,5-Trimethylbenzol-Lösung mit 1.000 UpM für 60 Sekunden hergestellt, die Halbleiterlösung, das Substrat und die Aufschleuderbeschichtungseinspannvorrichtung wurden alle unmittelbar vor dem Aufschleuderbeschichtungsschritt des Materials auf erhöhte Temperaturen (80°C) erwärmt. Der Film wurde nachfolgend auf einer Kochplatte bei 80°C für fünf Minuten getrocknet und auf einem Metallblock für eine Minute abgekühlt. Ein fluoriniertes dielektrisches Material wurde aus einem Fluorolösungsmittel auf den Halbleiterfilm aufgeschleudert, auf einer Kochplatte von 80°C für zehn Minuten getrocknet und auf einem Metallblock für eine Minute abgekühlt. Die höchste Beweglichkeit in Sättigung, die beobachtet wurde, betrug 0,05 cm²/Vs bei 50 μm Kanalbreite. Ein An/Aus-Verhältnis von 10^–5 wurde erhalten. Ein Kontaktwiderstand von 180 kOhm-cm wurde durch das Extrapolationsverfahren bei –40 V Vg oder einem Gatefeld von 16 V/100 nm [3] berechnet.
Die resultierenden Verbindungen sind leicht löslich und können daher durch Tintenstrahldrucken auf ein Substrat aufgebracht werden, um den halbleitenden Film 15 in einem Dünnfilmtransistor, wie in 4 dargestellt, bereitzustellen.
Eine Anwendung solch eines organischen Dünnfilmtransistors (OTFT) kann der Antrieb von Pixeln in einer optischen Vorrichtung, vorzugsweise einer organischen optischen Vorrichtung, sein. Beispiele solcher optischen Vorrichtungen umfassen photoempfindliche Vorrichtungen, insbesondere Photodetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen, insbesondere organische lichtemittierende Vorrichtungen. OTFTs sind besonders zur Verwendung bei organischen lichtemittierenden Vorrichtungen mit aktiver Matrix geeignet, zum Beispiel zur Verwendung in Displayanwendungen.
5 zeigt einen Pixel umfassend einen organischen Dünnfilmtransistor 100 und eine benachbarte organische lichtemittierende Vorrichtung (OLED) 102, hergestellt auf einem gemeinsamen Substrat 104. Der OTFT 100 umfasst eine Gate-Elektrode 106, einen dielektrischen Film 108, Source- und Drain-Elektroden 110 und 112 und einen OSC-Film 114. Die OLED 102 umfasst eine Anode 116, eine Kathode 118 und einen Elektroluminiszenzfilm 120, welche zwischen der Anode 116 und der Kathode 118 bereitgestellt ist. Weitere Filme können zwischen der Anode 116 und der Kathode 118 angeordnet sein, wie Ladungsträger transportierende, Ladungsträger injizierende oder Ladungsträger blockierende Filme. In der Ausführungsform gemäß 5 erstreckt sich der Film des Kathodenmaterials 118 sowohl über den OTFT 100 als auch die OLED 102, und einen Isolationsfilm 122 ist bereitgestellt, um den Kathodenfilm 118 von dem OSC-Film 114 zu isolieren. Die aktiven Bereiche des OTFT 100 und der OLED 102 werden durch ein gemeinsames Bankmaterial definiert, welches durch Abscheiden eines Films aus einem Photoresist 124 auf dem Substrat 104 und Mustern desselben gebildet wird, um den OTFT- 100 und die OLED- 102 Bereiche auf dem Substrat zu definieren.
In 5 ist die Drain-Elektrode 112 direkt mit der Anode 116 der organischen lichtemittierenden Vorrichtung 102 verbunden, um die organische lichtemittierende Vorrichtung 102 zwischen emittierenden und nicht emittierenden Zuständen zu schalten.
In einer alternativen Anordnung, welche in 6 dargestellt ist, kann ein organischer Dünnfilmtransistor 200 in einer gestapelten Anordnung mit einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung 202 hergestellt werden. In solch einer Ausführungsform ist der organische Dünnfilmtransistor 202, wie oben beschrieben, entweder in einer oberen oder unteren Gate-Konfiguration aufgebaut. Wie in der Ausführungsform gemäß 5 werden die aktiven Bereiche des OTFT 200 und der OLED 202 durch einen gemusterten Film aus Photoresist 124 definiert, in dieser gestapelten Anordnung gibt es jedoch zwei getrennte Bankfilme 124 – einen für die OLED 202 und einen für den OTFT 200. Ein Planarisierungsfilm 204 (welche auch als ein Passivierungsfilm dient) wird auf dem OTFT 200 abgeschieden. Beispielhafte Passivierungsfilme 204 umfassen BCBs und Parylene. Die organische lichtemittierende Vorrichtung 202 wird auf dem Passivierungsfilm 204 hergestellt und die Anode 116 der organischen lichtemittierenden Vorrichtung 202 ist elektrisch mit der Drain-Elektrode 112 des OTFT 200 über eine Verbindungsleitung 206 verbunden, welche sich durch den Passivierungsfilm 204 und den Bankfilm 124 erstreckt.
Es lässt sich leicht nachvollziehen, dass die Pixel-Schaltkreise umfassend einen OTFT und einen optisch aktiven Bereich (zum Beispiel lichtemittierenden oder lichtempfindlichen Bereich) weitere Elemente enthalten können. Insbesondere weisen die OLED-Pixel-Schaltkreise der 5 und 6 typischerweise wenigstens einen weiteren Transistor zusätzlich zu dem dargestellten Antriebstransistor und wenigstens einen Kondensator auf. Es lässt sich leicht nachvollziehen, dass die hier beschriebenen organischen lichtemittierenden Vorrichtungen nach oben oder nach unten emittierende Vorrichtungen sein können. Das heißt, die Vorrichtungen können Licht entweder durch die Anoden- oder Kathodenseite der Vorrichtung emittieren. In einer transparenten Vorrichtung sind sowohl die Anode als auch die Kathode transparent. Es ist leicht nachzuvollziehen, dass eine transparente Kathodenvorrichtung keine transparente Anode benötigt (es sei denn, eine vollständig transparente Vorrichtung ist erwünscht) und daher kann die transparente Anode, welche für nach unten emittierende Vorrichtungen verwendet wird, durch einen Film aus reflektierendem Material, wie einen Film aus Aluminium, ersetzt oder ergänzt werden kann.
Transparente Kathoden sind besonders vorteilhaft für aktive Matrixvorrichtungen, da die Emission durch eine transparente Anode in solchen Vorrichtungen wenigstens teilweise durch den OTFT-Antriebsschaltkreis blockiert werden kann, welcher unterhalb des emittierenden Pixels angeordnet ist, wie in der in 6 dargestellten Ausführungsform deutlich wird.
Die Dicken der Gate-Elektrode, der Source- und Drain-Elektroden kann in dem Bereich von 5 bis 200 nm liegen, obwohl sie typischerweise 50 nm beträgt, wie zum Beispiel durch ein Atomkraftmikroskop (AFM) gemessen.
Andere Filme können in dem Aufbau der Vorrichtung enthalten sein. Zum Beispiel kann zusätzlich zu der Bereitstellung eines selbst aufgebauten Monofilms (SAM) auf den Gate-, Source- oder Drain-Elektroden, einer auf dem Substrat, dem Isolationsfilm und dem organischen Halbleitermaterial bereitgestellt sein, um die Kristallinität zu unterstützen, den Kontaktwiderstand zu reduzieren, und die Oberflächeneigenschaften zu reparieren und die Adhäsion zu unterstützen, sofern gewünscht. Insbesondere kann die dielektrische Oberfläche des Kanalbereichs mit einem Monofilm bereitgestellt werden, welcher einen bindenden Bereich und einen organischen Bereich umfasst, um die Leistung der Vorrichtung zu verbessern, zum Beispiel durch Verbessern der Morphologie des organischen Halbleiters verbessert wird (insbesondere die Polymerorientierung und -kristallinität), und um Ladungsträgerfallen zu bedecken, insbesondere um eine dielektrische Oberfläche mit hohem k zu erzielen. Beispielhafte Materialien für solch ein Monofilm umfassen Chloro- oder Alkoxy-Silane mit langen Alkylketten, zum Beispiel Octadecyltrichlorosilan.
Es gibt keinen Zweifel, dass Fachleuten auf dem Gebiet andere wirksame Alternativen einfallen. Die Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch Modifikationen, die Fachleuten auf dem Gebiet naheliegen und im Umfang der folgenden Ansprüche liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2000/53656 [0018]
WO 2007/068618 [0023]
JP 2007/088222 [0024]
WO 2007/116660 [0024]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

T. Yamamoto, „Electrically Conducting And Thermally Stable pi-Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes”, Progress in Polymer Science 1993, 17, 1153–1205 [0018]

Claims

Organische Halbleitervorrichtung umfassend eine organische Halbleiterverbindung der Formel I:
wobei Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ unabhängig monocyclische aromatische Ringe umfassen und wenigstens einer von Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ mit wenigstens einem Substituenten X substituiert ist, welcher bei jedem Auftreten gleich oder voneinander verschieden sein kann und gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (I) gegebenenfalls substituierten gradkettigen, verzweigten oder cyclischen Alkylketten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxy, Amino, Amido, Silyl oder Alkenyl, oder (ii) einer polymerisierbaren oder reaktiven Gruppe gewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern von Boronsäuren und Diboronsäuren, Alkylengruppen und Stannylgruppen und wobei Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ gegebenenfalls zu einem oder mehreren weiteren Ringen kondensiert sein können, und wobei wenigstens einer aus Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ eine heterocyclische aromatische Gruppe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine weitere Arylgruppe Ar₅ mit Ar₃ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (II) bereitzustellen:
wobei Ar₅ einen monocyclischen aromatischen Ring darstellt, gegebenenfalls substituiert mit einem oder mehreren Substituenten X.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Arylgruppe Ar₅ eine heterocyclische aromatische Gruppe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei Ar₄ mit einem weiteren Arylsystem Ar₆ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (III) bereitzustellen:
wobei Ar₆ einen monocyclischen aromatischen Ring darstellt, gegebenenfalls substituiert mit einem oder mehreren Substituenten X.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Arylsystem Ar₆ eine heterocyclische aromatische Gruppe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei Ar₅ mit einem weiteren Arylsystem Ar₇ kondensiert ist, um eine Struktur der Formel (IV) bereitzustellen:
wobei Ar₇ einen monocyclischen aromatischen Ring darstellt, gegebenenfalls substituiert mit einem oder mehreren Substituenten X.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Arylsystem Ar₇ eine heterocyclische aromatische Gruppe umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterverbindung die Struktur umfasst:
wobei X₁ und X₂ gleich oder voneinander verschieden sein können und aus Substituenten X ausgewählt sind; Z₁ und Z₂ unabhängig S, O, Se oder NR₁ sind, und wobei W₁ und W₂ unabhängig S, O, Se, NR₁ oder -CR₁=CR₁- sind, wobei R₁ H oder eine Substituentengruppe ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die halbleitende Verbindung die Struktur umfasst:
wobei V₁ und V₂ unabhängig S, O, Se oder NR₁ sind, und wobei W₁ und W₂ unabhängig S, O, Se, NR₁ oder -CR₁=CR₁- sind, wobei R₁ H oder eine Substituentengruppe ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterverbindung die Struktur umfasst:
Halbleitende Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterverbindung die Struktur umfasst:
wobei X₁-X₁₀, welche gleich oder voneinander verschieden sein können, aus den Substituenten X ausgewählt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindung ein Oligomer oder Polymer umfasst.
Dünnfilmtransistor umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Optische Vorrichtung umfassend einen Dünnfilmtransistor gemäß Anspruch 13.
Elektroluminiszente Vorrichtung umfassend einen Dünnfilmtransistor nach Anspruch 13.
Losung zur Bildung eines Dünnfilmtransistors, wobei die Lösung einen gelösten Stoff umfasst, umfassend eine organische Halbleiterverbindung der Formel I:
wobei Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ unabhängig monocyclische aromatische Ringe umfassen und wenigstens einer aus Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ mit wenigstens einem Substituenten X substituiert ist, welcher bei jedem Auftreten gleich oder voneinander verschieden sein kann und gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) gegebenenfalls substituierten gradkettigen, verzweigten oder cyclischen Alkylketten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, Alkoxy, Amino, Amido, Silyl, Alkenyl, oder (ii) einer polymerisierbaren reaktiven Gruppe gewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, Boronsäuren, Diboronsäuren und Estern von Boronsäuren und Diboronsäuren, Alkylengruppen und Stannylgruppen, und wobei Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ gegebenenfalls zu einem oder mehreren weiteren Ringen kondensiert sein können, und wobei wenigstens einer aus Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ eine heterocyclische aromatische Gruppe umfasst.
Lösung nach Anspruch 16, umfassend ein Lösungsmittel gewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Benzolen, vorzugsweise Benzol substituiert mit einem oder mehreren Substituenten, gewählt aus Halogen und Alkyl.
Verfahren zum Formen eines Transistors umfassend das Aufbringen einer Losung gemäß Anspruch 16 oder 17 auf ein Substrat.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Lösung durch Tintenstrahldrucken aufgebracht wird.
Verfahren zum Synthetisieren einer Halbleiterverbindung, wobei das Verfahren das Kondensieren einer oder mehrerer weiterer Arylgruppen an eine Verbindung umfasst, welche die Struktur umfasst:
wobei Z₁ und Z₂ unabhängig S, O, Se, NR₁ oder NCH sind, wobei R₁ H oder eine Substituentengruppe ist und X₁ und X₂, welche gleich oder voneinander verschieden sein können, aus den Substituenten, welche in Anspruch 1 definiert sind, gewählt werden; und wobei die eine oder mehrere der weiteren Arylgruppen heterocyclisch sein können.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die kondensierte Verbindung mittels einer Suzuki-Kupplungsreaktion synthetisiert wird.
Halbleiterverbindung umfassend eine Struktur gewählt aus:
Organische Halbleiterverbindung umfassend eine einfache Bindung oder eine zweiwertige Verbindungsgruppe, welche zwei Einheiten der Formel (I) verbinden:
wobei Ar₁, Ar₂, Ar₃ und Ar₄ wie in einem der vorangehenden Ansprüche definiert sind und jede Einheit der Formel (I) gleich oder unterschiedlich ist.