JP2007103921A - Semiconductor element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor element having an organic semiconductor layer that is excellent in crystallinity and orientation. <P>SOLUTION: A semiconductor element comprises at least a layer that contains one or more polymer compounds and is formed on a substrate, and an organic semiconductor layer in contact with the layer containing the one or more polymer compounds. At least one of the polymer compounds is a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups. The amino groups of the polymer compound having the aliphatic amino groups exist on a side chain and/or a branched chain. The layer containing the polymer compounds contains polysiloxane compounds. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は有機半導体を有する半導体素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor element having an organic semiconductor.

有機半導体を用いた薄膜トランジスタの開発は、1980年代後半から徐々に活発になってきている。そして、有機半導体を用いた薄膜トランジスタの基本性能は、近年ではアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタの基本性能を越えるに至っている。有機材料は、加工が容易である場合が多く、薄膜FET(Field Effect Transistor)が形成されるフレキシブルなプラスチック基板と親和性が高い場合が多い。したがって、有機材料は、可撓性あるいは軽量性が要求される素子内の半導体層の材料して魅力的である。有機半導体材料として、これまでに、以下に挙げるようなものが検討されている。第一に、特許文献1に開示されているペンタセンやテトラセンといったアセン系化合物が挙げられる。第二に、特許文献2に開示されている鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類が挙げられる。第三に、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が挙げられる。第四に、特許文献3に開示されている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、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高分子化合物が挙げられる。なお、これらの多くは非特許文献1に記載されている。   The development of thin film transistors using organic semiconductors has been gradually active since the late 1980s. The basic performance of a thin film transistor using an organic semiconductor has recently exceeded the basic performance of a thin film transistor using amorphous silicon. Organic materials are often easy to process and often have a high affinity for a flexible plastic substrate on which a thin film FET (Field Effect Transistor) is formed. Therefore, the organic material is attractive as a material for a semiconductor layer in an element that requires flexibility or lightness. As organic semiconductor materials, the following materials have been studied so far. First, acene-based compounds such as pentacene and tetracene disclosed in Patent Document 1 may be mentioned. Second, phthalocyanines including lead phthalocyanine disclosed in Patent Document 2 can be mentioned. Thirdly, low molecular weight compounds such as perylene and its tetracarboxylic acid derivatives are mentioned. Fourthly, aromatic oligomers represented by thiophene hexamers called α-thienyl or sexual thiophene disclosed in Patent Document 3 as well as polythiophene, polythienylene vinylene, poly-p-phenylene vinylene, and the like. Examples include molecular compounds. Many of these are described in Non-Patent Document 1.

これらの化合物を半導体層としてデバイス化する場合に必要となる非線形光学特性、導電性、半導電性などの特性は、材料の純度のみでなく結晶性や配向性に大きく依存する。良好な半導体特性を示す有機材料は、一般に、π共役系が拡張された化合物である。一方で、π共役系が拡張された化合物は、通常溶媒に不溶もしくは難溶である。例えば、ペンタセンは結晶性が高く溶媒に不溶であるため、ペンタセン薄膜は一般的に真空蒸着法を用いることにより形成されている。それにより、高い電界効果移動度を示すペンタセン薄膜が得られている。しかしながら、真空蒸着法を用いた場合、装置が大掛かりとなり、かつ製膜に時間がかかるなどの点で、有機材料の加工性の良さが十分に発揮されない。   Characteristics such as nonlinear optical characteristics, conductivity, and semiconductivity required when a device is formed from these compounds as a semiconductor layer greatly depend on crystallinity and orientation as well as material purity. An organic material exhibiting good semiconductor characteristics is generally a compound having an extended π-conjugated system. On the other hand, a compound having an expanded π-conjugated system is usually insoluble or hardly soluble in a solvent. For example, since pentacene has high crystallinity and is insoluble in a solvent, a pentacene thin film is generally formed by using a vacuum evaporation method. Thereby, a pentacene thin film exhibiting high field effect mobility has been obtained. However, when the vacuum deposition method is used, the workability of the organic material is not sufficiently exhibited in that the apparatus becomes large and the film formation takes time.

一方、ペンタセンの可溶性前駆体薄膜を塗布で形成し、熱処理によってペンタセンに変換した膜を用いたFETも報告されている(特許文献4参照)。
さらに、嵩高いビシクロ[2.2.2]オクタジエン骨格が縮環したポルフィリンを210℃以上で加熱して得られるテトラベンゾポルフィリンが有機半導体として利用できる事が報告されている(非特許文献4、特許文献5、特許文献6)。これらの文献に示された有機半導体層の電界効果移動度は高いものの、アモルファスシリコンなどと同じシリコン基板やガラス基板上で実現されたものであるに過ぎない。一方、有機材料としての特徴を生かしたフレキシブルなデバイスを実現するためには、樹脂基板上でも安定的に高い移動度を示す有機半導体層の形成が重要である。
On the other hand, an FET using a film in which a soluble precursor thin film of pentacene is formed by coating and converted to pentacene by heat treatment has also been reported (see Patent Document 4).
Furthermore, it has been reported that tetrabenzoporphyrin obtained by heating a porphyrin fused with a bulky bicyclo [2.2.2] octadiene skeleton at 210 ° C. or higher can be used as an organic semiconductor (Non-Patent Document 4, Patent Document 5 and Patent Document 6). Although the organic semiconductor layers described in these documents have high field effect mobility, they are only realized on the same silicon substrate or glass substrate as amorphous silicon. On the other hand, in order to realize a flexible device utilizing the characteristics as an organic material, it is important to form an organic semiconductor layer that stably exhibits high mobility even on a resin substrate.

安定的に高い移動度を示す有機半導体層を形成する方法として、ゲート絶縁層と有機半導体層の界面を制御する方法が知られている。例えば、特許文献7では各種置換基を有するシラン化合物をゲート絶縁層上に化学吸着させることで、その上に形成する有機半導体層の閾値電圧を制御している。しかしながらSiOのような無機の絶縁層上では均一な界面を形成できるものの、有機絶縁層表面にシラン化合物を化学吸着させることは困難であった。また、特許文献8には、ゲート絶縁層と有機半導体層の間にポリジメチルシロキサンからなる層を形成した電界効果型トランジスタが開示されている。しかしながら、有機絶縁層上に均一なポリマー層を形成し、さらにその上に塗布で有機半導体層を形成できる材料は見出されていない。フレキシブルな基板上でも有機半導体として安定した特性を得るためには、キャリア移動度を向上させるべく、最適な結晶配列を得るためのさらなる検討が必要であると考えられる。
特開平5−55568号公報 特開平5−190877号公報 特開平8−264805号公報 US2003/0136964 A1 特開2003−304014号公報 特開2004−6750号公報 特開2005−32774号公報 特表2005−509299号公報 アドバンスド・マテリアル(Advanced Material)誌、2002年、第2号、p.99から117 「Japanese Journal of Applied Physics」応用物理学会、1991年、第30巻、p.596から598 「Nature」Nature Publishing Group、1999年、第401巻、p.685から687 日本化学会第81春季年会 2002年 講演予稿集II、p.990(2F9−14)
As a method of forming an organic semiconductor layer that stably exhibits high mobility, a method of controlling an interface between a gate insulating layer and an organic semiconductor layer is known. For example, in Patent Document 7, a threshold voltage of an organic semiconductor layer formed thereon is controlled by chemically adsorbing a silane compound having various substituents on a gate insulating layer. However, although a uniform interface can be formed on an inorganic insulating layer such as SiO 2 , it is difficult to chemically adsorb the silane compound on the surface of the organic insulating layer. Patent Document 8 discloses a field effect transistor in which a layer made of polydimethylsiloxane is formed between a gate insulating layer and an organic semiconductor layer. However, no material has been found that can form a uniform polymer layer on an organic insulating layer and further form an organic semiconductor layer on the organic insulating layer by coating. In order to obtain stable characteristics as an organic semiconductor even on a flexible substrate, it is considered that further studies for obtaining an optimum crystal arrangement are necessary in order to improve carrier mobility.
JP-A-5-55568 Japanese Patent Laid-Open No. 5-190877 JP-A-8-264805 US2003 / 0136964 A1 JP 2003-304014 A JP 2004-6750 A JP 2005-32774 A JP 2005-509299 A Advanced Material, 2002, No. 2, p. 99 to 117 “Japan Journal of Applied Physics”, Applied Physics Society, 1991, Vol. 30, p. 596 to 598 “Nature” Nature Publishing Group, 1999, vol. 401, p. 685 to 687 The 81st Annual Meeting of the Chemical Society of Japan 2002 Preliminary Proceedings II, p. 990 (2F9-14)

以上述べたように、塗布法により簡便な方法で移動度の高い有機半導体層が形成されるようになってきたが、樹脂基板上のようなフレキシブルな基板上で優れた配向性、結晶性を備えた膜を形成させる手法の確立が課題となっていた。   As described above, an organic semiconductor layer having high mobility has been formed by a simple method using a coating method, but it has excellent orientation and crystallinity on a flexible substrate such as a resin substrate. The establishment of a method for forming the provided film has been an issue.

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、結晶性や配向性の高い有機半導体層を有する半導体素子を提供することを目的とする。また、特に、高い電界効果移動度を示す電界効果型トランジスタを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve this problem, and an object thereof is to provide a semiconductor element having an organic semiconductor layer having high crystallinity and orientation. It is another object of the present invention to provide a field effect transistor exhibiting high field effect mobility.

本発明は、有機半導体層を有する半導体素子において、基体上に、一種以上の高分子化合物を含有する層と、該一種以上の高分子化合物を含有する層と接する有機半導体層とを、少なくとも有し、前記高分子化合物のうち少なくとも一種が、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物であり、前記脂肪族アミノ基を有する高分子化合物のアミノ基が側鎖および/または分岐鎖上に存在し、前記高分子化合物を含有する層がポリシロキサン化合物を含有することを特徴とする半導体素子である。ここで、高分子化合物としては、一種のみを用いても良いし、二種以上を混合して用いてもよい。また、それぞれの高分子化合物のうち一種のみが脂肪族アミノ基を有していてもよいし、二種以上が脂肪族アミノ基を有していてもよい。高分子化合物は、その中に複数種のアミノ基を有していてもよい。もちろん、特許請求の範囲に記載された要件を満たす限り、1級のアミノ基を有する化合物を用いることやアミノ基を有さない化合物を用いることも排除されない。   The present invention provides, in a semiconductor element having an organic semiconductor layer, a layer containing at least one polymer compound and an organic semiconductor layer in contact with the layer containing at least one polymer compound on a substrate. And at least one of the polymer compounds is a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups, and the amino group of the polymer compound having the aliphatic amino groups is a side chain. The semiconductor element is characterized in that the layer containing the polymer compound present on the branched chain contains a polysiloxane compound. Here, as a high molecular compound, only 1 type may be used and 2 or more types may be mixed and used. Moreover, only 1 type may have an aliphatic amino group among each high molecular compound, and 2 or more types may have an aliphatic amino group. The polymer compound may have a plurality of types of amino groups therein. Of course, as long as the requirements described in the claims are satisfied, the use of a compound having a primary amino group or a compound having no amino group is not excluded.

ここで、ポリシロキサン化合物とは、シロキサン構造(−Si−O−)を有する重合体である。そして、本発明で用いられるポリシロキサン化合物は、有機シラン構造を有することが好ましい。また、ポリシロキサン化合物は、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物であることが好ましい。もっとも、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物以外の高分子化合物としてポリシロキサン化合物を用いてもよい。   Here, the polysiloxane compound is a polymer having a siloxane structure (—Si—O—). The polysiloxane compound used in the present invention preferably has an organosilane structure. The polysiloxane compound is preferably a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups. However, a polysiloxane compound may be used as a polymer compound other than a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups.

また、本発明は、前記ポリシロキサン化合物の少なくとも一種が、下記一般式(1)で示される構造を含むことを特徴とする半導体素子である。   Moreover, this invention is a semiconductor element characterized by at least 1 type of the said polysiloxane compound containing the structure shown by following General formula (1).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、RからRは置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基またはシロキサンユニットのいずれかである。RからRの各々は同じでも異なっていてもよい。nは1以上の整数を示す。) Wherein R 1 to R 4 are any of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, substituted or unsubstituted phenyl groups, or siloxane units. R 1 to R 4 Each may be the same or different, and n represents an integer of 1 or more.)

なお、本明細書及び特許請求の範囲の中で、「置換または非置換の」という場合、対象となる基中もしくはユニット中の水素原子、メチル基もしくはメチレン基が他の原子ないし基で置き換わっていてもよいということを示すものである。ここで、他の原子ないし基の例としては、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、フェニル基、ニトロ基、メルカプト基、グリシジル基を挙げることができる。なお、メチル基もしくはメチレン基が置換された場合、炭素原子数は、置換後の(すなわち現実の)炭素原子数を意味する。   In the present specification and claims, the term “substituted or unsubstituted” means that a hydrogen atom, methyl group or methylene group in the target group or unit is replaced with another atom or group. It indicates that it may be. Here, examples of other atoms or groups include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a phenyl group, a nitro group, a mercapto group, and a glycidyl group. When a methyl group or a methylene group is substituted, the number of carbon atoms means the number of carbon atoms after substitution (that is, actual).

また、本発明は、前記ポリシロキサン化合物の少なくとも一種が、下記一般式(2)または下記一般式(3)で示される構造を含むことを特徴とする半導体素子である。   Moreover, this invention is a semiconductor element characterized by at least 1 type of the said polysiloxane compound containing the structure shown by following General formula (2) or following General formula (3).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、RからR10は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基のいずれかである。RからR10の各々は同じでも異なっていてもよい。mおよびnは0以上の整数であり、mとnの和は1以上の整数である。) (Wherein R 7 to R 10 are any of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 7 to R 10 is the same. Or m and n are integers of 0 or more, and the sum of m and n is an integer of 1 or more.)

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R11からR14は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R11からR14の各々は同じでも異なっていてもよい。pおよびqは0以上の整数であり、pとqの和は1以上の整数である。)
なお、「または」は「及び」をも含む概念である。したがって、前記ポリシロキサン化合物のうち少なくとも一種が、上記一般式(2)で示される構造と上記一般式(3)で示される構造の両方を有している場合も本発明に包含されるのは当然である。
(Wherein R 11 to R 14 are any of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, or substituted or unsubstituted phenyl groups. Each of R 11 to R 14 is (It may be the same or different. P and q are integers of 0 or more, and the sum of p and q is an integer of 1 or more.)
Note that “or” is a concept including “and”. Therefore, the case where at least one of the polysiloxane compounds has both the structure represented by the general formula (2) and the structure represented by the general formula (3) is also included in the present invention. Of course.

また、本発明は、前記ポリシロキサン化合物の少なくとも一種が下記一般式(4)、一般式(5)、一般式(6)で表されるシロキサン構造のうち、1個以上含むことを特徴とする半導体素子である。   In addition, the present invention is characterized in that at least one of the polysiloxane compounds includes one or more of siloxane structures represented by the following general formula (4), general formula (5), and general formula (6). It is a semiconductor element.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R15,R16,R19,R20,R22,R25,R26,R28はそれぞれ独立して水素原子、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基のいずれかである。R15とR16,R19とR20,R19とR22,R25とR26はそれぞれ互いに結合した環構造であっても良い。R15とR16のいずれか一方は水素原子以外である。R17,R21,R23,R27,R29は芳香環に直接結合しない炭素原子数1から12の2価の有機基である。R18,R24,R30は水酸基、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基、またはシロキサンユニットのいずれかである。r,s,tは1以上の整数、uは2以上の整数を示す。) (Wherein R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 25 , R 26 , R 28 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, Any one of an alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a styryl group, each of R 15 and R 16 , R 19 and R 20 , R 19 and R 22 , and R 25 and R 26 are bonded to each other; One of R 15 and R 16 is other than a hydrogen atom, and R 17 , R 21 , R 23 , R 27 , and R 29 have 1 to 12 carbon atoms that are not directly bonded to the aromatic ring. divalent organic groups .R 18, R 24, R 30 represents a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxyl group, a benzyl group, Fe Butyl group, a styryl group or .r is either siloxane units,, s, t is an integer of 1 or more, u represents an integer of 2 or more.)

また、本発明は、前記シロキサン化合物の少なくとも一種が、下記一般式(7)、一般式(8)、一般式(9)で表される骨格を含むシルセスキオキサン構造のうち、1個以上を含むことを特徴とする半導体素子である。   In the present invention, at least one of the siloxane compounds is one or more of silsesquioxane structures including a skeleton represented by the following general formula (7), general formula (8), or general formula (9). It is a semiconductor element characterized by including.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R31,R32,R34,R35,R37,R39,R40,R42はそれぞれ独立して水素原子、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基のいずれかである。R31とR32,R34とR35,R34とR37,R39とR40がそれぞれ互いに結合した環構造であっても良い。R31とR32のいずれか一方は水素原子以外である。R33,R36,R38,R41,R43は芳香環に直接結合しない炭素原子数1から12の2価の有機基である。v,w,xは1以上の整数、yは2以上の整数を示す。) (Wherein R 31 , R 32 , R 34 , R 35 , R 37 , R 39 , R 40 , R 42 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, Any one of an alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a styryl group A ring structure in which R 31 and R 32 , R 34 and R 35 , R 34 and R 37 , R 39 and R 40 are bonded to each other. One of R 31 and R 32 is other than a hydrogen atom, and R 33 , R 36 , R 38 , R 41 , and R 43 have 1 to 12 carbon atoms that are not directly bonded to the aromatic ring. (It is a divalent organic group. V, w and x are integers of 1 or more, and y is an integer of 2 or more.)

また、本発明は、前記有機半導体層が低分子有機半導体からなることを特徴とする半導体素子である。   In addition, the present invention is the semiconductor element characterized in that the organic semiconductor layer is made of a low molecular organic semiconductor.

また、本発明は、前記有機半導体層がアセン系化合物またはポルフィリン化合物からなることを特徴とする半導体素子である。
また、本発明は、前記一種以上の高分子化合物を含有する層の前記有機半導体層と接している表面と対向する表面が、有機樹脂層と接していることを特徴とする半導体素子である。
In addition, the present invention is the semiconductor device, wherein the organic semiconductor layer is made of an acene compound or a porphyrin compound.
In addition, the present invention is a semiconductor element characterized in that the surface of the layer containing one or more polymer compounds facing the surface in contact with the organic semiconductor layer is in contact with the organic resin layer.

また、本発明は、前記一種以上の高分子化合物を含有する層が結晶化促進層であることを特徴とする半導体素子である。
また、本発明は、前記結晶化促進層が結晶粒同士の接合を促進する機能を有することを特徴とする半導体素子である。
Further, the present invention is a semiconductor element, wherein the layer containing one or more polymer compounds is a crystallization promoting layer.
In addition, the present invention is a semiconductor element characterized in that the crystallization promoting layer has a function of promoting bonding between crystal grains.

本発明によれば、結晶性、配向性に優れた半導体素子を提供することができる。
本発明は、半導体素子が電界効果型トランジスタである場合に、電界効果移動度の大きい半導体素子が得られ、さらに有効である。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor element excellent in crystallinity and orientation can be provided.
The present invention is more effective when a semiconductor element is a field effect transistor, and a semiconductor element having a large field effect mobility is obtained.

以下、半導体素子として電界効果型トランジスタを例に挙げて、本発明を詳細に説明する。もっとも、本発明の効果は、電界効果型トランジスタのみならず、半導体素子一般に妥当するものである。なお、参照する各図面において、説明を省略している部材に付された符号は、後述する本発明の説明に用いる図面に付された符号と同様の部材を示すものである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by taking a field effect transistor as an example of a semiconductor element. However, the effect of the present invention is applicable not only to field effect transistors but also to semiconductor devices in general. Note that in each drawing to be referred to, the reference numerals given to members that are not described here indicate the same members as the reference numerals used in the drawings that will be described later.

本形態に係る電界効果型トランジスタは、有機半導体と、絶縁体と、導電体を少なくとも有する素子である。絶縁体は、電極である導電体を覆うための絶縁膜(層)である。有機半導体はそのような導電体(電極)が発生する刺激(電界)に対して応答する有機半導体層である。具体的には電界に対して電気的特性が変化する層である。更に具体的には導電率、つまり有機半導体層を流れる電流が電界の変化に応じて変化する層である。   The field effect transistor according to this embodiment is an element including at least an organic semiconductor, an insulator, and a conductor. The insulator is an insulating film (layer) for covering a conductor as an electrode. An organic semiconductor is an organic semiconductor layer that responds to a stimulus (electric field) generated by such a conductor (electrode). Specifically, it is a layer whose electrical characteristics change with respect to an electric field. More specifically, it is a layer in which the conductivity, that is, the current flowing through the organic semiconductor layer changes according to the change in the electric field.

図1(a)は本実施形態に係る電界効果型トランジスタの一例を示す模式的な概略断面図である。8は基材、1はゲート電極、2はゲート絶縁層、3は高分子化合物を含有する層、4はソース電極、5はドレイン電極、6は有機半導体層、7は封止層である。この素子は、基材8の表面にゲート電極1が設けられ、その上にゲート絶縁層2が設けられ、ゲート絶縁層2の表面に高分子化合物を含有する層3が設けられている。また、前記高分子化合物を含有する層3の表面にソース電極4とドレイン電極5が間隔をおいて設けられている。そして、ソース電極4とドレイン電極5の上とその離間領域である高分子化合物を含有する層3上に、有機半導体層6が両電極4、5と接して設けられている。ゲート絶縁層2はゲート電極1を覆うように設けられている。さらに、有機半導体層6は封止層7で覆われている。また、基材8と封止層7を入れ替えることもできる。   FIG. 1A is a schematic schematic cross-sectional view showing an example of a field effect transistor according to the present embodiment. 8 is a base material, 1 is a gate electrode, 2 is a gate insulating layer, 3 is a layer containing a polymer compound, 4 is a source electrode, 5 is a drain electrode, 6 is an organic semiconductor layer, and 7 is a sealing layer. In this element, a gate electrode 1 is provided on the surface of a substrate 8, a gate insulating layer 2 is provided thereon, and a layer 3 containing a polymer compound is provided on the surface of the gate insulating layer 2. A source electrode 4 and a drain electrode 5 are provided on the surface of the layer 3 containing the polymer compound at an interval. An organic semiconductor layer 6 is provided in contact with both the electrodes 4 and 5 on the source electrode 4 and the drain electrode 5 and on the layer 3 containing the polymer compound which is a separation region thereof. The gate insulating layer 2 is provided so as to cover the gate electrode 1. Furthermore, the organic semiconductor layer 6 is covered with a sealing layer 7. Moreover, the base material 8 and the sealing layer 7 can also be replaced.

電界効果型トランジスタは、ゲート電極に電圧を印加すると、ゲート絶縁層と有機半導体層との界面近傍領域に正または負の電荷が誘起される。(このように電荷が誘起される領域をチャネルという。)さらに、ソース電極とドレイン電極の間に電圧を印加すると、チャネル内を通って電荷が両電極間を移動し、電流を得ることができる。ゲート電極に電圧を印加した際に、チャネルに均一に電荷を生じさせることができれば、ソース電極とドレイン電極の間に電圧を印加した際に、障壁が少なくなるので、効率良く電荷を移動させることができる。すなわち、高い電界効果移動度を示すことができる。   In a field effect transistor, when a voltage is applied to a gate electrode, positive or negative charges are induced in a region near the interface between the gate insulating layer and the organic semiconductor layer. (A region where charge is induced in this way is called a channel.) Furthermore, when a voltage is applied between the source electrode and the drain electrode, the charge moves between the two electrodes through the channel, and a current can be obtained. . If a voltage can be uniformly generated in the channel when a voltage is applied to the gate electrode, the barrier is reduced when a voltage is applied between the source electrode and the drain electrode, so that the charge can be efficiently transferred. Can do. That is, high field effect mobility can be shown.

本発明者らは、電荷が均一に発生し、かつ、発生した電荷が効率良く移動できるチャネルを形成するための方法を探すべく鋭意検討を重ねた。その結果、電荷が移動するチャネル(図1では有機半導体層6のゲート絶縁層2側の界面近傍)に隣接するように特定の高分子化合物を含有する層3を形成することによって、チャネルで連続的に均一で欠陥の少ない結晶が形成可能になり、高い電界効果移動度を示すことを見出すに至った。   The inventors of the present invention have intensively studied to find a method for forming a channel in which charges are uniformly generated and the generated charges can efficiently move. As a result, by forming the layer 3 containing a specific polymer compound so as to be adjacent to the channel through which charges move (in FIG. 1, the vicinity of the interface of the organic semiconductor layer 6 on the gate insulating layer 2 side), it is continuous in the channel. In particular, it has become possible to form crystals that are uniform and have few defects, and have found high field-effect mobility.

本発明の好適な形態である電界効果型トランジスタは、基体上に、一種以上の高分子化合物を含有する層と、該一種以上の高分子化合物を含有する層と接する有機半導体層とを、少なくとも有し、前記高分子化合物のうち少なくとも一種が、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物である。   A field effect transistor according to a preferred embodiment of the present invention comprises, on a substrate, at least a layer containing one or more polymer compounds and an organic semiconductor layer in contact with the layer containing the one or more polymer compounds, And at least one of the polymer compounds is a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups.

本発明の高分子化合物を含有する層は、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物を含有していれば良く、層として十分な均一性が保たれていれば、二種以上の高分子化合物を含有していても良い。二種以上の高分子化合物を含有する場合の例としては、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物を2種以上を同時に含有する場合がある。また、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物の1種以上と、2級または3級の脂肪族アミノ基を有しない高分子化合物の1種以上を同時に含有する場合もある。その他の場合も当然に本発明の範囲内である。   The layer containing the polymer compound of the present invention only needs to contain a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups, and sufficient uniformity as a layer can be maintained. For example, two or more kinds of polymer compounds may be contained. As an example in the case of containing two or more kinds of polymer compounds, there are cases in which two or more kinds of polymer compounds having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups are contained simultaneously. Further, at least one polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups and one or more polymer compounds not having a secondary or tertiary aliphatic amino group are contained at the same time. There is also a case. Other cases are naturally within the scope of the present invention.

本発明の好適な形態である電界効果型トランジスタは、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物を含有する高分子層(以下A層とする)と有機半導体層(以下B層とする)とが、素子内の一部又は全面において密着して積層されていることが好ましい。ここで、「密着」とは、A層とB層とが少なくとも一部において隙間無く隣接している状態である。A層がB層と密着して積層されることによって、B層の結晶化は促進されることから、本発明の電界効果型トランジスタは高い電界効果移動度を示す。それ故、A層を一般的に結晶化促進層と呼ぶこともできる。もっとも、本願特許請求の範囲及び明細書において、結晶化促進層とは、単に結晶化を促進するのみならず、後述するような結晶化促進機能を有する層であると定義する。   A field effect transistor according to a preferred embodiment of the present invention includes a polymer layer (hereinafter referred to as A layer) containing a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups, and an organic semiconductor layer. (Hereinafter referred to as “B layer”) are preferably laminated in close contact with each other in part or on the entire surface of the device. Here, “adhesion” is a state in which the A layer and the B layer are adjacent to each other at least partially without a gap. Since the A layer is stacked in close contact with the B layer, crystallization of the B layer is promoted, so that the field effect transistor of the present invention exhibits high field effect mobility. Therefore, the A layer can also be generally called a crystallization promoting layer. However, in the claims and specification of the present application, the crystallization promoting layer is defined as a layer that not only promotes crystallization but also has a crystallization promoting function as described later.

また後述するが、溶媒可溶性の有機半導体材料もしくは有機半導体前駆体を用いれば、A層、B層ともに塗布工程を用いて作製することができるために簡便なプロセスで素子を作製することが可能である。   As will be described later, if a solvent-soluble organic semiconductor material or organic semiconductor precursor is used, both the A layer and the B layer can be manufactured using a coating process, and thus it is possible to manufacture an element by a simple process. is there.

なお、本発明において、A層が形成される下地の構造体(一般的には、基材、ゲート電極、ゲート絶縁層からなる構造体。ただし、ゲート絶縁層は省略可能な場合もあるし、積層順によっては、基材のみの場合もある。その他の層が形成されている場合もある。)を基体と呼ぶ場合もある。また、本発明において、結晶化促進機能とは、結晶粒の安定化(移動や回転を伴う場合もある)及び/又は結晶粒同士の接合を促進する機能を言い、結晶化促進層とは、結晶粒の安定化(移動や回転を伴なう場合もある)及び/又は結晶粒同士の接合を促進する層である。   In the present invention, the underlying structure on which the A layer is formed (generally a structure comprising a base material, a gate electrode, and a gate insulating layer. However, the gate insulating layer may be omitted, Depending on the stacking order, it may be only the base material, or other layers may be formed. In the present invention, the crystallization promoting function refers to a function of promoting the stabilization of crystal grains (sometimes accompanied by movement and rotation) and / or the joining of crystal grains, and the crystallization promoting layer is It is a layer that promotes the stabilization of crystal grains (sometimes accompanied by movement and rotation) and / or the bonding between crystal grains.

以下では、A層の上にB層が形成されるが、本発明はこれらに限定されない。もっとも、B層形成時にA層による影響力を与えるという観点からは、A層の上にB層を形成することが好ましい。   In the following, the B layer is formed on the A layer, but the present invention is not limited thereto. However, from the viewpoint of giving influence by the A layer when forming the B layer, it is preferable to form the B layer on the A layer.

本発明の高分子化合物は1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有している。アミノ基の塩基性の効果により、ゲート絶縁層との界面に存在する不純物由来の過剰キャリアをトラップすることができる。その結果、オフ電流を抑制しON/OFF比を向上することができる。しかしながら、1級の脂肪族アミノ基は親水性が高いため、効果を得ようとするとA層表面の疎水性が失われて有機半導体層の結晶化を促進する効果が失われる。一方、2級または3級の脂肪族アミノ基は、窒素原子にアルキル基などの水素以外の基が置換しているため疎水性が高い。そのため、アミノ基がA層表面に偏在せず、疎水性の低下を防ぎ、ゲート絶縁層との界面から移行してくる過剰キャリアをA層中でトラップすることができる。その結果として、オフ電流を抑制する効果が大きい。ここで述べる2級または3級の脂肪族アミノ基とは下記で示される基であって、Rはアルキル基、アルケニル基、アルキニル基やベンジル基、フェネチル基、スチリル基などの直接アミノ基の窒素原子が芳香環に接続しない置換基である。さらにいえば、Rは水素原子、芳香環、カルボニル基、スルホニル基に直接接続されていなければ任意の置換基であることができる。また、R同士が結合して環構造を形成したり、Rと二重結合を形成してイミノ基となっても良い。しかしながら、R同士が結合して環構造を形成する場合、ピリジン環、ピラジン環、トリアジン環の様な芳香複素環は除外される。Rの内1個以上は2価以上の有機基であり、この有機基を介してアミノ基は高分子の分子鎖中に組み込まれる。それ以外のRとしては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基などが好適な例として挙げられるが。また、それに限定されない。ただし、オフ電流を抑制するためには、アミノ基にある程度の塩基性が必要なため、アミノ基の塩基性度定数Kbは1×10−7以上1×10−2以下であることが好ましい。それ故、本発明のA層には1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物が用いられる。 The polymer compound of the present invention has one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups. Due to the basic effect of the amino group, excess carriers derived from impurities existing at the interface with the gate insulating layer can be trapped. As a result, it is possible to suppress the off current and improve the ON / OFF ratio. However, since the primary aliphatic amino group has high hydrophilicity, the effect of promoting the crystallization of the organic semiconductor layer is lost because the hydrophobicity of the surface of the layer A is lost when an effect is obtained. On the other hand, the secondary or tertiary aliphatic amino group has high hydrophobicity because a group other than hydrogen such as an alkyl group is substituted on the nitrogen atom. For this reason, amino groups are not unevenly distributed on the surface of the A layer, the decrease in hydrophobicity can be prevented, and excess carriers that migrate from the interface with the gate insulating layer can be trapped in the A layer. As a result, the effect of suppressing off current is great. The secondary or tertiary aliphatic amino group described herein is a group shown below, and R is a nitrogen of a direct amino group such as an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, or a styryl group. A substituent in which an atom is not connected to an aromatic ring. Furthermore, R can be any substituent unless directly connected to a hydrogen atom, aromatic ring, carbonyl group, or sulfonyl group. Rs may be bonded to form a ring structure, or R and a double bond may be formed to form an imino group. However, when R's are bonded to form a ring structure, aromatic heterocyclic rings such as pyridine ring, pyrazine ring and triazine ring are excluded. At least one of R is a divalent or higher organic group, and an amino group is incorporated into the molecular chain of the polymer via the organic group. Other examples of R include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, benzyl groups, phenethyl groups, styryl groups, and the like. Moreover, it is not limited to it. However, in order to suppress the off-current, the amino group needs to have a certain degree of basicity. Therefore, the basicity constant Kb of the amino group is preferably 1 × 10 −7 or more and 1 × 10 −2 or less. Therefore, a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups is used for the A layer of the present invention.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

本発明の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物100g中の2級または3級のアミノ基のモル数は0.003以上0.4以下であることが好ましい。0.003未満であると2級または3級のアミノ基がA層表面に均一に存在することが困難になるため、B層の結晶成長が不均一になる恐れがある。一方、0.4を超えるとA層表面が親水化され、結晶化促進効果が失われる恐れがある。   The number of moles of the secondary or tertiary amino group in 100 g of the polymer compound having an aliphatic amino group of the present invention is preferably 0.003 or more and 0.4 or less. If it is less than 0.003, it will be difficult for secondary or tertiary amino groups to be present uniformly on the surface of the A layer, so that the crystal growth of the B layer may be non-uniform. On the other hand, if it exceeds 0.4, the surface of the A layer is hydrophilized and the crystallization promoting effect may be lost.

2級または3級の脂肪族アミノ基を含有する高分子化合物は、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有していればそれ以外に1級のアミノ基を有していても良い。
本発明の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物とは、数平均分子量が200以上のオリゴマーまたはポリマーのことを示す。より好ましい数平均分子量は500以上1,000,000以下である。オリゴマーまたはポリマーの構造は、線状、環状、分岐状、ラダー型、架橋、デンドリマー構造のいずれの構造でも良く、それらの構造を任意に組み合わせることができる。
The polymer compound containing a secondary or tertiary aliphatic amino group has a primary amino group in addition to one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups. May be.
The polymer compound having an aliphatic amino group of the present invention refers to an oligomer or polymer having a number average molecular weight of 200 or more. A more preferred number average molecular weight is 500 or more and 1,000,000 or less. The structure of the oligomer or polymer may be any of linear, cyclic, branched, ladder-type, crosslinked, and dendrimer structures, and these structures can be arbitrarily combined.

本発明の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物は、主鎖や側鎖、または分岐鎖の少なくともいずれかの分子鎖に1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有していれば良い。ここで、分岐鎖に脂肪族アミノ基を有している場合とは、高分子化合物が樹状の構造を有しているなど、いずれの鎖が主鎖とも側鎖とも言い難い場合をいう。   The polymer compound having an aliphatic amino group of the present invention may have one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups in at least one of the main chain, the side chain, and the branched molecular chain. It ’s fine. Here, the case where the branched chain has an aliphatic amino group refers to a case where it is difficult to say which chain is the main chain or the side chain, such as a polymer compound having a dendritic structure.

主鎖に2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物の例としては、ポリエチレンイミンのようなポリアルキレンアミンまたはそれらの共重合体が挙げられる。また、側鎖に2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物の主骨格としては、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリビニルエーテル、ポリスチレン、ポリシクロオレフィン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリケトン、ポリスルホン、ポリフェニレン、ポリシリコン、ポリシロキサン、環状ポリシロキサン、ラダー型ポリシロキサンまたはこれらの骨格を組み合わせた共重合体など、任意の骨格から選択できる。分岐鎖に2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物の主骨格としては、ポリアミドアミンデンドリマー、ハイパーブランチドポリアミドなどが挙げられる。   Examples of the polymer compound having a secondary or tertiary aliphatic amino group in the main chain include polyalkyleneamines such as polyethyleneimine or copolymers thereof. The main skeleton of the polymer compound having a secondary or tertiary aliphatic amino group in the side chain includes polyacrylate, polymethacrylate, polyvinyl ether, polystyrene, polycycloolefin, polyether, polyester, polyarylate, polyamide , Polyamideimide, polyimide, polyketone, polysulfone, polyphenylene, polysilicon, polysiloxane, cyclic polysiloxane, ladder-type polysiloxane, or a copolymer obtained by combining these skeletons. Examples of the main skeleton of the polymer compound having a secondary or tertiary aliphatic amino group in the branched chain include polyamidoamine dendrimers and hyperbranched polyamides.

本発明の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物は、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基が側鎖および/または分岐鎖上に存在していることがより好ましい。側鎖および/または分岐鎖上に2級または3級の脂肪族アミノ基を有することで、A層を形成した際にアミノ基がA層表面の近傍に均一に存在することができる。そのため、B層との界面の不純物由来の過剰キャリアとゲート絶縁層から移行してくる不純物由来の過剰キャリアの両者を効率良くトラップすることができる。また、2級または3級の脂肪族アミノ基を有する側鎖および/または分岐鎖は結晶成長をさらに促進する効果を発揮する。   In the polymer compound having an aliphatic amino group of the present invention, it is more preferable that one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups are present on the side chain and / or branched chain. By having a secondary or tertiary aliphatic amino group on the side chain and / or branched chain, the amino group can be present uniformly in the vicinity of the surface of the A layer when the A layer is formed. Therefore, both excess carriers derived from impurities at the interface with the B layer and excess carriers derived from impurities moving from the gate insulating layer can be efficiently trapped. Further, the side chain and / or branched chain having a secondary or tertiary aliphatic amino group exerts an effect of further promoting crystal growth.

また、本発明の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物のより好ましい例としては、シロキサン骨格を有する高分子化合物である。シロキサン骨格を有する高分子化合物はシロキサン構造(−Si−O−)と有機シラン構造を有する重合体である。すなわち、これらの構造を有していれば、ポリシロキサン化合物はその他の有機高分子や無機高分子との共重合体であっても構わない。他の高分子との共重合体の場合、シロキサン構造や有機シラン構造は主鎖中に存在していてもよいし、グラフト重合などにより側鎖に存在していても構わない。シロキサン構造(−Si−O−)と有機シラン構造との組み合わせは、2級または3級の脂肪族アミノ基の結晶化促進効果を助長することができる。なお、有機シラン構造とは、SiとCとが直接結合した構造である。   A more preferred example of the polymer compound having an aliphatic amino group of the present invention is a polymer compound having a siloxane skeleton. The polymer compound having a siloxane skeleton is a polymer having a siloxane structure (—Si—O—) and an organosilane structure. That is, as long as it has these structures, the polysiloxane compound may be a copolymer with other organic polymer or inorganic polymer. In the case of a copolymer with another polymer, the siloxane structure or the organic silane structure may exist in the main chain, or may exist in the side chain by graft polymerization or the like. The combination of the siloxane structure (—Si—O—) and the organosilane structure can promote the crystallization promoting effect of the secondary or tertiary aliphatic amino group. The organosilane structure is a structure in which Si and C are directly bonded.

本発明に好適に用いられるポリシロキサン化合物は直鎖状や環状などの種々の構造のものが考えられる。本発明のポリシロキサン化合物は、高次に架橋もしくは分岐した構造を持つことがより好ましい。ここで述べる、高次に架橋もしくは分岐した構造とは、網状、梯子状、籠状、星状、樹状構造も含む。また、架橋もしくは分岐した構造は、必ずしもシロキサン構造を介して形成されなければならないわけではなく、ビニル基、アクリロイル基、エポキシ基、シンナモイル基などの有機基同士が架橋した構造を含む。また、3官能以上の有機基を介して分岐した構造を含んでも構わない。   The polysiloxane compound preferably used in the present invention may have various structures such as a straight chain and a ring. The polysiloxane compound of the present invention more preferably has a high-order crosslinked or branched structure. The higher-order bridged or branched structure described here includes a net-like, ladder-like, cage-like, star-like, and dendritic structure. The crosslinked or branched structure does not necessarily have to be formed via a siloxane structure, but includes a structure in which organic groups such as a vinyl group, an acryloyl group, an epoxy group, and a cinnamoyl group are crosslinked. Moreover, you may include the structure branched through the organic group more than trifunctional.

本発明に好適に用いられるポリシロキサン化合物の層は、重合時に高次に架橋もしくは分岐した構造中に2級または3級の脂肪族アミノ基を導入することによって、ポリシロキサン化合物中にアミノ基を均一に分布させることができる。その上、基材表面の活性基にオクチルトリクロロシランやヘキサメチルジシラザン、アミノプロピルトリアルコキシシランなどを反応させてできる単分子層とは異なり、基体表面の状態や形状には依存されない。その結果、広い面積に非晶質な層を形成できる。そのため、少なくともチャネルを形成する領域以上の広い範囲において、A層とB層の界面は均一となり、前述したシロキサン構造と有機シラン構造との組み合わせの効果とも相まって、連続的に均一で欠陥の少ない結晶が形成される。   The polysiloxane compound layer preferably used in the present invention introduces a secondary or tertiary aliphatic amino group into a highly crosslinked or branched structure during polymerization, whereby amino groups are introduced into the polysiloxane compound. It can be distributed uniformly. Moreover, unlike a monomolecular layer formed by reacting an active group on the substrate surface with octyltrichlorosilane, hexamethyldisilazane, aminopropyltrialkoxysilane, or the like, it is not dependent on the state or shape of the substrate surface. As a result, an amorphous layer can be formed over a wide area. For this reason, the interface between the A layer and the B layer is uniform at least in a wide range beyond the region where the channel is formed. Is formed.

本発明のA層に好適に用いられるポリシロキサン化合物は、例えば、下記一般式(1)に示される構造を有し、主鎖がシロキサンユニット、側鎖が水素原子又は炭素原子等の有機基を有する置換基である。   The polysiloxane compound suitably used for the A layer of the present invention has, for example, the structure represented by the following general formula (1), the main chain is a siloxane unit, and the side chain is an organic group such as a hydrogen atom or a carbon atom. It is the substituent which has.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

式中、RからRは置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基またはシロキサンユニットのいずれかである。RからRの各々は同じでも異なっていてもよい。nは1以上の整数である。より好ましくはnは5以上100,000以下の整数であり、nが5未満でも100,000より大きくても薄く均一なA層を形成できない場合がある。 In the formula, R 1 to R 4 are any one of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, or a siloxane unit. Each of R 1 to R 4 may be the same or different. n is an integer of 1 or more. More preferably, n is an integer of 5 or more and 100,000 or less, and a thin and uniform A layer may not be formed even if n is less than 5 or greater than 100,000.

置換基RからRは、下記に示すようなシロキサンユニットでも良い。 Substituents R 1 to R 4 may be siloxane units as shown below.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、Rは置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基または上記に表されているシロキサンユニットのいずれかであり、各々同じ官能基であっても違う官能基であっても良い。) Wherein R is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group or a siloxane unit represented above, each having the same functionality Or a different functional group.)

一般式(1)中の置換基の種類によってポリシロキサンの形状には直鎖状、環状、網状、梯子状、籠状構造等が存在するが、本発明に用いるポリシロキサンはそのいずれでも構わない。好ましくは網状、梯子状、籠状構造である。   Depending on the type of the substituent in the general formula (1), the polysiloxane may have a linear, cyclic, network, ladder, or cage structure, and any of the polysiloxanes used in the present invention may be used. . A net-like structure, a ladder-like structure or a bowl-like structure is preferable.

本発明において、A層に用いられるポリシロキサン化合物として特に好ましいのは、少なくとも下記の一般式(2)に示すような特定のシルセスキオキサン骨格および/または下記の一般式(3)に示すような特定のオルガノシロキサン骨格を有するポリシロキサン化合物である。   In the present invention, particularly preferred as the polysiloxane compound used in the A layer is at least a specific silsesquioxane skeleton as shown in the following general formula (2) and / or as shown in the following general formula (3). It is a polysiloxane compound having a specific organosiloxane skeleton.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、RからR10は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。RからR10の各々は同じでも異なっていてもよい。mおよびnは0以上の整数であり、mとnの和は1以上の整数である。共重合の形態はランダム共重合であってもブロック共重合であっても良い。) (Wherein R 7 to R 10 are either substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, or substituted or unsubstituted phenyl groups. Each of R 7 to R 10 is the same. However, m and n are integers greater than or equal to 0, and the sum of m and n is an integer greater than or equal to 1. The form of copolymerization may be random copolymerization or block copolymerization. good.)

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R11からR14は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R11からR14の各々は同じでも異なっていてもよい。pおよびqは0以上の整数であり、pとqの和は1以上の整数である。) (Wherein R 11 to R 14 are any of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, or substituted or unsubstituted phenyl groups. Each of R 11 to R 14 is (It may be the same or different. P and q are integers of 0 or more, and the sum of p and q is an integer of 1 or more.)

また、一般式(2)で示されるシルセスキオキサン骨格と一般式(6)で示されるオルガノシロキサン骨格とはいずれか一方を含んでも、両方を含んでも構わない。   The silsesquioxane skeleton represented by the general formula (2) and the organosiloxane skeleton represented by the general formula (6) may include either one or both.

また、上記シルセスキオキサン骨格およびオルガノシロキサン骨格の側鎖に相当する炭素原子を有する置換基RからR10、R11からR14は、置換または非置換の炭素原子数1から8個のアルキル基、アルケニル基もしくは置換または非置換のフェニル基である。これらは、場所によって同じ官能基であっても違う官能基であっても良い。例えば、メチル基、エチル基のような非置換アルキル基/非置換のフェニル基/ジメチルフェニル基やナフチル基といった置換フェニル基などが挙げられる。また、置換基RからR10には炭素原子、水素原子の他に酸素原子や窒素原子や金属原子など各種の原子が含まれていても良い。 Further, the substituents R 7 to R 10 and R 11 to R 14 having carbon atoms corresponding to the side chains of the silsesquioxane skeleton and the organosiloxane skeleton are substituted or unsubstituted carbon atoms having 1 to 8 carbon atoms. An alkyl group, an alkenyl group or a substituted or unsubstituted phenyl group; These may be the same functional group or different functional groups depending on the location. For example, an unsubstituted alkyl group such as a methyl group or an ethyl group / an unsubstituted phenyl group / a substituted phenyl group such as a dimethylphenyl group or a naphthyl group. Further, the substituents R 7 to R 10 may contain various atoms such as oxygen atom, nitrogen atom and metal atom in addition to carbon atom and hydrogen atom.

一般式(2)では、置換基R、Rを有するシルセスキオキサンユニット(以後、第一ユニット)がm個繰り返したものと、置換基R、R10を有するシルセスキオキサンユニット(以後、第二ユニット)がn個繰り返したものが接続した構造式が示している。なお、mおよびnは0以上の整数であり、m+nは1以上の整数である。しかし、これは第一ユニットの繰り返しと、第二ユニットの繰り返しが分離していることを意味するのではない。両ユニットは、分離して接続していてもランダムに入り交じって接続していても良い。 In the general formula (2), m silsesquioxane units (hereinafter referred to as first units) having substituents R 7 and R 8 and a silsesquioxane unit having substituents R 9 and R 10 are repeated. A structural formula is shown in which n (second unit) repeats are connected. Note that m and n are integers of 0 or more, and m + n is an integer of 1 or more. However, this does not mean that the repetition of the first unit and the repetition of the second unit are separated. Both units may be connected separately or may be connected randomly.

一般式(3)では、置換基R11、R12を有するジオルガノシロキサンユニット(以後、第一ユニット)がp個繰り返したものと、置換基R13、R14を有するジオルガノシロキサンユニット(以後、第二ユニット)がq個繰り返したものが接続した構造式が示されている。なお、pおよびqは0以上の整数であり、p+qは1以上の整数である。しかし、これは第一ユニットの繰り返しと、第二ユニットの繰り返しが分離していることを意味するのではない。両ユニットは、分離して接続していてもランダムに入り交じって接続していても良い。 In the general formula (3), p diorganosiloxane units having substituents R 11 and R 12 (hereinafter referred to as first units) and diorganosiloxane units having substituents R 13 and R 14 (hereinafter referred to as “first units”) The structural formula is shown in which q units of the second unit are connected. Note that p and q are integers of 0 or more, and p + q is an integer of 1 or more. However, this does not mean that the repetition of the first unit and the repetition of the second unit are separated. Both units may be connected separately or may be connected randomly.

また、本発明に用いられるポリシロキサン化合物は、例えば下記一般式(4)、一般式(5)、一般式(6)で表されるシロキサン構造の内、少なくとも1個以上含むことで、2級または3級のアミノ基を導入することができる。   Further, the polysiloxane compound used in the present invention includes, for example, at least one of the siloxane structures represented by the following general formula (4), general formula (5), and general formula (6), so that it is secondary. Alternatively, a tertiary amino group can be introduced.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R15,R16,R19,R20,R22,R25,R26,R28はそれぞれ独立して水素原子、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基のいずれかである。R15とR16,R19とR20,R19とR22,R25とR26はそれぞれ互いに結合した環構造であっても良い。R15とR16のいずれか一方は水素原子以外である。R17,R21,R23,R27,R29は芳香環に直接結合しない炭素原子数1から12の2価の有機基である。R18,R24,R30は水酸基、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基、またはシロキサンユニットのいずれかである。r,s,tは1以上の整数、uは2以上の整数を示す。) (Wherein R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 25 , R 26 , R 28 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, Any one of an alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a styryl group, each of R 15 and R 16 , R 19 and R 20 , R 19 and R 22 , and R 25 and R 26 are bonded to each other; One of R 15 and R 16 is other than a hydrogen atom, and R 17 , R 21 , R 23 , R 27 , and R 29 have 1 to 12 carbon atoms that are not directly bonded to the aromatic ring. divalent organic groups .R 18, R 24, R 30 represents a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxyl group, a benzyl group, Fe Butyl group, a styryl group or .r is either siloxane units,, s, t is an integer of 1 or more, u represents an integer of 2 or more.)

A層に用いられるポリシロキサン化合物として特に好ましいのは、下記一般式(7)、一般式(8)、一般式(9)で表されるシルセスキオキサン構造の内、少なくとも1個以上含むポリシロキサン化合物である。   Particularly preferable as the polysiloxane compound used for the A layer is a polysiloxane compound containing at least one of the silsesquioxane structures represented by the following general formula (7), general formula (8), and general formula (9). It is a siloxane compound.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R31,R32,R34,R35,R37,R39,R40,R42はそれぞれ独立して水素原子、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基のいずれかである。R31とR32,R34とR35,R34とR37,R39とR40はそれぞれ互いに結合した環構造であっても良い。R31とR32のいずれか一方は水素原子以外である。R33,R36,R38,R41,R43は芳香環に直接結合しない炭素原子数1から12の2価の有機基である。v,w,xは1以上の整数、yは2以上の整数を示す。) (Wherein R 31 , R 32 , R 34 , R 35 , R 37 , R 39 , R 40 , R 42 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, One of an alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a styryl group, wherein R 31 and R 32 , R 34 and R 35 , R 34 and R 37 , R 39 and R 40 are bonded to each other; One of R 31 and R 32 is other than a hydrogen atom, and R 33 , R 36 , R 38 , R 41 , and R 43 have 1 to 12 carbon atoms that are not directly bonded to the aromatic ring. (It is a divalent organic group. V, w and x are integers of 1 or more, and y is an integer of 2 or more.)

これらのポリシロキサン化合物は、単独で、もしくは複数をブレンドして用いることができる。また、1つのポリシロキサン化合物中に、上記したユニットを複数種類有していてもよい。また、1つ以上のポリシロキサン化合物と他の高分子化合物や低分子化合物とをブレンドしてもかまわない。   These polysiloxane compounds can be used alone or in combination. One polysiloxane compound may have a plurality of types of units described above. One or more polysiloxane compounds may be blended with other high molecular compounds or low molecular compounds.

以下、本発明のA層を上記のポリシロキサン化合物から形成する方法について説明する。
本発明におけるA層の好ましい例は、一般式(2)や一般式(3)に示すようなシルセスキオキサン骨格および/またはオルガノシロキサン骨格を有するポリシロキサン化合物を主体として含有する。このような層を形成するためには、例えば、下記の一般式(10)および一般式(11)もしくはいずれか一方に示すポリオルガノシルセスキオキサン化合物および/または下記の一般式(12)および一般式(13)もしくはいずれか一方に示すポリオルガノシロキサン化合物を含む溶液を基板上に塗布して、加熱乾燥させる方法がある。また、下記の一般式(10)(11)(12)(13)で示される化合物の内、繰り返しの個数a,b,c,dが1のみであるケイ素モノマーを加水分解して得られるゾルを基板上に塗布して、加熱乾燥させる方法がある。
Hereinafter, a method for forming the A layer of the present invention from the above polysiloxane compound will be described.
A preferred example of the A layer in the present invention mainly contains a polysiloxane compound having a silsesquioxane skeleton and / or an organosiloxane skeleton as shown in the general formula (2) or the general formula (3). In order to form such a layer, for example, a polyorganosilsesquioxane compound represented by the following general formula (10) and / or general formula (11) and / or one of the following general formula (12) and There is a method in which a solution containing the polyorganosiloxane compound represented by the general formula (13) or any one is applied onto a substrate and dried by heating. Also, a sol obtained by hydrolyzing a silicon monomer in which the number of repetitions a, b, c and d is only 1 among the compounds represented by the following general formulas (10), (11), (12) and (13) There is a method of coating the substrate on a substrate and drying it by heating.

前者の塗膜を加熱乾燥させる方法では、一般式(10)および一般式(11)に示すポリオルガノシルセスキオキサン化合物は脱水もしくは脱アルコール反応により縮合して、ラダー状に接続される。一方、下記の一般式(12)および一般式(13)に示すポリオルガノシロキサン化合物は同様に脱水もしくは脱アルコール反応により縮合して、高分子量化する。ただしこの時、乾燥温度は有機物が完全に消失するほど高くないので原料化合物は完全なシリカ構造にまでにはならずに大部分の置換基が残存している一般式(2)や(3)に示すようなシルセスキオキサン骨格もしくはオルガノシロキサン骨格となる。   In the former method in which the coating film is dried by heating, the polyorganosilsesquioxane compounds represented by the general formulas (10) and (11) are condensed by dehydration or dealcoholization reaction and connected in a ladder form. On the other hand, the polyorganosiloxane compounds represented by the following general formulas (12) and (13) are similarly condensed by dehydration or dealcoholization reaction to increase the molecular weight. However, at this time, the drying temperature is not so high that the organic matter completely disappears, so that the raw material compound does not have a complete silica structure, and most of the substituents remain in the general formulas (2) and (3) A silsesquioxane skeleton or an organosiloxane skeleton as shown in FIG.

一般式(10)および一般式(11)に示すポリオルガノシルセスキオキサン化合物や一般式(12)および一般式(13)に示すポリオルガノシロキサン化合物は市販されたものを用いることができる。それらポリオルガノシルセスキオキサン化合物やポリオルガノシロキサン化合物はそれぞれ下記反応式(14)および反応式(15)で示される反応によっても合成することができる。   Commercially available polyorganosilsesquioxane compounds represented by general formula (10) and general formula (11) and polyorganosiloxane compounds represented by general formula (12) and general formula (13) can be used. These polyorganosilsesquioxane compounds and polyorganosiloxane compounds can also be synthesized by the reactions shown in the following reaction formula (14) and reaction formula (15), respectively.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

上記反応式(14)および(15)について説明する。有機基R’を有する3官能性有機ケイ素モノマーおよび/または2官能性有機ケイ素モノマーをアルコールなどの溶媒中、加水分解してシラノール化合物を生成する。上記式中に示すケイ素モノマーはアルコキシドであり、加水分解によってR’’OHが脱離するが、他にもクロライドをケイ素モノマーとして用いることができる。ただし、この場合の脱離成分として塩化水素が発生する。加水分解によって得られたシラノール化合物は、さらに加熱などによって脱水縮合し、ポリオルガノシルセスキオキサン化合物およびポリオルガノシロキサン化合物が生成する。溶媒や触媒などを除去することで、ポリオルガノシルセスキオキサン化合物およびポリオルガノシロキサン化合物が固体として単離される。得られる化合物の構造や分子量、末端基の種類などは反応の際の触媒、溶媒、pH、濃度などによって変化させることができる。   The reaction formulas (14) and (15) will be described. A trifunctional organosilicon monomer and / or a bifunctional organosilicon monomer having an organic group R ′ is hydrolyzed in a solvent such as alcohol to produce a silanol compound. The silicon monomer shown in the above formula is an alkoxide, and R ″ OH is eliminated by hydrolysis, but chloride can also be used as the silicon monomer. However, hydrogen chloride is generated as a desorbing component in this case. The silanol compound obtained by hydrolysis is further dehydrated and condensed by heating or the like to produce a polyorganosilsesquioxane compound and a polyorganosiloxane compound. By removing the solvent and the catalyst, the polyorganosilsesquioxane compound and the polyorganosiloxane compound are isolated as solids. The structure, molecular weight, type of terminal group, and the like of the resulting compound can be changed depending on the catalyst, solvent, pH, concentration, etc. during the reaction.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R、Rは置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R、Rの各々は同じでも異なっていてもよい。R44からR47は炭素原子数1から4のアルキル基または水素原子であり、aは1以上の整数である。) (In the formula, each of R 7 and R 8 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 7 and R 8 is the same. R 44 to R 47 are each an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and a is an integer of 1 or more.)

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R、R10は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R、R10の各々は同じでも異なっていてもよい。R48からR51は炭素原子数1から4のアルキル基または水素原子であり、bは1以上の整数である。) (In the formula, R 9 and R 10 are each a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 9 and R 10 is the same. R 48 to R 51 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and b is an integer of 1 or more.)

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R11、R12は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R11、R12の各々は同じでも異なっていてもよい。R52、R53は炭素原子数1から4のアルキル基または水素原子であり、cは1以上の整数である。) (Wherein R 11 and R 12 are each a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 11 and R 12 is the same. R 52 and R 53 are each an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and c is an integer of 1 or more.)

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R13、R14は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R13、R14の各々は同じでも異なっていてもよい。R54、R55は炭素原子数1から4のアルキル基または水素原子であり、dは1以上の整数である。) (In the formula, R 13 and R 14 are each a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 13 and R 14 is the same. R 54 and R 55 are each an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and d is an integer of 1 or more.)

一方、ケイ素モノマーを加水分解して得られるゾルを基板上に塗布して、加熱乾燥させる方法について説明する。ここで述べるケイ素モノマーとは下記一般式(16)(17)(18)(19)で示される3官能ケイ素モノマーおよび/または一般式(20)(21)で示される2官能ケイ素モノマーを溶媒中で、水と共存させて室温もしくは加熱しながら攪拌する。反応式(14)および反応式(15)同様の加水分解、脱水縮合反応を経由してゾルを調製する。得られたゾルの塗膜を加熱すると、シラノールや未反応のアルコキシド同士が脱水もしくは脱アルコール反応により縮合し、緻密な一般式(2)や(3)に示すようなシルセスキオキサン骨格もしくはオルガノシロキサン骨格を形成する。   On the other hand, a method of applying a sol obtained by hydrolyzing a silicon monomer on a substrate and drying by heating will be described. The silicon monomer described here is a trifunctional silicon monomer represented by the following general formula (16) (17) (18) (19) and / or a bifunctional silicon monomer represented by the general formula (20) (21) in a solvent. And stir in the presence of water at room temperature or with heating. A sol is prepared through the same hydrolysis and dehydration condensation reactions as in Reaction Formula (14) and Reaction Formula (15). When the obtained sol coating is heated, silanols and unreacted alkoxides are condensed by dehydration or dealcoholization reaction, resulting in a dense silsesquioxane skeleton or organo group as shown in general formulas (2) and (3). A siloxane skeleton is formed.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、RからR10は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。RからR10の各々は同じでも異なっていてもよい。R56からR59は各々独立して炭素原子数1から4のアルキル基または水素原子である。) (Wherein R 7 to R 10 are either substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, or substituted or unsubstituted phenyl groups. Each of R 7 to R 10 is the same. And R 56 to R 59 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom.)

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R11からR14は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R11からR14の各々は同じでも異なっていてもよい。R60、R61は各々独立して炭素原子数1から4のアルキル基または水素原子である。) (Wherein R 11 to R 14 are any one of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 11 to R 14 is the same. And R 60 and R 61 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom.)

ゾルを調製するために使用できる代表的なケイ素モノマーとしては、3官能ケイ素モノマー、2官能ケイ素モノマーが挙げられる。3官能ケイ素モノマーとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシランやフェニルトリメトキシシランなどが挙げられる。2官能ケイ素モノマーとしては、ジメチルジメトキシシランやジフェニルジメトキシシランなどが挙げられる。   Exemplary silicon monomers that can be used to prepare the sol include trifunctional silicon monomers and bifunctional silicon monomers. Examples of trifunctional silicon monomers include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and phenyltrimethoxysilane. Is mentioned. Examples of the bifunctional silicon monomer include dimethyldimethoxysilane and diphenyldimethoxysilane.

また、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシランなどのフッ素含有ケイ素モノマーを少量添加することができる。   Moreover, a small amount of fluorine-containing silicon monomers such as trifluoropropyltrimethoxysilane, heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, and tridecafluorooctyltrimethoxysilane can be added.

ゾルの調製には、水を加えることが好ましい。本発明の高分子中に含まれるアミノ基の濃度と、加えた水の添加量によって溶液のpHが変化し、モノマーの加水分解を促進される。水の添加量は前記反応式(14)または反応式(15)中のモノマーのOR’’基に対し0.1当量以上20当量以下である。   For the preparation of the sol, it is preferable to add water. The pH of the solution changes depending on the concentration of the amino group contained in the polymer of the present invention and the amount of added water, and the hydrolysis of the monomer is promoted. The amount of water added is 0.1 equivalent or more and 20 equivalents or less with respect to the OR ″ group of the monomer in the reaction formula (14) or the reaction formula (15).

また、一般式(10)、一般式(11)に示すポリオルガノシルセスキオキサン化合物および一般式(12)、一般式(13)に示すポリオルガノシロキサン化合物と前記反応式(14)または反応式(15)中のケイ素モノマーを混合して用いることもできる。この場合、ゾルの調製と同様、水を加えることができる。水の添加量はモノマーのOR’’基に対し0.1当量以上20当量以下であることが好ましい。   Further, the polyorganosilsesquioxane compound represented by the general formula (10), the general formula (11) and the polyorganosiloxane compound represented by the general formula (12) and the general formula (13) and the above reaction formula (14) or the reaction formula The silicon monomer in (15) can also be mixed and used. In this case, water can be added as in the preparation of the sol. The amount of water added is preferably 0.1 equivalents or more and 20 equivalents or less with respect to the OR ″ group of the monomer.

さらに、塗布性や加熱後の対溶剤性を高めるために、テトラメトキシシランやテトラエトキシシランなどの4官能ケイ素モノマーを併用することができる。
また、本発明のA層を形成する上記のポリシロキサン化合物に2級または3級のアミノ基を導入する方法について説明する。
Furthermore, tetrafunctional silicon monomers such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane can be used in combination in order to improve the coating property and solvent resistance after heating.
In addition, a method for introducing a secondary or tertiary amino group into the polysiloxane compound forming the A layer of the present invention will be described.

前記一般式(4)(5)(6)はA層を形成するポリシロキサン中に含まれる構造を示しており、一般式(4)(5)(6)の内、少なくとも1つ以上の構造を含むことが好ましい。R15,R16,R19,R20,R22,R25,R26,R28はそれぞれ異なった置換基でも良く、R15とR16,R19とR20,R25とR26がそれぞれ互いに結合して環構造を形成していても良い。ただし、R15とR16のいずれか一方は水素原子以外の置換基である。一般式(4)(5)(6)の構造を2つ以上含む場合、2種類またはそれ以上の異なる種類を含むことができる。 The general formulas (4), (5), and (6) represent structures included in the polysiloxane forming the A layer, and at least one of the general formulas (4), (5), and (6) is included. It is preferable to contain. R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 25 , R 26 , and R 28 may be different substituents, and R 15 and R 16 , R 19 and R 20 , R 25 and R 26 are They may be bonded to each other to form a ring structure. However, either one of R 15 and R 16 is a substituent other than a hydrogen atom. When two or more structures of the general formulas (4), (5), and (6) are included, two or more different types can be included.

前記一般式(4)(5)(6)で示される構造は、下記一般式(22)(23)(24)で示されるシラン化合物を用いて本発明のA層を形成するポリシロキサン中に導入することができる。   The structures represented by the general formulas (4), (5), and (6) are formed in the polysiloxane that forms the A layer of the present invention using the silane compounds represented by the following general formulas (22), (23), and (24). Can be introduced.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(式中、R15,R16,R19,R20,R22,R25,R26,R28はそれぞれ独立して水素原子、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基である。R15とR16,R19とR20、R19とR22、R25とR26がそれぞれ互いに結合した環構造であっても良い。R15とR16のいずれか一方は水素原子以外である。R17、R21、R23、R27、R29は芳香環に直接結合しない炭素原子数1から12の2価の有機基である。R62、R64、R66は炭素原子数1から4のアルキル基または水素原子である。R63、R65、R67は水酸基、置換または非置換の炭素原子数1から5のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、置換または非置換のフェニル基のいずれかである。r、s、tは1以上の整数、uは2以上の整数を示す。) (Wherein R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 25 , R 26 , R 28 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, An alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a styryl group, each having a ring structure in which R 15 and R 16 , R 19 and R 20 , R 19 and R 22 , and R 25 and R 26 are bonded to each other. One of R 15 and R 16 is other than a hydrogen atom, and R 17 , R 21 , R 23 , R 27 , and R 29 are divalent having 1 to 12 carbon atoms that are not directly bonded to the aromatic ring. R 62 , R 64 , and R 66 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and R 63 , R 65 , and R 67 are each a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 4 carbon atoms. 5 al Group, indicates an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxyl group, or substituted or unsubstituted phenyl group .r, s, t is an integer of 1 or more, u is an integer of 2 or more.)

前記一般式(4)(5)(6)で示される構造を有するポリシロキサンから本発明のA層を形成する方法は、前記一般式(2)で示されるポリオルガノシルセスキオキサン化合物や前記一般式(3)で示されるポリオルガノシロキサン化合物からなるA層を形成する方法と同様である。具体的には、下記の二つの方法が挙げられる。まず、前記一般式(22)(23)(24)で示されるシラン化合物の内少なくとも1種類の化合物を、前記一般式(12)で示されるポリオルガノシルセスキオキサン化合物および/または一般式(13)で示されるポリオルガノシロキサン化合物と溶媒中で混合し、得られた溶液を基板上に塗布して、加熱乾燥させる方法である。もう1つは、前記一般式(22)(23)(24)で示される化合物の内少なくとも1種類の化合物を、その他のケイ素モノマーと混合した溶液を加水分解して得られるゾルを基板上に塗布して、加熱乾燥させる方法である。   The method of forming the A layer of the present invention from the polysiloxane having the structure represented by the general formulas (4), (5), and (6) includes the polyorganosilsesquioxane compound represented by the general formula (2) This is the same as the method for forming the A layer composed of the polyorganosiloxane compound represented by the general formula (3). Specifically, there are the following two methods. First, at least one of the silane compounds represented by the general formulas (22), (23), and (24) is converted into a polyorganosilsesquioxane compound and / or the general formula (12) represented by the general formula (12). The polyorganosiloxane compound shown in 13) is mixed in a solvent, and the resulting solution is applied onto a substrate and dried by heating. The other is a sol obtained by hydrolyzing a solution in which at least one of the compounds represented by the general formulas (22), (23) and (24) is mixed with other silicon monomers on a substrate. It is a method of applying and drying by heating.

前記一般式(22)(23)(24)で示されるシラン化合物はR63,R65,R67が水酸基またはアルコキシル基である3官能シランモノマーまたはR63,R65,R67が水酸基またはアルコキシル基以外である2官能シランモノマーに大別できる。3官能シランモノマーとしては、 Formula (22) (23) a silane compound represented by (24) is R 63, R 65, R 67 is a hydroxyl group or an alkoxyl group trifunctional silane monomers or R 63, R 65, R 67 is a hydroxyl group or an alkoxyl It can be roughly classified into bifunctional silane monomers other than the group. As trifunctional silane monomer,

Figure 2007103921
Figure 2007103921

Figure 2007103921
Figure 2007103921

2官能シランモノマーとしては、   As bifunctional silane monomer,

Figure 2007103921
Figure 2007103921

が好適な例として挙げられるが、それらに限定されない。
本発明のA層を前記ポリシロキサンから形成する場合の好ましい加熱処理温度は120℃以上、さらに好ましくは140℃以上230℃以下である。120℃未満で加熱すると加水分解反応が不十分となるおそれがある。
Is a preferred example, but is not limited thereto.
A preferable heat treatment temperature when forming the A layer of the present invention from the polysiloxane is 120 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher and 230 ° C. or lower. If it is heated below 120 ° C., the hydrolysis reaction may be insufficient.

本発明のA層表面の純水の接触角は、70°以上95°以下の範囲が好ましい。より好ましくは、75°以上90°以下である。70°未満ではB層の結晶生長を促進する効果は小さく、十分なトランジスタ特性が得られない恐れがある。また、95°を超えるとA層とB層の密着性が著しく低下して、剥離が発生したり、B層を溶液塗布で形成する場合に、はじいてしまって塗布できなかったりする場合がある。   The contact angle of pure water on the surface of the layer A of the present invention is preferably in the range of 70 ° to 95 °. More preferably, it is not less than 75 ° and not more than 90 °. If it is less than 70 °, the effect of promoting the crystal growth of the B layer is small, and sufficient transistor characteristics may not be obtained. Further, if it exceeds 95 °, the adhesion between the A layer and the B layer is remarkably lowered, and peeling may occur, or when the B layer is formed by solution coating, it may be repelled and cannot be applied. .

架橋反応、溶剤除去の過程において、系内にはその温度領域で蒸発、揮発、焼失しない安定剤は溶液系から極力除去する。
塗布溶液の溶媒にはアルコール類やエステル類など任意のものを使用できる。反応を促進するために基板への濡れ性などを考慮して溶媒を選択すればよい。
In the process of cross-linking reaction and solvent removal, the stabilizer that does not evaporate, volatilize or burn out in the temperature region is removed from the solution system as much as possible.
Arbitrary things, such as alcohol and ester, can be used for the solvent of a coating solution. In order to promote the reaction, a solvent may be selected in consideration of wettability to the substrate.

A層の原料溶液の塗布方法は特に限定されるものではない。慣用のコーティング方法、例えばスピンコーティング法、キャスト法、スプレー塗布法、ドクターブレード法、ダイコーティング法、ディッピング法、印刷法、インクジェット法、滴下法等により塗布する。印刷法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクトプリンティングなどが挙げられる。これらの塗布方法のうち、塗布量を制御して所望の膜厚の成膜ができるという点で好ましい方法は、スピンコーティング法、ディッピング法、スプレー塗布法、インクジェット法である。また、得られた膜の絶縁性を保つためには塗布溶液に極力ゴミなどを混入させないことが重要であり、事前に原料溶液をメンブランフィルタで濾過することが望ましい。   The method for applying the raw material solution for the A layer is not particularly limited. It is applied by a conventional coating method such as spin coating method, casting method, spray coating method, doctor blade method, die coating method, dipping method, printing method, ink jet method, dropping method and the like. Examples of the printing method include screen printing, offset printing, gravure printing, flexographic printing, and micro contact printing. Among these coating methods, a preferable method in that a film can be formed with a desired film thickness by controlling the coating amount is a spin coating method, a dipping method, a spray coating method, or an ink jet method. Further, in order to maintain the insulating properties of the obtained film, it is important that dust and the like are not mixed in the coating solution as much as possible, and it is desirable to filter the raw material solution with a membrane filter in advance.

A層の膜厚は1nm以上100nm以下であり、好ましくは3nm以上50nm以下になるように液濃度を調整することが好ましい。1nm未満になると、均一な膜が得られにくくなり移動度が低下する恐れがある。一方、100nmを超えると見かけ上の誘電体膜厚が増加して、より高い駆動電圧が必要になる恐れがある。   It is preferable to adjust the liquid concentration so that the thickness of the A layer is 1 nm to 100 nm, preferably 3 nm to 50 nm. If it is less than 1 nm, it is difficult to obtain a uniform film and the mobility may be lowered. On the other hand, if the thickness exceeds 100 nm, the apparent dielectric film thickness increases, which may require a higher driving voltage.

A層を塗布する前に、基体表面の濡れ性向上のためにアルカリ液による超音波処理やUV照射等を用いて、基体の表面改質を行ってもよい。
次に、本発明のB層の好ましい態様について説明する。B層の構成材料は、有機半導体特性を示す化合物であれば、低分子化合物でも高分子化合物でも構わない。
Before applying the A layer, the surface of the substrate may be modified by ultrasonic treatment with an alkaline solution, UV irradiation or the like in order to improve the wettability of the substrate surface.
Next, the preferable aspect of B layer of this invention is demonstrated. The constituent material of the B layer may be a low molecular compound or a high molecular compound as long as it is a compound showing organic semiconductor characteristics.

A層の結晶化促進効果と相まって結晶性の高いB層が得られるという観点から、B層の構成材料は分子量2000以下の低分子有機半導体であることがより好ましい。
低分子化合物としてはアセン系化合物、チオフェンオリゴマ誘導体、フェニレン誘導体、フタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物、シアニン色素などが挙げられる。高分子化合物としてはポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体等が挙げられるが、特に高移動度のトランジスタを得るためにはアセン系化合物またはポルフィリン化合物を含有することが好ましい。
From the viewpoint of obtaining a highly crystalline B layer in combination with the crystallization promoting effect of the A layer, the constituent material of the B layer is more preferably a low molecular organic semiconductor having a molecular weight of 2000 or less.
Examples of the low molecular weight compound include acene compounds, thiophene oligomer derivatives, phenylene derivatives, phthalocyanine compounds, porphyrin compounds, and cyanine dyes. Examples of the polymer compound include polyacetylene derivatives, polythiophene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, and the like, but it is particularly preferable to contain an acene compound or a porphyrin compound in order to obtain a high mobility transistor.

下記にアセン系化合物の一例を示すが、本発明の化合物はこれらに限定されない。   Although an example of an acene type compound is shown below, the compound of the present invention is not limited to these.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

ポルフィリン化合物は下記一般式(25)で示されるポルフィリン化合物であることが好ましい。   The porphyrin compound is preferably a porphyrin compound represented by the following general formula (25).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

式中、R68からR75は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、または炭素原子数1以上12以下のアルキル基、オキシアルキル基、チオアルキル基、アルキルエステル基より選ばれる少なくとも1種を示す。R68からR75は同じ又は異なっていてよい。また、R68とR69、R70とR71、R72とR73、またはR74とR75は、それぞれが結合して芳香環を形成していてもよい。形成される芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられる。また、形成された芳香環は、いずれも、置換基を有していてもよいし、他のポルフィリン環と連結していてもよい。R76は水素原子でもよいし、アルキル基、アルコキシル基、ハロゲン原子などの基でもよい。また、Xは水素原子または金属原子を示す。Xの一例として、H、Cu、Zn、Ni、Co、Mg、Fe等の各種金属や、AlCl、TiO、FeCl、SiCl等の原子団などである。Xは特に限定されないが、2個の水素原子または銅原子であることが特に好ましい。ここで、Xが2個の水素原子の場合、無金属ポルフィリン化合物となる、その例としては、後述する一般式(29)に示される化合物などが挙げられる。 In the formula, R 68 to R 75 are each independently at least one selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an oxyalkyl group, a thioalkyl group, and an alkyl ester group. Indicates. R 68 to R 75 may be the same or different. R 68 and R 69 , R 70 and R 71 , R 72 and R 73 , or R 74 and R 75 may be bonded to each other to form an aromatic ring. Examples of the aromatic ring formed include a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring. Any of the formed aromatic rings may have a substituent or may be linked to another porphyrin ring. R 76 may be a hydrogen atom or a group such as an alkyl group, an alkoxyl group, or a halogen atom. X represents a hydrogen atom or a metal atom. As an example of the X, H, Cu, Zn, Ni, Co, Mg, and various metals such as Fe, is AlCl, TiO, FeCl, atomic group such as SiCl 2 like. X is not particularly limited, but is particularly preferably two hydrogen atoms or a copper atom. Here, when X is two hydrogen atoms, it becomes a metal-free porphyrin compound. Examples thereof include a compound represented by the following general formula (29).

以下にポルフィリン化合物の一例を示す。無置換、無金属体の構造を主体に示しているが、置換基、中心金属、中心原子団は限定されない。もちろん本発明の化合物はこれらに限定されない。   An example of a porphyrin compound is shown below. Although the structure of an unsubstituted and metal-free body is mainly shown, the substituent, the central metal, and the central atomic group are not limited. Of course, the compound of this invention is not limited to these.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

Figure 2007103921
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Figure 2007103921
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Figure 2007103921
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Figure 2007103921
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Figure 2007103921
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これらアセン系化合物やポルフィリン化合物は、A層が形成されている基板上に、真空蒸着法、分散塗布法、溶液塗布法等の一般的な手法で製膜することができる。好ましくは溶液塗布法である。   These acene compounds and porphyrin compounds can be formed on the substrate on which the A layer is formed by a general method such as a vacuum deposition method, a dispersion coating method, or a solution coating method. A solution coating method is preferred.

溶液塗布法でB層を形成するには、溶媒可溶性の前駆体を経由することが好ましい。塗布方法としては、特に限定されるものではない。慣用のコーティング方法、例えばスピンコーティング法、キャスト法、スプレー塗布法、ドクターブレード法、ダイコーティング法、ディッピング法、印刷法、インクジェット法、滴下法等により塗布することができる。印刷法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクトプリンティングなどが挙げられる。これらの塗布方法のうち、塗布量を制御して所望の膜厚の成膜ができるという点で好ましい方法はスピンコーティング法、ディッピング法、スプレー塗布法、インクジェット法である。一般的には、前駆体を溶媒に溶解した後に、溶液塗布により塗膜を形成し、加熱などによって有機半導体結晶層を形成する。前駆体は嵩高い置換基を有する化合物であって、嵩高い置換基部分の脱離を伴って平面性の高い有機半導体化合物に変換されることが好ましい。この方法により、溶液塗布と高結晶性のB層形成を両立することができる。また、脱離反応が完結し、かつ脱離成分が揮散して残留し難いなどの点から言えば、逆ディールスアルダー反応を用いることが、塗布プロセスの使用を容易にするという点で好ましい。   In order to form the B layer by the solution coating method, it is preferable to pass through a solvent-soluble precursor. The application method is not particularly limited. It can apply | coat by a conventional coating method, for example, a spin coating method, a cast method, a spray coating method, a doctor blade method, a die coating method, a dipping method, a printing method, an inkjet method, a dripping method etc. Examples of the printing method include screen printing, offset printing, gravure printing, flexographic printing, and micro contact printing. Among these coating methods, a preferable method is a spin coating method, a dipping method, a spray coating method, and an ink jet method in that a film thickness of a desired film thickness can be formed by controlling the coating amount. Generally, after a precursor is dissolved in a solvent, a coating film is formed by solution coating, and an organic semiconductor crystal layer is formed by heating or the like. The precursor is a compound having a bulky substituent, and is preferably converted into an organic semiconductor compound having high planarity with the elimination of the bulky substituent moiety. This method makes it possible to achieve both solution coating and formation of a highly crystalline B layer. Further, from the viewpoint that the elimination reaction is completed and the elimination component is hardly volatilized and remains, it is preferable to use the reverse Diels-Alder reaction from the viewpoint of facilitating use of the coating process.

ここで、ディールスアルダー反応とは共役ジエンに、ジエノフィルと呼ばれる二重結合が付加して環状構造を生じる有機化学反応である。逆ディールスアルダー反応とはディールスアルダー反応の逆反応で、ディールスアルダー反応によって形成された環状構造が共役ジエンとジエノフィルに変換される反応である。   Here, the Diels-Alder reaction is an organic chemical reaction in which a double bond called dienophile is added to a conjugated diene to form a cyclic structure. The reverse Diels-Alder reaction is a reverse reaction of the Diels-Alder reaction and is a reaction in which a cyclic structure formed by the Diels-Alder reaction is converted into a conjugated diene and a dienophile.

逆ディールスアルダー反応させるためには、加熱、紫外線、可視光、赤外線、X線、電子線、レーザー照射などによるエネルギー付与を行うことが好適である。これらのエネルギー付与方法を複数組み合わせたることができる。すなわち、同時もしくは順次、これらの付与方法を組み合わせて使用することができる。   In order to perform the reverse Diels-Alder reaction, it is preferable to apply energy by heating, ultraviolet rays, visible light, infrared rays, X-rays, electron beams, laser irradiation, or the like. A plurality of these energy application methods can be combined. That is, these application methods can be used in combination simultaneously or sequentially.

前記逆ディールスアルダー反応可能な前駆体に用いる置換基としては、ビシクロ骨格が一般的である。ビシクロ骨格の一例を反応式(26)から(28)に示した。   A bicyclo skeleton is generally used as a substituent for the precursor capable of reverse Diels-Alder reaction. An example of the bicyclo skeleton is shown in the reaction formulas (26) to (28).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(R77およびR78は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、アルコキシル基などである。R77とR78は互いに結合して環構造であっても良い。) (R 77 and R 78 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, hydroxyl group, alkyl group, alkoxyl group, etc. R 77 and R 78 may be bonded to each other to form a ring structure.)

Figure 2007103921
Figure 2007103921

Figure 2007103921
Figure 2007103921

反応式(26)と反応式(27)に示す反応は主に熱によって逆ディールスアルダー反応が引き起こされ、一般式(28)に示す反応は主に光照射によって引き起こされる。
反応式(26)から(28)に示したビシクロ骨格を有する有機半導体前駆体(以下、ビシクロ体)の例を以下に示した。
In the reactions shown in the reaction formulas (26) and (27), the reverse Diels-Alder reaction is caused mainly by heat, and the reactions shown in the general formula (28) are mainly caused by light irradiation.
Examples of organic semiconductor precursors having a bicyclo skeleton represented by reaction formulas (26) to (28) (hereinafter referred to as “bicyclo forms”) are shown below.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

Figure 2007103921
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ビシクロ体を前駆体に用いたときのB層の作製法としては、ビシクロ体を有機溶媒に溶解させてから、A層が形成されている基材に塗布し、その後に加熱および/または光照射することで有機半導体化合物の結晶化膜を得る方法が好ましい。   As a method for producing the B layer when the bicyclo body is used as a precursor, the bicyclo body is dissolved in an organic solvent, and then applied to the substrate on which the A layer is formed, and then heated and / or irradiated with light. Thus, a method of obtaining a crystallized film of an organic semiconductor compound is preferable.

A層とB層は少なくとも一部で密着していれば良く、A層とB層の間には一部電極などの他の素子構成要素が存在してもよい。
B層を塗布する前に必要に応じてA層の表面を一般的な手法を用いて改質を行ってもよい。
It is sufficient that the A layer and the B layer are in close contact with each other, and another element component such as a partial electrode may exist between the A layer and the B layer.
Before applying the B layer, the surface of the A layer may be modified using a general method as necessary.

また、半導体層中に極力ゴミなどを混入させないために、前駆体溶液を事前にメンブランフィルタなどのフィルタで濾過することが望ましい。なぜならば、不溶分や外部からのゴミの混入は均一な配向を妨げ、OFF電流の増加やON/OFF比の低下を引き起こす場合があるからである。また、ビシクロ体の塗膜の際に130℃以下などの温度で予備乾燥することもできる。   Moreover, it is desirable to filter the precursor solution with a filter such as a membrane filter in advance in order to prevent dust and the like from entering the semiconductor layer as much as possible. This is because insoluble matters and external dust contamination prevent uniform orientation and may cause an increase in OFF current and a decrease in ON / OFF ratio. In addition, it can be pre-dried at a temperature of 130 ° C. or lower when the bicyclo coating is applied.

塗布形成されたビシクロ骨格は加熱および/または光照射によって逆ディールスアルダー反応を引き起こし、前記反応式(26)から(28)に示したように脱離成分の脱離に伴い芳香環(ベンゾ体)へ変換する。芳香環の生成と同時に有機半導体分子同士のスタッキングによる結晶成長を引き起こし、有機半導体化合物の結晶化膜が得られる。また、脱離反応を加熱のみで行う時は140℃以上の加熱が必要である場合がほとんどである。より高い電界効果移動度を得るための加熱温度としては150℃以上280℃以下が好ましく、170℃以上230℃以下の範囲がより好ましい。150℃未満では結晶成長が十分な結晶化膜が得られない場合があり、280℃を越えると急激な膜収縮のためにクラックが発生する場合がある。   The bicyclo skeleton formed by coating causes a reverse Diels-Alder reaction by heating and / or light irradiation. As shown in the reaction formulas (26) to (28), the aromatic ring (benzo) is removed along with the elimination of the elimination component. Convert to Simultaneously with the generation of the aromatic ring, crystal growth is caused by stacking organic semiconductor molecules, and a crystallized film of the organic semiconductor compound is obtained. Further, when the elimination reaction is carried out only by heating, heating at 140 ° C. or higher is necessary in most cases. The heating temperature for obtaining higher field effect mobility is preferably 150 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, and more preferably 170 ° C. or higher and 230 ° C. or lower. If it is less than 150 ° C., a crystallized film with sufficient crystal growth may not be obtained. If it exceeds 280 ° C., cracks may occur due to rapid film shrinkage.

加熱は、一般的には、ホットプレート上、熱風循環型オーブンや真空オーブン中等で行われるが、加熱方法は限定されない。均一配向を得るためにはホットプレート上で瞬時に加熱する方法が好ましい。また、赤外線ランプなどで加熱することも可能である。   Heating is generally performed on a hot plate in a hot air circulation oven, a vacuum oven, or the like, but the heating method is not limited. In order to obtain uniform alignment, a method of instantaneously heating on a hot plate is preferable. It is also possible to heat with an infrared lamp or the like.

一方、前記反応式(28)に示す反応のように、光照射により脱離反応が起こる場合は、波長が300nm以上500nm以下である光を照射することが好ましい。300nm未満の光を照射した場合、所望の脱離反応以外の副反応が起こることがある。500nm以上の波長の光を照射した場合、生成した有機半導体が酸化されるなどの副反応によってトランジスタ特性の低下を招くことがある。   On the other hand, when the elimination reaction occurs by light irradiation as in the reaction shown in the reaction formula (28), it is preferable to irradiate light having a wavelength of 300 nm to 500 nm. When light of less than 300 nm is irradiated, side reactions other than the desired elimination reaction may occur. When light having a wavelength of 500 nm or more is irradiated, the transistor characteristics may be deteriorated due to side reactions such as oxidation of the generated organic semiconductor.

光照射には高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュライト、XeClエキシマランプなどを光源に使用することができる。照射に必要な波長のみを使用するためや、照射強度の調節、光源からの熱をカットするために、光源と本発明のB層の間には各種の光学フィルターや熱カットフィルターを挟んで使用することができる。   For light irradiation, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a xenon flash light, a XeCl excimer lamp, or the like can be used as a light source. In order to use only the wavelength necessary for irradiation, to adjust the irradiation intensity, or to cut the heat from the light source, various optical filters and heat cut filters are sandwiched between the light source and the B layer of the present invention. can do.

また、光照射と同時もしくは光照射後に加熱を行うことによって、結晶化を促進させることができる。より高い電界効果移動度を得るための加熱温度としては50℃以上180℃以下が好ましく、80℃以上150℃以下の範囲が特に好ましい。   Further, crystallization can be promoted by heating at the same time as the light irradiation or after the light irradiation. The heating temperature for obtaining higher field effect mobility is preferably 50 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and particularly preferably in the range of 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.

また、より高い結晶性を得るためには加熱前の塗膜を布などで軽く擦るラビング処理を行うことができる。ラビング処理に使用する布はレーヨン、木綿、絹などが挙げられるが、これらに限定されない。   Further, in order to obtain higher crystallinity, a rubbing treatment in which the coating film before heating is lightly rubbed with a cloth or the like can be performed. The cloth used for the rubbing treatment includes, but is not limited to, rayon, cotton, silk and the like.

これらの操作によって得られるB層の膜厚は好ましくは10nm以上200nm以下、より好ましくは20nm以上150nm以下である。膜厚は表面粗さ計や段差計などで測定できる。   The thickness of the B layer obtained by these operations is preferably 10 nm to 200 nm, more preferably 20 nm to 150 nm. The film thickness can be measured with a surface roughness meter or a step gauge.

またB層をフタロシアニン等の他の一般的な有機半導体化合物に置き換えることも考えられる。
また本発明で得られた有機膜は電界効果型トランジスタに用いることが最も好ましいが、他のデバイス等にも応用が可能である。
It is also conceivable to replace the B layer with another general organic semiconductor compound such as phthalocyanine.
The organic film obtained in the present invention is most preferably used for a field effect transistor, but can be applied to other devices.

図1(b)および(c)は本発明の電界効果型トランジスタの別の例を一部拡大して示す模式的な断面図である。図1(b)および(c)に示す電界効果型トランジスタは、基材8、ゲート電極1、ゲート絶縁層2、高分子化合物を含有する層3(A層)、ソース電極4、ドレイン電極5および有機半導体層6(B層)から構成される。   FIGS. 1B and 1C are schematic cross-sectional views showing another example of the field-effect transistor of the present invention partially enlarged. A field effect transistor shown in FIGS. 1B and 1C includes a base material 8, a gate electrode 1, a gate insulating layer 2, a layer 3 containing a polymer compound (A layer), a source electrode 4, and a drain electrode 5. And an organic semiconductor layer 6 (B layer).

ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極としては、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、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機および有機半導体、例えばシリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン等が挙げられる。電極の作製方法としてはスパッタ法、蒸着法、溶液やペーストからの印刷法、インクジェット法、ディップ法などが挙げられる。また、電極材料としては、上に挙げた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。   The gate electrode, source electrode, and drain electrode are not particularly limited as long as they are conductive materials. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, aluminum, zinc, magnesium , And alloys thereof, conductive metal oxides such as indium / tin oxide, or inorganic and organic semiconductors whose conductivity has been improved by doping, such as silicon single crystal, polysilicon, amorphous silicon, germanium, graphite, Examples include polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylene vinylene, polyparaphenylene vinylene, and the like. Examples of the method for producing the electrode include a sputtering method, a vapor deposition method, a printing method from a solution and a paste, an ink jet method, and a dipping method. Further, among the electrode materials mentioned above, those having low electric resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable.

また、絶縁層としては、A層が均一に塗布できるものであれば何でもよいが、誘電率が高く、導電率が低いものが好ましい。例としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルなどの無機酸化物や窒化物、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール、エポキシ樹脂等の有機絶縁材料が挙げられる。フレキシブルで軽量な基板を作成できると言う観点から、有機絶縁材料が好ましい。また、絶縁層上にA層を均一に塗布するためには、表面の平滑性の高い絶縁層を形成する必要がある。その場合、絶縁層の下地(例えばゲート電極)を選ばずに絶縁層表面を平滑化できる上、A層形成時に溶剤に侵されないと言う観点から、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール、エポキシ樹脂を用いた熱硬化性樹脂が好ましい。   The insulating layer may be anything as long as the A layer can be applied uniformly, but preferably has a high dielectric constant and low conductivity. Examples include inorganic oxides and nitrides such as silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide, polyacrylate, polymethacrylate, polyethylene terephthalate, polyimide, polyether, polyamide, polyamideimide, polybenzoxazole, Examples thereof include organic insulating materials such as polybenzothiazole, phenol resin, polyvinyl phenol, and epoxy resin. From the viewpoint that a flexible and lightweight substrate can be produced, an organic insulating material is preferable. Moreover, in order to apply | coat A layer uniformly on an insulating layer, it is necessary to form an insulating layer with high surface smoothness. In that case, the surface of the insulating layer can be smoothed without selecting the base of the insulating layer (for example, the gate electrode), and from the viewpoint of not being attacked by the solvent when forming the A layer, heat using a phenol resin, polyvinyl phenol, or epoxy resin A curable resin is preferred.

本発明に好適に用いられる基材8としてはシリコン、ガラス、金属、樹脂などを板状、ホイル状、フィルム状もしくはシート状に加工されたものが挙げられる。特に、柔軟性や加工性の観点から樹脂基材が好ましい。使用される樹脂基材の材質としては、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)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSF)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアリレート(PAR)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリシクロオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン、ABS、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、セルロース樹脂が挙げられる。これらの樹脂材料に無機酸化物微粒子を混合したり、無機素材を結合させたりした有機−無機複合材料基材などを用いても良い。なお、図1(b)において、ゲート電極が基材の機能を果たす場合、基材を用いずに電界効果型トランジスタを形成することができる。   Examples of the base material 8 suitably used in the present invention include those obtained by processing silicon, glass, metal, resin or the like into a plate shape, foil shape, film shape or sheet shape. In particular, a resin base material is preferable from the viewpoints of flexibility and processability. The resin base material used is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), polyethersulfone (PES), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide. (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyarylate (PAR), polyamideimide (PAI), polycycloolefin resin, acrylic resin, polystyrene, ABS, polyethylene, polypropylene, polyamide resin, polycarbonate resin, polyphenylene ether resin, A cellulose resin is mentioned. An organic-inorganic composite material base material in which inorganic oxide fine particles are mixed with these resin materials or an inorganic material is bonded may be used. Note that in FIG. 1B, in the case where the gate electrode functions as a base material, a field effect transistor can be formed without using the base material.

本発明における電界効果型トランジスタ構造はトップコンタクト電極型、ボトムコンタクト電極型、トップゲート電極型のいずれでも良い。また横型に限定されるものではなく、縦型(ソース電極、ドレイン電極の一方が基材側の有機半導体層表面にあり、他方が基材とは反対側の有機半導体層表面にある構造)でもよい。   The field effect transistor structure in the present invention may be any of a top contact electrode type, a bottom contact electrode type, and a top gate electrode type. Also, it is not limited to the horizontal type, but also a vertical type (a structure in which one of the source electrode and the drain electrode is on the surface of the organic semiconductor layer on the substrate side and the other is on the surface of the organic semiconductor layer on the side opposite to the substrate) Good.

以下に合成例および実施例を示すが、本発明はそれらの実施例に限られるものではない。
合成例1
工程1−1
1,3−シクロヘキサジエン3.16g(39.5mmol)、トランス−1,2−ビス(フェニルスルフォニル)エチレン10.5g(34.1mmol)、トルエン200mlの混合液を7時間還流させた。その後、冷却、減圧下濃縮することにより反応混合物を得た。この反応粗生成物を再結晶(クロロホルム/ヘキサン)することにより5,6−ビス(フェニルスルフォニル)−ビシクロ[2.2.2]オクタ−2−エン(13.8g、35.6mmol、収量90%)を得た。
Synthesis Examples and Examples are shown below, but the present invention is not limited to these Examples.
Synthesis example 1
Step 1-1
A mixture of 3.16 g (39.5 mmol) of 1,3-cyclohexadiene, 10.5 g (34.1 mmol) of trans-1,2-bis (phenylsulfonyl) ethylene and 200 ml of toluene was refluxed for 7 hours. Then, the reaction mixture was obtained by cooling and concentrating under reduced pressure. The crude reaction product was recrystallized (chloroform / hexane) to give 5,6-bis (phenylsulfonyl) -bicyclo [2.2.2] oct-2-ene (13.8 g, 35.6 mmol, yield 90). %).

工程1−2
得られた5,6−ビス(フェニルスルフォニル)−ビシクロ[2.2.2]オクタ−2−エン7.76g(20mmol)、無水テトラヒドロフラン50mlの混合液の反応系を窒素置換した。その後、イソシアノ酢酸エチル2.425ml(22mmol)を加え0℃に冷却した。カリウムt−ブトキシド(50ml/1M THF(テトラヒドロフラン)溶液)を2時間かけて滴下した後、室温で3時間攪拌した。反応終了後、希塩酸を加えてから反応混合物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水、飽和食塩水の順で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム)で精製し、エチル−4,7−ジヒドロ−4,7−エタノ−2H−イソインドール−1−カルボキシレートを得た(3.5g、16mmol、収率80%)。
Step 1-2
The reaction system of the obtained mixture of 5,6-bis (phenylsulfonyl) -bicyclo [2.2.2] oct-2-ene (7.76 g, 20 mmol) and anhydrous tetrahydrofuran (50 ml) was purged with nitrogen. Thereafter, 2.425 ml (22 mmol) of ethyl isocyanoacetate was added and cooled to 0 ° C. Potassium t-butoxide (50 ml / 1 M THF (tetrahydrofuran) solution) was added dropwise over 2 hours, followed by stirring at room temperature for 3 hours. After completion of the reaction, dilute hydrochloric acid was added, and the reaction mixture was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, distilled water and saturated brine in that order, and dried over anhydrous sodium sulfate. Purification by silica gel column chromatography (chloroform) gave ethyl-4,7-dihydro-4,7-ethano-2H-isoindole-1-carboxylate (3.5 g, 16 mmol, 80% yield).

工程1−3
アルゴン雰囲気下、得られたエチル−4,7−ジヒドロ−4,7−エタノ−2H−イソインドール−1−カルボキシレート0.42g(1.92mmol)、無水THF50mlの混合溶液を0℃まで冷却した。その後、水素化リチウムアルミニウム粉0.228g(6mmol)を加え、2時間攪拌した。その後、THFを除去し、クロロホルムで抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水、飽和食塩水の順で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この反応溶液を濾過、アルゴン置換、遮光し、p−トルエンスルホン酸10mgを加え12時間室温で攪拌した。さらにp−クロラニル0.11gを加え12時間室温で攪拌した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水、飽和食塩水の順で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮後、アルミナカラムクロマトグラフィー(クロロホルム)と再結晶(クロロホルム/メタノール)により下記一般式(29)で表わされる無金属テトラビシクロ体を得た(0.060g、0.097mmol、収率20%)。
Step 1-3
Under an argon atmosphere, a mixed solution of the obtained ethyl-4,7-dihydro-4,7-ethano-2H-isoindole-1-carboxylate 0.42 g (1.92 mmol) and anhydrous THF 50 ml was cooled to 0 ° C. . Thereafter, 0.228 g (6 mmol) of lithium aluminum hydride powder was added and stirred for 2 hours. Then, THF was removed, extracted with chloroform, washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, distilled water and saturated brine in that order, and dried over anhydrous sodium sulfate. This reaction solution was filtered, purged with argon, protected from light, 10 mg of p-toluenesulfonic acid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. Further, 0.11 g of p-chloranil was added and stirred at room temperature for 12 hours. The extract was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, distilled water, and saturated brine in that order, and dried over anhydrous sodium sulfate. After the solution was concentrated, a metal-free tetrabicyclo compound represented by the following general formula (29) was obtained by alumina column chromatography (chloroform) and recrystallization (chloroform / methanol) (0.060 g, 0.097 mmol, yield 20). %).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

工程1−4
得られた無金属テトラビシクロ体0.02g(0.032mmol)と酢酸銅(II)一水和物0.019g(0.1mmol)のクロロホルム30ml−メタノール3ml溶液を室温で3時間攪拌した。反応溶液を蒸留水と飽和食塩水とで洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮後、クロロホルム/メタノールで再結晶し、下記一般式(30)で表されるテトラビシクロ銅錯体を得た(0.022g,収率100%)。
Step 1-4
A solution of 0.02 g (0.032 mmol) of the obtained metal-free tetrabicyclo and 0.019 g (0.1 mmol) of copper (II) acetate monohydrate in 30 ml of chloroform and 3 ml of methanol was stirred at room temperature for 3 hours. The reaction solution was washed with distilled water and saturated brine, and then dried over anhydrous sodium sulfate. The solution was concentrated and recrystallized with chloroform / methanol to obtain a tetrabicyclocopper complex represented by the following general formula (30) (0.022 g, yield 100%).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

合成例2
工程2−1
ペンタセン(1.39g、5.0mmol)、ビニレンカーボネート(0.32g、5.0mmol)、キシレン(95ml)をオートクレーブに入れ、180℃で72時間撹拌させた。反応後、減圧下濃縮、乾燥させることで下記一般式(31)で示される化合物が得られた(1.78g、98%)。
Synthesis example 2
Step 2-1
Pentacene (1.39 g, 5.0 mmol), vinylene carbonate (0.32 g, 5.0 mmol), and xylene (95 ml) were placed in an autoclave and stirred at 180 ° C. for 72 hours. After the reaction, the compound represented by the following general formula (31) was obtained by concentration and drying under reduced pressure (1.78 g, 98%).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

工程2−2
工程2−1で得られた化合物(1g、2.7mmol)を反応容器に入れ、1,4−ジオキサン(30ml)に溶解させた。そこへ(4M)NaOH(11.3ml)を加え、1時間還流させた。反応終了後、反応物を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、有機層を水、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後減圧下濃縮した。それにより、下記一般式(32)で示される6,13−Dihydro−15,16−dihydoxy−6,13−ethanopentaceneを得た(0.91g、100%)。
Step 2-2
The compound (1 g, 2.7 mmol) obtained in step 2-1 was put in a reaction vessel and dissolved in 1,4-dioxane (30 ml). (4M) NaOH (11.3 ml) was added thereto, and the mixture was refluxed for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction product was poured into water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. As a result, 6,13-Dihydro-15,16-dihydroxy-6,13-ethanolpentene represented by the following general formula (32) was obtained (0.91 g, 100%).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

工程2−3
反応容器を窒素置換し、ジメチルスルホキシド(8.6ml、93.5mmol)、塩化メチレン(48ml)を加えた。反応容器を−60℃に冷却してからトリフルオロ酢酸無水物(11.7ml、84.3mmol)を加え、10分間撹拌した。撹拌後、工程(2)で得られた6,13−Dihydro−15,16−dihydoxy−6,13−ethanopentacene(0.96g、2.7mmol)をジメチルスルホキシド(4ml)に溶解させたものを反応溶液中へゆっくりと滴下した。滴下後、−60℃のまま1.5時間撹拌してからトリエチルアミン(27.5ml)を加えた。その後さらに1.5時間撹拌してから室温に戻し、反応溶液を10%塩酸150ml中へ注ぎ、塩化メチレンで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧下濃縮した。得られた粗生成物を酢酸エチルで洗浄することで下記一般式(33)で示される6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneを得た(0.45g、50%)。
Step 2-3
The reaction vessel was purged with nitrogen, and dimethyl sulfoxide (8.6 ml, 93.5 mmol) and methylene chloride (48 ml) were added. The reaction vessel was cooled to −60 ° C., trifluoroacetic anhydride (11.7 ml, 84.3 mmol) was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. After stirring, the reaction was performed by dissolving 6,13-Dihydro-15,16-dihydroxy-6,13-ethanolpentene (0.96 g, 2.7 mmol) obtained in step (2) in dimethyl sulfoxide (4 ml). Slowly dropped into the solution. After the dropwise addition, the mixture was stirred at -60 ° C. for 1.5 hours, and triethylamine (27.5 ml) was added. The mixture was further stirred for 1.5 hours and then returned to room temperature. The reaction solution was poured into 150 ml of 10% hydrochloric acid and extracted with methylene chloride. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The obtained crude product was washed with ethyl acetate to obtain 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione represented by the following general formula (33) (0.45 g, 50% ).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

合成例3
次に、2,6−Dianthryl−9,10−dihdro−9,10−ethanoanthracene−11,12−dioneを例にとって示す。
Synthesis example 3
Next, 2,6-Dianthryl-9, 10-dihdro-9, 10-ethanolanthracene-11, 12-dione will be described as an example.

工程3−1
2,6−Dibromoanthracene(2.41mmol,0.67g)、vinylene carbonate(3.80mmol,0.21ml)、無水キシレン(10ml)をオートクレーブに入れ、180℃で3日間反応させた。その後、室温に戻し、減圧下濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。それにより、下記一般式(34)で示される2,6−dibromo−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonateを得た(0.73g,72%)。
Step 3-1
2,6-Dibromoanthracene (2.41 mmol, 0.67 g), vinylene carbonate (3.80 mmol, 0.21 ml) and anhydrous xylene (10 ml) were placed in an autoclave and reacted at 180 ° C. for 3 days. Then, it returned to room temperature and concentrated under pressure reduction. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography. Thereby, 2,6-dibromo-9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-cis-11,12-diyl carbonate represented by the following general formula (34) was obtained (0.73 g, 72%).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

工程3−2
工程3−1で得られた2,6−dibromo−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonate(0.58mmol,0.24g)、文献(K.Ito, T.Suzuki, Y.Sakamoto, D.Kubota, Y.Inoue, F.Sato, S.Tokito, Angew. Chem. Int. Ed.2003,42,1159−1162.)に記載の方法によって得られたBoronic ester(1.33mmol,0.40g)、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(0.066mmol,0.077g)、トルエン(202ml)、1N NaCO(8.5ml)をフラスコに入れ、窒素置換し、18時間還流した。その後、室温に戻してからセライトろ過をし、ろ物をトルエンで洗浄した。その後、ろ液を減圧下濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーで生成した。それにより、下記一般式(35)で示される2,6−(2‘−Anthryl)−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonateが得られた(0.089g,25%)。
Step 3-2
2,6-dibromo-9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-cis-11,12-diyl carbonate (0.58 mmol, 0.24 g) obtained in step 3-1, literature (K. Ito, Boric obtained by the method described in T. Suzuki, Y. Sakamoto, D. Kubota, Y. Inoue, F. Sato, S. Tokyo, Angew. Chem. Int. Ed. ester (1.33mmol, 0.40g), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (0.066mmol, 0.077g), off the toluene (202ml), 1N Na 2 CO 3 (8.5ml) Put in a score, it was purged with nitrogen, and the mixture was refluxed for 18 hours. Then, after returning to room temperature, cerite filtration was carried out, and the residue was washed with toluene. Thereafter, the filtrate was concentrated under reduced pressure, and the resulting crude product was produced by silica gel chromatography. As a result, 2,6- (2′-Anthryl) -9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-cis-11,12-diyl carbonate represented by the following general formula (35) was obtained (0. 089 g, 25%).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

工程3−3
工程3−2で得られた2,6−(2‘−Anthryl)−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonate(0.11mmol,0.067g)を4N NaOH(2ml)、1,4−dioxane(4ml)の混合溶液中に入れ、窒素置換した。その後、1時間還流し、室温に戻した。そこへ水を加え、クロロホルムで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧下で濃縮することでジオール体が得られた。得られたジオール体を合成例1(工程1−3)と同様の方法でSwern酸化した。それにより、下記一般式(36)で示される2,6−Dianthryl−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−11,12−dioneが得られた(0.046g,69%)。
Step 3-3
2,6- (2′-Anthryl) -9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-cis-11,12-diyl carbonate (0.11 mmol, 0.067 g) obtained in Step 3-2 was converted to 4N. The mixture was placed in a mixed solution of NaOH (2 ml) and 1,4-dioxane (4 ml) and purged with nitrogen. Thereafter, the mixture was refluxed for 1 hour and returned to room temperature. Water was added thereto and extracted with chloroform. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain a diol. The obtained diol was subjected to Swern oxidation in the same manner as in Synthesis Example 1 (Step 1-3). Thereby, 2,6-Dianthryl-9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-11,12-dione represented by the following general formula (36) was obtained (0.046 g, 69%).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

ポリマー溶液aからeの調製
エタノール49.5g、1−ブタノール49.5gよりなる混合溶媒に市販のフレーク状のメチルシルセスキオキサン(MSQ)(昭和電工製、商品名GR650)0.7gを溶解させた。この溶液にメチルトリメトキシシラン0.25g、アミノ基を有するアルコキシシラン0.05g、と蒸留水0.05gを加え、室温で48時間攪拌した。得られた溶液を孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターを通して、ポリマー溶液aからeを調製した。アミノ基を有するアルコキシシランの種類を表1に示した。
Preparation of polymer solutions a to e 0.7 g of commercially available flaky methylsilsesquioxane (MSQ) (trade name GR650, manufactured by Showa Denko) was dissolved in a mixed solvent consisting of 49.5 g of ethanol and 49.5 g of 1-butanol. I let you. To this solution were added 0.25 g of methyltrimethoxysilane, 0.05 g of alkoxysilane having an amino group, and 0.05 g of distilled water, and the mixture was stirred at room temperature for 48 hours. Polymer solutions a to e were prepared by passing the obtained solution through a PTFE membrane filter having a pore size of 0.2 μm. Table 1 shows the types of alkoxysilanes having amino groups.

ポリマー溶液fの調製
エタノール49.5g、1−ブタノール49.5gよりなる混合溶媒に市販のフレーク状のメチルシルセスキオキサン(MSQ)(昭和電工製、商品名GR650)0.7gを溶解させた。この溶液にN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン0.3g、と蒸留水0.3gを加え、室温で48時間攪拌した。得られた溶液を孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターを通して、ポリマー溶液fを調製した。
Preparation of Polymer Solution f 0.7 g of commercially available flaky methylsilsesquioxane (MSQ) (trade name GR650, manufactured by Showa Denko) was dissolved in a mixed solvent composed of 49.5 g of ethanol and 49.5 g of 1-butanol. . To this solution, 0.3 g of N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane and 0.3 g of distilled water were added and stirred at room temperature for 48 hours. A polymer solution f was prepared by passing the obtained solution through a PTFE membrane filter having a pore size of 0.2 μm.

ポリマー溶液gの調製
エタノール49.5g、1−ブタノール49.5gよりなる混合溶媒に市販のフレーク状のメチルシルセスキオキサン(MSQ)(昭和電工製、商品名GR650)0.7gを溶解させた。この溶液にメチルトリメトキシシラン0.25g、3−アミノプロピルトリエトキシシラン0.05g、と蒸留水0.05gを加え、室温で48時間攪拌した。得られた溶液を孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターを通して、ポリマー溶液gを調製した。
Preparation of polymer solution g 0.7 g of commercially available flaky methylsilsesquioxane (MSQ) (trade name GR650, manufactured by Showa Denko) was dissolved in a mixed solvent composed of 49.5 g of ethanol and 49.5 g of 1-butanol. . To this solution, 0.25 g of methyltrimethoxysilane, 0.05 g of 3-aminopropyltriethoxysilane, and 0.05 g of distilled water were added and stirred at room temperature for 48 hours. The obtained solution was passed through a PTFE membrane filter having a pore diameter of 0.2 μm to prepare a polymer solution g.

ポリマー溶液hの調製
トルエン99gにオイル状のポリジメチルシロキサン(東レダウコーニングシリコーン製、商品名ダウ・コーニング200)を完全に溶解し、得られた溶液を孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターを通して、ポリマー溶液hを調製した。
Preparation of polymer solution h Oily polydimethylsiloxane (made by Toray Dow Corning Silicone, trade name Dow Corning 200) was completely dissolved in 99 g of toluene, and the resulting solution was passed through a PTFE membrane filter having a pore size of 0.2 μm. Polymer solution h was prepared.

シリカゾルiの調製
エタノール49.5g、1−ブタノール49.5gよりなる混合溶媒にメチルトリメトキシシラン0.95g、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン0.05g、と蒸留水0.05gを加えた。その後、室温で48時間攪拌し、シリカゾルiを調製した。
Preparation of silica sol i Distilled with a mixed solvent consisting of 49.5 g of ethanol and 49.5 g of 1-butanol, 0.95 g of methyltrimethoxysilane, 0.05 g of N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 0.05 g of water was added. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 48 hours to prepare silica sol i.

シラン溶液jの調製
エタノール99gに3−アミノプロピルトリエトキシシラン1gを加え、均一な溶液とした。得られた溶液を孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターを通して、シラン溶液jを調製した。
Preparation of Silane Solution j 1 g of 3-aminopropyltriethoxysilane was added to 99 g of ethanol to obtain a uniform solution. A silane solution j was prepared by passing the obtained solution through a PTFE membrane filter having a pore diameter of 0.2 μm.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

実施例1から11
(樹脂基板の作成)
膜厚188μmのPET基板表面に膜厚3μmのフェノール樹脂平坦化層を設けたPET基板上に銀ナノ粒子ペースト(日本ペイント(株)製、ファインスフェアSVE102)をコートした。その後、180℃/30分間熱風循環オーブン中で加熱を行うことによって、膜厚130nmのゲート電極を形成した。さらにこの上にポリ(p−ビニルフェノール)(重量平均分子量12,000)/メラミン架橋剤((株)三和ケミカル製、商品名ニカラックMX−750LM)/1−ブタノール/エタノール=7/3/63/27(重量比)の熱硬化性樹脂組成物をコートした。その後、180℃/60分間熱風循環オーブン中で加熱を行うことによって、膜厚500nmの絶縁層2を形成した。全面にフッ素樹脂をコートし、表面の純水接触角を115°以上にした後、ソース−ドレイン電極パターン状に紫外線を照射し、照射したエリアの純水接触角を50°以下に下げた。その後、ソース−ドレイン電極パターンに上述の銀粒子ペースト(日本ペイント(株)製、ファインスフェアSVE102)を供給し、180℃/30分間熱風循環オーブン中で加熱を行うことによってソース−ドレイン銀電極を形成した。さらに全面に紫外線を照射してフッ素コートを除去することでチャネル長L=50μm、チャネル幅W=3mmのソース−ドレイン銀電極が形成された評価用樹脂基板1を作成した。
Examples 1 to 11
(Create resin substrate)
A silver nanoparticle paste (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., Finesphere SVE102) was coated on a PET substrate in which a 3 μm thick phenol resin planarizing layer was provided on the surface of a 188 μm thick PET substrate. Then, the gate electrode with a film thickness of 130 nm was formed by heating in a hot air circulating oven for 180 ° C./30 minutes. Furthermore, poly (p-vinylphenol) (weight average molecular weight 12,000) / melamine cross-linking agent (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., trade name Nicalak MX-750LM) / 1-butanol / ethanol = 7/3 / A 63/27 (weight ratio) thermosetting resin composition was coated. Then, the insulating layer 2 with a film thickness of 500 nm was formed by heating in a hot air circulating oven at 180 ° C./60 minutes. After coating the entire surface with a fluororesin and setting the pure water contact angle on the surface to 115 ° or more, the source-drain electrode pattern was irradiated with ultraviolet rays, and the pure water contact angle of the irradiated area was lowered to 50 ° or less. Thereafter, the above-mentioned silver particle paste (Nippon Paint Co., Ltd., Finesphere SVE102) is supplied to the source-drain electrode pattern, and the source-drain silver electrode is formed by heating in a hot air circulating oven at 180 ° C./30 minutes. Formed. Further, the entire surface was irradiated with ultraviolet rays to remove the fluorine coat, thereby preparing an evaluation resin substrate 1 on which a source-drain silver electrode having a channel length L = 50 μm and a channel width W = 3 mm was formed.

(高分子化合物を含有する層[B層]の形成)
評価用樹脂基板の表面にポリマー溶液aからfまたはシリカゾルiをスピンコート法(回転数5000rpm)で塗布した。次に、このようにして得られた塗膜を180℃/30分間熱風循環オーブン中で加熱硬化した。触針式段差計での測定によると膜厚は約10nmであった。基板表面の水の接触角を全自動動的接触角計(協和界面科学製、商品名DCA−WZ)で測定した。また、ポリマー溶液中のシラノールや未反応のアルコキシド同士が脱水もしくは脱アルコール反応により縮合し、シルセスキオキサン骨格もしくはオルガノシロキサン骨格を有するポリマーとなると、耐溶剤性を有するようになる。したがって、ポリマーが十分に硬化され、シロキサン骨格を有する化合物もしくはシルセスキオキサン骨格を有する化合物となっているかどうかクロロホルムに対する耐溶剤性で判断した。基板表面の純水接触角と耐溶剤性評価結果を表2に示した。ここで、耐溶剤性の評価はクロロホルムを滴下した後のB層表面を目視で観察することにより行った。
(Formation of layer [B layer] containing a polymer compound)
The polymer solution a to f or silica sol i was applied to the surface of the evaluation resin substrate by a spin coating method (rotation speed: 5000 rpm). Next, the coating film thus obtained was heated and cured in a hot air circulating oven at 180 ° C./30 minutes. The film thickness was about 10 nm as measured with a stylus profilometer. The contact angle of water on the substrate surface was measured with a fully automatic dynamic contact angle meter (trade name DCA-WZ, manufactured by Kyowa Interface Science). Further, when the silanol and unreacted alkoxide in the polymer solution are condensed by dehydration or dealcoholization reaction to become a polymer having a silsesquioxane skeleton or an organosiloxane skeleton, it has solvent resistance. Therefore, whether or not the polymer was sufficiently cured and became a compound having a siloxane skeleton or a compound having a silsesquioxane skeleton was judged by solvent resistance to chloroform. Table 2 shows the pure water contact angle on the substrate surface and the solvent resistance evaluation results. Here, the solvent resistance was evaluated by visually observing the surface of the B layer after dropping chloroform.

(有機半導体層[A層]の形成)
有機半導体層A−1の形成
この基板上に合成例1で合成した無金属テトラビシクロ体(一般式(29))の1重量%クロロホルム溶液からスピンコート法により塗膜を形成した(回転数1000rpm)。チャネル上以外の不要な膜をクロロホルムで浸した不織布で除去した後、基板を200℃/5分で加熱し、下記一般式(37)で示されるベンゾ体からなる有機半導体層A−1を形成した。有機半導体層A−1の膜厚は約80nmであった。
(Formation of organic semiconductor layer [A layer])
Formation of Organic Semiconductor Layer A-1 A coating film was formed on this substrate by spin coating from a 1 wt% chloroform solution of a metal-free tetrabicyclo compound (general formula (29)) synthesized in Synthesis Example 1 (rotation speed: 1000 rpm) ). After removing unnecessary films other than those on the channel with a nonwoven fabric soaked with chloroform, the substrate is heated at 200 ° C./5 minutes to form an organic semiconductor layer A-1 made of a benzo compound represented by the following general formula (37) did. The film thickness of the organic semiconductor layer A-1 was about 80 nm.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

有機半導体層A−2の形成
この基板上に合成例1で合成したテトラビシクロ銅錯体(一般式(30))の1重量%クロロホルム溶液からスピンコート法により塗膜を形成した(回転数1000rpm)。チャネル上以外の不要な膜をクロロホルムで浸した不織布で除去した後、基板を200℃/15分で加熱し、下記一般式(38)で示されるベンゾ体からなる有機半導体層A−2を形成した。有機半導体層A−2の膜厚は約80nmであった。
Formation of Organic Semiconductor Layer A-2 A coating film was formed on this substrate by spin coating from a 1 wt% chloroform solution of the tetrabicyclocopper complex (general formula (30)) synthesized in Synthesis Example 1 (rotation speed: 1000 rpm). . After removing unnecessary films other than on the channel with a nonwoven fabric soaked with chloroform, the substrate is heated at 200 ° C./15 minutes to form an organic semiconductor layer A-2 composed of a benzo compound represented by the following general formula (38) did. The film thickness of the organic semiconductor layer A-2 was about 80 nm.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

有機半導体層A−3の形成
合成例2で合成した6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dione(一般式(33))の1.5重量%クロロホルム溶液からスピンコート法により塗膜を形成した(回転数1000rpm)。チャネル上以外の不要な膜をクロロホルムで浸した不織布で除去した。その後、さらに基板を130℃に設定したホットプレート上に載せ、熱吸収フィルターとブルーフィルターで波長をカットした日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を5分間照射した。それにより、ペンタセンからなる有機半導体層A−3を形成した。有機半導体層A−3の膜厚は約100nmであった。
Formation of organic semiconductor layer A-3 Spin coating method from 1.5 wt% chloroform solution of 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione (general formula (33)) synthesized in Synthesis Example 2 Was used to form a coating film (rotation speed: 1000 rpm). Unnecessary films other than on the channel were removed with a nonwoven fabric soaked with chloroform. Thereafter, the substrate was further placed on a hot plate set at 130 ° C., and irradiated with light from a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P.I. Co., Ltd. whose wavelength was cut with a heat absorption filter and a blue filter for 5 minutes. Thereby, an organic semiconductor layer A-3 made of pentacene was formed. The film thickness of the organic semiconductor layer A-3 was about 100 nm.

有機半導体層A−4の形成
合成例3で合成した2,6−Dianthryl−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−11,12−dione(一般式(36))の1.5重量%クロロホルム溶液からスピンコート法により塗膜を形成した(回転数1000rpm)。チャネル上以外の不要な膜をクロロホルムで浸した不織布で除去した。その後、基板を130℃に設定したホットプレート上に載せ、熱吸収フィルターとブルーフィルターで波長をカットした日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を5分間照射した。それにより、下記一般式(39)で示される化合物からなる有機半導体層A−4を形成した。有機半導体層A−4の膜厚は約100nmであった。
Formation of Organic Semiconductor Layer A-4 1.5% by weight of 2,6-Dianthryl-9, 10-dihydro-9, 10-ethanolanthracene-11, 12-dione (general formula (36)) synthesized in Synthesis Example 3 A coating film was formed from the chloroform solution by spin coating (rotation speed: 1000 rpm). Unnecessary films other than on the channel were removed with a nonwoven fabric soaked with chloroform. Thereafter, the substrate was placed on a hot plate set at 130 ° C., and irradiated with light from a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P-I Co., Ltd. whose wavelength was cut by a heat absorption filter and a blue filter for 5 minutes. Thereby, an organic semiconductor layer A-4 made of a compound represented by the following general formula (39) was formed. The film thickness of the organic semiconductor layer A-4 was about 100 nm.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

(トランジスタ特性の評価)
作成したトランジスタのV−I、V−I曲線をAgilent社(製)のパラメーターアナライザー4156C(商品名)を用いて測定した。
(Evaluation of transistor characteristics)
V d -I d of the transistor that was created, the V g -I d curve was measured using a parameter analyzer 4156C of Agilent Technologies Inc. (Ltd.) (trade name).

移動度μ(cm/Vs)は以下の式(1)に従って算出した。 The mobility μ (cm 2 / Vs) was calculated according to the following formula (1).

Figure 2007103921
Figure 2007103921

ここで、Ciはゲート絶縁膜の単位面積あたりの静電容量(F/cm)、W、Lはそれぞれ実施例で示したチャネル幅(mm)、チャネル長(μm)である。またI、V、Vthはそれぞれドレイン電流(A)、ゲート電圧(V)、しきい値電圧(V)である。また、V=−40VにおけるV=−40Vと0VのIの比をON/OFF比とした。結果を表2に示す。 Here, Ci is the capacitance per unit area of the gate insulating film (F / cm 2 ), and W and L are the channel width (mm) and channel length (μm) shown in the examples, respectively. I d , V g , and V th are a drain current (A), a gate voltage (V), and a threshold voltage (V), respectively. Further, the ratio of V g = −40 V and I d of 0 V when V d = −40 V was defined as the ON / OFF ratio. The results are shown in Table 2.

比較例1から2
評価用樹脂基板の表面にポリマー溶液gをスピンコート法(回転数5000rpm)で塗布した。次にこの塗膜を180℃/30分間熱風循環オーブン中で加熱硬化した。触針式段差計での測定によると膜厚は約10nmであった。実施例同様に基板表面の水の接触角、クロロホルムに対する耐溶剤性を評価した。
Comparative Examples 1 and 2
The polymer solution g was applied to the surface of the evaluation resin substrate by spin coating (rotation speed: 5000 rpm). Next, this coating film was heat-cured in a hot air circulating oven at 180 ° C./30 minutes. The film thickness was about 10 nm as measured with a stylus profilometer. The contact angle of water on the substrate surface and the solvent resistance against chloroform were evaluated in the same manner as in the examples.

さらに前記有機半導体層Bまたは有機半導体層Cと同様の方法で有機半導体層を形成し、前記の方法でトランジスタ特性評価を行った。結果を表2に示した。   Further, an organic semiconductor layer was formed by the same method as the organic semiconductor layer B or the organic semiconductor layer C, and transistor characteristics were evaluated by the method described above. The results are shown in Table 2.

比較例3
評価用樹脂基板の表面にポリマー溶液hをスピンコート法(回転数5000rpm)で塗布した。次にこの塗膜を180℃/30分間熱風循環オーブン中で加熱硬化した。塗膜表面を光学顕微鏡で観察すると、ポリマーが不均一に分散して白濁している様子が観察された。クロロホルムに対する耐溶剤性を確認したところ、室温で溶解したため有機半導体層の形成ができなかった。
Comparative Example 3
The polymer solution h was applied to the surface of the evaluation resin substrate by a spin coating method (rotation speed: 5000 rpm). Next, this coating film was heat-cured in a hot air circulating oven at 180 ° C./30 minutes. When the surface of the coating film was observed with an optical microscope, it was observed that the polymer was non-uniformly dispersed and clouded. When the solvent resistance to chloroform was confirmed, the organic semiconductor layer could not be formed because it was dissolved at room temperature.

比較例4から5
評価用ガラス基板1または評価用樹脂基板2をシラン溶液jに浸漬してからゆっくり引き上げるディップコート法でシラン化合物を塗布した。次にこの塗膜を180℃/30分間熱風循環オーブン中で焼成した。膜厚を触針式段差計で測定したが5nm以下で正確に測定できなかった。実施例同様に基板表面の水の接触角、クロロホルムに対する耐溶剤性を評価した。
Comparative Examples 4 to 5
The silane compound was applied by a dip coating method in which the glass substrate 1 for evaluation or the resin substrate 2 for evaluation was immersed in the silane solution j and then slowly pulled up. Next, this coating film was baked in a hot air circulating oven at 180 ° C./30 minutes. The film thickness was measured with a stylus profilometer, but could not be measured accurately at 5 nm or less. The contact angle of water on the substrate surface and the solvent resistance against chloroform were evaluated in the same manner as in the examples.

さらに前記有機半導体層Bまたは有機半導体層Cと同様の方法で有機半導体層を形成し、前記の方法でトランジスタ特性評価を行った。結果を表2に示した。   Further, an organic semiconductor layer was formed by the same method as the organic semiconductor layer B or the organic semiconductor layer C, and transistor characteristics were evaluated by the method described above. The results are shown in Table 2.

Figure 2007103921
Figure 2007103921

本発明の半導体素子は結晶性、配向性に優れているので、種々の有機半導体装置に利用することができる。また、本発明の電界効果型トランジスタは、電界効果移動度が大きいので、プラスチックICカード、情報タグ、ディスプレイなどに利用することができる。   Since the semiconductor element of the present invention is excellent in crystallinity and orientation, it can be used for various organic semiconductor devices. In addition, since the field effect transistor of the present invention has high field effect mobility, it can be used for plastic IC cards, information tags, displays, and the like.

本発明の好適な形態である電界効果型トランジスタの例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the example of the field effect transistor which is a suitable form of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ゲート電極
2 ゲート絶縁層
3 高分子化合物を含有する層
4 ソース電極
5 ドレイン電極
6 有機半導体層
7 封止層
8 基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gate electrode 2 Gate insulating layer 3 Layer containing a high molecular compound 4 Source electrode 5 Drain electrode 6 Organic-semiconductor layer 7 Sealing layer 8 Base material

Claims (10)

有機半導体層を有する半導体素子において、基体上に、一種以上の高分子化合物を含有する層と、該一種以上の高分子化合物を含有する層と接する有機半導体層とを、少なくとも有し、前記高分子化合物のうち少なくとも一種が、1個以上の2級または3級の脂肪族アミノ基を有する高分子化合物であり、前記脂肪族アミノ基を有する高分子化合物のアミノ基が側鎖および/または分岐鎖上に存在し、前記高分子化合物を含有する層がポリシロキサン化合物を含有することを特徴とする半導体素子。   In a semiconductor device having an organic semiconductor layer, the substrate includes at least a layer containing one or more polymer compounds and an organic semiconductor layer in contact with the layer containing one or more polymer compounds, At least one of the molecular compounds is a polymer compound having one or more secondary or tertiary aliphatic amino groups, and the amino group of the polymer compound having an aliphatic amino group has a side chain and / or a branch. A semiconductor element, wherein the layer which is present on a chain and contains the polymer compound contains a polysiloxane compound. 前記ポリシロキサン化合物の少なくとも一種が、下記一般式(1)で示される構造を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
Figure 2007103921
(式中、RからRは置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基またはシロキサンユニットのいずれかである。RからRの各々は同じでも異なっていてもよい。nは1以上の整数を示す。)
2. The semiconductor element according to claim 1, wherein at least one of the polysiloxane compounds includes a structure represented by the following general formula (1).
Figure 2007103921
Wherein R 1 to R 4 are any of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, substituted or unsubstituted phenyl groups, or siloxane units. R 1 to R 4 Each may be the same or different, and n represents an integer of 1 or more.)
前記ポリシロキサン化合物の少なくとも一種が、下記一般式(2)または下記一般式(3)で示される構造を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子。
Figure 2007103921
(式中、RからR10は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基のいずれかである。RからR10の各々は同じでも異なっていてもよい。mおよびnは0以上の整数であり、mとnの和は1以上の整数である。)
Figure 2007103921
(式中、R11からR14は置換または非置換の炭素原子数1から8のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R11からR14の各々は同じでも異なっていてもよい。pおよびqは0以上の整数であり、pとqの和は1以上の整数である。)
3. The semiconductor element according to claim 1, wherein at least one of the polysiloxane compounds includes a structure represented by the following general formula (2) or the following general formula (3).
Figure 2007103921
(Wherein R 7 to R 10 are any of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 7 to R 10 is the same. Or m and n are integers of 0 or more, and the sum of m and n is an integer of 1 or more.)
Figure 2007103921
(Wherein R 11 to R 14 are any of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, or substituted or unsubstituted phenyl groups. Each of R 11 to R 14 is (It may be the same or different. P and q are integers of 0 or more, and the sum of p and q is an integer of 1 or more.)
前記ポリシロキサン化合物の少なくとも一種が、下記一般式(4)、一般式(5)、一般式(6)で表されるシロキサン構造のうち、1個以上を含む化合物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体素子。
Figure 2007103921
(式中、R15,R16,R19,R20,R22,R25,R26,R28はそれぞれ独立して水素原子、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基のいずれかである。R15とR16,R19とR20,R19とR22,R25とR26がそれぞれ互いに結合した環構造であっても良い。R15とR16のいずれか一方は水素原子以外である。R17,R21,R23,R27,R29は芳香環に直接結合しない炭素原子数1から12の2価の有機基である。R18,R24,R30は水酸基、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基、またはシロキサンユニットのいずれかである。r,s,tは1以上の整数、uは2以上の整数を示す。)
At least one of the polysiloxane compounds is a compound containing one or more of siloxane structures represented by the following general formula (4), general formula (5), and general formula (6). Item 4. The semiconductor element according to any one of Items 1 to 3.
Figure 2007103921
(Wherein R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 25 , R 26 , R 28 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, Any one of an alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a styryl group, each of R 15 and R 16 , R 19 and R 20 , R 19 and R 22 , and R 25 and R 26 bonded to each other; One of R 15 and R 16 is other than a hydrogen atom, and R 17 , R 21 , R 23 , R 27 , and R 29 have 1 to 12 carbon atoms that are not directly bonded to the aromatic ring. divalent organic groups .R 18, R 24, R 30 represents a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxyl group, a benzyl group, Fe Butyl group, a styryl group or .r is either siloxane units,, s, t is an integer of 1 or more, u represents an integer of 2 or more.)
前記シロキサン化合物の少なくとも一種が、下記一般式(7)、一般式(8)、一般式(9)で表されるシルセスキオキサン構造のうち、1個以上を含む化合物であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体素子。
Figure 2007103921
(式中、R31,R32,R34,R35,R37,R39,R40,R42はそれぞれ独立して水素原子、置換または非置換の炭素原子数1から12のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基のいずれかである。R31とR32,R34とR35,R34とR37,R39とR40はそれぞれ互いに結合した環構造であっても良い。R31とR32のいずれか一方は水素原子以外である。R33,R36,R38,R41,R43は芳香環に直接結合しない炭素原子数1から12の2価の有機基である。v,w,xは1以上の整数、yは2以上の整数を示す。)
At least one of the siloxane compounds is a compound containing one or more silsesquioxane structures represented by the following general formula (7), general formula (8), and general formula (9). The semiconductor element according to claim 1.
Figure 2007103921
(Wherein R 31 , R 32 , R 34 , R 35 , R 37 , R 39 , R 40 , R 42 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, One of an alkenyl group, an alkynyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a styryl group, wherein R 31 and R 32 , R 34 and R 35 , R 34 and R 37 , R 39 and R 40 are bonded to each other; One of R 31 and R 32 is other than a hydrogen atom, and R 33 , R 36 , R 38 , R 41 , and R 43 have 1 to 12 carbon atoms that are not directly bonded to the aromatic ring. (It is a divalent organic group. V, w and x are integers of 1 or more, and y is an integer of 2 or more.)
前記有機半導体層が低分子有機半導体からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体素子。   The semiconductor element according to claim 1, wherein the organic semiconductor layer is made of a low molecular organic semiconductor. 前記有機半導体層がアセン系化合物またはポルフィリン化合物からなることを特徴とする請求項1乃至6記載のいずれかに記載の半導体素子。   The semiconductor element according to claim 1, wherein the organic semiconductor layer is made of an acene-based compound or a porphyrin compound. 前記一種以上の高分子化合物を含有する層の前記有機半導体層と接している表面と対向する表面が、有機樹脂層と接していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体素子。   8. The surface according to claim 1, wherein the surface of the layer containing the one or more polymer compounds that faces the surface in contact with the organic semiconductor layer is in contact with the organic resin layer. Semiconductor element. 前記一種以上の高分子化合物を含有する層が結晶化促進層であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体素子。   9. The semiconductor element according to claim 1, wherein the layer containing one or more polymer compounds is a crystallization promoting layer. 前記結晶化促進層が結晶粒同士の接合を促進する機能を有することを特徴とする請求項9に記載の半導体素子。   The semiconductor element according to claim 9, wherein the crystallization promoting layer has a function of promoting bonding between crystal grains.
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