JP2005216966A - Manufacturing method for organic semiconductor crystal, and organic semiconductor crystal - Google Patents

Manufacturing method for organic semiconductor crystal, and organic semiconductor crystal Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for an organic semiconductor crystal by which the organic semiconductor crystal is formed by a liquid phase growth, and to provide the organic semiconductor crystal manufactured by the manufacturing method. <P>SOLUTION: The manufacturing method includes a step of dissolving an organic semiconductor into a liquid crystal to make a mixed solution consisting of the organic semiconductor and the liquid crystal, and a step of cooling the mixed solution to form the organic semiconductor crystal. In the cooled mixed solution, the liquid crystal is supersaturated with the organic semiconductor. The manufacturing method may also include a step of making the mixed solution come in contact with an orientation film that controls the orientation of molecules of the organic semiconductor. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機半導体の結晶の製造方法及び有機半導体の結晶に関する。   The present invention relates to a method for producing an organic semiconductor crystal and an organic semiconductor crystal.

昨今、トランジスタ、表示装置用の薄膜トランジスタ、太陽電池、及び有機発光素子用の半導体として、有機化合物で構成された有機半導体が注目されている。それらの有機化合物は、従来の無機半導体であるシリコン(Si)と比較して、安価、軽量、及び大面積化が容易であることなどの利点がある。一般に、有機半導体は、多くのπ電子が長い共役系を形成するような分子構造を有し、有機半導体の導電性は、これらのπ電子がホッピング伝導により分子間を移動する、分子間の電荷移動によって生じる。特に、5つのベンゼン環が縮合したペンタセンは、アモルファスシリコン(a−Si)と同程度の高い電荷移動度を示すことが、最近、明らかになっており、ペンタセンは、次世代の半導体として期待されている。   Recently, organic semiconductors composed of organic compounds have attracted attention as semiconductors for transistors, thin film transistors for display devices, solar cells, and organic light emitting devices. These organic compounds have advantages such as low cost, light weight, and easy area enlargement compared to silicon (Si), which is a conventional inorganic semiconductor. In general, an organic semiconductor has a molecular structure in which many π electrons form a long conjugated system. The conductivity of an organic semiconductor is an intermolecular charge in which these π electrons move between molecules by hopping conduction. Caused by movement. In particular, it has recently been clarified that pentacene fused with five benzene rings exhibits a charge mobility as high as that of amorphous silicon (a-Si), and pentacene is expected as a next-generation semiconductor. ing.

有機半導体の電荷移動度を高めるためには、隣接する有機半導体分子の間でπ電子軌道が互いに重なり合うことが重要である。よって、有機半導体分子を、隣接する有機半導体分子の間におけるπ電子軌道の重なりがなるべく大きくなるように配向させて、有機半導体を結晶化することが求められる。このため、現在、有機半導体の結晶の製造方法に関する研究及び開発が、活発に行われているが、一般に、ペンタセンを含む、複数のベンゼン環が縮合しているアセン化合物は、低分子の有機溶媒にほとんど溶解しないことが知られている。例えばペンタセンは、比較的溶解すると考えられるベンゼンにおいてさえも、容易に溶解せず、その溶解度は、室温で0.005重量%まで達しない。これは、ペンタセンが、比較的大きな分子量を有し、ペンタセンの細長い板状分子が、層状に積層されるため、ペンタセンの分子間に強いファンデルワールス力が働き、溶媒分子がペンタセンの分子間に浸透することを妨げることに起因する。このように、ペンタセンは、多くの溶媒に難溶であるため、液相成長による大型の単結晶の作製が困難であるとされている。よって、現在は、ペンタセンからなる有機半導体の薄膜を、主として、真空蒸着法を用いた気相成長で形成している(例えば、非特許文献1及び2参照。)。
F.J.Meyer zu Heringdorf,M.C.Reuter and R.M.Trimp,Nature,412,517−520(2001) M.Shtein,J.Mapel,J.B.Benziger and S.R.Forrest,Appl.Phys.Lett.,81,268−270(2002)
In order to increase the charge mobility of an organic semiconductor, it is important that π electron orbitals overlap each other between adjacent organic semiconductor molecules. Therefore, it is required to crystallize the organic semiconductor by aligning the organic semiconductor molecules so that the overlap of π electron orbits between adjacent organic semiconductor molecules is as large as possible. For this reason, research and development relating to a method for producing an organic semiconductor crystal are being actively carried out, but in general, acene compounds containing a plurality of benzene rings, including pentacene, are low molecular organic solvents. It is known that it hardly dissolves. For example, pentacene does not dissolve easily even in benzene, which is considered to be relatively soluble, and its solubility does not reach 0.005% by weight at room temperature. This is because pentacene has a relatively large molecular weight, and the elongated plate-like molecules of pentacene are stacked in layers. This is due to preventing penetration. Thus, since pentacene is hardly soluble in many solvents, it is difficult to produce a large single crystal by liquid phase growth. Therefore, at present, an organic semiconductor thin film made of pentacene is mainly formed by vapor phase growth using a vacuum deposition method (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
F. J. et al. Meyer zu Herdingdorf, M.M. C. Reuter and R.R. M.M. Trimp, Nature, 412, 517-520 (2001) M.M. Shtein, J .; Mapel, J. et al. B. Benziger and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. , 81, 268-270 (2002)

しかしながら、上記の真空蒸着法を用いた気相成長による有機半導体の製造方法は、以下に述べる問題を有する。   However, the method for producing an organic semiconductor by vapor phase growth using the vacuum deposition method has the following problems.

まず、真空蒸着法で形成されたペンタセンの薄膜においては、ペンタセンの分子配向のばらつきにより、ペンタセンのグレインが形成される。これらペンタセンのグレインの境界においては、結晶欠陥及び表面準位によって電荷が捕捉されるため、ペンタセンの分子間における電荷の移動が抑制されてしまう。すなわち、高い電荷移動度を有するペンタセンの単結晶の薄膜を形成することが極めて困難である。   First, in a pentacene thin film formed by vacuum deposition, pentacene grains are formed due to variations in the molecular orientation of pentacene. At the boundaries of these pentacene grains, charges are trapped by crystal defects and surface states, so that the movement of charges between molecules of pentacene is suppressed. That is, it is very difficult to form a pentacene single crystal thin film having high charge mobility.

また、細長い板状分子であるペンタセンは、π電子の重なり合いにより、ペンタセンの分子平面に垂直な方向に沿って高い電荷移動度を示すことが知られているが、真空蒸着法でペンタセンの薄膜を形成した場合には、ペンタセン分子の配向を的確に制御することができない。このため、電荷移動度が所望の方向で大きくなるようにペンタセン分子を配向させることが困難であり、所望の方向に電荷が移動する半導体素子の設計に大きな支障をきたす。   Pentacene, an elongated plate-like molecule, is known to exhibit high charge mobility along the direction perpendicular to the molecular plane of pentacene due to the overlap of π electrons. When formed, the orientation of the pentacene molecule cannot be accurately controlled. For this reason, it is difficult to orient the pentacene molecules so that the charge mobility increases in a desired direction, which greatly hinders the design of a semiconductor device in which charges move in the desired direction.

本発明は、液相成長で有機半導体の結晶を得ることが可能な有機半導体の結晶の製造方法及び該有機半導体の結晶の製造方法によって製造される有機半導体の結晶を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an organic semiconductor crystal manufacturing method capable of obtaining an organic semiconductor crystal by liquid phase growth and an organic semiconductor crystal manufactured by the organic semiconductor crystal manufacturing method. .

請求項1記載の発明は、有機半導体の結晶の製造方法において、有機半導体を液晶に溶解させて、前記有機半導体及び前記液晶の混合液を得るステップ、及び前記混合液を冷却して、前記有機半導体の結晶を得るステップを含むことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, in the method for producing an organic semiconductor crystal, the organic semiconductor is dissolved in a liquid crystal to obtain a mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal, and the mixed liquid is cooled to obtain the organic semiconductor. The method includes a step of obtaining a semiconductor crystal.

請求項1記載の発明によれば、有機半導体を液晶に溶解させて、前記有機半導体及び前記液晶の混合液を得るステップ、及び前記混合液を冷却して、前記有機半導体の結晶を得るステップを含むので、液相成長で有機半導体の結晶を得ることが可能な有機半導体の結晶の製造方法を提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, the steps of dissolving an organic semiconductor in a liquid crystal to obtain a mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal, and cooling the mixed liquid to obtain a crystal of the organic semiconductor. Therefore, it is possible to provide a method for producing an organic semiconductor crystal capable of obtaining an organic semiconductor crystal by liquid phase growth.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の有機半導体の結晶の製造方法において、冷却された前記混合液は、前記液晶に前記有機半導体が過飽和した状態にあることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the first aspect, the cooled mixed liquid is in a state in which the organic semiconductor is supersaturated in the liquid crystal.

請求項2記載の発明によれば、冷却された前記混合液は、前記液晶に前記有機半導体が過飽和した状態にあるので、液相成長で有機半導体の単結晶を比較的容易に得ることが可能な有機半導体の結晶の製造方法を提供することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the cooled liquid mixture is in a state where the organic semiconductor is supersaturated in the liquid crystal, a single crystal of the organic semiconductor can be obtained relatively easily by liquid phase growth. A method for producing an organic semiconductor crystal can be provided.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の有機半導体の結晶の製造方法において、前記混合液を得るステップは、前記混合液を加熱することを含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the invention, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the first or second aspect, the step of obtaining the mixed liquid includes heating the mixed liquid.

請求項3記載の発明によれば、前記混合液を得るステップは、前記混合液を加熱することを含むので、液晶に対する有機半導体の溶解度をさらに高めることができる。   According to the invention described in claim 3, the step of obtaining the mixed liquid includes heating the mixed liquid, so that the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal can be further increased.

請求項4記載の発明は、請求項1乃至3いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法において、前記有機半導体の分子の配向を制御する配向膜に前記混合液を接触させるステップをさらに含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to any one of the first to third aspects, the step of bringing the mixed solution into contact with an alignment film that controls the alignment of the molecules of the organic semiconductor. It is characterized by including.

請求項4記載の発明によれば、前記有機半導体の分子の配向を制御する配向膜に前記混合液を接触させるステップをさらに含むので、有機半導体の結晶における分子の配向を制御することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the method further includes the step of bringing the mixed solution into contact with an alignment film that controls the alignment of the molecules of the organic semiconductor, so that the alignment of the molecules in the crystal of the organic semiconductor can be controlled.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の有機半導体の製造方法において、前記配向膜の前記混合液が接触する面をラビング処理するステップをさらに含むことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an organic semiconductor according to the fourth aspect of the present invention, the method further includes a step of rubbing the surface of the alignment film that is in contact with the mixed solution.

請求項5記載の発明によれば、前記配向膜の前記混合液が接触する面をラビング処理するステップをさらに含むので、有機半導体の結晶における分子の配向を、配向膜の表面における分子の配向に従って制御することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the method further includes the step of rubbing the surface of the alignment film with which the mixed solution comes into contact. Can be controlled.

請求項6記載の発明は、請求項4又は5記載の有機半導体の結晶の製造方法において、前記配向膜は、基板に設けられることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the fourth or fifth aspect, the alignment film is provided on a substrate.

請求項6記載の発明によれば、前記配向膜は、基板に設けられるので、有機半導体の結晶を、配向膜を介して基板上に形成することができる。   According to the invention described in claim 6, since the alignment film is provided on the substrate, an organic semiconductor crystal can be formed on the substrate through the alignment film.

請求項7記載の発明は、請求項1乃至6いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法において、前記有機半導体の分子は、π電子共役系を有する有機分子であることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the method for producing an organic semiconductor crystal according to any one of claims 1 to 6, wherein the molecule of the organic semiconductor is an organic molecule having a π electron conjugated system. .

請求項7記載の発明によれば、前記有機半導体の分子は、π電子共役系を有する有機分子であるので、有機半導体の結晶の導電性を高めることができる。   According to the seventh aspect of the present invention, since the molecule of the organic semiconductor is an organic molecule having a π electron conjugated system, the conductivity of the crystal of the organic semiconductor can be increased.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の有機半導体の結晶の製造方法において、前記π電子共役系を有する分子は、アセン化合物の分子であることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 7, wherein the molecule having the π-electron conjugated system is a molecule of an acene compound.

請求項8記載の発明によれば、前記π電子共役系を有する分子は、アセン化合物の分子であるので、液晶における有機半導体の溶解度をさらに高めることができる。   According to the eighth aspect of the invention, since the molecule having the π electron conjugated system is a molecule of an acene compound, the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal can be further increased.

請求項9記載の発明は、請求項8記載の有機半導体の結晶の製造方法において、前記アセン化合物は、ペンタセンであることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 8, wherein the acene compound is pentacene.

請求項9記載の発明によれば、前記アセン化合物は、ペンタセンであるので、高い導電性を有する有機半導体の結晶を得ることができる。   According to the invention described in claim 9, since the acene compound is pentacene, an organic semiconductor crystal having high conductivity can be obtained.

請求項10記載の発明は、請求項1乃至9いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法において、前記液晶は、ビフェニル系化合物またはターフェニル化合物からなる群より選択される化合物の液晶であることを特徴とする。   The invention according to claim 10 is the method for producing an organic semiconductor crystal according to any one of claims 1 to 9, wherein the liquid crystal is a liquid crystal of a compound selected from the group consisting of a biphenyl compound or a terphenyl compound. It is characterized by being.

請求項10記載の発明によれば、前記液晶は、ビフェニル系化合物またはターフェニル化合物からなる群より選択される化合物の液晶であるので、液晶における有機半導体の溶解度をさらに高めることができる。   According to the invention of claim 10, since the liquid crystal is a liquid crystal of a compound selected from the group consisting of a biphenyl compound or a terphenyl compound, the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal can be further increased.

請求項11記載の発明は、有機半導体の結晶において、請求項1乃至10いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法によって製造されることを特徴とする。   The invention described in claim 11 is an organic semiconductor crystal manufactured by the method for manufacturing an organic semiconductor crystal according to any one of claims 1 to 10.

請求項11記載の発明によれば、請求項1乃至10いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法によって製造されるので、液相成長で有機半導体の結晶を得ることが可能な有機半導体の結晶の製造方法によって製造される有機半導体の結晶を提供することができる。   According to the eleventh aspect of the invention, since it is produced by the method for producing an organic semiconductor crystal according to any one of the first to tenth aspects, an organic semiconductor capable of obtaining an organic semiconductor crystal by liquid phase growth. It is possible to provide an organic semiconductor crystal produced by the method for producing a crystal.

本発明によれば、液相成長で有機半導体の結晶を得ることが可能な有機半導体の結晶の製造方法及び該有機半導体の結晶の製造方法によって製造される有機半導体の結晶を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an organic semiconductor crystal manufacturing method capable of obtaining an organic semiconductor crystal by liquid phase growth, and an organic semiconductor crystal manufactured by the organic semiconductor crystal manufacturing method. .

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明による有機半導体の結晶の製造方法は、有機半導体を液晶に溶解させて、有機半導体及び液晶の混合液を得るステップ、及び混合液を冷却して、有機半導体の結晶を得るステップを含む。従来、ペンタセンなどの有機半導体は、一般の(特に低分子量の)有機溶媒に難溶であるため、有機半導体を有機溶媒から再結晶して、有機半導体の結晶を得ることは困難であった。しかしながら、本発明による有機半導体の結晶の製造方法においては、有機半導体を液状の液晶に溶解させることで、有機半導体及び液晶の混合液を得ることができる。このため、この混合液を冷却することで、液晶における有機半導体の溶解度を低下させて、有機半導体を結晶化し、液晶から有機半導体の結晶を分離することができる。すなわち、本発明による有機半導体の結晶の製造方法によれば、液相成長に基づいて有機半導体の結晶を得ることができる。   An organic semiconductor crystal manufacturing method according to the present invention includes a step of dissolving an organic semiconductor in a liquid crystal to obtain a mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal, and a step of cooling the liquid mixture to obtain an organic semiconductor crystal. Conventionally, since an organic semiconductor such as pentacene is hardly soluble in a general (particularly low molecular weight) organic solvent, it has been difficult to recrystallize the organic semiconductor from the organic solvent to obtain an organic semiconductor crystal. However, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, a mixed liquid of an organic semiconductor and a liquid crystal can be obtained by dissolving the organic semiconductor in a liquid crystal. For this reason, by cooling this liquid mixture, the solubility of the organic semiconductor in a liquid crystal can be reduced, an organic semiconductor can be crystallized, and the crystal | crystallization of an organic semiconductor can be isolate | separated from a liquid crystal. That is, according to the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, an organic semiconductor crystal can be obtained based on liquid phase growth.

本発明による有機半導体の結晶の製造方法に用いられる有機半導体は、好ましくは、π電子共役系の分子骨格を有する化合物で構成される有機半導体である。π電子共役系を有する化合物は、隣接する同じπ電子共役系を有する化合物との間でπ電子軌道の重なりを形成し、ホッピング伝導によりπ電子を分子間で移動させることが可能であるため、有機半導体の結晶の電荷移動度を高めることができる。   The organic semiconductor used in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention is preferably an organic semiconductor composed of a compound having a π-electron conjugated molecular skeleton. A compound having a π-electron conjugated system forms an overlap of π-electron orbits with an adjacent compound having the same π-electron conjugated system, and π electrons can be moved between molecules by hopping conduction. The charge mobility of the organic semiconductor crystal can be increased.

このように、有機半導体の分子は、π電子共役系を有する有機分子であるが、有機半導体は、好ましくは、複数のベンゼン環が縮合した化合物である。有機半導体であるベンゼン環が縮合した化合物の分子の大きさは、液晶の分子の大きさと同程度であることが好ましい。このように、有機半導体の分子の大きさが、液晶の分子の大きさと同程度である場合には、有機半導体の分子と液晶の分子との分子会合体が効率的に形成され、液晶における有機半導体の溶解度を高めることができる。その結果、有機半導体の大きな結晶を得ることができる。   Thus, the organic semiconductor molecule is an organic molecule having a π-electron conjugated system, and the organic semiconductor is preferably a compound in which a plurality of benzene rings are condensed. The molecular size of the compound in which the benzene ring, which is an organic semiconductor, is condensed is preferably about the same as the molecular size of the liquid crystal. Thus, when the size of the molecule of the organic semiconductor is approximately the same as the size of the molecule of the liquid crystal, a molecular association of the molecule of the organic semiconductor and the molecule of the liquid crystal is formed efficiently, and the organic in the liquid crystal The solubility of the semiconductor can be increased. As a result, a large crystal of an organic semiconductor can be obtained.

さらに好ましくは、有機半導体は、複数のベンゼン環が一直線状に縮合した化合物である。これらの複数のベンゼン環が一直線状に縮合した化合物としては、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、及びヘプタセンなどが挙げられる。本発明による有機半導体の結晶の製造方法に用いる有機半導体としては、このような複数のベンゼン環が一直線状に縮合した化合物の中でも、三つ以上のベンゼン環が一直線状に縮合しているアセン化合物を、好適に用いることができる。アセン化合物としては、例えば、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、及びヘプタセンなどが挙げられる。有機半導体として、アセン化合物のような複数のベンゼン環が一直線状に縮合した化合物を用いることで、複数のベンゼン環が一直線状に縮合した有機半導体の分子と多くの場合棒状低分子である液晶の分子との間で分子会合体を比較的容易に形成することができる。その結果、液晶における有機半導体の溶解度を高めることができる。そして、液晶における有機半導体の溶解度を高めることで、有機半導体の大きな結晶を得ることができる。   More preferably, the organic semiconductor is a compound in which a plurality of benzene rings are condensed in a straight line. Examples of the compound in which the plurality of benzene rings are condensed in a straight line include naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene, hexacene, and heptacene. As an organic semiconductor used in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, among such compounds in which a plurality of benzene rings are condensed in a straight line, an acene compound in which three or more benzene rings are condensed in a straight line Can be preferably used. Examples of the acene compound include anthracene, naphthacene, pentacene, hexacene, and heptacene. By using a compound in which a plurality of benzene rings are condensed in a straight line, such as an acene compound, as an organic semiconductor, an organic semiconductor molecule in which a plurality of benzene rings are condensed in a straight line and a liquid crystal that is often a rod-like low molecule are used. Molecular aggregates can be formed relatively easily with molecules. As a result, the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal can be increased. A large crystal of the organic semiconductor can be obtained by increasing the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal.

特に、有機半導体として、ペンタセンを用いることが最も好ましい。有機半導体としてのペンタセンの分子構造を図1に示す。図1に示すように、ペンタセンは、五つのベンゼン環が一直線状に縮合した化合物である。ペンタセンは、アモルファスシリコン(a−Si)と同程度の高い電荷移動度を示すため、高性能な有機半導体の結晶を得ることができる。   In particular, it is most preferable to use pentacene as the organic semiconductor. The molecular structure of pentacene as an organic semiconductor is shown in FIG. As shown in FIG. 1, pentacene is a compound in which five benzene rings are condensed in a straight line. Since pentacene exhibits high charge mobility similar to amorphous silicon (a-Si), a high-performance organic semiconductor crystal can be obtained.

また、本発明による有機半導体の結晶の製造方法に用いる液晶としては、液晶の分子配列の点では、ネマティック液晶、コレステリック液晶、及びスメクティック液晶などのいずれも用いることができる。また、液晶の材料の点では、例えば、いずれも公知の、シアノターフェニル系液晶、シアノビフェニル系液晶、フェニルピリミジン系液晶、トラン系液晶、フェニルシクロへキサン系液晶、エステル系液晶、及びトリフルオロ系液晶などのいずれの液晶も用いることができる。本発明による有機半導体の結晶の製造方法に用いる液晶は、好ましくは、ターフェニル化合物及びビフェニル系化合物である。ターフェニル化合物及びビフェニル系化合物の分子は、π電子共役系の分子骨格を有する細長い分子であり、複数のベンゼン環が一直線状に縮合した化合物の有機半導体の分子と、比較的容易に分子会合体を形成することができる。このため、液晶における有機半導体の溶解度を高めることができ、有機半導体の大きな結晶を得ることができる。有機半導体がペンタセンである場合には、液晶として、シアノターフェニル系液晶のようなターフェニル系の液晶を用いることが望ましい。このようなペンタセンを溶解させる液晶としてシアノターフェニル系液晶を用いると、ペンタセン及び液晶の混合液におけるペンタセンの溶解度を高めることができ、ペンタセンの大きな単結晶を得ることができる。シアノターフェニル系液晶の分子構造を図2に示す。図2に示すように、シアノターフェニル系液晶の分子は、三つのベンゼン環が結合したターフェニルの1位及び3’位にシアノ基及びアルキル基(R)を有する。ここでアルキル基(R)は、直鎖又は分岐のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、及びデシル基などが挙げられる。   In addition, as the liquid crystal used in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, any of nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, smectic liquid crystal and the like can be used in terms of the molecular alignment of the liquid crystal. In terms of liquid crystal materials, for example, all known cyanoterphenyl liquid crystals, cyanobiphenyl liquid crystals, phenylpyrimidine liquid crystals, tolan liquid crystals, phenylcyclohexane liquid crystals, ester liquid crystals, and trifluoro Any liquid crystal such as a liquid crystal can be used. The liquid crystal used in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention is preferably a terphenyl compound or a biphenyl compound. The molecules of terphenyl compounds and biphenyl compounds are elongated molecules having a π-electron conjugated molecular skeleton, which are organic semiconductor molecules of a compound in which a plurality of benzene rings are condensed in a straight line, and molecular aggregates relatively easily. Can be formed. Therefore, the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal can be increased, and a large crystal of the organic semiconductor can be obtained. When the organic semiconductor is pentacene, it is desirable to use a terphenyl liquid crystal such as a cyanoterphenyl liquid crystal as the liquid crystal. When a cyanoterphenyl liquid crystal is used as a liquid crystal for dissolving such pentacene, the solubility of pentacene in a mixed liquid of pentacene and liquid crystal can be increased, and a large single crystal of pentacene can be obtained. The molecular structure of the cyanoterphenyl liquid crystal is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the molecule of the cyanoterphenyl liquid crystal has a cyano group and an alkyl group (R) at the 1-position and 3'-position of terphenyl bonded with three benzene rings. Here, the alkyl group (R) is a linear or branched alkyl group, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, and A decyl group etc. are mentioned.

上記のように、本発明による有機半導体の結晶の製造方法においては、有機半導体及び液晶を含む混合液中で、液晶の分子及び有機半導体の分子の分子会合体が形成される。このように、有機半導体の分子及び液晶の分子が、分子会合体を形成することによって、液晶における有機半導体の溶解度を極めて高くすることができる。特に、有機半導体の分子及び液晶の分子の両方が棒状分子である場合には、分子会合体を比較的容易に形成して、液晶における有機半導体を容易に溶解させることができる。   As described above, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, liquid crystal molecules and molecular aggregates of organic semiconductor molecules are formed in a mixed solution containing the organic semiconductor and the liquid crystal. As described above, the organic semiconductor molecules and the liquid crystal molecules form molecular associations, whereby the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal can be extremely increased. In particular, when both the organic semiconductor molecule and the liquid crystal molecule are rod-like molecules, the molecular aggregate can be formed relatively easily and the organic semiconductor in the liquid crystal can be easily dissolved.

ここで、本発明による有機半導体の結晶の製造方法においては、有機半導体及び液晶の混合液を冷却する際に、有機半導体を液晶に対して過飽和させることが好ましい。有機半導体及び液晶の混合液を冷却して、有機半導体及び液晶の混合液を過飽和状態にする。この過飽和状態にある混合液をさらに冷却したりすることによって、有機半導体の単結晶を、比較的容易に析出及び成長させることができる。例えば、有機半導体としてペンタセンを用いた場合には、液晶及び過飽和状態にあるペンタセンの混合液から、ペンタセンの単結晶の薄膜を得ることができる。   Here, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, the organic semiconductor is preferably supersaturated with respect to the liquid crystal when the mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal is cooled. The mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal is cooled to bring the mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal into a supersaturated state. By further cooling the mixture in the supersaturated state, a single crystal of an organic semiconductor can be deposited and grown relatively easily. For example, when pentacene is used as the organic semiconductor, a single crystal thin film of pentacene can be obtained from a liquid mixture of liquid crystal and supersaturated pentacene.

また、本発明による有機半導体の結晶の製造方法において、有機半導体を液晶に溶解させる際に、有機半導体及び液晶の混合液を加熱すると、液晶における有機半導体の溶解度をさらに高めることができる。このため、混合液を加熱しながら、有機半導体を液晶に加えることが好ましい。なお、有機半導体及び液晶の混合液を加熱する温度は、液晶が気化する温度以下の温度であればよい。   In the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, when the organic semiconductor is dissolved in the liquid crystal, the solubility of the organic semiconductor in the liquid crystal can be further increased by heating the liquid mixture of the organic semiconductor and the liquid crystal. For this reason, it is preferable to add an organic semiconductor to a liquid crystal, heating a liquid mixture. In addition, the temperature which heats the liquid mixture of an organic semiconductor and a liquid crystal should just be the temperature below the temperature which a liquid crystal vaporizes.

さらに、本発明による有機半導体の結晶の製造方法においては、有機半導体及び液晶の混合液における有機半導体の濃度を調整することで、得られる有機半導体の結晶の大きさ及び形状を制御することができる。また、有機半導体及び液晶の混合液を冷却する速度を調整することでも、得られる有機半導体の結晶の大きさ及び形状を制御することができる。なお、有機半導体及び液晶の混合液を冷却する過程で、一定時間の間、混合液の温度を所定の温度に維持しておき、得られる有機半導体の結晶の成長速度を制御することも可能である。   Furthermore, in the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, the size and shape of the obtained organic semiconductor crystal can be controlled by adjusting the concentration of the organic semiconductor in the liquid mixture of the organic semiconductor and the liquid crystal. . Moreover, the size and shape of the crystal of the organic semiconductor obtained can also be controlled by adjusting the cooling rate of the mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal. In the process of cooling the liquid mixture of the organic semiconductor and the liquid crystal, it is possible to maintain the temperature of the liquid mixture at a predetermined temperature for a certain period of time and control the growth rate of the resulting organic semiconductor crystal. is there.

また、本発明による有機半導体の結晶の製造方法は、有機半導体の分子の配向を制御する配向膜に、有機半導体及び液晶の混合液を接触させてもよい。有機半導体の分子の配向を制御する配向膜としては、例えば、ポリイミド樹脂膜、ポリビニルアルコール膜、及びポリビニルシンナメート膜などが挙げられる。また、有機半導体の分子の配向を制御する無機物の配向膜として、一酸化ケイ素又は二酸化ケイ素の斜方蒸着膜も使用することができる。このような配向膜に有機半導体及び液晶の混合液を接触させると、有機半導体の分子の配向方向を、混合液が接触する面における配向膜の分子の配向によって制御することができる。すなわち、有機半導体及び液晶の混合液を配向膜に接触させることで、配向膜の表面に有機半導体の成長核が形成され、その成長核から有機半導体の結晶を溶液成長させることができる。   In the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, a liquid mixture of an organic semiconductor and a liquid crystal may be brought into contact with an alignment film that controls the alignment of molecules of the organic semiconductor. Examples of the alignment film that controls the alignment of molecules of the organic semiconductor include a polyimide resin film, a polyvinyl alcohol film, and a polyvinyl cinnamate film. Further, an obliquely deposited film of silicon monoxide or silicon dioxide can be used as an inorganic alignment film for controlling the alignment of molecules of the organic semiconductor. When a liquid mixture of an organic semiconductor and a liquid crystal is brought into contact with such an alignment film, the alignment direction of the molecules of the organic semiconductor can be controlled by the alignment of the molecules of the alignment film on the surface in contact with the liquid mixture. That is, by bringing the mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal into contact with the alignment film, organic semiconductor growth nuclei are formed on the surface of the alignment film, and organic semiconductor crystals can be grown from the growth nuclei in solution.

ここで、配向膜の混合液が接触する面に摩擦処理(ラビング処理)を施してもよい。配向膜の混合液が接触する面にラビング処理を施すことによって、混合液が接触する面における配向膜の分子の配向を、予め所定の方向に揃えておくことができる。次に、有機半導体及び液晶の混合液が、分子の配向が所定の方向に揃えられた配向膜に接触すると、混合液における有機半導体の分子の配向は、配向膜の表面における分子の配向に従って、所定の方向に制御される。   Here, a friction treatment (rubbing treatment) may be performed on the surface of the alignment film in contact with the mixed solution. By performing a rubbing process on the surface of the alignment film in contact with the mixed solution, the alignment of the molecules in the alignment film on the surface in contact with the mixed solution can be aligned in a predetermined direction in advance. Next, when the mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal comes into contact with the alignment film in which the alignment of the molecules is aligned in a predetermined direction, the alignment of the molecules of the organic semiconductor in the mixed liquid follows the alignment of the molecules on the surface of the alignment film. It is controlled in a predetermined direction.

このようにして、配向膜を用いることで、分子の配向が所定の方向に制御された有機半導体の結晶を得ることができる。また、配向膜を基板に設けることにより、分子の配向が所定の方向に制御された有機半導体の結晶を、配向膜を介して基板上に形成することができる。そのためには、有機半導体及び液晶の混合液を、スピンコート、ロールコート、印刷技術、及びインクジェットなどの塗布法により、配向膜が設けられた平坦な基板上に付着させるか、又は配向膜が設けられた複数の基板で挟み込めばよい。なお、有機半導体の分子の配向を所定の方向に制御する必要がなく、大型の単結晶を作製する場合には、有機半導体が過飽和状態にある、有機半導体及び液晶の混合液を、配向膜に接触させる必要がなく、容器内で混合液から有機半導体の結晶を得ることが可能である。   In this manner, by using the alignment film, an organic semiconductor crystal in which the molecular orientation is controlled in a predetermined direction can be obtained. Further, by providing the alignment film on the substrate, an organic semiconductor crystal in which the molecular orientation is controlled in a predetermined direction can be formed on the substrate through the alignment film. For that purpose, a mixed liquid of an organic semiconductor and a liquid crystal is deposited on a flat substrate provided with an alignment film by a coating method such as spin coating, roll coating, printing technology, and inkjet, or an alignment film is provided. What is necessary is just to insert | pinch between the several board | substrates. It is not necessary to control the orientation of molecules of the organic semiconductor in a predetermined direction. When a large single crystal is manufactured, a mixed liquid of an organic semiconductor and a liquid crystal in which the organic semiconductor is supersaturated is used as an alignment film. It is not necessary to make contact, and it is possible to obtain organic semiconductor crystals from the mixed solution in the container.

本発明による有機半導体の結晶の製造方法を用いて製造される有機半導体の結晶は、トランジスタ、表示用薄膜トランジスタ、太陽電池、半導体レーザー、発光ダイオード、及び有機発光表示素子などに利用される。特に、基板に設けられた配向膜に有機半導体の結晶を形成することによって、分子の配向が所定の方向に制御された有機半導体の結晶を含む半導体素子を提供することができる。例えば、上記のように、電荷移動度が大きく性能に優れたトランジスタ、薄膜トランジスタ、太陽電池、半導体レーザー、発光ダイオード、及び有機発光表示素子などを容易に提供することができる。   The organic semiconductor crystal manufactured using the method for manufacturing an organic semiconductor crystal according to the present invention is used in a transistor, a thin film transistor for display, a solar cell, a semiconductor laser, a light emitting diode, an organic light emitting display element, and the like. In particular, by forming an organic semiconductor crystal in an alignment film provided on a substrate, a semiconductor element including an organic semiconductor crystal whose molecular orientation is controlled in a predetermined direction can be provided. For example, as described above, a transistor, a thin film transistor, a solar cell, a semiconductor laser, a light-emitting diode, an organic light-emitting display element, and the like having high charge mobility and excellent performance can be easily provided.

[実施例]
次に、本発明による有機半導体の結晶の製造方法を、図3及び図4と共に実施例を挙げて具体的に説明する。本実施例においては、有機半導体の結晶の製造方法として、ペンタセンの結晶の製造方法を説明する。
[Example]
Next, the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. In this example, a method for producing a pentacene crystal will be described as a method for producing an organic semiconductor crystal.

まず、有機半導体であるペンタセンの結晶を得るために本実施例で用いる液晶を決定するために、様々な液晶の材料に対するペンタセンの溶解度を、温度を変えて測定した。図3は、本実施例における液晶に対するペンタセンの溶解度の温度依存性を示す。ここで、図3の横軸は、混合液の温度(℃)であり、縦軸は、ペンタセンの溶解度(重量%)である。なお、ペンタセンの溶解度は、ペンタセン及び液晶の混合液に溶解するペンタセンの重量の百分率である。本実施例では、用いる液晶の材料の候補として、二種類のシアノターフェニル系(メルク社製のBL−008及びMJ911421)(図3の1及び2)、シアノビフェニル系(図3の3)、フェニルピリミジン系(図3の4)、トラン系(図3の5)、フェニルシクロへキサン系(図3の6)、エステル系(図3の7)、及びトリフルオロ系(図3の8)のネマティック液晶である。図3に示すように、ペンタセンは、シアノターフェニル系及びシアノビフェニル系のネマティック液晶に対して高い溶解度を示した。特に、ペンタセン及びシアノターフェニル系のネマティック液晶の混合液は、200℃付近で、ペンタセンの溶解度が、20重量%以上に達することを確認することができた。このように、ペンタセン及びシアノターフェニル系のネマティック液晶の混合液を加熱することで、シアノターフェニル系のネマティック液晶にペンタセンを多量に溶解させることができた。この200℃付近におけるシアノターフェニル系液晶に対するペンタセンの溶解度は、一般的な有機溶媒であるベンゼンに対するペンタセンの溶解度の約4000倍に相当する。   First, in order to determine the liquid crystal used in this example in order to obtain a crystal of pentacene, which is an organic semiconductor, the solubility of pentacene in various liquid crystal materials was measured at different temperatures. FIG. 3 shows the temperature dependence of the solubility of pentacene in the liquid crystal in this example. Here, the horizontal axis of FIG. 3 is the temperature (° C.) of the mixed solution, and the vertical axis is the solubility (% by weight) of pentacene. The solubility of pentacene is a percentage of the weight of pentacene dissolved in a mixed liquid of pentacene and liquid crystal. In this example, two types of cyanoterphenyl (BL-008 and MJ91121 from Merck) (1 and 2 in FIG. 3), cyanobiphenyl (3 in FIG. 3), Phenylpyrimidine series (4 in FIG. 3), tolan series (5 in FIG. 3), phenylcyclohexane series (6 in FIG. 3), ester series (7 in FIG. 3), and trifluoro series (8 in FIG. 3) Nematic liquid crystal. As shown in FIG. 3, pentacene showed high solubility in cyanoterphenyl and cyanobiphenyl nematic liquid crystals. In particular, it was confirmed that the pentacene and cyanoterphenyl-based nematic liquid crystal mixture had a pentacene solubility of about 20% by weight at around 200 ° C. Thus, by heating a mixed liquid of pentacene and cyanoterphenyl nematic liquid crystal, a large amount of pentacene could be dissolved in the cyanoterphenyl nematic liquid crystal. The solubility of pentacene in the cyanoterphenyl liquid crystal near 200 ° C. corresponds to about 4000 times the solubility of pentacene in benzene, which is a general organic solvent.

本実施例では、ペンタセンをシアノターフェニル系のネマティック液晶であるBL−008に溶解させた混合液を用いて、ペンタセンの結晶を得ることにした。具体的には、常温において、混合液におけるペンタセンの占める重量が10%となるように、ペンタセンと液晶BL−008を調製した。   In this example, pentacene crystals were obtained using a mixed solution in which pentacene was dissolved in BL-008, which is a cyanoterphenyl-based nematic liquid crystal. Specifically, pentacene and liquid crystal BL-008 were prepared so that the weight occupied by pentacene in the mixed solution was 10% at room temperature.

このBL−008にペンタセンを10%溶解した混合液をガラス基板で封止して、混合液のセルを作製した。ここで、二つのガラス基板には予めラビング処理を施した膜厚50nmのポリイミド配向膜(JSR社製AL−1254)を設けた。すなわち、上記の混合液を、厚50nmのポリイミド配向膜で挟み込んだ。   A mixed solution in which 10% of pentacene was dissolved in BL-008 was sealed with a glass substrate to prepare a cell of the mixed solution. Here, the two glass substrates were provided with a polyimide alignment film (AL-1254 manufactured by JSR Corporation) having a film thickness of 50 nm which had been previously rubbed. That is, the above mixed solution was sandwiched between polyimide alignment films having a thickness of 50 nm.

次に、セルに入れた混合液を200℃まで加熱した後、−15℃/分の冷却速度で徐々に冷却した。その結果、約150℃の温度で、混合液中にペンタセンの結晶の核が生成し、約100℃の温度でペンタセンの結晶の成長が止まった。このようにして、ペンタセン及び液晶の混合液から100μmに及ぶペンタセンの大型結晶を析出させることができた。   Next, after the mixed liquid put in the cell was heated to 200 ° C., it was gradually cooled at a cooling rate of −15 ° C./min. As a result, pentacene crystal nuclei were formed in the mixture at a temperature of about 150 ° C., and the growth of the pentacene crystal stopped at a temperature of about 100 ° C. In this way, large crystals of pentacene having a thickness of 100 μm could be precipitated from a mixed liquid of pentacene and liquid crystal.

次に、ペンタセンをシアノターフェニル系のネマティック液晶であるMJ−911421に溶解させた混合液を用いて、ペンタセンの結晶を得ることにした。この場合は、常温において、混合液におけるペンタセンの占める重量が2%となるように、ペンタセンと液晶MJ−911421を調製した。   Next, it was decided to obtain a pentacene crystal by using a mixed solution in which pentacene was dissolved in MJ-911421, which is a cyanoterphenyl-based nematic liquid crystal. In this case, pentacene and liquid crystal MJ-911421 were prepared so that the weight occupied by pentacene in the mixed solution was 2% at room temperature.

実施例1と同様に、ポリイミド配向膜で挟んだセル中の混合液を200℃まで加熱した後、同様に冷却を行った。その結果、液晶中に大型結晶の析出が認められた。混合液から液晶を除去して、析出したペンタセンの結晶を空気に露出させた。そして、得られたペンタセンの結晶の形状を、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。図4は、本実施例で得られたペンタセンの結晶を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果を示す図である。ここで、図4の各軸は、それぞれ、座標X(μm)、座標Y(μm)、及び座標Z(μm)を示す。図4に示すように、本実施例では、底面が概略菱形である概略四角錐の結晶を得ることができた。この概略菱形の底面の対角線に沿った方向の長さは、おおよそ200μm程度であり、概略四角錐の底面からの高さは、約2.5μmであった。このように、得られたペンタセンの結晶は、薄板状の結晶であることが確認された。一方、真空蒸着法を用いた気相成長による従来の作製方法で得られたペンタセンの結晶のグレインサイズは、最大で約100μmである。すなわち、本実施例で得られたペンタセンの結晶は、真空蒸着法を用いた気相成長により得られたペンタセンの結晶よりも大きかった。これより、本発明による有機半導体の結晶の製造方法によれば、液相成長によって、従来の気相成長よりも大きな単結晶を得ることができることが確認された。   In the same manner as in Example 1, the mixed liquid in the cell sandwiched between the polyimide alignment films was heated to 200 ° C. and then cooled in the same manner. As a result, large crystals were observed in the liquid crystal. The liquid crystal was removed from the mixture, and the precipitated pentacene crystals were exposed to air. The shape of the obtained pentacene crystal was observed using a confocal laser microscope. FIG. 4 is a diagram showing the results of observing the pentacene crystals obtained in this example with a confocal laser microscope. Here, each axis in FIG. 4 indicates a coordinate X (μm), a coordinate Y (μm), and a coordinate Z (μm), respectively. As shown in FIG. 4, in this example, an approximately quadrangular pyramid crystal having a substantially rhombic bottom surface could be obtained. The length in the direction along the diagonal line of the bottom surface of the approximate rhombus was about 200 μm, and the height from the bottom surface of the approximate quadrangular pyramid was about 2.5 μm. Thus, it was confirmed that the obtained pentacene crystals were thin plate crystals. On the other hand, the grain size of pentacene crystals obtained by a conventional fabrication method by vapor phase growth using a vacuum deposition method is about 100 μm at the maximum. That is, the pentacene crystal obtained in this example was larger than the pentacene crystal obtained by vapor phase growth using a vacuum deposition method. From this, it was confirmed that according to the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, a single crystal larger than the conventional vapor phase growth can be obtained by liquid phase growth.

次に、得られたペンタセンの結晶の薄板に偏光を入射させることで、ペンタセンの結晶の薄板における偏光の吸収異方性を測定した。その結果、得られたペンタセンの結晶の薄板は、入射する偏光に対して強い吸収異方性を有することが確認された。これより、得られたペンタセンの結晶の薄板において、ペンタセンの分子が、基板上に設けられた配向膜のラビング方向に配向していることが明らかになった。このように本発明による有機半導体の結晶の製造方法によれば、分子の配向が所定の方向に制御されたペンタセンの結晶を得ることができる。また、本実施例では、ペンタセン及び液晶の混合液を加熱しており、加熱された混合液においては、ペンタセン及び液晶は、特定の方向に配向していないと考えられる。なぜなら、使用した液晶は156℃で分子配向したネマティック相から等方相に変化するためである。よって、ペンタセンの結晶の結晶成長は、加熱に伴なう相転移により等方相を形成している混合液から開始される。よって、ペンタセンの結晶の薄板における偏光の吸収異方性は、ラビング処理により分子配向したポリイミド配向膜の表面にペンタセンの成長核が直接形成されて、ペンタセンの結晶が成長したことに起因すると考えられる。   Next, the polarization anisotropy of the polarized light in the pentacene crystal thin plate was measured by making polarized light incident on the obtained pentacene crystal thin plate. As a result, it was confirmed that the obtained pentacene crystal thin plate had strong absorption anisotropy with respect to incident polarized light. From this, it was clarified that the pentacene molecules were oriented in the rubbing direction of the alignment film provided on the substrate in the obtained pentacene crystal thin plate. As described above, according to the method for producing an organic semiconductor crystal according to the present invention, a pentacene crystal in which the molecular orientation is controlled in a predetermined direction can be obtained. In this example, the mixed liquid of pentacene and liquid crystal is heated, and it is considered that the pentacene and liquid crystal are not aligned in a specific direction in the heated mixed liquid. This is because the liquid crystal used changes from a nematic phase molecularly oriented at 156 ° C. to an isotropic phase. Therefore, the crystal growth of the pentacene crystal is started from a mixed solution in which an isotropic phase is formed by a phase transition accompanying heating. Therefore, the absorption anisotropy of polarized light in a thin plate of pentacene crystal is thought to be caused by the growth of pentacene crystals by the direct formation of the pentacene growth nuclei on the surface of the polyimide alignment film molecularly oriented by rubbing treatment. .

なお、上記の実施例1と2において、ペンタセンと液晶の混合液を結晶析出のため加熱状態から室温に冷却した後も、溶解の過飽和現象により、ペンタセン成分が液晶中に残留すると考えられるので、その吸収スペクトルを測定した。これらのペンタセンと液晶の混合液においては、ペンタセン特有の波長575nmの強い吸収は確認されず、波長が400nm以下の強い吸収が確認された。ペンタセンに特有の波長575nmの強い吸収が消失し、波長が400nm以下の紫外域に吸収波長が大きく変動することによって、ペンタセンの分子およびターフェニル液晶の分子の間で分子会合体が形成されたことを確認することができた。次に、この混合液に偏光を入射させることで、混合液の偏光の吸収異方性を測定した。なお、偏光の吸収異方性とは、入射する偏光の方向によって、入射する光の吸収率が変化することである。上記のペンタセン及びターフェニル液晶の混合液は、偏光の吸収異方性を示した。このことより、ペンタセンの分子及びターフェニル液晶の分子の間で形成された分子会合体は、ネマティック液晶の混合液中で、液晶の分子に対して平行に配向していることを確認することができた。   In Examples 1 and 2, the pentacene component is considered to remain in the liquid crystal due to the supersaturation phenomenon after dissolution of the mixed liquid of pentacene and liquid crystal from the heated state to room temperature for crystal precipitation. The absorption spectrum was measured. In these mixed liquids of pentacene and liquid crystal, strong absorption at a wavelength of 575 nm peculiar to pentacene was not confirmed, and strong absorption at a wavelength of 400 nm or less was confirmed. The strong absorption at the wavelength of 575 nm peculiar to pentacene disappeared, and the molecular wavelength aggregate was formed between the pentacene molecule and the terphenyl liquid crystal molecule due to the large fluctuation of the absorption wavelength in the ultraviolet region of 400 nm or less. I was able to confirm. Next, the polarization anisotropy of the mixed liquid was measured by making polarized light incident on the mixed liquid. The absorption anisotropy of polarized light means that the absorption rate of incident light varies depending on the direction of incident polarized light. The liquid mixture of the pentacene and terphenyl liquid crystals showed an absorption anisotropy of polarized light. This confirms that the molecular aggregates formed between the pentacene molecules and the terphenyl liquid crystal molecules are aligned parallel to the liquid crystal molecules in the nematic liquid crystal mixture. did it.

また、上記のポリイミド配向膜(JSR社製AL−1254)に代えて、より側鎖が多く垂直配向効果を有するポリイミド配向膜(JSR社JALS−246、ラビングなし)を用いた場合、ペンタセンの分子が基板に設けた配向膜に直立した結晶の薄板が作製されることも確認された。   When a polyimide alignment film having more side chains and having a vertical alignment effect (JSR JALS-246, without rubbing) is used instead of the polyimide alignment film (AL-1254 manufactured by JSR), pentacene molecules It was also confirmed that a thin crystal plate was produced upright on the alignment film provided on the substrate.

以上、本発明の実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これら本発明の実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更又は変形することができる。   Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to these embodiments, and these embodiments of the present invention depart from the spirit and scope of the present invention. And can be changed or modified.

本発明は、液相成長で有機半導体の結晶を得ることが可能な有機半導体の結晶の製造方法及び該有機半導体の結晶の製造方法によって製造される有機半導体の結晶に適用することができる。   The present invention can be applied to an organic semiconductor crystal manufacturing method capable of obtaining an organic semiconductor crystal by liquid phase growth and an organic semiconductor crystal manufactured by the organic semiconductor crystal manufacturing method.

本発明による有機半導体の結晶の製造方法で用いられる有機半導体の例であるペンタセンの分子構造を示す図である。It is a figure which shows the molecular structure of the pentacene which is an example of the organic semiconductor used with the manufacturing method of the crystal | crystallization of the organic semiconductor by this invention. 本発明による有機半導体の結晶の製造方法で用いられる液晶の例であるシアノターフェニル系液晶の分子構造を示す図である。It is a figure which shows the molecular structure of the cyanoterphenyl type liquid crystal which is an example of the liquid crystal used with the manufacturing method of the crystal | crystallization of the organic semiconductor by this invention. 本発明の実施例における液晶に対するペンタセンの溶解度の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the solubility of the pentacene with respect to the liquid crystal in the Example of this invention. 本発明の実施例で作製した、有機半導体であるペンタセンの結晶の形態を示す図である。It is a figure which shows the form of the crystal | crystallization of the pentacene which is an organic semiconductor produced in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

な し   None

Claims (11)

有機半導体を液晶に溶解させて、前記有機半導体及び前記液晶の混合液を得るステップ、及び
前記混合液を冷却して、前記有機半導体の結晶を得るステップを含むことを特徴とする有機半導体の結晶の製造方法。
An organic semiconductor crystal comprising: dissolving an organic semiconductor in a liquid crystal to obtain a mixed liquid of the organic semiconductor and the liquid crystal; and cooling the mixed liquid to obtain a crystal of the organic semiconductor. Manufacturing method.
冷却された前記混合液は、前記液晶に前記有機半導体が過飽和した状態にあることを特徴とする請求項1記載の有機半導体の結晶の製造方法。   2. The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 1, wherein the cooled mixed liquid is in a state in which the organic semiconductor is supersaturated in the liquid crystal. 前記混合液を得るステップは、前記混合液を加熱することを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の有機半導体の結晶の製造方法。   The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 1, wherein the step of obtaining the liquid mixture includes heating the liquid mixture. 前記有機半導体の分子の配向を制御する配向膜に前記混合液を接触させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法。   4. The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 1, further comprising a step of bringing the mixed solution into contact with an alignment film that controls the alignment of molecules of the organic semiconductor. 前記配向膜の前記混合液が接触する面をラビング処理するステップをさらに含むことを特徴とする請求項4記載の有機半導体の製造方法。   5. The method of manufacturing an organic semiconductor according to claim 4, further comprising a step of rubbing the surface of the alignment film that contacts the mixed solution. 前記配向膜は、基板に設けられることを特徴とする請求項4又は5記載の有機半導体の結晶の製造方法。   6. The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 4, wherein the alignment film is provided on a substrate. 前記有機半導体の分子は、π電子共役系を有する有機分子であることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法。   The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 1, wherein the molecule of the organic semiconductor is an organic molecule having a π-electron conjugated system. 前記π電子共役系を有する分子は、アセン化合物の分子であることを特徴とする請求項7記載の有機半導体の結晶の製造方法。   The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 7, wherein the molecule having the π electron conjugated system is a molecule of an acene compound. 前記アセン化合物は、ペンタセンであることを特徴とする請求項8記載の有機半導体の結晶の製造方法。   9. The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 8, wherein the acene compound is pentacene. 前記液晶は、ビフェニル系化合物またはターフェニル化合物からなる群より選択される化合物の液晶であることを特徴とする請求項1乃至9いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法。   The method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 1, wherein the liquid crystal is a liquid crystal of a compound selected from the group consisting of a biphenyl compound or a terphenyl compound. 請求項1乃至10いずれか1項記載の有機半導体の結晶の製造方法によって製造されることを特徴とする有機半導体の結晶。   An organic semiconductor crystal produced by the method for producing an organic semiconductor crystal according to claim 1.
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