JP2006028055A - 有機半導体材料、有機トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 トランジスタ特性、保存性に優れ、溶液製造プロセス適性のある有機半導体材料、これを用いた有機トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子を提供することである。
【解決手段】 下記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【化１】

（式中、Ａ¹及びＡ²はベンゼン環を３個以上含む縮合多環芳香族化合物を表し、Ｂ¹及びＢ²は溶解性ユニットを表し、Ｘ¹及びＸ²は二価の連結基を表し、Ｒ₁及びＲ₂は水素または置換可能な基を表す。ｍ１及びｍ４は１〜２０の整数、ｍ２及びｍ５は０〜２０の整数、ｍ３及びｍ６は０〜１０の整数を表す。ｎ１はポリマー中の繰り返しモノマーセグメントの数または重合度を表し、ｎ２は正の整数を表す。）
【選択図】 なし

Description

本発明は有機半導体材料、それを用いた有機トランジスタ及び電界効果トランジスタ、及び該有機トランジスタまたは該電界効果トランジスタを用いるスイッチング素子に関する。

情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、さらに情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。

一般に平板型のディスプレイ装置においては液晶、有機ＥＬ、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。

ここでＴＦＴ素子には主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等の半導体を用いることができ、これらのＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。こうしたＴＦＴ素子の製造には通常、スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。

しかしながら、このようなＴＦＴ素子の製造では真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、ＴＦＴ素子では通常、それぞれの層の形成のために、真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関してもｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等、設備の変更が容易ではない。

また、このような従来からのＳｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるをえず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイを、こうした従来知られたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすに当たり望ましくないものである。

一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、例えば非特許文献１等において論じられているような有機レーザー発振素子や、例えば非特許文献２等、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタへの応用が期待されている。これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、さらにはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のＳｉ系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも例えばＴＦＴ素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができるであろう。

しかしながら、こうしたＴＦＴ素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、ペンタセンやテトラセンといったアセン類（例えば、特許文献１参照。）、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物（例えば、特許文献２参照。）や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー（例えば、特許文献３参照。）、さらにはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子等限られた種類の化合物（例えば、非特許文献３参照。）でしかなく、高いキャリア移動度を示す新規な電荷輸送性材料を用いた半導体性組成物の開発が待望されていた。

有機半導体材料の中でこれまでのところ移動度が最も大きいとされる、特許文献１に開示されているペンタセン等のアセン類は、特許文献１にて「該化合物の溶液を用いて薄膜形成ができる」との記載があるものの、実際には溶解性に問題があり、真空蒸着による薄膜形成を行うのが一般的とされている。このように、従来の縮合多環芳香族化合物では、溶媒への溶解性に問題があるため、半導体層形成時に溶液プロセスを用いることはできなかった。

また、特許文献４にて、溶媒可溶化のための官能基が導入された縮合環数８〜１４個の縮合多環芳香族化合物が開示されているが、本発明のようなポリマー構造については一切提示されておらず、本発明を示唆するような記載も全くない。

特許文献５には、アズレン構造を含むポリマーが開示されているが、それ以外の縮合多環芳香族化合物ユニットを含むポリマーについては全く記載されていない。

また、特許文献６には、共役ユニットとその共役を分断するような非共役の中間ユニットからなるポリマーが開示されているが、特許文献６における中間ユニットと本発明の溶解性付与ユニットは、全く目的効果を異にするものであり、特許文献６から本発明を容易に導き出すことはとうていできない。
特開平５−５５５６８号公報 特開平５−１９０８７７号公報 特開平８−２６４８０５号公報 特開２００３−１１９１６１号公報 米国特許出願公開２００３／１６８６５７号明細書 国際公開第０３／７９４００号パンフレット 『サイエンス』（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌、２８９巻、５９９ページ（２０００） 『ネイチャー』（Ｎａｔｕｒｅ）誌、４０３巻、５２１ページ（２０００） 『アドバンスド・マテリアル』（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ）誌、２００２年、第２号、９９ページ

本発明の目的は、トランジスタ特性、保存性に優れ、溶液製造プロセス適性のある有機半導体材料、これを用いた有機トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子を提供することである。

本発明の上記目的は、下記により達成される。

（請求項１）
下記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。

（式中、Ａ¹及びＡ²はベンゼン環を３個以上含む縮合多環芳香族化合物を表し、Ｂ¹及びＢ²は溶解性ユニットを表し、Ｘ¹及びＸ²は二価の連結基を表し、Ｒ₁及びＲ₂は水素または置換可能な基を表す。ｍ１及びｍ４は１〜２０の整数、ｍ２及びｍ５は０〜２０の整数、ｍ３及びｍ６は０〜１０の整数を表す。ｎ１はポリマー中の繰り返しモノマーセグメントの数または重合度を表し、ｎ２は正の整数を表す。）
（請求項２）
前記一般式（１）または一般式（２）において、Ａ¹またはＡ²がベンゼン環を３〜１０個含む縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。

（請求項３）
前記一般式（１）または一般式（２）において、Ｂ¹またはＢ²がπスタック性をもつ溶解性ユニットであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。

（請求項４）
前記一般式（２）において、ｎ２が２〜６の整数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体材料。

（請求項５）
前記一般式（２）において、Ｒ₁またはＲ₂が水素、アルキル基またはアリール基であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。

（請求項６）
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料を活性層に用いることを特徴とする有機トランジスタ。

（請求項７）
有機電荷輸送性材料と該有機電荷輸送性材料に直接または間接に接するゲート電極から構成され、該ゲート電極及び該有機電荷輸送性材料間に電荷を印加することで、該有機電荷輸送性材料中の電流を制御する電界効果トランジスタにおいて、該有機電荷輸送性材料が請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料であることを特徴とする電界効果トランジスタ。

（請求項８）
請求項６に記載の有機トランジスタまたは請求項７に記載の電界効果トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。

本発明により、トランジスタ特性、保存性に優れ、溶液製造プロセス適性のある有機半導体材料、これを用いた有機トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子を提供することができる。

本発明者は鋭意研究の結果、前記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物を含有する有機半導体材料により、トランジスタ特性、保存性に優れ、溶液製造プロセス適性のある有機半導体材料が得られることを見出した。

以下、本発明を詳細に説明する。

一般式（１）または一般式（２）において、Ａ¹またはＡ²はベンゼン環を３個以上含む縮合多環芳香族化合物を表すが、任意の位置に置換可能なあらゆる置換基を含んでもよい。置換可能な基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルバモイル基、ウレイド基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、シアノ基、シリル基等が挙げられ、これらの置換基は上記の置換基によってさらに置換されていても、複数が互いに結合して環を形成してもよいが、好ましくはアルキル基である。以下にＡ¹またはＡ²の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

一般式（１）または一般式（２）において、Ｂ¹またはＢ²は溶解性ユニットを表す。溶解性ユニットとは、化合物に溶解性を付与するようなある長さを持つアルキル基等が置換された化合物ユニットのことで、特に構造上の規定はないが、Ａ¹またはＡ²と同様にＢ¹またはＢ²もπスタック性をもつ構造であることが好ましく、この場合、πスタック性があれば特に構造上の規定はない。πスタック性とは、分子の一部または全部が、別の分子または高分子鎖の一部分とπ軌道平面を重ね合うようにスタックすることをいい、この構造が安定であれば比較的高いキャリア移動度を有する薄膜を形成できると思われる。

以下にＢ¹またはＢ²の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

一般式（１）または一般式（２）において、Ｘ¹またはＸ²は二価の連結基を表し、例えば、アルキレン（メチレン、エチレン、ジアルキルメチレン、プロピレン等）、アリーレン（フェニレン、ビフェニレン、フェナントレニレン、ジヒドロフェナントレニレン、フルオレニレン、オリゴアリーレン等）、ジオキシアルキレン、ジチオアルキレン、ジオキシアリーレン、ジチオアリーレン、オリゴエチレンオキシド、チエニレン等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

一般式（２）において、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立して水素または置換可能な基を表す。置換可能な基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルバモイル基、ウレイド基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、シアノ基、シリル基等が挙げられ、これらの置換基は上記の置換基によってさらに置換されていても、複数が互いに結合して環を形成してもよい。

一般式（１）または一般式（２）において、ｍ１及びｍ４は１〜２０の整数、ｍ２及びｍ５は０〜２０の整数、ｍ３及びｍ６は０〜１０の整数を表す。

一般式（１）において、ｎ１はポリマー中の繰り返しモノマーセグメントの数または重合度を表す。ｎ１は好ましくは２０〜１００であり、分布を有するものである。

一般式（２）において、ｎ２は正の整数を表し、好ましくは２〜１９、より好ましくは２〜６を表す。

以下に、一般式（１）または一般式（２）で表される化合物例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

これらの化合物は、公知の方法によって製造することができる。

本発明の有機半導体材料は有機トランジスタの活性層に設置することにより、良好に駆動するトランジスタを提供することができる。

有機トランジスタは、支持体上に有機半導体チャネル（活性層）で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。

本発明に係る化合物を有機トランジスタの活性層に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶剤に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置するのが好ましい。この場合、本発明の有機半導体を溶解する溶剤は、該有機半導体を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素等を挙げることができる。

本発明おいて、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。

電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。

ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。それらのうち好ましいのは酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。

上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。

ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。

大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号の各公報等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する）。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。

また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。

また支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。

以下に、本発明の有機半導体材料からなる有機薄膜を用いた電界効果トランジスタについて説明する。

図１は、本発明の有機半導体材料を用いた電界効果トランジスタの概略構成例を示す。同図（ａ）は、支持体６上に金属箔等によりソース電極２、ドレイン電極３を形成し、両電極間に本発明に係る有機半導体材料からなる有機半導体層１を形成し、その上に絶縁層５を形成し、さらにその上にゲート電極４を形成して電界効果トランジスタを形成したものである。同図（ｂ）は、有機半導体層１を、（ａ）では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。同図（ｃ）は、支持体６上に先ずコート法等を用いて、有機半導体層１を形成し、その後ソース電極２、ドレイン電極３、絶縁層５、ゲート電極４を形成したものを表す。

同図（ｄ）は、支持体６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に本発明の有機半導体材料により形成された有機半導体層１を形成する。その他同図（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。

実施例
ゲート電極としての抵抗率０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに、厚さ２０００Åの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。比較化合物（１）（ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ体、アルドリッチ社製、平均分子量８９０００）のクロロホルム溶液をアプリケーターを用いて塗布し、自然乾燥することによりキャスト膜（厚さ５０ｎｍ）を形成して、窒素雰囲気下で５０℃、３０分間の熱処理を施した。さらに、この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着してソース及びドレイン電極を形成した。ソース及びドレイン電極は幅１００μｍ、厚さ２００ｎｍで、チャネル幅Ｗ＝３ｍｍ、チャネル長Ｌ＝２０μｍの有機トランジスタ１を作製した。

次に、比較化合物（１）を比較化合物（２）（ペンタセン、アルドリッチ社製市販試薬を昇華精製して用いた）に代えた他は、有機トランジスタ１と同様の方法で、有機トランジスタ２を作製した。

さらに、比較化合物（１）を表１に示した本発明の例示化合物に代えた他は有機トランジスタ１と同様の方法で、有機トランジスタ３〜８を作製した。

以上のように作製した有機トランジスタ１〜８について、Ｉ−Ｖ特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、さらにＯＮ／ＯＦＦ比（ドレインバイアス−５０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖ及び０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率）を求めた。また、得られた有機トランジスタを大気中で１ヶ月放置し、再度キャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ比を求めた。その結果を表１に示す。

表１の結果より、本発明の有機トランジスタはトランジスタとしての特性が良好であり、さらに経時劣化が抑えられていることが分かった。

また、比較化合物（２）（ペンタセン）を用いた有機トランジスタ２の結果は、塗布による薄膜形成によっては活性層として機能するペンタセン薄膜を得がたいことが明確に示されている。本発明の有機トランジスタは、塗布による薄膜形成で良好なトランジスタとしての特性を示すことが分かった。

有機半導体材料を用いた電解効果トランジスタの概略構成例を示す図である。

符号の説明

１ 有機半導体層
２ ソース電極
３ ドレイン電極
４ ゲート電極
５ 絶縁層
６ 支持体

Claims (8)

1. 下記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
   

   

   （式中、Ａ¹及びＡ²はベンゼン環を３個以上含む縮合多環芳香族化合物を表し、Ｂ¹及びＢ²は溶解性ユニットを表し、Ｘ¹及びＸ²は二価の連結基を表し、Ｒ₁及びＲ₂は水素または置換可能な基を表す。ｍ１及びｍ４は１〜２０の整数、ｍ２及びｍ５は０〜２０の整数、ｍ３及びｍ６は０〜１０の整数を表す。ｎ１はポリマー中の繰り返しモノマーセグメントの数または重合度を表し、ｎ２は正の整数を表す。）
2. 前記一般式（１）または一般式（２）において、Ａ¹またはＡ²がベンゼン環を３〜１０個含む縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
3. 前記一般式（１）または一般式（２）において、Ｂ¹またはＢ²がπスタック性をもつ溶解性ユニットであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。
4. 前記一般式（２）において、ｎ２が２〜６の整数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
5. 前記一般式（２）において、Ｒ₁またはＲ₂が水素、アルキル基またはアリール基であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料を活性層に用いることを特徴とする有機トランジスタ。
7. 有機電荷輸送性材料と該有機電荷輸送性材料に直接または間接に接するゲート電極から構成され、該ゲート電極及び該有機電荷輸送性材料間に電荷を印加することで、該有機電荷輸送性材料中の電流を制御する電界効果トランジスタにおいて、該有機電荷輸送性材料が請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
8. 請求項６に記載の有機トランジスタまたは請求項７に記載の電界効果トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。

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