JP2010034394A - Organic thin film transistor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin film transistor (organic TFT) that achieves not only excellent stability in field effect mobility but also high response speed even after being stored at high temperature. <P>SOLUTION: In the organic thin film transistor, at least three terminals comprised of a gate electrode, a source electrode and drain electrode, and an insulator layer and organic semiconductor layer are disposed on a substrate, and current between a source and drain is controlled by applying voltage to the gate electrode. The organic thin film transistor includes a channel control layer with the film thickness of 1-100 nm disposed between the insulator layer and organic semiconductor layer. The channel control layer contains an amorphus organic compound whose ionization potential is less than 5.8 eV and molecular weight is 1,000 or more. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタに関し、特に、高温保存した場合でも電界効果移動度の安定性に優れ、かつ応答速度が大きい有機薄膜電界効果トランジスタに関する。   The present invention relates to an organic thin film transistor, and more particularly to an organic thin film field effect transistor having excellent field effect mobility stability and high response speed even when stored at high temperatures.

薄膜トランジスタ(以下、TFTと略記する場合がある。)は、液晶表示装置等の表示用のスイッチング素子として広く用いられている。代表的なTFTの断面構造を図1に示す。図1に示すように、TFTは、基板上にゲート電極、絶縁体層、有機半導体層をこの順に有し、有機半導体層上に、所定の間隔を隔てて形成されたソース電極及びドレイン電極を有している。ソース電極及びドレイン電極の一部は表面に露出し、両電極間に露出する面には、半導体層が形成されている。このような構成のTFTでは、半導体層がチャネル領域を成しており、ゲート電極に印加される電圧でソース電極とドレイン電極の間に流れる電流が制御され、オン/オフ動作する。
従来、TFTは、アモルファスや多結晶のシリコンを用いて作製されていたが、このようなシリコンを用いたTFTの作製に用いられるCVD装置は、高額であり、TFTを用いた表示装置等の大型化は、製造コストの大幅な増加を伴うという問題点があった。また、アモルファスや多結晶のシリコンを成膜するプロセスは非常に高い温度下で行われるので、基板として使用可能な材料の種類が限られてしまい、軽量で、且つ柔軟性の付与が可能で自由に形状設計ができる樹脂基板等は使用できないという問題があった。軽量の樹脂基板の上にTFTの製造が可能になると携帯用電子デバイスへの応用が可能になると期待される。
Thin film transistors (hereinafter sometimes abbreviated as TFTs) are widely used as display switching elements in liquid crystal display devices and the like. A cross-sectional structure of a typical TFT is shown in FIG. As shown in FIG. 1, a TFT has a gate electrode, an insulator layer, and an organic semiconductor layer in this order on a substrate, and has a source electrode and a drain electrode formed on the organic semiconductor layer at a predetermined interval. Have. A part of the source electrode and the drain electrode is exposed on the surface, and a semiconductor layer is formed on the surface exposed between the electrodes. In the TFT having such a structure, the semiconductor layer forms a channel region, and the current flowing between the source electrode and the drain electrode is controlled by the voltage applied to the gate electrode, and the on / off operation is performed.
Conventionally, TFTs have been manufactured using amorphous or polycrystalline silicon. However, CVD devices used for manufacturing TFTs using such silicon are expensive and large-sized display devices using TFTs or the like. There has been a problem that the production is accompanied by a significant increase in manufacturing cost. In addition, the process of depositing amorphous or polycrystalline silicon is performed at a very high temperature, so the types of materials that can be used as a substrate are limited, light weight and flexibility can be imparted. However, there is a problem that a resin substrate or the like that can be designed in shape cannot be used. If a TFT can be manufactured on a lightweight resin substrate, it is expected that it can be applied to a portable electronic device.

このような問題を解決するために、有機半導体を用いたTFT(以下、有機TFTと略記する場合がある。)が提案されている。有機半導体でTFTを形成する際に用いる成膜方法として真空蒸着法や塗布法等が知られているが、これらの成膜方法によれば、製造コストの上昇を抑えつつ素子の大型化が実現可能になり、成膜時に必要となるプロセス温度を比較的低温にすることができる。また、有機物を用いたTFTでは、基板に用いる材料の選択時の制限が少ないといった利点があり、その実用化が期待されている。このような状況下、有機TFTについて多くの研究報告が出されるようになった。例えば、非特許文献1〜3などを挙げることができる。また、TFTの半導体層に用いる材料としては、p型では共役系ポリマーやチオフェンなどの多量体(特許文献1)や、ペンタセンなどの縮合芳香族炭化水素(特許文献2)などが知られている。また,n型FETの材料としては、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシルジアンヒドライド(NTCDA)、11,11,12,12−テトラシアノナフト−2,6−キノジメタン(TCNNQD)、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシルジイミド(NTCDI)等が、特許文献3に開示されている。   In order to solve such a problem, a TFT using an organic semiconductor (hereinafter sometimes abbreviated as an organic TFT) has been proposed. Vacuum deposition and coating methods are known as film formation methods used when forming TFTs with organic semiconductors. According to these film formation methods, the device can be enlarged while suppressing an increase in manufacturing cost. Therefore, the process temperature required for film formation can be made relatively low. In addition, TFTs using organic substances have the advantage that there are few restrictions when selecting materials used for the substrate, and their practical application is expected. Under such circumstances, many research reports on organic TFTs have been issued. For example, non-patent documents 1 to 3 can be cited. As a material used for a semiconductor layer of a TFT, a p-type polymer such as a conjugated polymer or thiophene (Patent Document 1), a condensed aromatic hydrocarbon such as pentacene (Patent Document 2), or the like is known. . In addition, n-type FET materials include 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxyldianhydride (NTCDA), 11,11,12,12-tetracyanonaphtho-2,6-quinodimethane (TCNNQD), 1 , 4,5,8-naphthalenetetracarboxyldiimide (NTCDI) and the like are disclosed in Patent Document 3.

有機TFTと同じように電気伝導を用いるデバイスとして有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と略記する場合がある。)が知られている。有機EL素子が、一般に100nm以下の超薄膜に対して、膜厚方向に105V/cm以上の強電界をかけ強制的に電荷を流しているのに対し、有機TFTの場合には数μm以上の距離を105V/cm以下の電界で高速に電荷を流す必要がある。このため、有機物自体に、有機EL素子用材料を超える電導性が必要となる。しかしながら、従来の有機TFTに使用されている有機物は電界効果移動度(以下、移動度と略記する場合がある。)が小さく、応答速度が遅い。このため、トランジスタとしての高速応答性に問題があった。また、オン/オフ比も小さいものであった。
ここで、オン/オフ比とは、ゲート電圧をかけたとき、すなわち、オン状態のときにソース−ドレイン間に流れる電流(オン電流)を、ゲート電圧をかけないとき、すなわち、オフ状態のときにソース−ドレイン間に流れる電流で割った値である。また、オン電流とはゲート電圧を増加させていったときに、ソース−ドレイン間に流れる電流が飽和したときの電流値(飽和電流)のことである。
このような有機TFTの問題点を解決し、素子構成の改良により移動度を向上させる試みがなされている。たとえば、チャネル層(有機半導体層)と絶縁層の界面にN,N’−ジナフタレン−1−イル−N,N’−ジフェニル−ビフェニル−4,4’−ジアミン(NPD)の蒸着膜を挿入することが試みられている(非特許文献4)。しかし、NPDはガラス転移温度が低く、耐熱性が不足しているため、高温下で実用に供した場合、時間とともに移動度が低下するという問題があった。また,一方で熱に安定な有機TFTを得るためポリスチレン等の高分子を架橋して用いることが試みられている(非特許文献5)が,これだけでは高い移動度が得られないという問題点があった。
An organic electroluminescence element (hereinafter sometimes abbreviated as an organic EL element) is known as a device that uses electrical conduction in the same manner as an organic TFT. The organic EL element generally applies a strong electric field of 10 5 V / cm or more in the film thickness direction to an ultra-thin film of 100 nm or less, and forcibly flows charges, whereas in the case of an organic TFT, it is several μm. It is necessary to flow charges at high speed with an electric field of 10 5 V / cm or less over the above distance. For this reason, the organic substance itself needs to have conductivity higher than that of the organic EL element material. However, the organic substance used in the conventional organic TFT has a small field effect mobility (hereinafter, sometimes abbreviated as mobility) and a slow response speed. For this reason, there was a problem in high-speed response as a transistor. Also, the on / off ratio was small.
Here, the on / off ratio means that when a gate voltage is applied, that is, the current flowing between the source and the drain in the on state (on current), when the gate voltage is not applied, that is, in the off state. Divided by the current flowing between the source and drain. The on-current is a current value (saturation current) when the current flowing between the source and the drain is saturated when the gate voltage is increased.
Attempts have been made to solve such problems of organic TFTs and improve mobility by improving the element configuration. For example, a deposited film of N, N′-dinaphthalen-1-yl-N, N′-diphenyl-biphenyl-4,4′-diamine (NPD) is inserted at the interface between the channel layer (organic semiconductor layer) and the insulating layer. Attempts have been made (Non-Patent Document 4). However, since NPD has a low glass transition temperature and lacks heat resistance, there has been a problem that when it is put to practical use at high temperatures, the mobility decreases with time. On the other hand, in order to obtain a heat-stable organic TFT, attempts have been made to crosslink and use a polymer such as polystyrene (Non-Patent Document 5), but this alone has a problem that high mobility cannot be obtained. there were.

特開平8−228034号公報JP-A-8-228034 特開平5−55568号公報JP-A-5-55568 特開平10−135481号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-135481 HorowitzらAdvanced Materials,8巻,3号, 242頁,1996年Horowitz et al. Advanced Materials, Vol. 8, No. 3, 242, 1996 H. Fuchigamiら,Applied Physics Letter,63巻,1372頁,1993年H. Fuchigami et al., Applied Physics Letter, 63, 1372, 1993 Lay-Lay Chuaら,Nature,434巻,2005年3月10日号,194頁Lay-Lay Chua et al., Nature, 434, March 10, 2005, p.194 石川ら、2007年春季第54回応用物理学関係連合講演会予稿集30a-W-11、1424頁Ishikawa et al., Proceedings of the 54th Joint Applied Physics Conference in Spring 2007, 30a-W-11, p. 1424 Myung-Han Yoonら,J. AM. CHEM. SOC. 2005, 127, 10388-10395Myung-Han Yoon et al., J. AM. CHEM. SOC. 2005, 127, 10388-10395

本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、高温保存した場合でも電界効果移動度の安定性に優れ、かつ応答速度が大きい有機薄膜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 the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an organic thin film transistor that has excellent field effect mobility stability and high response speed even when stored at high temperatures.

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、有機薄膜トランジスタを構成する絶縁体層と有機半導体層の間に、特定のイオン化ポテンシャルと分子量とを有する非晶質材料を含有するチャネル制御層を形成することにより応答速度(駆動速度)を高速化することができること、及び高温条件での保存に対して安定となることを見出し、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、少なくとも基板上にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の3端子、絶縁体層並びに有機半導体層が設けられ、ソース−ドレイン間電流をゲート電極に電圧を印加することによって制御する有機薄膜トランジスタであって、該絶縁体層と該有機半導体層との間に、膜厚が1〜100nmであるチャネル制御層を有し、該チャネル制御層は、イオン化ポテンシャルが5.8eV未満であり、かつ、分子量が1000以上である非晶質有機化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタを提供する。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that an amorphous material having a specific ionization potential and molecular weight is formed between an insulator layer and an organic semiconductor layer constituting an organic thin film transistor. It has been found that the response speed (driving speed) can be increased by forming the channel control layer to be contained, and that it is stable against storage under high temperature conditions, and the present invention has been completed.
That is, in the present invention, at least three terminals of a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, an insulator layer, and an organic semiconductor layer are provided on a substrate, and a source-drain current is controlled by applying a voltage to the gate electrode. An organic thin film transistor having a channel control layer having a thickness of 1 to 100 nm between the insulator layer and the organic semiconductor layer, the channel control layer having an ionization potential of less than 5.8 eV An organic thin film transistor comprising an amorphous organic compound having a molecular weight of 1000 or more is provided.

本発明の有機薄膜トランジスタは、応答速度(駆動速度)が高速化されており、且つ高温保存した場合でも電界効果移動度の安定性に優れる。     The organic thin film transistor of the present invention has a high response speed (driving speed) and is excellent in stability of field effect mobility even when stored at high temperature.

本発明は、少なくとも基板上にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の3端子、絶縁体層並びに有機半導体層が設けられ、ソース−ドレイン間電流をゲート電極に電圧を印加することによって制御する有機薄膜トランジスタ(以下、有機TFTと略すことがある。)であって、該絶縁体層と該有機半導体層との間に、膜厚が1〜100nm、好ましくは1〜50nmであるチャネル制御層を有し、該チャネル制御層は、イオン化ポテンシャルが5.8eV未満であり、かつ、分子量が1000以上である非晶質有機化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタである。ここで、分子量とはチャネル制御層に含まれるイオン化ポテンシャルが5.8eV未満の非晶質有機化合物が繰り返し単位を有する化合物である場合には重量平均分子量を示し、それ以外の単一化合物である場合には通常の分子量(酸素分子の質量を32と定めて、これを基準として求められる相対的な質量)を示す。   The present invention provides an organic thin film transistor in which at least three terminals of a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, an insulator layer, and an organic semiconductor layer are provided on a substrate, and a source-drain current is controlled by applying a voltage to the gate electrode. (Hereinafter, it may be abbreviated as an organic TFT.) And having a channel control layer having a film thickness of 1 to 100 nm, preferably 1 to 50 nm, between the insulator layer and the organic semiconductor layer. The channel control layer is an organic thin film transistor containing an amorphous organic compound having an ionization potential of less than 5.8 eV and a molecular weight of 1000 or more. Here, the molecular weight indicates a weight average molecular weight when an amorphous organic compound having an ionization potential of less than 5.8 eV contained in the channel control layer is a compound having a repeating unit, and is a single compound other than that. In this case, a normal molecular weight (relative mass obtained on the basis of the mass of oxygen molecule as 32) is shown.

以下、本発明の有機TFTの詳細について説明する。
(基本素子構成)
本発明の有機TFTの素子構成としては、少なくとも基板上にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の3端子、絶縁体層及び有機半導体層が設けられ、前記有機半導体層と前記絶縁体層の間にチャネル制御層が挿入されており、ソース−ドレイン間電流をゲート電極に電圧を印加することによって制御するTFTであれば、限定されない。公知の素子構成を基本とするものであっても良い。本発明ではこの有機半導体層と前記絶縁体層の間に特定の非晶質有機材料を含有するチャネル制御層が挿入されていることを特徴とする。
本発明の素子構成A〜Dを図2〜5に例示する。有機TFTの素子構成は素子構成A〜Dに限定されるものではない。素子構成A〜Dに示すように、電極の位置、層の積層順などによりいくつかの公知の基本構成が知られているが、本発明の有機TFTは、電界効果トランジスタ(FET: Field Effect Transistor)構造を有するものである。有機TFTは、有機半導体層、絶縁体層と、相互に所定の間隔をあけて対向するように形成されたソース電極及びドレイン電極と、ソース電極、ドレイン電極からそれぞれ所定の距離をあけて形成されたゲート電極とを有し、ゲート電極に電圧を印加することによってソース−ドレイン電極間に流れる電流を制御する。ここで、ソース電極とドレイン電極の間隔は通常、用途によって決定され、通常は0.1μm〜1mm、好ましくは1μm〜1mm、より好ましくは1μm〜100μm、さらに好ましくは5μm〜100μmである。
Hereinafter, the details of the organic TFT of the present invention will be described.
(Basic element configuration)
As an element configuration of the organic TFT of the present invention, at least three terminals of a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, an insulator layer and an organic semiconductor layer are provided on a substrate, and between the organic semiconductor layer and the insulator layer. The TFT is not limited as long as the channel control layer is inserted and the source-drain current is controlled by applying a voltage to the gate electrode. It may be based on a known element configuration. The present invention is characterized in that a channel control layer containing a specific amorphous organic material is inserted between the organic semiconductor layer and the insulator layer.
The element configurations A to D of the present invention are illustrated in FIGS. The element configuration of the organic TFT is not limited to the element configurations A to D. As shown in the element configurations A to D, some known basic configurations are known depending on the position of the electrodes, the stacking order of the layers, and the like, but the organic TFT of the present invention is a field effect transistor (FET: Field Effect Transistor). ) Having a structure. The organic TFT is formed with an organic semiconductor layer, an insulator layer, a source electrode and a drain electrode formed so as to face each other with a predetermined distance, and a predetermined distance from the source electrode and the drain electrode. A current flowing between the source and drain electrodes by applying a voltage to the gate electrode. Here, the distance between the source electrode and the drain electrode is usually determined depending on the application, and is usually 0.1 μm to 1 mm, preferably 1 μm to 1 mm, more preferably 1 μm to 100 μm, and further preferably 5 μm to 100 μm.

素子A〜Dのうち、図4に記載の素子Cを例としてさらに詳しく説明する。素子Cは、基板上に、ゲート電極、絶縁体層、チャネル制御層、有機半導体層をこの順に有し、有機半導体層上に、所定の間隔をあけて形成された一対のソース電極及びドレイン電極を有している。ゲート電極に印加される電圧でソース電極とドレイン電極の間に流れる電流が制御され、オン/オフ動作する。   Of the elements A to D, the element C shown in FIG. 4 will be described in more detail as an example. The element C has a gate electrode, an insulator layer, a channel control layer, and an organic semiconductor layer in this order on a substrate, and a pair of source and drain electrodes formed on the organic semiconductor layer at a predetermined interval. have. The current applied between the source electrode and the drain electrode is controlled by the voltage applied to the gate electrode, and the on / off operation is performed.

(チャネル制御層の機能)
チャネル制御層は、その上に成膜される有機半導体層との界面でのキャリアトラップを低減させ移動度を向上させる機能を有する。また、キャリアトラップの低減により、有機TFTの大気中での安定性が向上する。
(Function of channel control layer)
The channel control layer has a function of improving mobility by reducing carrier traps at the interface with the organic semiconductor layer formed thereon. Further, the stability of the organic TFT in the air is improved by reducing the carrier trap.

(チャネル制御層が含む非晶質有機化合物の物理特性)
チャネル制御層は、5.8eV未満、好ましくは5.7eV以下、より好ましくは5.5eV以下のイオン化ポテンシャル(Ip)を有する非晶質有機化合物を含む。チャネル制御層が含む非晶質有機化合物のIpが5.8eV以上であると、キャリアトラップが発生するため、移動度が不十分となる。Ipの下限値は、特に限定されないが、材料の入手容易性の点で4.0eV以上であることが好ましい。
また、上記非晶質有機化合物としては、分子量が1000以上のものが用いられる。例えば、携帯用電子デバイスは100℃以上の高温環境におかれたりする可能性もあるので、後記する高温保存性が必要である。そのためチャネル制御層には分子量1000以上の非晶質有機化合物を用いることにより、携帯用途の電子デバイスに必須である100℃の高温保存が可能となる。これにより、高温環境下での性能低下を抑制することができる。また,分子量が1000以上の非晶質有機化合物を用いてチャネル制御層を形成すると,有機溶媒に対する耐性が発現するため、その上に有機半導体層や絶縁体層を塗布によって積層することが可能となる。溶液からの塗布法を用いてもチャネル制御層は溶媒により完全に溶かされることが無く,チャネル制御層の移動度向上効果が損なわれることがない。このように分子量は膜の安定性に大きく寄与する。上記非晶質有機化合物の分子量は、より好ましくは10,000以上であり,特に好ましくは100,000以上である。また、その上限値については、特に制限されないが通常は、10,000,000以下である。
さらに、上記非晶質有機化合物は本質的に非晶質である。非晶質であることにより、通常、単結晶や多結晶物質で構成される有機半導体層との界面のチャネル領域が平滑となってキャリアの移動度が向上する。また、ピンホールや欠陥部分ができにくい点も移動度の向上に寄与する。チャネル制御層は完全に非晶質化している必要はなく、本発明の効果を損なわない範囲であれば、結晶化部分を含んでいてもよい。
チャネル制御層は、上記非晶質有機化合物を40〜100質量%含むと好ましく、60〜100%含むとより好ましい。
上記イオン化ポテンシャルと分子量の条件を満たす、非晶質有機化合物をチャネル制御層に用いることにより、非晶質材料のチャネル制御層が形成できる。この層の形成により、チャネル領域内を移動するキャリアのトラップが低減され、移動度の向上を図ることができるため、チャネル制御層と名づけた。
(Physical characteristics of the amorphous organic compound contained in the channel control layer)
The channel control layer includes an amorphous organic compound having an ionization potential (Ip) of less than 5.8 eV, preferably 5.7 eV or less, more preferably 5.5 eV or less. If the Ip of the amorphous organic compound contained in the channel control layer is 5.8 eV or more, carrier traps are generated, and the mobility becomes insufficient. The lower limit value of Ip is not particularly limited, but is preferably 4.0 eV or more from the viewpoint of availability of materials.
As the amorphous organic compound, those having a molecular weight of 1000 or more are used. For example, since a portable electronic device may be placed in a high temperature environment of 100 ° C. or higher, high temperature storage properties described later are required. Therefore, by using an amorphous organic compound having a molecular weight of 1000 or more for the channel control layer, high-temperature storage at 100 ° C., which is essential for portable electronic devices, can be achieved. Thereby, the performance fall in a high temperature environment can be suppressed. In addition, when a channel control layer is formed using an amorphous organic compound having a molecular weight of 1000 or more, resistance to an organic solvent is manifested, so that an organic semiconductor layer or an insulator layer can be laminated thereon by coating. Become. Even when a coating method from a solution is used, the channel control layer is not completely dissolved by the solvent, and the mobility improvement effect of the channel control layer is not impaired. Thus, the molecular weight greatly contributes to the stability of the film. The molecular weight of the amorphous organic compound is more preferably 10,000 or more, and particularly preferably 100,000 or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually 10,000,000 or less.
Furthermore, the amorphous organic compound is essentially amorphous. By being amorphous, the channel region at the interface with the organic semiconductor layer composed of a single crystal or a polycrystalline substance is usually smooth, and carrier mobility is improved. In addition, the difficulty of forming pinholes and defective portions also contributes to the improvement of mobility. The channel control layer does not need to be completely amorphous, and may include a crystallized portion as long as the effects of the present invention are not impaired.
The channel control layer preferably contains 40 to 100% by mass of the amorphous organic compound, and more preferably 60 to 100%.
By using an amorphous organic compound that satisfies the conditions of the ionization potential and molecular weight for the channel control layer, a channel control layer made of an amorphous material can be formed. The formation of this layer reduces the number of carriers trapped in the channel region and can improve the mobility, so it is named a channel control layer.

(非晶質有機化合物の具体例)
上記非晶質有機化合物は、前記の物理特性を満たすものであれば特に限定されないが、具体的には以下に例示する非晶質有機化合物を好ましく挙げることができる。このような非晶質有機化合物をチャネル制御層に用いることにより、大きな移動度と、高温条件での優れた安定性が得られる。この場合、本発明の効果を損なわない範囲であれば、結晶性化合物を配合してもよい。
チャネル制御層に用いる非晶質化合物として好ましい例を以下に挙げるがこれに制限されるわけではない。
チャネル制御層に用いる非晶質化合物として好ましいのはアミノ基含有有機化合物や、縮合芳香環を有する炭化水素化合物である。アミノ基含有有機化合物としては、5.8eV以下を達成するため芳香族アミン化合物が好ましい。一般に芳香族アミン化合物はイオン化ポテンシャル(Ip)が小さい化合物として知られ有機ELの正孔輸送材料として用いられている。芳香族アミン化合物において、芳香族基がナフタレン、アントラセン、フェナントレン、クリセン等の縮合芳香族の残基や、ビフェニルの残基、スピロ結合を有する化合物がこのましい。これらの代表的な例を以下に示す。
(Specific examples of amorphous organic compounds)
The amorphous organic compound is not particularly limited as long as it satisfies the physical properties described above, but specific examples include the amorphous organic compounds exemplified below. By using such an amorphous organic compound for the channel control layer, high mobility and excellent stability under high temperature conditions can be obtained. In this case, a crystalline compound may be added as long as the effects of the present invention are not impaired.
Preferred examples of the amorphous compound used for the channel control layer are listed below, but are not limited thereto.
Preferred as the amorphous compound for use in the channel control layer are amino group-containing organic compounds and hydrocarbon compounds having a condensed aromatic ring. As the amino group-containing organic compound, an aromatic amine compound is preferable in order to achieve 5.8 eV or less. In general, an aromatic amine compound is known as a compound having a small ionization potential (Ip) and is used as a hole transport material for organic EL. Of the aromatic amine compounds, compounds having an aromatic group having condensed aromatic residues such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, and chrysene, biphenyl residues, and spiro bonds are preferable. Typical examples of these are shown below.

前記非晶質化合物としては、下記一般式(A)で表されるものを用いることができる。

Figure 2010034394
(式中、Ar1〜Ar6は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数6〜40のアリール基又は置換もしくは無置換の核炭素数3〜40のヘテロアリール基であり、Ar1とAr2及びAr5とAr6は、それぞれ独立に、単結合で連結してカルバゾリル基を形成してもよく、
1〜R4は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルキニル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルコキシ基であり、
n、m、p、及びqは、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
Lは、下記一般式(B)又は(C)で表される2価の連結基である。)
−(Ar7a−(Ar8b−(Ar9c− (B)
(式中、Ar7〜Ar9は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数6〜40の2価のアリール基又は置換もしくは無置換の核炭素数3〜40の2価のヘテロアリール基であり、
a、b及びcは、それぞれ独立に、1〜3の整数である。)
Figure 2010034394
(式中、R5及びR6は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルキニル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルコキシ基であり、
5とR6は、互いに連結して環構造を形成してもよい。) As said amorphous compound, what is represented by the following general formula (A) can be used.
Figure 2010034394
(In the formula, Ar 1 to Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 40 nuclear carbon atoms or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3 to 40 nuclear carbon atoms; Ar 1 And Ar 2 and Ar 5 and Ar 6 may each independently be linked by a single bond to form a carbazolyl group,
R 1 to R 4 are each independently a halogen atom, a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms,
n, m, p, and q are each independently an integer of 0 to 4,
L is a divalent linking group represented by the following general formula (B) or (C). )
- (Ar 7) a - ( Ar 8) b - (Ar 9) c - (B)
(In the formula, Ar 7 to Ar 9 are each independently a substituted or unsubstituted divalent aryl group having 6 to 40 nuclear carbon atoms or a substituted or unsubstituted divalent heteroaryl having 3 to 40 nuclear carbon atoms. Group,
a, b, and c are each independently an integer of 1 to 3; )
Figure 2010034394
Wherein R 5 and R 6 are each independently a halogen atom, a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number 2 to 40 An alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms,
R 5 and R 6 may be linked to each other to form a ring structure. )

前記一般式(A)における核炭素数6〜40のアリール基の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、コラニュレン、コロネン、ヘキサベンゾトリフェニレン、ヘキサベンゾコロネン、スマネン等を置換基としたものが挙げられる。また、核炭素数3〜40のヘテロアリール基の具体例としては、ピリジン、ピラジン、キノリン、ナフチリジン、キノキサリン、フェナジン、ジアザアントラセン、ピリドキノリン、ピリミドキナゾリン、ピラジノキノキサリン、フェナントロリン、カルバゾール、6,12−ジヒドロ−6,12−ジアザインデノフルオレン、ジベンゾチオフェン、ジチアインダセン、ジチアインデノインデン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、ジベンゾフラン、ベンゾジフラン、ジベンゾセレノフェン、ジセレナインダセン、ジセレナインデノインデン、ジベンゾシロール等が挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素原子が挙げられる。
前記炭素数1〜40のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
前記炭素数2〜40のアルケニル基は、直鎖状及び分岐状アルケニル基の両者を含み、炭素数2〜15のものが好ましい。
前記炭素数2〜40のアルキニル基は、直鎖状及び分岐状アルキニル基の両者を含み、炭素数2〜15のものが好ましい。
前記アルコキシ基は、−OX1で表される基であり、X1の具体例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
前記環構造の具体例としては、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン等の炭素数4〜12のシクロアルカン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等の炭素数4〜12のシクロアルケン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン、シクロオクタジエン等の炭素数6〜12のシクロアルカジエン、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、ピレン、クリセン、アセナフチレン等の炭素数6〜50の芳香族環、ピロリジン、ピペリジン等の複素環が挙げられる。
Specific examples of the aryl group having 6 to 40 nuclear carbon atoms in the general formula (A) include benzene, naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, phenanthrene, chrysene, triphenylene, corannulene, coronene, hexabenzotriphenylene, hexabenzocoronene, Examples thereof include those having sumanen as a substituent. Specific examples of the heteroaryl group having 3 to 40 nuclear carbon atoms include pyridine, pyrazine, quinoline, naphthyridine, quinoxaline, phenazine, diazaanthracene, pyridoquinoline, pyrimidoquinazoline, pyrazinoquinoxaline, phenanthroline, carbazole, 6, 12-dihydro-6,12-diazaindenofluorene, dibenzothiophene, dithiaindacene, dithiaindenoindene, thienothiophene, dithienothiophene, dibenzofuran, benzodifuran, dibenzoselenophene, diselenaindacene, diselenaindenoindene , Dibenzosilol and the like.
Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
Specific examples of the alkyl group having 1 to 40 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, An n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, etc. are mentioned.
The alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms includes both linear and branched alkenyl groups, and those having 2 to 15 carbon atoms are preferable.
The alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms includes both linear and branched alkynyl groups, and those having 2 to 15 carbon atoms are preferable.
The alkoxy group is a group represented by —OX 1 , and specific examples of X 1 include the same examples as those described for the alkyl group.
Specific examples of the ring structure include cycloalkanes having 4 to 12 carbon atoms such as cycloalkanes having 4 to 12 carbon atoms such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, adamantane and norbornane, cyclobutenes, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene and cyclooctene. C6-C12 cycloalkadiene, such as cyclohexadiene, cycloheptadiene, cyclooctadiene, benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, pyrene, chrysene, acenaphthylene, etc., aromatic ring, pyrrolidine, Examples include heterocyclic rings such as piperidine.

上記一般式(A)で表される非晶質有機化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。

Figure 2010034394
Specific examples of the amorphous organic compound represented by the general formula (A) include the following compounds.
Figure 2010034394

Figure 2010034394
Figure 2010034394

上記非晶質有機化合物は、上記一般式(A)で表されるものに限られず、分子量が1000以上であるアミノ基を有するオリゴマーでもよく、以下に示す化合物が挙げられる。

Figure 2010034394
The amorphous organic compound is not limited to those represented by the general formula (A), and may be an oligomer having an amino group having a molecular weight of 1000 or more, and examples thereof include the following compounds.
Figure 2010034394

また、上記非晶質有機化合物は、下記一般式(D)又は(E)で表される繰り返し単位を有するアミノ基含有高分子化合物であっても好ましい。

Figure 2010034394
(式中、R7〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキニル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシル基又は炭素数1〜20のカルボニル基を有する基であり、またR9〜R13のうち隣接するもの同士で飽和又は不飽和の環状構造を形成していても良く、
dは1又は2である。) The amorphous organic compound is preferably an amino group-containing polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (D) or (E).
Figure 2010034394
(In formula, R < 7 > -R < 13 > is respectively independently a hydrogen atom, a halogen atom, a C1-C20 alkyl group, a C1-C20 alkenyl group, a C1-C20 alkynyl group, carbon number. A group having 1 to 20 haloalkyl groups, an alkoxyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a carbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cyclic structure between adjacent ones of R 9 to R 13 May form,
d is 1 or 2. )

Figure 2010034394
(式中、R14〜R20は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキニル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシル基又は炭素数1〜20のカルボニル基を有する基であり、またR16〜R20のうち隣接するもの同士で飽和又は不飽和の環状構造を形成していても良い。)
Figure 2010034394
(In the formula, R 14 to R 20 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a carbon number. A group having a haloalkyl group of 1 to 20, an alkoxyl group of 1 to 30 carbon atoms or a carbonyl group of 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cyclic structure between adjacent ones of R 16 to R 20 May be formed.)

前記一般式(D)及び(E)におけるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素原子が挙げられる。
前記炭素数1〜20のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
前記炭素数1〜20のアルケニル基は、直鎖状及び分岐状アルケニル基の両者を含み、炭素数2〜15のものが好ましい。
前記炭素数1〜20のアルキニル基は、直鎖状及び分岐状アルキニル基の両者を含み、炭素数2〜15のものが好ましい。
前記炭素数1〜20のハロアルキル基としては、例えば、クロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、2−クロロイソブチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,3−ジクロロイソプロピル基、2,3−ジクロロ−t−ブチル基、1,2,3−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1−ブロモエチル基、2−ブロモエチル基、2−ブロモイソブチル基、1,2−ジブロモエチル基、1,3−ジブロモイソプロピル基、2,3−ジブロモ−t−ブチル基、1,2,3−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1−ヨードエチル基、2−ヨードエチル基、2−ヨードイソブチル基、1,2−ジヨードエチル基、1,3−ジヨードイソプロピル基、2,3−ジヨード−t−ブチル基、1,2,3−トリヨードプロピル基、フルオロメチル基、1−フルオロメチル基,2−フルオロメチル基、2−フルオロイソブチル基、1,2−ジフロロエチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。
前記炭素数1〜30のアルコキシル基は、−OX1で表される基であり、X1の具体例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
前記炭素数1〜20のカルボニル基を有する基の具体例としては、ホルミル基,アセチル基,プロパノイル基,メトキシカルボニル基等が挙げられる。
前記飽和又は不飽和の環状構造としては、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン等の炭素数4〜12のシクロアルカン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等の炭素数4〜12のシクロアルケン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン、シクロオクタジエン等の炭素数6〜12のシクロアルカジエン、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、ピレン、クリセン、アセナフチレン等の炭素数6〜50の芳香族環などが挙げられる。
Examples of the halogen atom in the general formulas (D) and (E) include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
Specific examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, An n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, etc. are mentioned.
The alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms includes both linear and branched alkenyl groups, and those having 2 to 15 carbon atoms are preferable.
The alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms includes both linear and branched alkynyl groups, and those having 2 to 15 carbon atoms are preferable.
Examples of the haloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms include chloromethyl group, 1-chloroethyl group, 2-chloroethyl group, 2-chloroisobutyl group, 1,2-dichloroethyl group, 1,3-dichloroisopropyl group, 2,3-dichloro-t-butyl group, 1,2,3-trichloropropyl group, bromomethyl group, 1-bromoethyl group, 2-bromoethyl group, 2-bromoisobutyl group, 1,2-dibromoethyl group, 1, 3-dibromoisopropyl group, 2,3-dibromo-t-butyl group, 1,2,3-tribromopropyl group, iodomethyl group, 1-iodoethyl group, 2-iodoethyl group, 2-iodoisobutyl group, 1,2 -Diiodoethyl group, 1,3-diiodoisopropyl group, 2,3-diiodo-t-butyl group, 1,2,3-triiodopropyl group, Oromethyl group, 1-fluoromethyl group, 2-fluoromethyl group, 2-fluoroisobutyl group, 1,2-difluoroethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, perfluoroisopropyl group, perfluorobutyl Group, perfluorocyclohexyl group and the like.
An alkoxyl group of the 1 to 30 carbon atoms is a group represented by -OX 1, specific examples of X 1 are examples similar to those described for the alkyl group.
Specific examples of the group having a carbonyl group having 1 to 20 carbon atoms include formyl group, acetyl group, propanoyl group, methoxycarbonyl group and the like.
Examples of the saturated or unsaturated cyclic structure include 4 to 12 carbon atoms such as cycloalkane having 4 to 12 carbon atoms such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, adamantane and norbornane, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene and cyclooctene. C6-C12 cycloalkadiene such as cycloalkene, cyclohexadiene, cycloheptadiene, cyclooctadiene, aromatic ring having 6-50 carbon atoms such as benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, pyrene, chrysene, acenaphthylene, etc. Is mentioned.

上記一般式(D)、(E)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられる。

Figure 2010034394
Figure 2010034394
Specific examples of the repeating unit represented by the general formulas (D) and (E) include the following.
Figure 2010034394
Figure 2010034394

さらに、上記非晶質有機化合物は、架橋部位を有するアミノ基含有低分子化合物を架橋してなるものであっても好ましく、上記アミノ基含有低分子化合物の架橋部位が下記一般式(1)〜(4)で示される基であるであるとより好ましく、また、上記非晶質有機化合物が、少なくとも1種のオニウム化合物を添加してアミノ基含有低分子化合物を架橋した架橋体であるとさらに好ましい。具体的には下記(1)〜(4)で示される架橋部位をアミノ基含有低分子化合物に予め設けておき,薄膜として成膜後,熱や光で架橋して高分子量へと変性して得られた薄膜は熱安定性や有機溶媒への耐性に優れ、特に好ましい。   Further, the amorphous organic compound is preferably one obtained by crosslinking an amino group-containing low molecular compound having a crosslinking site, and the crosslinking site of the amino group-containing low molecular compound is represented by the following general formula (1) to More preferably, it is a group represented by (4), and the amorphous organic compound is a crosslinked product obtained by adding at least one onium compound to crosslink an amino group-containing low molecular compound. preferable. Specifically, the cross-linking sites shown in the following (1) to (4) are provided in advance in the amino group-containing low molecular weight compound, and after film formation as a thin film, it is crosslinked with heat or light to be modified to a high molecular weight. The obtained thin film is particularly preferable because of excellent thermal stability and resistance to organic solvents.

Figure 2010034394
Figure 2010034394

(式中、R21は、出現毎に同一であるか異なり、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基若しくはチオアルコキシ基、4〜18個の芳香族環原子を有するアリール基若しくはヘテロアリール基、または炭素数2〜10のアルケニル基であって、ここで、1以上の水素原子は、ハロゲンまたはCNにより置き換えられてもよく、また1以上の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−O−CO−により置き換えられてもよく、R22は、出現毎に同一であるか異なり、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基若しくはアルコキシアルキル基、4〜18個の芳香族環原子を有するアリール基若しくはヘテロアリール基、または炭素数2〜10のアルケニル基であって、ここで、1以上の水素原子は、ハロゲンまたはCNにより置き換えられてもよく、また1以上の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−O−CO−により置き換えられてもよく、Zは、出現毎に同一であるか異なり、二価の基−(CR2324r−(ここで、1以上の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−O−CO−により置き換えられてもよい)、または4〜40個の炭素原子を有する二価のアリール基若しくはN−、S−および/またはO−ヘテロアリール基(これは、1以上のR23基により置換されていてもよい)であり、R23、R24は、出現毎に同一であるか異なり、水素原子、炭素数1〜20の直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基若しくはチオアルコキシ基、4〜20個の芳香族環原子を有するアリール基若しくはヘテロアリール基、または炭素数2〜10個のアルケニル基であって、ここで、1以上の水素原子は、ハロゲンまたはCNにより置き換えられてもよく、R23またはR24基は、互いに、またはR21若しくはR22と環構造を形成していてもよく、
rは、出現毎に同一であるか異なり、0〜30の整数であり、
xは、出現毎に同一であるか異なり、0〜5の整数である。
ここでの破線は、前記非晶質有機化合物への結合を示す。)
上記低分子化合物は、少なくとも1つの水素原子が、式(1)の基により置き換えられているアミノ基を有する有機化合物であると特に好ましい。
(Wherein R 21 is the same or different at each occurrence, and is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, an alkoxy group, or a thioalkoxy group, 4 An aryl or heteroaryl group having -18 aromatic ring atoms, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, wherein one or more hydrogen atoms may be replaced by halogen or CN; One or more non-adjacent carbon atoms may be replaced by —O—, —S—, —CO—, —COO—, —O—CO—, and is R 22 the same for each occurrence? Differently, a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group or a heteroaryl group having 4 to 18 aromatic ring atoms, or Is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, wherein one or more hydrogen atoms may be replaced by halogen or CN, and one or more non-adjacent carbon atoms are -O-, -S -, -CO-, -COO-, -O-CO- may be substituted, and Z is the same or different at each occurrence, and the divalent group-(CR 23 R 24 ) r- (where One or more non-adjacent carbon atoms may be replaced by -O-, -S-, -CO-, -COO-, -O-CO-), or have 4 to 40 carbon atoms A divalent aryl group or an N-, S- and / or O-heteroaryl group (which may be substituted by one or more R 23 groups), wherein R 23 , R 24 are The same or different, a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Group, alkoxy group, alkoxyalkyl group or thioalkoxy group, aryl group or heteroaryl group having 4 to 20 aromatic ring atoms, or alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, wherein 1 The above hydrogen atoms may be replaced by halogen or CN, and R 23 or R 24 groups may form a ring structure with each other or with R 21 or R 22 ,
r is the same or different for each occurrence and is an integer from 0 to 30;
x is the same or different for each occurrence and is an integer of 0 to 5.
The broken line here shows the bond to the amorphous organic compound. )
The low molecular weight compound is particularly preferably an organic compound having an amino group in which at least one hydrogen atom is replaced by a group of the formula (1).

前記一般式(1)〜(4)における炭素数1〜20のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
前記アルコキシ基は、−OX1で表される基であり、X1の具体例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
前記チオアルコキシ基は、−SX2で表される基であり、X2の例としては、前記アルキル基で説明したものと同様の例が挙げられる。
前記4〜18の芳香族環原子を有するアリール基の具体例としては、前記一般式(A)における核炭素数6〜40のアリール基の具体例として挙げられたもののうち、4〜18の芳香族原子を有するものが挙げられる。
前記へテロアリール基の具体例としては、前記一般式(A)における核炭素数3〜40のヘテロアリール基の具体例として挙げられたもののうち、4〜18の芳香族環原子を有するものが挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素原子が挙げられる。
前記4〜40個の炭素原子を有する二価のアリール基若しくはN−、S−および/またはO−ヘテロアリール基としては、前記一般式(A)における核炭素数6〜40のアリール基あるいは核炭素数3〜40のヘテロアリール基の具体例として挙げられたもののうち、条件を満たすものが挙げられる。
前記環構造の具体例としては、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン等の炭素数4〜12のシクロアルカン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等の炭素数4〜12のシクロアルケン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン、シクロオクタジエン等の炭素数6〜12のシクロアルカジエン、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、ピレン、クリセン、アセナフチレン等の炭素数6〜50の芳香族環、ピロリジン、ピペリジン等の複素環が挙げられる。
Specific examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in the general formulas (1) to (4) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an s-butyl group, an isobutyl group, Examples include t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group and the like.
The alkoxy group is a group represented by —OX 1 , and specific examples of X 1 include the same examples as those described for the alkyl group.
The thioalkoxy group is a group represented by —SX 2 , and examples of X 2 include the same examples as those described for the alkyl group.
Specific examples of the aryl group having 4 to 18 aromatic ring atoms include 4 to 18 fragrances among the specific examples of the aryl group having 6 to 40 nuclear carbon atoms in the general formula (A). And those having a group atom.
Specific examples of the heteroaryl group include those having 4 to 18 aromatic ring atoms among the specific examples of the heteroaryl group having 3 to 40 nuclear carbon atoms in the general formula (A). It is done.
Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
Examples of the divalent aryl group having 4 to 40 carbon atoms or the N-, S- and / or O-heteroaryl group include an aryl group having 6 to 40 nuclear carbon atoms or a nucleus in the general formula (A). Among those mentioned as specific examples of the heteroaryl group having 3 to 40 carbon atoms, those satisfying the conditions are mentioned.
Specific examples of the ring structure include cycloalkanes having 4 to 12 carbon atoms such as cycloalkanes having 4 to 12 carbon atoms such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, adamantane and norbornane, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene and cyclooctene. C6-C12 cycloalkadiene, such as cyclohexadiene, cycloheptadiene, cyclooctadiene, benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, pyrene, chrysene, acenaphthylene, etc., aromatic ring, pyrrolidine, Examples include heterocyclic rings such as piperidine.

架橋反応は光照射によって開始されることが好ましく,好ましいオニウム化合物は、ジアリールヨードニウム塩、ジアリールブロモニウム塩、ジアリールクロロニウム塩、およびトリアリールスルホニウム塩であり、特に好ましくはジアリールヨードニウム塩、ジアリールブロモニウム塩、およびジアリールクロロニウム塩であり、ここで、アニオンは変えることができるが、一般的には、例えば、PF6 -、SbF6 -、SbCl6 -、BF4 -、B(C654 -等の弱い求核アニオンが選択される。混合物中または層中のオニウム化合物の割合は、広い範囲で変化させることができるが,分解反応の反応生成物が、出来るだけ有機薄膜トランジスタの機能に影響を与えないように、出来るだけ低い割合を保つことが好ましい。一方で、この割合は、出来るだけ十分に架橋を開始するために十分であることを確保することが必要である。開始剤(オニウム化合物)の割合は、それぞれのアミノ基を有する有機化合物について、およびそれぞれのオニウム化合物について別個に最適化される。一般的に、混合物中のオニウム化合物の割合が、0.001〜5質量%から選択されることが好ましく、特に好ましくは0.01〜3質量%,特に0.1〜2質量%から選択されることを見出した。これらの値は、特にジアリールヨードニウム化合物に当てはまり、他の化合物については、これらの値がこれから外れることは十分にあり得る。アミノ基を有する有機化合物が容易に酸化しない場合には、非常に低い割合のオニウム化合物、好ましくは0.01〜0.5質量%の範囲におけるオニウム化合物が、良好な架橋に適切である一方で、非常に電子リッチな、容易に酸化し得る半導体の場合には、より高い割合のオニウム化合物、好ましくは1〜2質量%の範囲におけるオニウム化合物が、良好な架橋に必要とされるということが見出された。 The crosslinking reaction is preferably initiated by light irradiation, and preferred onium compounds are diaryl iodonium salts, diaryl bromonium salts, diaryl chloronium salts, and triaryl sulfonium salts, particularly preferably diaryl iodonium salts, diaryl bromoniums. Salts, and diarylchloronium salts, where the anion can be varied, but in general, for example, PF 6 , SbF 6 , SbC 16 , BF 4 , B (C 6 F 5 ) 4 - weakly nucleophilic anions of the like is selected. The ratio of the onium compound in the mixture or layer can be varied within a wide range, but the ratio is kept as low as possible so that the reaction product of the decomposition reaction does not affect the function of the organic thin film transistor as much as possible. It is preferable. On the other hand, it is necessary to ensure that this ratio is sufficient to initiate crosslinking as well as possible. The proportion of initiator (onium compound) is optimized separately for each organic compound having an amino group and for each onium compound. In general, the proportion of the onium compound in the mixture is preferably selected from 0.001 to 5% by weight, particularly preferably from 0.01 to 3% by weight, in particular from 0.1 to 2% by weight. I found out. These values are especially true for diaryliodonium compounds, and for other compounds it is quite possible that these values deviate from this. Where organic compounds having amino groups are not easily oxidized, very low proportions of onium compounds, preferably onium compounds in the range of 0.01 to 0.5% by weight, are suitable for good crosslinking In the case of very electron-rich, easily oxidizable semiconductors, a higher proportion of onium compounds, preferably in the range of 1-2% by weight, is required for good crosslinking. It was found.

上述のようにして架橋反応を行って形成したチャネル制御層に対して、以下に述べる状態調節処理を施すと、架橋の度合いを上昇させることができため好ましい。上述の光照射が完了した後、好ましくは50〜250℃の温度範囲で、より好ましくは80〜150℃の温度範囲で、好ましくは0.1〜30分間、より好ましくは1〜5分間、状態調節処理を施すことができる。但し、上記温度範囲は、用いられる非晶質有機化合物等によって異なる。この状態調節処理により、チャネル制御層中の反応性オキセタン単位の移動性が増し、架橋の度合いが上昇し、ポリマーネットワークが得られる。このようにして得られたチャネル制御層は、THF等の一般的な有機溶媒に対して、実質的に不溶である。
また、上述のようにして架橋反応を行って形成したチャネル制御層、あるいは、上述のようにして架橋反応を行って形成し、その後状態調節処理を施したチャネル制御層に対して、さらに洗浄処理を施すことができる。洗浄処理は、チャネル制御層をTHF等の一般的な溶媒を用いて行うことができる。洗浄処理により、チャネル制御層中の添加剤等が除去される。添加剤としては、LiAlH4、MBDQフリーラジカルアニオン=2,6−ジメチル2’,6’−ジ−tert−ブチルジキノンフリーラジカルアニオン、ヒドラジン、ヒドラジン誘導体等の還元剤、テトラブチルアンモニウムアセテートまたはブロミド等の弱塩基/求核試薬等が挙げられ、これらの添加剤の濃度は低く、好ましくは10-4モル/リットル未満、特に好ましくは10-5モル/リットル未満である。
The channel control layer formed by performing the crosslinking reaction as described above is preferably subjected to the state adjustment treatment described below because the degree of crosslinking can be increased. After the above light irradiation is completed, preferably in the temperature range of 50 to 250 ° C, more preferably in the temperature range of 80 to 150 ° C, preferably 0.1 to 30 minutes, more preferably 1 to 5 minutes. Adjustment processing can be performed. However, the temperature range varies depending on the amorphous organic compound used. This conditioning process increases the mobility of reactive oxetane units in the channel control layer, increases the degree of crosslinking, and provides a polymer network. The channel control layer thus obtained is substantially insoluble in common organic solvents such as THF.
Further, the channel control layer formed by performing the crosslinking reaction as described above, or the channel control layer formed by performing the crosslinking reaction as described above and then subjected to the state adjustment process, is further washed. Can be applied. The cleaning treatment can be performed on the channel control layer using a general solvent such as THF. The additives and the like in the channel control layer are removed by the cleaning process. As additives, LiAlH 4 , MBDQ free radical anion = 2,6-dimethyl 2 ′, 6′-di-tert-butyldiquinone free radical anion, reducing agents such as hydrazine and hydrazine derivatives, tetrabutylammonium acetate or bromide The concentration of these additives is low, preferably less than 10 −4 mol / liter, particularly preferably less than 10 −5 mol / liter.

オニウム化合物の存在下で進行し、照射により開始される本架橋反応は、照射をオニウム化合物の吸収帯において行わないことが好ましく、オニウム化合物の吸収極大よりも少なくとも80nm長い波長において照射することがより好ましく、オニウム化合物の吸収極大よりも100nm長い波長において照射することが特に好ましい。これらの数値は、吸収の極大と放出との分離に相当する。このことは、オニウム化合物は、光酸発生物質として直接的に作用することはできず、すなわち、直接的にプロトンを遊離することはできないということを意味する。しかしながらオキセタン基の架橋は、非常に効率的に且つ迅速に起こり、実際に、照射が、他の点に関しては同様の条件下で、オニウム化合物の吸収帯においてではなく、アミノ基を有する有機化合物の吸収帯において行われる場合には、架橋された層はより耐久性を有するということが見出された。これはオキセタン官能化された有機化合物は、反応のための光増感剤としての役割を果たすと考えている。
照射を、好ましくは、アミノ基を有する有機化合物の吸収帯において、特に個々の吸収帯の吸収極大の+/−50nmまでの範囲における波長において行うときは。照射時間は、非常に短いものを選択することができ、非常に良好な架橋結果がやはり得られる。照射を、好ましくは、0.01〜10秒間、特に好ましくは0.1〜3秒間で行う。これらの時間は、<1mW/cm2の光量に対応し、より高い光量においては、適切な場合には、さらにより短い露光時間で十分であり得る。
架橋は、オキセタン官能基無しでは進行しない。従って、本発明は、さらに、照射を光酸発生物質の吸収帯外で、好ましくは、オニウム化合物の吸収極大よりも少なくとも80nm長い、特に好ましくは少なくとも100nm長い波長において行うことを特徴とする。
The crosslinking reaction that proceeds in the presence of the onium compound and is initiated by irradiation is preferably not performed in the absorption band of the onium compound, and more preferably at a wavelength that is at least 80 nm longer than the absorption maximum of the onium compound. It is particularly preferable to irradiate at a wavelength 100 nm longer than the absorption maximum of the onium compound. These figures correspond to the separation between absorption maximum and emission. This means that onium compounds cannot act directly as photoacid generators, i.e. they cannot liberate protons directly. However, cross-linking of oxetane groups occurs very efficiently and rapidly, and indeed irradiation of organic compounds with amino groups, rather than in the onium compound absorption band, under otherwise similar conditions. It has been found that the cross-linked layer is more durable when done in the absorption band. It is believed that the oxetane functionalized organic compound serves as a photosensitizer for the reaction.
Irradiation is preferably performed in the absorption band of an organic compound having an amino group, in particular at wavelengths in the range up to +/− 50 nm of the absorption maximum of the individual absorption bands. The irradiation time can be chosen very short and very good cross-linking results are still obtained. Irradiation is preferably performed for 0.01 to 10 seconds, particularly preferably for 0.1 to 3 seconds. These times correspond to light quantities of <1 mW / cm 2 , and for higher light quantities, even shorter exposure times may be sufficient if appropriate.
Crosslinking does not proceed without the oxetane functionality. Therefore, the present invention is further characterized in that the irradiation is performed outside the photoacid generator absorption band, preferably at a wavelength at least 80 nm longer, particularly preferably at least 100 nm longer than the absorption maximum of the onium compound.

架橋のもう一つの方法は、酸化剤の添加による架橋反応の直接の酸化的開始である。適切な酸化剤は、例えば、ニトロソニウム塩、トリアリールアンモニウムフリーラジカルカチオンの塩、または例えば、揮発性化合物若しくは易溶性の化合物のような、その反応生成物を、架橋後フィルムから容易に除去することができる他の酸化剤、またはその反応生成物が不活性であり、且つ有機薄膜トランジスタの作動中、フィルムにおける不利な影響を有さない酸化剤である。容易に取り扱えるNO化合物は、例えば、NO(BF4)またはNO(SbF6)である。トリス(4−ブロモフェニルアンモニウム)塩は、安定なフリーラジカルカチオンの例である。添加される酸化剤は、オキセタン基の架橋が開始されることを可能にする。架橋は、オキセタン官能基無しでは進行しない。 Another method of crosslinking is the direct oxidative initiation of the crosslinking reaction by the addition of an oxidant. Suitable oxidizing agents readily remove the reaction products from the film after cross-linking, for example, nitrosonium salts, salts of triaryl ammonium free radical cations, or volatile compounds or readily soluble compounds, for example. Other oxidizing agents that can be used, or oxidizing products whose reaction products are inert and have no adverse effect on the film during operation of the organic thin film transistor. The NO compound that can be easily handled is, for example, NO (BF 4 ) or NO (SbF 6 ). Tris (4-bromophenylammonium) salt is an example of a stable free radical cation. The added oxidant allows oxetane group crosslinking to be initiated. Crosslinking does not proceed without the oxetane functionality.

上記架橋方法は、従来技術に従って(照射が、光酸発生物質の吸収帯において行われる)光誘起される架橋に対して、以下の利点を提供する。
1)架橋を、従来技術に従って可能であるものよりも、より穏やかな条件下で行うことができる。プロトンを遊離し且つ架橋を開始するために、光酸発生物質の場合には、より高いUV放射が必要である一方で、本発明による方法の場合における反応を、有意により低いエネルギー(=より長い波長)の光で開始することができる。とりわけ、光化学的に不安定であるアミノ基を有する有機化合物について(このことは、今日までのところ必要とされるUV放射の場合において、殆どのアミノ基を有する有機化合物にも当てはまる。)、上記架橋方法は、高エネルギーUV放射による層における副反応および分解を実質的に回避するために、明らかな利点を提供する。
2)架橋は、従来技術に従う場合と比較して、より迅速且つ効率的に進行する。それによって、架橋を、これまでと比較してより短い時間で行うことができ、これは、より短い露光時間のために、材料を保護し、副反応を低減させる。加えて、より短い架橋時間は、工業的生産方法における明らかな利点を示す。従って、デバイスの構造化は、非常に効率的であり、これまでと比べてより短い時間で同様に可能である。
3)より少ない光酸発生物質の添加を伴う本発明による方法により架橋される層は、それでもなお、溶媒に対するより良好な耐性を有する。従って、これらは、一方ではより良好に構造化されると同時に、他方では、順に重ねる複数の層の適用も改善される。
The above cross-linking method provides the following advantages over photo-induced cross-linking (irradiation takes place in the absorption band of the photoacid generator) according to the prior art.
1) Crosslinking can be carried out under milder conditions than is possible according to the prior art. In the case of photoacid generators, higher UV radiation is required in order to liberate protons and initiate crosslinking, while the reaction in the case of the method according to the invention is significantly lower energy (= longer). Wavelength) light. In particular, for organic compounds with amino groups that are photochemically unstable (this also applies to organic compounds with most amino groups in the case of UV radiation required to date). The cross-linking method provides obvious advantages in order to substantially avoid side reactions and decomposition in the layer due to high energy UV radiation.
2) Crosslinking proceeds more quickly and efficiently than when following the prior art. Thereby, crosslinking can be performed in a shorter time than before, which protects the material and reduces side reactions due to the shorter exposure time. In addition, shorter cross-linking times represent a clear advantage in industrial production methods. Therefore, the structuring of the device is very efficient and is possible in a shorter time than before.
3) Layers that are cross-linked by the method according to the invention with the addition of less photoacid generator still have better resistance to solvents. They are therefore better structured on the one hand, while improving the application of multiple layers on the other hand on the other hand.

以下に前記アミノ基含有低分子化合物の具体的な構造式を示すがこれに制限されるものではない。

Specific structural formulas of the amino group-containing low molecular weight compound are shown below, but are not limited thereto.

Figure 2010034394
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これらチャネル制御層が含有する非晶質有機化合物の好ましい例として挙げたアミン系有機化合物は,たとえば非特許文献C. W. Tang and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987).に見られるように有機EL素子の正孔注入層や正孔輸送層として用いられることがある。有機ELではアミン化合物の層を電流が流れるが,本発明の有機TFTでは電流はチャネル制御層に沿って有機半導体層を流れるためまったく異なるデバイスである。実際,これらアミン化合物を有機半導体層として用いた場合には電界効果移動度が著しく小さい値であると,たとえば非特許文献T. P. I. Saragi, T. Fuhrmann-Lieker and J. Salbeck, "Comparison of Charge Transport in Thin Films of Spiro-Linked Compounds and Their Corresponding Parent Compounds", Advanced Functional Materials 16,966(2006)などでよく知られている。   The amine-based organic compounds mentioned as preferred examples of the amorphous organic compounds contained in these channel control layers can be found in, for example, the non-patent document CW Tang and SA Van Slyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987). Thus, it may be used as a hole injection layer or a hole transport layer of an organic EL device. In the organic EL, a current flows through the amine compound layer, but in the organic TFT of the present invention, the current flows through the organic semiconductor layer along the channel control layer, which is a completely different device. In fact, when these amine compounds are used as an organic semiconductor layer, the field effect mobility is extremely small. For example, non-patent documents TPI Saragi, T. Fuhrmann-Lieker and J. Salbeck, “Comparison of Charge Transport in It is well known by Thin Films of Spiro-Linked Compounds and Their Corresponding Parent Compounds ", Advanced Functional Materials 16,966 (2006).

(チャネル制御層の積層)
チャネル制御層は、上記架橋又は非架橋のイオン化ポテンシャルが5.8eV未満であり、かつ、分子量1000以上の非晶質有機化合物を含有する1層のみから成っていてもよく、または複数の層から成っていてもよいが,特に好ましくは少なくとも1層が架橋されて得られた非晶質有機化合物を含有する。
(Lamination of channel control layer)
The channel control layer may consist of only one layer containing an amorphous organic compound having a cross-linked or non-cross-linked ionization potential of less than 5.8 eV and a molecular weight of 1000 or more, or from a plurality of layers. The amorphous organic compound obtained by crosslinking at least one layer is particularly preferable.

(チャネル制御層の膜厚)
本発明の有機TFTにおけるチャネル制御層の膜厚は特に制限されず、チャネル制御層と有機半導体層との界面を平滑化するために必要な膜厚があればよい。好ましくは膜厚1nm〜100nmであり、5nm〜50nmであると更に好ましい。これは膜厚が厚すぎるとゲート電圧によってキャリアを蓄積する効果が小さくなり、薄すぎると有機半導体層との界面の平滑性が足りず、チャネル内にキャリアトラップが形成される恐れがあるためである。
(Channel control layer thickness)
The film thickness of the channel control layer in the organic TFT of the present invention is not particularly limited, and may be a film thickness necessary for smoothing the interface between the channel control layer and the organic semiconductor layer. The film thickness is preferably 1 nm to 100 nm, and more preferably 5 nm to 50 nm. This is because if the film thickness is too thick, the effect of accumulating carriers due to the gate voltage is reduced, and if it is too thin, the interface with the organic semiconductor layer is not smooth enough and carrier traps may be formed in the channel. is there.

(チャネル制御層の形成方法)
チャネル制御層の形成方法は特に限定されることはなく、有機半導体層の形成方法として公知の方法を適用できる。例えば、分子線蒸着法(MBE法)、真空蒸着法、化学蒸着、材料を溶媒に溶かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法,グラビア印刷,インクジェット,凸版印刷,平版,凹版等の印刷、塗布法及びベーキング、エレクトロポリマラインゼーション、分子ビーム蒸着、溶液からのセルフ・アセンブリ、及びこれらの組合せた手段により形成される。ここで、材料の非晶性が保持されることを考慮する必要がある。特に好ましい成膜法は本発明のチャネル制御層は分子量が1000以上と大きいために溶液プロセス即ちディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法,インクジェット,グラビア印刷,凸版印刷,平版,凹版等の印刷、塗布法が好ましい。これらの方法を用いると平滑性の高い薄膜を得ることができる。また必要に応じて架橋剤や重合開始剤を溶液に混合しておき光や熱により架橋や重合することも好ましい。
(Method for forming channel control layer)
The method for forming the channel control layer is not particularly limited, and a known method can be applied as a method for forming the organic semiconductor layer. For example, molecular beam deposition method (MBE method), vacuum deposition method, chemical vapor deposition, dipping method of solution in which material is dissolved in solvent, spin coating method, casting method, bar coating method, roll coating method, gravure printing, inkjet, letterpress It is formed by printing, lithographic printing, intaglio printing, coating method and baking, electropolymerization, molecular beam evaporation, self-assembly from solution, and combinations thereof. Here, it is necessary to consider that the amorphous nature of the material is maintained. A particularly preferable film forming method is that the channel control layer of the present invention has a molecular weight as large as 1000 or more, so that the solution process, that is, dipping method, spin coating method, casting method, bar coating method, roll coating method, ink jet, gravure printing, letterpress printing, Printing and coating methods such as lithographic and intaglio are preferred. When these methods are used, a thin film with high smoothness can be obtained. Moreover, it is also preferable to mix a crosslinking agent and a polymerization initiator in a solution as needed, and to crosslink or polymerize by light or heat.

(有機半導体層)
本発明で用いられる有機半導体としては特に制限を受けるものではない。一般に開示されているような、有機TFTに用いられる有機半導体を用いることができる。
以下に具体例を示す。
(Organic semiconductor layer)
The organic semiconductor used in the present invention is not particularly limited. Organic semiconductors used for organic TFTs as generally disclosed can be used.
Specific examples are shown below.

(有機半導体層に使用される材料)
高い移動度が得られるため、通常、結晶性の材料が用いられる。具体的には、次のような材料を例示することができる。
(1)ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン等の、置換基のついてもよいアセン類、例として1,4−ビススチリルベンゼン、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−メチルスチリル)ベンゼン(4MSB)、1,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン、ポリフェニレンビニレンなどC65−CH=CH−C65で表されるスチリル構造を有する化合物、このような化合物のオリゴマーやポリマー。
(2)以下に示すチオフェン環を含む化合物
(ア)α−4T、α−5T、α−6T、α−7T、α−8Tの誘導体等の置換基を有してもよいチオフェンオリゴマー
(イ)ポリヘキシルチオフェン、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル−コ−ビチオフェン)等のチオフェン系高分子等のチオフェン系高分子
(ウ)ビスベンゾチオフェン誘導体、α,α’−ビス(ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン)、ジチエノチオフェン−チオフェンのコオリゴマー、ペンタチエノアセン等の縮合オリゴチオフェン特にチエノベンゼン骨格またはジチエノベンゼン骨格を有する化合物、ジベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体が好ましい。
(3)また、セレノフェンオリゴマー、無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニルフタロシアニン、白金ポルフィリン、ポルフィリン、ベンゾポルフィリンなどのポルフィリン類、テトラチアフルバレン(TTF)及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体などが挙げられる。
(Materials used for organic semiconductor layers)
Since a high mobility can be obtained, a crystalline material is usually used. Specifically, the following materials can be exemplified.
(1) Acenes which may be substituted, such as naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, such as 1,4-bisstyrylbenzene, 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, 1 , 4-bis (3-methylstyryl) benzene (4MSB), 1,4-bis (4-methylstyryl) benzene, polyphenylene vinylene, and the like, represented by C 6 H 5 —CH═CH—C 6 H 5 Compounds, oligomers and polymers of such compounds.
(2) A compound containing a thiophene ring shown below (a) A thiophene oligomer which may have a substituent such as α-4T, α-5T, α-6T, α-7T and α-8T derivatives (a) Thiophene-based polymers such as polyhexylthiophene, thiophene-based polymers such as poly (9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl-co-bithiophene), (u) bisbenzothiophene derivatives, α, α′- Condensed oligothiophenes such as bis (dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene), dithienothiophene-thiophene co-oligomers, pentathienoacenes, particularly compounds having a thienobenzene skeleton or a dithienobenzene skeleton Dibenzothienobenzothiophene derivatives are preferred.
(3) Selenophene oligomers, metal-free phthalocyanines, copper phthalocyanines, lead phthalocyanines, titanyl phthalocyanines, porphyrins such as platinum porphyrin, porphyrin, benzoporphyrin, tetrathiafulvalene (TTF) and its derivatives, rubrene and its derivatives, etc. Can be mentioned.

(n型有機TFTを構成する有機半導体)
本発明の有機TFTの場合、n型有機TFTであると、特に大きな移動度および更に優れた高温安定性が得られる。n型有機TFTに用いられる有機半導体としては、nチャネル駆動能を有する有機半導体が好ましく、具体的には以下の化合物を挙げることができる。
(1)アセン類、無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン、フッ素化銅フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニルフタロシアニン、白金ポルフィリン、ポルフィリン、ベンゾポルフィリンなどのポルフィリン類、ルブレン、ポリフェニレンビニレンなどの両極輸送性化合物。
(2)以下に示すp型半導体を母骨格とし、これらに対してF、CF3、C25等のフッ素、フルオロアルキル基が付加した化合物。
ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン等の置換基のついてもよいアセン類、例として1,4−ビススチリルベンゼン、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−メチルスチリル)ベンゼン(4MSB)、1,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン、ポリフェニレンビニレンなどC65−CH=CH−C65で表されるスチリル構造を有するオリゴマー、ポリマー、α−4T、α−5T、α−6T、α−7T、α−8Tの誘導体等の置換基を有してもよいチオフェンオリゴマーポリヘキシルチオフェン、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル−コ−ビチオフェン)等のチオフェン系高分子等のチオフェン系高分子ビスベンゾチオフェン誘導体、α,α’−ビス(ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン)、ジチエノチオフェン−チオフェンのコオリゴマー、ペンタチエノアセン等の縮合オリゴチオフェン特にチエノベンゼン骨格またはジチエノベンゼン骨格を有する化合物、ジベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体、セレノフェンオリゴマー、無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン、フッ素化銅フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニルフタロシアニン、白金ポルフィリン、ポルフィリン、ベンゾポルフィリンなどのポルフィリン類、テトラチアフルバレン(TTF)及びその誘導体。
(3)単独でn型半導体として知られているもの、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、11,11,12,12−テトラシアノナフト−2,6−キノジメタン(TCNNQ)らのキノイドオリゴマー、C60、C70、PCBM等のフラーレン類、N,N’−ジフェニル−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ジオクチル−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(C8−PTCDI)、NTCDA、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシルジイミド(NTCDI)等のテトラカルボン酸類。
(Organic semiconductor composing n-type organic TFT)
In the case of the organic TFT of the present invention, when it is an n-type organic TFT, particularly high mobility and excellent high-temperature stability can be obtained. As the organic semiconductor used for the n-type organic TFT, an organic semiconductor having n-channel driving ability is preferable, and specific examples thereof include the following compounds.
(1) Bipolar transport compounds such as acenes, metal-free phthalocyanines, copper phthalocyanines, fluorinated copper phthalocyanines, lead phthalocyanines, titanyl phthalocyanines, platinum porphyrins, porphyrins, benzoporphyrins, and rubrenes, polyphenylene vinylenes.
(2) A compound in which a p-type semiconductor shown below is used as a mother skeleton, and fluorine or a fluoroalkyl group such as F, CF 3 , or C 2 F 5 is added thereto.
Acenes which may be substituted, such as naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, for example, 1,4-bisstyrylbenzene, 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, 1,4-bis (3-methylstyryl) benzene (4 MSB), 1,4-bis (4-methylstyryl) benzene, oligomers having a styryl structure represented by C 6 H 5 -CH = CH- C 6 H 5 and polyphenylene vinylene, Thiophene oligomer polyhexylthiophene, poly (9,9-dioctylfluorenyl-) which may have a substituent such as a polymer, α-4T, α-5T, α-6T, α-7T, α-8T derivatives, etc. Thiophene polymer bisbenzothiophene derivatives such as thiophene polymers such as 2,7-diyl-co-bithiophene), α, α ′ Condensed oligothiophenes such as bis (dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene), dithienothiophene-thiophene co-oligomers, pentathienoacenes, particularly compounds having a thienobenzene skeleton or a dithienobenzene skeleton , Dibenzothienobenzothiophene derivatives, selenophene oligomers, metal-free phthalocyanine, copper phthalocyanine, fluorinated copper phthalocyanine, lead phthalocyanine, titanyl phthalocyanine, porphyrins such as platinum porphyrin, porphyrin, benzoporphyrin, tetrathiafulvalene (TTF) and its derivatives .
(3) What is known alone as an n-type semiconductor, quinoid oligomers such as tetracyanoquinodimethane (TCNQ), 11,11,12,12-tetracyanonaphth-2,6-quinodimethane (TCNNQ), C60 , C70, PCBM and other fullerenes, N, N′-diphenyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid diimide, N, N′-dioctyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid diimide Tetracarboxylic acids such as (C8-PTCDI), NTCDA, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxyldiimide (NTCDI).

(有機半導体層の膜厚及び成膜方法)
本発明の有機TFTにおける有機半導体層の膜厚は、特に制限されることはないが、通常、0.5nm〜1μmであり、2nm〜250nmであると好ましい。この範囲であると、大きな移動度と高温条件での優れた安定性が得られる。
有機半導体層の形成方法は特に限定されることはなく公知の方法を適用でき、例えば、分子線蒸着法(MBE法)、真空蒸着法、化学蒸着、材料を溶媒に溶かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等の印刷、塗布法及びベーキング、エレクトロポリマラインゼーション、分子ビーム蒸着、溶液からのセルフ・アセンブリ、及びこれらの組合せた手段により、前記したような有機半導体層の材料で形成される。有機半導体層の結晶性を向上させて、電界効果移動度を向上させるため、気相からの成膜(蒸着、スパッタ等)を用いる場合は成膜中の基板温度を高温で保持する方法を採用することができる。その温度は50〜250℃が好ましく、70〜150℃であるとさらに好ましい。また、成膜方法に関わらず成膜後にアニーリングを実施することで、素子の性能向上を図ることができる。アニーリングの温度は50〜200℃が好ましく、70〜200℃であるとさらに好ましく、時間は10分〜12時間が好ましく、1〜10時間であるとさらに好ましい。ただし、チャネル制御層の非晶質が保たれるようなアニーリング条件を採用する必要がある。
(Thickness and deposition method of organic semiconductor layer)
The film thickness of the organic semiconductor layer in the organic TFT of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.5 nm to 1 μm, and preferably 2 nm to 250 nm. Within this range, high mobility and excellent stability under high temperature conditions can be obtained.
A method for forming the organic semiconductor layer is not particularly limited, and a known method can be applied. For example, a molecular beam deposition method (MBE method), a vacuum deposition method, a chemical vapor deposition method, a dipping method in which a material is dissolved in a solvent, As described above by spin coating, casting, bar coating, roll coating, etc. printing, coating and baking, electropolymerization, molecular beam deposition, self assembly from solution, and combinations thereof. It is made of a material of an organic semiconductor layer. In order to improve the field-effect mobility by improving the crystallinity of the organic semiconductor layer, a method of maintaining the substrate temperature during film formation at a high temperature is used when film formation from the gas phase (evaporation, sputtering, etc.) is used. can do. The temperature is preferably 50 to 250 ° C, and more preferably 70 to 150 ° C. In addition, the performance of the element can be improved by performing annealing after film formation regardless of the film formation method. The annealing temperature is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 70 to 200 ° C, and the time is preferably 10 minutes to 12 hours, more preferably 1 to 10 hours. However, it is necessary to employ an annealing condition that keeps the channel control layer amorphous.

(チャネル制御層および有機半導体層に用いられる有機化合物の純度)
また、本発明の有機薄膜トランジスタにおける、上記チャネル制御層に用いられる非晶質有機化合物や有機半導体層に用いられる有機半導体としては、純度の高いものを用いることにより電界効果移動度やオン/オフ比の向上を図ることができる。したがってこれらは必要に応じて、カラムクロマトグラフィー、再結晶、蒸留、昇華などの手法により精製を加えることが望ましい。好ましくはこれらの精製方法を繰り返し用いたり、複数の方法を組み合わせたりすることにより純度を向上させることが可能である。さらに精製の最終工程として昇華精製を少なくとも2回以上繰り返すことが望ましい。これらの手法を用いることによりHPLCで測定した純度90%以上の材料を用いることが好ましく、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは99%以上の材料を用いることにより、有機TFTの電界効果移動度やオン/オフ比を高め、本来材料の持っている性能を引き出すことができる。
(Purity of organic compound used for channel control layer and organic semiconductor layer)
In addition, in the organic thin film transistor of the present invention, the amorphous organic compound used for the channel control layer and the organic semiconductor used for the organic semiconductor layer can have a high field effect mobility and an on / off ratio by using a high-purity one. Can be improved. Therefore, it is desirable to purify these by means of column chromatography, recrystallization, distillation, sublimation and the like as necessary. Preferably, it is possible to improve the purity by repeatedly using these purification methods or combining a plurality of methods. Furthermore, it is desirable to repeat sublimation purification at least twice as a final step of purification. By using these techniques, it is preferable to use a material having a purity of 90% or more as measured by HPLC, more preferably 95% or more, and particularly preferably 99% or more. In addition, the on / off ratio can be increased and the performance inherent to the material can be extracted.

(基板)
本発明の有機TFTにおける基板は、有機TFTの構造を支持する役目を担うものである。材料としてはガラスの他、金属酸化物や窒化物などの無機化合物、プラスチックフィルム(PET,PES,PC)や金属基板又はこれら複合体や積層体なども用いることが可能である。また、基板以外の構成要素により有機TFTの構造を十分に支持し得る場合には、基板を使用しないことも可能である。また、基板の材料としてはシリコン(Si)ウエハが用いられることが多い。この場合、Si自体をゲート電極兼基板として用いることができる。また、Siの表面を酸化し、SiO2を形成して絶縁層として活用することも可能である。この場合、基板兼ゲート電極のSi基板にリード線接続用の電極として、Auなどの金属層を成膜することもある。
(substrate)
The substrate in the organic TFT of the present invention plays a role of supporting the structure of the organic TFT. As a material, it is possible to use glass, an inorganic compound such as a metal oxide or nitride, a plastic film (PET, PES, PC), a metal substrate, or a composite or laminate thereof. Further, when the structure of the organic TFT can be sufficiently supported by the components other than the substrate, the substrate can be omitted. Further, a silicon (Si) wafer is often used as a material for the substrate. In this case, Si itself can be used as a gate electrode / substrate. It is also possible to oxidize the surface of Si to form SiO 2 and use it as an insulating layer. In this case, a metal layer such as Au may be formed on the Si substrate serving as the substrate and gate electrode as an electrode for connecting the lead wire.

(電極)
本発明の有機TFTにおける、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の材料としては、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、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が用いられる。
(electrode)
In the organic TFT of the present invention, the material for the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode is not particularly limited as long as it is a conductive material. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, Tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, tin oxide / antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver Paste and carbon paste, lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium, scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium-potassium alloy, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, a lithium / aluminum mixture, or the like is used.

前記電極の形成方法としては、例えば、蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、大気圧プラズマ法、イオンプレーティング、化学気相蒸着、電着、無電解メッキ、スピンコーティング、印刷又はインクジェット等の手段により形成される。また、必要に応じてパターニングする方法としては、上記の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等により、レジストを形成しエッチングする方法がある。このようにして形成された電極の膜厚は電流の導通さえあれば特に制限はないが、好ましくは0.2nm〜10μm、さらに好ましくは4nm〜300nmの範囲である。この好ましい範囲内であれば、膜厚が薄いことにより抵抗が高くなり電圧降下を生じることがない。また、厚すぎないため膜形成に時間がかからず、保護層や有機半導体層など他の層を積層する場合に、段差が生じることが無く積層膜が円滑にできる。   The electrode may be formed by means such as vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, atmospheric pressure plasma method, ion plating, chemical vapor deposition, electrodeposition, electroless plating, spin coating, printing or ink jet. Is done. Moreover, as a method of patterning as necessary, a method of forming a conductive thin film formed by using the above method using a known photolithography method or a lift-off method, on a metal foil such as aluminum or copper There is a method in which a resist is formed and etched by thermal transfer, ink jet, or the like. The thickness of the electrode formed in this way is not particularly limited as long as current conduction is present, but it is preferably in the range of 0.2 nm to 10 μm, more preferably 4 nm to 300 nm. If it is in this preferable range, the resistance is increased due to the thin film thickness, and a voltage drop does not occur. Moreover, since it is not too thick, it does not take a long time to form a film, and when another layer such as a protective layer or an organic semiconductor layer is laminated, the laminated film can be made smoothly without causing a step.

本発明の有機TFTにおいて、上記とは異なるソース電極、ドレイン電極、ゲート電極およびその形成方法としては、上記の導電性材料を含む、溶液、ペースト、インク、分散液などの流動性電極材料を用いて形成する方法を採用することができる。この場合、導電性ポリマー、又は白金、金、銀、銅を含有する金属微粒子を含む流動性電極材料を用いることが好ましい。また、溶媒や分散媒体としては、有機半導体への悪影響を抑制するため、水を60質量%以上、好ましくは90質量%以上含有する溶媒又は分散媒体であることが好ましい。金属微粒子を含有する分散物としては、例えば、公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、通常粒子径が0.5nm〜50nm、1nm〜10nmの金属微粒子を含有する分散物であると好ましい。この金属微粒子の材料としては、例えば、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができる。これらの金属微粒子を、主に有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した分散物を用いて電極を形成するのが好ましい。このような金属微粒子の分散物の製造方法としては、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられ、好ましくは、特開平11−76800号公報、同11−80647号公報、同11−319538号公報、特開2000−239853号公報等に示されたコロイド法、特開2001−254185号公報、同2001−53028号公報、同2001−35255号公報、同2000−124157号公報、同2000−123634号公報などに記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子の分散物である。   In the organic TFT of the present invention, a source electrode, a drain electrode, a gate electrode different from the above, and a method for forming the source electrode, using a fluid electrode material such as a solution, paste, ink, or dispersion containing the above conductive material. The method of forming can be adopted. In this case, it is preferable to use a fluid electrode material containing a conductive polymer or metal fine particles containing platinum, gold, silver, and copper. The solvent or dispersion medium is preferably a solvent or dispersion medium containing 60% by mass or more, preferably 90% by mass or more of water, in order to suppress adverse effects on the organic semiconductor. As the dispersion containing metal fine particles, for example, a known conductive paste may be used, but a dispersion containing metal fine particles having a particle size of usually 0.5 nm to 50 nm, 1 nm to 10 nm is preferable. . Examples of the material of the fine metal particles include platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, and tungsten. Zinc or the like can be used. It is preferable to form an electrode using a dispersion in which these metal fine particles are dispersed in water or a dispersion medium which is an arbitrary organic solvent using a dispersion stabilizer mainly composed of an organic material. As a method for producing such a dispersion of metal fine particles, metal ions can be reduced in the liquid phase, such as a physical generation method such as gas evaporation method, sputtering method, or metal vapor synthesis method, colloid method, or coprecipitation method. And a chemical production method for producing metal fine particles, preferably disclosed in JP-A-11-76800, JP-A-11-80647, JP-A-11-319538, JP-A-2000-239853, and the like. Colloidal method, gas evaporation method described in JP-A-2001-254185, 2001-53028, 2001-35255, 2000-124157, 2000-123634, etc. This is a dispersion of produced metal fine particles.

これらの金属微粒子分散物を用いて直接インクジェット法によりパターニングしても良く、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成しても良い。また凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。前記電極を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて100℃〜300℃、好ましくは150℃〜200℃の範囲で形状様に加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターンを形成する。
さらに、上記とは別のゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の材料として、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマーを用いることもできる。例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン(ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体など)、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸の錯体などを好適に用いることができる。これらの材料によりソース電極とドレイン電極の有機半導体層との接触抵抗を低減することができる。これらの形成方法もインクジェット法によりパターニングしても良く、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成しても良い。また凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
These metal fine particle dispersions may be directly patterned by an ink jet method, or may be formed from a coating film by lithograph or laser ablation. Moreover, the patterning method by printing methods, such as a letterpress, an intaglio, a planographic printing, and screen printing, can also be used. After the electrode is formed and the solvent is dried, the metal fine particles are heat-fused by heating in a shape in the range of 100 ° C. to 300 ° C., preferably 150 ° C. to 200 ° C., if necessary. An electrode pattern having the following shape is formed.
Furthermore, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like can be used as a material for a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode other than the above. For example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene (polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid complex and the like), polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrenesulfonic acid complex, and the like can be preferably used. These materials can reduce the contact resistance between the organic semiconductor layer of the source electrode and the drain electrode. These forming methods may also be patterned by an ink-jet method, or may be formed from a coating film by lithography, laser ablation, or the like. Moreover, the patterning method by printing methods, such as a letterpress, an intaglio, a planographic printing, and screen printing, can also be used.

特にソース電極及びドレイン電極を形成する材料は、前述した例の中でも有機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。この際の電気抵抗は、すなわち電流制御デバイスを作製したとき電界効果移動度と対応しており、大きな移動度を得る為には出来るだけ抵抗が小さいことが必要である。これは一般に電極材料の仕事関数と有機半導体層のエネルギー準位との大小関係で決まる。
電極材料の仕事関数(W)をa、有機半導体層のイオン化ポテンシャルを(Ip)をb、有機半導体層の電子親和力(Af)をcとすると、以下の関係式を満たすことが好ましい。ここで、a,b及びcはいずれも真空準位を基準とする正の値である。
In particular, the material for forming the source electrode and the drain electrode is preferably a material having a small electric resistance at the contact surface with the organic semiconductor layer among the examples described above. The electrical resistance at this time corresponds to the field-effect mobility when a current control device is manufactured, and it is necessary that the resistance be as small as possible in order to obtain a large mobility. This is generally determined by the magnitude relationship between the work function of the electrode material and the energy level of the organic semiconductor layer.
When the work function (W) of the electrode material is a, the ionization potential of the organic semiconductor layer is (Ip) b, and the electron affinity (Af) of the organic semiconductor layer is c, it is preferable that the following relational expression is satisfied. Here, a, b, and c are all positive values with reference to the vacuum level.

p型有機TFTの場合には、b−a<1.5eV(式(I))であることが好ましく、さらに好ましくはb−a<1.0eVである。有機半導体層との関係において上記関係が維持できれば高性能なデバイスを得ることができるが、特に電極材料の仕事関数はできるだけ大きいことものを選ぶことが好ましく、仕事関数4.0eV以上であることが好ましく、さらに好ましくは仕事関数4.2eV以上である。
金属の仕事関数の値は、例えば化学便覧 基礎編II−493頁(改訂3版 日本化学会編 丸善株式会社発行1983年)に記載されている4.0eV又はそれ以上の仕事関数をもつ有効金属の前記リストから選別すれば良く、高仕事関数金属は、主としてAg(4.26,4.52,4.64,4.74eV),Al(4.06,4.24,4.41eV),Au(5.1,5.37,5.47eV),Be(4.98eV),Bi(4.34eV),Cd(4.08eV),Co(5.0eV),Cu(4.65eV),Fe(4.5,4.67,4.81eV),Ga(4.3eV),Hg(4.4eV),Ir(5.42,5.76eV),Mn(4.1eV),Mo(4.53,4.55,4.95eV),Nb(4.02,4.36,4.87eV),Ni(5.04,5.22,5.35eV),Os(5.93eV),Pb(4.25eV),Pt(5.64eV),Pd(5.55eV),Re(4.72eV),Ru(4.71eV),Sb(4.55,4.7eV),Sn(4.42eV),Ta(4.0,4.15,4.8eV),Ti(4.33eV),V(4.3eV),W(4.47,4.63,5.25eV),Zr(4.05eV)である。これらの中でも、貴金属(Ag,Au,Cu,Pt),Ni,Co,Os,Fe,Ga,Ir,Mn,Mo,Pd,Re,Ru,V,Wが好ましい。金属以外では、ITO、ポリアニリンやPEDOT:PSSのような導電性ポリマー及び炭素が好ましい。電極材料としてはこれらの高仕事関数の物質を1種又は複数含んでいても、仕事関数が前記式(I)を満たせば特に制限を受けるものではない。
In the case of a p-type organic TFT, ba−1.5 <1.5 eV (formula (I)) is preferable, and ba−1.0 <1.0 eV is more preferable. If the above relationship can be maintained in relation to the organic semiconductor layer, a high-performance device can be obtained. In particular, it is preferable that the electrode material has a work function as large as possible, and the work function is 4.0 eV or more. The work function is preferably 4.2 eV or more.
The value of the work function of the metal is, for example, an effective metal having a work function of 4.0 eV or more described in Chemical Handbook II-493 (revised 3 edition, published by the Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd. 1983). The high work function metal is mainly Ag (4.26, 4.52, 4.64, 4.74 eV), Al (4.06, 4.24, 4.41 eV), Au (5.1, 5.37, 5.47 eV), Be (4.98 eV), Bi (4.34 eV), Cd (4.08 eV), Co (5.0 eV), Cu (4.65 eV), Fe (4.5, 4.67, 4.81 eV), Ga (4.3 eV), Hg (4.4 eV), Ir (5.42, 5.76 eV), Mn (4.1 eV), Mo (4 .53, 4.55, 4.95 eV), Nb (4.02, 4.36). 4.87 eV), Ni (5.04, 5.22, 5.35 eV), Os (5.93 eV), Pb (4.25 eV), Pt (5.64 eV), Pd (5.55 eV), Re ( 4.72 eV), Ru (4.71 eV), Sb (4.55, 4.7 eV), Sn (4.42 eV), Ta (4.0, 4.15, 4.8 eV), Ti (4.33 eV) ), V (4.3 eV), W (4.47, 4.63, 5.25 eV), Zr (4.05 eV). Among these, noble metals (Ag, Au, Cu, Pt), Ni, Co, Os, Fe, Ga, Ir, Mn, Mo, Pd, Re, Ru, V, and W are preferable. Other than metals, conductive polymers such as ITO, polyaniline and PEDOT: PSS and carbon are preferred. Even if one or more of these high work function substances are included as the electrode material, there is no particular limitation as long as the work function satisfies the formula (I).

n型有機TFTの場合にはa−c<1.5eV(式(II))であることが好ましく,さらに好ましくはa−c<1.0eVである。有機半導体層との関係において上記関係が維持できれば高性能なデバイスを得ることができるが、特に電極材料の仕事関数はできるだけ小さいものを選ぶことが好ましく、仕事関数4.3eV以下であることが好ましく、さらに好ましくは仕事関数3.7eV以下である。
低仕事関数金属の具体例としては、例えば化学便覧 基礎編II−493頁(改訂3版 日本化学会編 丸善株式会社発行1983年)に記載されている4.3eV又はそれ以下の仕事関数をもつ有効金属の前記リストから選別すれば良く、Ag(4.26eV),Al(4.06,4.28eV),Ba(2.52eV),Ca(2.9eV),Ce(2.9eV),Cs(1.95eV),Er(2.97eV),Eu(2.5eV),Gd(3.1eV),Hf(3.9eV),In(4.09eV),K(2.28),La(3.5eV),Li(2.93eV),Mg(3.66eV),Na(2.36eV),Nd(3.2eV),Rb(4.25eV),Sc(3.5eV),Sm(2.7eV),Ta(4.0,4.15eV),Y(3.1eV),Yb(2.6eV),Zn(3.63eV)等が挙げられる。これらの中でも、Ba,Ca,Cs,Er,Eu,Gd,Hf,K,La,Li,Mg,Na,Nd,Rb,Y,Yb,Znが好ましい。電極材料としてはこれらの低仕事関数の物質を1種又は複数含んでいても、仕事関数が前記式(II)を満たせば特に制限を受けるものではない。n型有機TFTにおいて、Auを用いることもできる。
ただし、低仕事関数金属は、大気中の水分や酸素に触れると容易に劣化してしまうので、必要に応じてAgやAuのような空気中で安定な金属で被覆することが望ましい。被覆に必要な膜厚は10nm以上必要であり、膜厚が熱くなるほど酸素や水から保護することができるが、実用上、生産性を上げる等の理由から1um以下にすることが望ましい。
In the case of an n-type organic TFT, it is preferable that ac−1.5 eV (formula (II)), and more preferably ac−1.0 eV. If the above relationship can be maintained in relation to the organic semiconductor layer, a high-performance device can be obtained. In particular, the work function of the electrode material is preferably as small as possible, and the work function is preferably 4.3 eV or less. More preferably, the work function is 3.7 eV or less.
As a specific example of the low work function metal, for example, it has a work function of 4.3 eV or less described in Chemistry Handbook Fundamentals II-493 (revised 3 edition, published by The Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd. 1983). What is necessary is just to select from the said list of effective metals, Ag (4.26 eV), Al (4.06, 4.28 eV), Ba (2.52 eV), Ca (2.9 eV), Ce (2.9 eV), Cs (1.95 eV), Er (2.97 eV), Eu (2.5 eV), Gd (3.1 eV), Hf (3.9 eV), In (4.09 eV), K (2.28), La (3.5 eV), Li (2.93 eV), Mg (3.66 eV), Na (2.36 eV), Nd (3.2 eV), Rb (4.25 eV), Sc (3.5 eV), Sm ( 2.7 eV), Ta (4.0, 4.15 eV), (3.1eV), Yb (2.6eV), Zn (3.63eV), and the like. Among these, Ba, Ca, Cs, Er, Eu, Gd, Hf, K, La, Li, Mg, Na, Nd, Rb, Y, Yb, and Zn are preferable. Even if the electrode material contains one or more of these low work function substances, there is no particular limitation as long as the work function satisfies the above formula (II). Au can also be used in the n-type organic TFT.
However, since the low work function metal easily deteriorates when exposed to moisture and oxygen in the atmosphere, it is desirable to coat with a stable metal in the air such as Ag or Au as necessary. The film thickness necessary for the coating is 10 nm or more, and as the film thickness increases, it can be protected from oxygen and water. However, for practical reasons, it is desirable to set it to 1 μm or less for the purpose of increasing productivity.

(バッファ層)
また、本実施の有機薄膜トランジスタでは、例えば、キャリアの注入効率を向上させる目的で、有機半導体層とソース電極及びドレイン電極との間に、バッファ層を設けても良い。バッファ層としてはn型有機薄膜トランジスタに対しては有機EL素子の陰極に用いられているLiF、Li2O、CsF、NaCO3、KCl、MgF2、CaCO3などのアルカリ金属、アルカリ土類金属イオン結合を持つ化合物が望ましい。また、Alqなど有機ELで電子注入層、電子輸送層として用いられる化合物を挿入しても良い。
p型有機薄膜トランジスタに対してはFeCl3、TCNQ、F4−TCNQ、HATなどのシアノ化合物、CFxやGeO2、SiO2、MoO3、V25、VO2、V23、MnO、Mn34、ZrO2、WO3、TiO2、In23、ZnO、NiO、HfO2、Ta25、ReO3、PbO2などのアルカリ金属、アルカリ土類金属以外の金属酸化物、ZnS、ZnSeなどの無機化合物が望ましい。これらの酸化物は多くの場合、酸素欠損を起こし、これが正孔注入に好適である。更にはTPDやNPDなどのアミン系化合物やCuPcなど有機EL素子において正孔注入層、正孔輸送層として用いられる化合物でもよい。また、上記の化合物二種類以上からなるものが望ましい。
バッファ層はキャリアの注入障壁を下げることにより閾値電圧を下げ、有機TFTを低電圧駆動させる効果がある。また、移動度を高める効果もある。バッファ層は電極と有機半導体層との間に薄く存在すればよく、その厚みは0.1nm〜30nm、好ましくは0.3nm〜20nmである。
(Buffer layer)
In the organic thin film transistor of this embodiment, for example, a buffer layer may be provided between the organic semiconductor layer and the source and drain electrodes in order to improve carrier injection efficiency. For the n-type organic thin film transistor as the buffer layer, alkali metals such as LiF, Li 2 O, CsF, NaCO 3 , KCl, MgF 2 , and CaCO 3 used for the cathode of the organic EL element are used. A compound having a bond is desirable. Moreover, you may insert the compound used as an electron injection layer and an electron carrying layer by organic EL, such as Alq.
For p-type organic thin film transistors, cyano compounds such as FeCl 3 , TCNQ, F 4 -TCNQ, HAT, CFx, GeO 2 , SiO 2 , MoO 3 , V 2 O 5 , VO 2 , V 2 O 3 , MnO, Metal oxides other than alkali metals and alkaline earth metals such as Mn 3 O 4 , ZrO 2 , WO 3 , TiO 2 , In 2 O 3 , ZnO, NiO, HfO 2 , Ta 2 O 5 , ReO 3 , and PbO 2 Inorganic compounds such as ZnS and ZnSe are desirable. In many cases, these oxides cause oxygen vacancies, which are suitable for hole injection. Further, amine compounds such as TPD and NPD, and compounds such as CuPc used as a hole injection layer and a hole transport layer in an organic EL device may be used. Moreover, what consists of two or more types of said compounds is desirable.
The buffer layer has the effect of lowering the threshold voltage by lowering the carrier injection barrier and driving the organic TFT at a low voltage. There is also an effect of increasing mobility. The buffer layer only needs to be thin between the electrode and the organic semiconductor layer, and the thickness is 0.1 nm to 30 nm, preferably 0.3 nm to 20 nm.

(絶縁体層)
本発明の有機TFTにおける絶縁体層の材料としては、電気絶縁性を有し薄膜として形成できるものであるのなら特に限定されず、金属酸化物(珪素の酸化物を含む)、金属窒化物(珪素の窒化物を含む)、高分子、有機低分子など室温での電気抵抗率が10Ωcm以上の材料を用いることができ、特に、比誘電率の高い無機酸化物膜が好ましい。
無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、ランタン酸化物、フッ素酸化物、マグネシウム酸化物、ビスマス酸化物、チタン酸ビスマス、ニオブ酸化物,チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、五酸化タンタル、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム及びこれらを組合せたものが挙げられ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンが好ましい。
また、窒化ケイ素(Si34、SixNy(x、y>0))、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
(Insulator layer)
The material of the insulator layer in the organic TFT of the present invention is not particularly limited as long as it has electrical insulating properties and can be formed as a thin film. Metal oxide (including silicon oxide), metal nitride ( Materials having a room temperature electrical resistivity of 10 Ωcm or higher, such as silicon nitride), polymers, and organic small molecules, can be used, and an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is particularly preferable.
Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Barium titanate, barium magnesium fluoride, lanthanum oxide, fluorine oxide, magnesium oxide, bismuth oxide, bismuth titanate, niobium oxide, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, tantalum pentoxide, niobium tantalate Examples thereof include bismuth acid, trioxide yttrium, and combinations thereof, and silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide are preferable.
In addition, inorganic nitrides such as silicon nitride (Si 3 N 4 , SixNy (x, y> 0)) and aluminum nitride can also be suitably used.

さらに、絶縁体層は、アルコキシド金属を含む前駆物質で形成されていても良く、この前駆物質の溶液を、例えば基板に被覆し、これを熱処理を含む化学溶液処理をすることにより絶縁体層が形成される。
前記アルコキシド金属における金属としては、例えば、遷移金属、ランタノイド、又は主族元素から選択され、具体的には、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、チタン(Ti)、ビスマス(Bi)、タンタル(Ta)、ジルコン(Zr)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉛(Pb)、ランタン(La)、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、フランシウム(Fr)、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ニオブ(Nb) 、タリウム(Tl)、水銀(Hg)、銅(Cu)、コバルト(Co)、ロジウム(Rh)、スカンジウム(Sc)及びイットリウム(Y)等が挙げられる。また、前記アルコキシド金属におけるアルコキシドとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール等を含むアルコール類、メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロポキシエタノール、ブトキシエタノール、ペントキシエタノール、ヘプトキシエタノール、メトキシプロパノール、エトキシプロパノール、プロポキシプロパノール、ブトキシプロパノール、ペントキシプロパノール、ヘプトキシプロパノールを含むアルコキシアルコール類等から誘導されるものが挙げられる。
Further, the insulator layer may be formed of a precursor containing an alkoxide metal, and the insulator layer is formed by coating a solution of the precursor on a substrate, for example, and subjecting it to a chemical solution treatment including heat treatment. It is formed.
The metal in the alkoxide metal is selected from, for example, a transition metal, a lanthanoid, or a main group element. Specifically, barium (Ba), strontium (Sr), titanium (Ti), bismuth (Bi), tantalum ( Ta), zircon (Zr), iron (Fe), nickel (Ni), manganese (Mn), lead (Pb), lanthanum (La), lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium ( Rb), cesium (Cs), francium (Fr), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), niobium (Nb), thallium (Tl), mercury (Hg), copper (Cu), cobalt ( Co), rhodium (Rh), scandium (Sc), yttrium (Y), and the like. Examples of the alkoxide in the alkoxide metal include, for example, alcohols including methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, propoxyethanol, butoxyethanol, pentoxyethanol, heptoxyethanol, Examples thereof include those derived from alkoxy alcohols including methoxypropanol, ethoxypropanol, propoxypropanol, butoxypropanol, pentoxypropanol, heptoxypropanol, and the like.

本発明において、絶縁体層を上記したような材料で構成すると、絶縁体層中に分極が発生しやすくなり、有機TFT動作の閾電圧を低減することができる。また、上記材料の中でも、特に、Si34、SixNy、SiONx(x、y>0)等の窒化ケイ素で絶縁体層を形成すると、分極がいっそう発生しやすくなり、閾電圧をさらに低減させることができる。
有機化合物を用いた絶縁体層としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。その他、ワックス、ポリエチレン、ポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリイミドシアノエチルプルラン、ポリ(ビニルフェノール)(PVP)、ポリ(メチルメタクレート)(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリオレフィン、ポリアクリルアミド、ポリ(アクリル酸)、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリイミド、ポリキシリレン、エポキシ樹脂に加え、プルランなどの高い誘電率を持つ高分子材料を使用することも可能である。
In the present invention, when the insulator layer is made of the material as described above, polarization easily occurs in the insulator layer, and the threshold voltage of the organic TFT operation can be reduced. Among the above materials, in particular, when the insulator layer is formed of silicon nitride such as Si 3 N 4 , SixNy, or SiONx (x, y> 0), polarization is more likely to occur, and the threshold voltage is further reduced. be able to.
As an insulator layer using an organic compound, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo radical polymerization system, photo cation polymerization system photo-curable resin, copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, A novolac resin, cyanoethyl pullulan, or the like can also be used. Others, wax, polyethylene, polychloropyrene, polyethylene terephthalate, polyoxymethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, polysulfone, polycarbonate, polyimide cyanoethyl pullulan, poly (vinylphenol) (PVP), poly (methyl methacrylate) (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyolefin, polyacrylamide, poly (acrylic acid), novolac resin, resole resin, polyimide, polyxylylene, epoxy resin, and polymers with high dielectric constant such as pullulan It is also possible to use materials.

絶縁体層の材料として、特に好ましいのは撥水性を有する有機化合物であり、撥水性を有することにより絶縁体層とチャネル制御層との相互作用を抑え、チャネル制御層が本来保有している非晶質性を保持できるので、チャネル制御層の機能を発揮し素子性能を向上させることができる。このような例としては、Yasudaら Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) pp.6614-6618に記載のポリパラキシリレン誘導体やJanos Veres ら Chem. Mater., Vol. 16 (2004) pp. 4543-4555に記載のものが挙げられる。
また、図2及び図5に示すようなトップゲート構造を用いるときに、このような有機化合物を絶縁体層の材料として用いると、有機半導体層に与えるダメージを小さくして成膜することができるため有効な方法である。
As the material for the insulator layer, an organic compound having water repellency is particularly preferable. By having water repellency, the interaction between the insulator layer and the channel control layer is suppressed, and the channel control layer originally possesses Since the crystallinity can be maintained, the function of the channel control layer can be exhibited and the device performance can be improved. Examples of such compounds include polyparaxylylene derivatives described in Yasuda et al. Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) pp. 6614-6618 and Janos Veres et al. Chem. Mater., Vol. 16 (2004). ) pp. 4543-4555.
Further, when such a top gate structure as shown in FIGS. 2 and 5 is used, if such an organic compound is used as a material for the insulator layer, the film can be formed with reduced damage to the organic semiconductor layer. Therefore, it is an effective method.

前記絶縁体層は、前述したような無機又は有機化合物材料を複数用いた混合層であっても良く、これらの積層構造体であっても良い。この場合、必要に応じて誘電率の高い材料と撥水性を有する材料を混合したり、積層したりすることによりデバイスの性能を制御することもできる。
また、前記絶縁体層は、陽極酸化膜、又は該陽極酸化膜を構成として含んでも良い。陽極酸化膜は封孔処理されることが好ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウム又はタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。陽極酸化処理を行なうことにより、酸化被膜が形成される。陽極酸化処理に用いられる電解液としては、多孔質酸化皮膜を形成することができるものならばいかなるものでも使用でき、一般には、硫酸、燐酸、蓚酸、クロム酸、ホウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸等あるいはこれらを2種類以上組み合わせた混酸又はそれらの塩が用いられる。陽極酸化の処理条件は使用する電解液により種々変化するので一概に特定し得ないが、一般的には、電解液の濃度が1〜80質量%、電解液の温度5〜70℃、電流密度0.5〜60A/cm2、電圧1〜100ボルト、電解時間10秒〜5分の範囲が適当である。好ましい陽極酸化処理は、電解液として硫酸、リン酸又はホウ酸の水溶液を用い、直流電流で処理する方法であるが、交流電流を用いることもできる。これらの酸の濃度は5〜45質量%であることが好ましく、電解液の温度20〜50℃、電流密度0.5〜20A/cm2で20〜250秒間電解処理するのが好ましい。
絶縁体層の厚さとしては、層の厚さが薄いと有機半導体に印加される実効電圧が大きくなるので、素子自体の駆動電圧、閾電圧を下げることができるが、逆にソースーゲート間のリーク電流が大きくなるので、適切な膜厚を選ぶ必要があり、通常10nm〜5μm、好ましくは50nm〜2μm、さらに好ましくは100nm〜1μmである。
The insulator layer may be a mixed layer using a plurality of inorganic or organic compound materials as described above, or may be a laminated structure of these. In this case, the performance of the device can be controlled by mixing or laminating a material having a high dielectric constant and a material having water repellency as necessary.
The insulator layer may include an anodic oxide film or the anodic oxide film as a configuration. The anodized film is preferably sealed. The anodized film is formed by anodizing a metal that can be anodized by a known method. Examples of the metal that can be anodized include aluminum and tantalum, and the anodizing method is not particularly limited, and a known method can be used. An oxide film is formed by anodizing. Any electrolyte solution that can form a porous oxide film can be used as the anodizing treatment. Generally, sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, chromic acid, boric acid, sulfamic acid, benzenesulfone, and the like can be used. An acid or the like or a mixed acid obtained by combining two or more of these or a salt thereof is used. The treatment conditions for anodization vary depending on the electrolyte used, and thus cannot be specified in general. In general, the electrolyte concentration is 1 to 80% by mass, the electrolyte temperature is 5 to 70 ° C., and the current density. 0.5 to 60 a / cm 2, voltage 1 to 100 V, the electrolysis time of 10 seconds to 5 minutes is suitable. A preferred anodizing treatment is a method in which an aqueous solution of sulfuric acid, phosphoric acid or boric acid is used as the electrolytic solution and the treatment is performed with a direct current, but an alternating current can also be used. The concentration of these acids is preferably 5 to 45% by mass, and is preferably subjected to electrolytic treatment at an electrolyte temperature of 20 to 50 ° C. and a current density of 0.5 to 20 A / cm 2 for 20 to 250 seconds.
As the thickness of the insulator layer, if the layer thickness is thin, the effective voltage applied to the organic semiconductor increases, so that the drive voltage and threshold voltage of the element itself can be lowered. Since the current increases, it is necessary to select an appropriate film thickness, which is usually 10 nm to 5 μm, preferably 50 nm to 2 μm, and more preferably 100 nm to 1 μm.

前記絶縁体層の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、特開平11−61406号公報、同11−133205号公報、特開2000−121804号公報、同2000−147209号公報、同2000−185362号公報に記載の大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤又は水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。   As a method for forming the insulator layer, a vacuum deposition method, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, a low energy ion beam method, an ion plating method, a CVD method, a sputtering method, JP-A-11-61406, 11-133205, JP-A-2000-121804, 2000-147209, 2000-185362, dry process such as atmospheric pressure plasma method, spray coating method, spin coating method, blade coating Examples include wet processes such as coating, dip coating, casting, roll coating, bar coating, and die coating, and methods such as printing and ink-jet patterning. The wet process is a method of applying and drying a liquid in which fine particles of inorganic oxide are dispersed in an arbitrary organic solvent or water using a dispersion aid such as a surfactant as necessary, or an oxide precursor, for example, A so-called sol-gel method in which a solution of an alkoxide body is applied and dried is used.

(有機TFTの形成プロセス)
本発明の有機TFTを形成する方法としては、特に限定されず公知の方法によれば良いが、所望の素子構成に従い、基板投入、ゲート電極形成、絶縁体層形成、チャネル制御層形成,有機半導体層形成、ソース電極形成、ドレイン電極形成までの一連の素子作製工程を全く大気に触れることなく形成すると、大気との接触による大気中の水分や酸素などによる素子性能の阻害を防止できるため好ましい。やむをえず、一度大気に触れさせなければならないときは、有機半導体層成膜以後の工程は大気に全く触れさせない工程とし、有機半導体層成膜直前には、有機半導体層を積層する面(例えば素子Bの場合は絶縁層に一部ソース電極、ドレイン電極が積層された表面)を紫外線照射、紫外線/オゾン照射、酸素プラズマ、アルゴンプラズマ等で清浄化・活性化した後、有機半導体層を積層することが好ましい。また,p型TFT材料の中には一旦大気に触れさせ,酸素等を吸着させることにより性能が向上するものもあるので,材料によっては適宜大気に触れさせる。
さらに、例えば、大気中に含まれる酸素、水などの有機半導体層に対する影響を考慮し、有機トランジスタ素子の外周面の全面又は一部に、ガスバリア層を形成しても良い。ガスバリア層を形成する材料としては、この分野で常用されるものを使用でき、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリクロロトリフロロエチレンなどが挙げられる。さらに、前記絶縁体層で例示した、絶縁性を有する無機物も使用できる。
(Formation process of organic TFT)
A method for forming the organic TFT of the present invention is not particularly limited and may be a known method. According to a desired element configuration, the substrate is charged, the gate electrode is formed, the insulator layer is formed, the channel control layer is formed, the organic semiconductor is formed. It is preferable to form a series of device manufacturing steps from layer formation, source electrode formation, and drain electrode formation without exposure to the atmosphere, because the device performance can be prevented from being impaired due to atmospheric moisture or oxygen due to contact with the atmosphere. When it is unavoidable that the atmosphere must be exposed to the atmosphere once, the process after the organic semiconductor layer is formed is not exposed to the atmosphere at all. In the case of B, the surface on which the source electrode and the drain electrode are partially stacked on the insulating layer) is cleaned and activated by ultraviolet irradiation, ultraviolet / ozone irradiation, oxygen plasma, argon plasma, etc., and then the organic semiconductor layer is stacked. It is preferable. In addition, some p-type TFT materials are exposed to the atmosphere once, and the performance is improved by adsorbing oxygen or the like. Therefore, depending on the material, the material is appropriately exposed to the atmosphere.
Further, for example, in consideration of the influence on the organic semiconductor layer such as oxygen and water contained in the atmosphere, a gas barrier layer may be formed on the whole or a part of the outer peripheral surface of the organic transistor element. As the material for forming the gas barrier layer, those commonly used in this field can be used, and examples thereof include polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, and polychlorotrifluoroethylene. . Furthermore, the inorganic substance which has the insulation illustrated in the said insulator layer can also be used.

実施例1(有機TFTの製造)
有機薄膜トランジスタを以下の手順で作製した。まず、Si基板(P型比抵抗1Ωcmゲート電極兼用)を熱酸化法にて表面を酸化させ、基板上に300nmの熱酸化膜を作製して絶縁体層とした。さらに基板の一方に成膜したSiO2膜をドライエッチングにて完全に除去した後、スパッタ法にてクロムを20nmの膜厚で成膜し、さらにその上に金(Au)を100nmスパッタにて成膜し取り出し電極とした。この基板を、中性洗剤、純水、アセトン及びエタノールで各30分超音波洗浄し、さらにオゾン洗浄を行った。
次に、絶縁体層上に下記式で示される繰り返し単位を有する高分子非晶質有機化合物(TFB、イオン化ポテンシャル(Ip)=5.31eV、重量平均分子量:30,000)をキシレンに0.6質量%溶解させ,スピンコーターを用い回転数1500rpmで30秒間成膜し,180℃30分間乾燥させ20nm膜厚のチャネル制御層を成膜した。
Example 1 (Manufacture of organic TFT)
An organic thin film transistor was produced by the following procedure. First, the surface of a Si substrate (also used as a P-type specific resistance 1 Ωcm gate electrode) was oxidized by a thermal oxidation method, and a 300 nm thermal oxide film was formed on the substrate to form an insulator layer. Further, after the SiO 2 film formed on one side of the substrate is completely removed by dry etching, chromium is deposited to a thickness of 20 nm by sputtering, and further gold (Au) is sputtered by 100 nm by sputtering. A film was formed and taken out as an electrode. This substrate was ultrasonically cleaned with a neutral detergent, pure water, acetone and ethanol for 30 minutes each, and further subjected to ozone cleaning.
Next, a high molecular weight amorphous organic compound (TFB, ionization potential (Ip) = 5.31 eV, weight average molecular weight: 30,000) having a repeating unit represented by the following formula on the insulator layer is reduced to 0. 6% by mass was dissolved, and a spin coater was used to form a film at a rotation speed of 1500 rpm for 30 seconds, followed by drying at 180 ° C. for 30 minutes to form a 20 nm-thick channel control layer.

Figure 2010034394
Figure 2010034394

次いで、上記TFBまで成膜した基板を真空蒸着装置(ULVAC社製、EX−400)に設置し、下記式で示されるPTCDI−C13を0.05nm/sの蒸着速度で50nm膜厚の有機半導体層として成膜した。最後に金属マスクを通して金を50nmの膜厚で成膜することにより、互いに接しないソース電極及びドレイン電極を、間隔(チャンネル長L)が75μmになるように形成した。そのときソース電極とドレイン電極の幅(チャンネル幅W)は5mmとなるように成膜して有機薄膜トランジスタを作製した(図6参照)。   Next, the substrate formed up to the TFB was placed in a vacuum deposition apparatus (ULVAC, EX-400), and PTCDI-C13 represented by the following formula was deposited at a deposition rate of 0.05 nm / s and an organic semiconductor having a thickness of 50 nm. Deposited as a layer. Finally, a gold film having a thickness of 50 nm was formed through a metal mask, so that a source electrode and a drain electrode that were not in contact with each other were formed so that the interval (channel length L) was 75 μm. At that time, an organic thin film transistor was manufactured by forming a film so that the width of the source electrode and the drain electrode (channel width W) was 5 mm (see FIG. 6).

Figure 2010034394
Figure 2010034394

得られた有機薄膜トランジスタのゲート電極に0〜100Vのゲート電圧を印加し、ソース−ドレイン間に電圧を印加して電流を流した。この場合、電子が有機半導体層のチャンネル領域(ソース−ドレイン間)に誘起され、n型トランジスタとして動作する。その結果、電流飽和領域でのソース−ドレイン電極間の電流のオン/オフ比は5×105であった。また、電子の電界効果移動度μを下記式(A)より算出したところ8.3×10-2cm2/Vsであった。
D=(W/2L)・Cμ・(VG−VT)2 (A)
式中、IDはソース−ドレイン間電流、Wはチャンネル幅、Lはチャンネル長、Cはゲート絶縁体層の単位面積あたりの電気容量、VTはゲート閾値電圧、VGはゲート電圧である。さらにこの有機TFTを50℃で200時間保存しておいたところ移動度は4.3×10-2cm2/Vsと依然として高い値を保っていた。
A gate voltage of 0 to 100 V was applied to the gate electrode of the obtained organic thin film transistor, and a current was applied by applying a voltage between the source and drain. In this case, electrons are induced in the channel region (between source and drain) of the organic semiconductor layer, and operate as an n-type transistor. As a result, the on / off ratio of the current between the source and drain electrodes in the current saturation region was 5 × 10 5 . Moreover, it was 8.3 * 10 <-2 > cm < 2 > / Vs when the electron field effect mobility (micro | micron | mu) was computed from the following formula (A).
I D = (W / 2L) · Cμ · (V G −V T ) 2 (A)
Where I D is the source-drain current, W is the channel width, L is the channel length, C is the capacitance per unit area of the gate insulator layer, V T is the gate threshold voltage, and V G is the gate voltage. . Further, when this organic TFT was stored at 50 ° C. for 200 hours, the mobility still remained as high as 4.3 × 10 −2 cm 2 / Vs.

実施例2
実施例1において、有機半導体層の材料としてPTCDI−C13の代わりに下記式で示されるPCBMを用いた以外はまったく同様にして有機薄膜トランジスタを作製した。
PCBM層はPCBMを10mg/mlの濃度でクロロフォルムに溶解させ、スピンコーターを用い回転数2000rpmで60秒間成膜し,120℃で0分間乾燥させ100nm膜厚の有機半導体層を成膜した。結果を表1に示す。
Example 2
In Example 1, an organic thin film transistor was produced in exactly the same manner except that PCBM represented by the following formula was used instead of PTCDI-C13 as the material of the organic semiconductor layer.
The PCBM layer was prepared by dissolving PCBM in chloroform at a concentration of 10 mg / ml, forming a film at a rotation speed of 2000 rpm for 60 seconds using a spin coater, and drying at 120 ° C. for 0 minute to form a 100 nm thick organic semiconductor layer. The results are shown in Table 1.

Figure 2010034394
Figure 2010034394

実施例3
実施例1において、有機半導体層の材料としてPTCDI−C13の代わりにC60を用い、チャネル制御層としてTFBの代わりに下記式(i)で示される非晶質有機化合物(Ip=5.29eV、分子量:1355.71)を使った以外は全く同様にして有機薄膜トランジスタを作製した。結果を表1に示す。
Example 3
In Example 1, C60 is used instead of PTCDI-C13 as the material of the organic semiconductor layer, and an amorphous organic compound (Ip = 5.29 eV, molecular weight) represented by the following formula (i) is used instead of TFB as the channel control layer. : 1355.71) was used to produce an organic thin film transistor in exactly the same manner. The results are shown in Table 1.

Figure 2010034394
SHAPE \* MERGEFORMAT
Figure 2010034394
SHAPE \ * MERGEFORMAT

実施例4
実施例1において、有機半導体層の材料としてPTCDI−C13の代わりにC60を用い、チャネル制御層としてTFBの代わりに下記式(ii)で示される非晶質有機化合物(Ip=5.16eV、分子量:1820.43)を使った以外は全く同様にして素子を作製した。
Example 4
In Example 1, C60 is used instead of PTCDI-C13 as the material of the organic semiconductor layer, and an amorphous organic compound (Ip = 5.16 eV, molecular weight) represented by the following formula (ii) is used instead of TFB as the channel control layer. 1820.43) was used, and the device was fabricated in the same manner.

Figure 2010034394
Figure 2010034394

実施例5
実施例1において,TFBの代わりに下記式(iii)で示される低分子化合物の光架橋体(Ip=5.45eV、重量平均分子量:100,000)を用い,有機半導体としてPTCDI−C13の代わりにPCBMを使った以外は全く同様にして素子を作製した。PCBMの成膜方法は実施例2と同様である。
Example 5
In Example 1, a photocrosslinked product of a low molecular compound represented by the following formula (iii) (Ip = 5.45 eV, weight average molecular weight: 100,000) was used instead of TFB, and PTCDI-C13 was used as the organic semiconductor. A device was fabricated in exactly the same manner except that PCBM was used. The method of forming the PCBM is the same as that in the second embodiment.

Figure 2010034394
Figure 2010034394

上記式(iii)で示される低分子化合物の光架橋は以下のようにして行った。上記式(iii)で示される低分子化合物のTHF溶液(4質量%)2gと{4−[(2−ヒドロキシテトラデシル)オキシ]フェニル}フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩のクロロフォルム溶液(0.1質量%)2gを開始材として混合しスピンコーターを用い適量滴下し回転数1500rpmで30秒間成膜した。その後4Wチューブ(UV−A、365nm)を有する標準的なUVハンドランプを用い基材と露光源との間隔は5cmに設定して3秒露光した。架橋プロセスを完結するために、膜を100℃ で約1分間状態調節した。その後スピンコーターにおいて、適切な溶媒量で滴らせることにより、THFを膜に滴下し1500rpmで30秒間スピンコーターですすぎ処理を2度行い,更に80℃15分乾燥させた。
このプロセス工程を、不活性ガス下で行なった。トランジスタ特性を第1表に示す。
Photocrosslinking of the low molecular compound represented by the above formula (iii) was performed as follows. 2 g of a low molecular weight compound represented by the above formula (iii) in THF (4% by mass) and a chloroform solution of {4-[(2-hydroxytetradecyl) oxy] phenyl} phenyliodonium hexafluoroantimonate (0.1 (Mass%) 2 g was mixed as a starting material, and an appropriate amount was dropped using a spin coater, and a film was formed at a rotational speed of 1500 rpm for 30 seconds. Thereafter, a standard UV hand lamp having a 4 W tube (UV-A, 365 nm) was used, and the exposure was performed for 3 seconds with the distance between the substrate and the exposure source set to 5 cm. To complete the crosslinking process, the membrane was conditioned at 100 ° C. for about 1 minute. Thereafter, THF was dropped on the film by dropping with an appropriate amount of solvent in a spin coater, rinsed twice with a spin coater at 1500 rpm for 30 seconds, and further dried at 80 ° C. for 15 minutes.
This process step was performed under inert gas. The transistor characteristics are shown in Table 1.

実施例6
実施例1において,TFBの代わりに上記式(iii)で示される低分子化合物の酸化剤架橋体(Ip=5.45eV、重量平均分子量:80,000)を用いた以外は全く同様にして素子を作製した。上記式(iii)で示される低分子化合物の酸化剤架橋は以下のようにして行なった。低分子化合物のTHF溶液(4質量%)2gニトロソニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩(NO+SbF6 -)のクロロフォルム溶液(0.012質量%)2gを混合しスピンコーターを用い適量滴下し回転数1500rpmで30秒間成膜し,100℃30分間乾燥させた後,クロロフォルムを膜に滴下し1500rpmで30秒間スピンコーターですすぎ処理を2度行い,更に80℃15分乾燥させた。
このプロセス工程を、不活性ガス下で行なった。トランジスタ特性を第1表に示す。
Example 6
In Example 1, a device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a low molecular weight compound oxidant (Ip = 5.45 eV, weight average molecular weight: 80,000) represented by the above formula (iii) was used instead of TFB. Was made. The oxidant crosslinking of the low molecular compound represented by the above formula (iii) was performed as follows. THF solution (4% by mass) of low molecular weight compound 2g Chloroform solution (0.012% by mass) of nitrosonium hexafluoroantimonate (NO + SbF 6 ) 2g is mixed, and an appropriate amount is added dropwise using a spin coater, and the rotational speed is 1500 rpm. After forming at 30 ° C. for 30 seconds and drying at 100 ° C. for 30 minutes, chloroform was dropped onto the film, rinsed twice with a spin coater at 1500 rpm for 30 seconds, and further dried at 80 ° C. for 15 minutes.
This process step was performed under inert gas. The transistor characteristics are shown in Table 1.

実施例7
実施例1において,TFBの代わりに上記式(iV)で示される繰り返し単位を持つ高分子化合物(Ip=5.50eV、重量平均分子量:120,000)を用いた以外は全く同様にして素子を作製した。トランジスタ特性を第1表に示す。
Example 7
In Example 1, a device was fabricated in the same manner except that a polymer compound having a repeating unit represented by the above formula (iV) (Ip = 5.50 eV, weight average molecular weight: 120,000) was used instead of TFB. Produced. The transistor characteristics are shown in Table 1.

Figure 2010034394
Figure 2010034394

比較例1
チャネル制御層を用いなかった以外は実施例1と全く同様に有機TFTを作製した。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
An organic TFT was produced in the same manner as in Example 1 except that the channel control layer was not used. The results are shown in Table 1.

比較例2
TFBの代わりに下記式で示されるNPD(Ip=5.45eV、分子量:588.74)を用いた以外は実施例2と全く同様に有機TFTを作製した。PCBMを塗布で成膜するとチャネル制御層NPDはPCBM塗布作業で侵食された,PCBM膜も不均一となりFET特性を示さなかった。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
An organic TFT was produced in exactly the same manner as in Example 2 except that NPD (Ip = 5.45 eV, molecular weight: 588.74) represented by the following formula was used instead of TFB. When the PCBM was formed by coating, the channel control layer NPD was eroded by the PCBM coating operation, and the PCBM film was non-uniform and did not exhibit FET characteristics. The results are shown in Table 1.

Figure 2010034394
Figure 2010034394

Figure 2010034394
Figure 2010034394

表1よりIpが5.8未満のチャネル制御層を設けたものは移動度が向上し、分子量1000以上の化合物を用いると保存安定性が向上することが明確になった。   From Table 1, it was clarified that when a channel control layer having an Ip of less than 5.8 is provided, the mobility is improved, and when a compound having a molecular weight of 1000 or more is used, the storage stability is improved.

以上詳細に説明したように、本発明の有機TFTは、高い移動度と高い保存安定性を有するため、トランジスタとして有用である。   As described above in detail, the organic TFT of the present invention is useful as a transistor because it has high mobility and high storage stability.

一般的な有機TFTの素子構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the element structure of a general organic TFT. 本発明の有機TFTの素子構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the element structure of the organic TFT of this invention. 本発明の有機TFTの素子構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the element structure of the organic TFT of this invention. 本発明の有機TFTの素子構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the element structure of the organic TFT of this invention. 本発明の有機TFTの素子構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the element structure of the organic TFT of this invention. 本発明の実施例における有機TFTの素子構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the element structure of the organic TFT in the Example of this invention.

Claims (9)

少なくとも基板上にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の3端子、絶縁体層並びに有機半導体層が設けられ、ソース−ドレイン間電流をゲート電極に電圧を印加することによって制御する有機薄膜トランジスタであって、該絶縁体層と該有機半導体層との間に、膜厚が1〜100nmであるチャネル制御層を有し、該チャネル制御層は、イオン化ポテンシャルが5.8eV未満であり、かつ、分子量が1000以上である非晶質有機化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。   An organic thin film transistor in which at least three terminals of a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, an insulator layer and an organic semiconductor layer are provided on a substrate, and a source-drain current is controlled by applying a voltage to the gate electrode, A channel control layer having a thickness of 1 to 100 nm is provided between the insulator layer and the organic semiconductor layer. The channel control layer has an ionization potential of less than 5.8 eV and a molecular weight of 1000 An organic thin film transistor comprising the amorphous organic compound as described above. 前記非晶質有機化合物がアミノ基含有有機化合物である請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to claim 1, wherein the amorphous organic compound is an amino group-containing organic compound. 前記非晶質有機化合物が縮合芳香環を有する炭化水素化合物である請求項1又は2に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein the amorphous organic compound is a hydrocarbon compound having a condensed aromatic ring. 前記有機半導体層がnチャネル駆動能を有する有機半導体を含む請求項1〜3のいずれかに記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin-film transistor in any one of Claims 1-3 in which the said organic-semiconductor layer contains the organic semiconductor which has n channel drive capability. 前記非晶質有機化合物が下記一般式(A)で表される請求項2に記載の有機薄膜トランジスタ。
Figure 2010034394
(式中、Ar1〜Ar6は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数6〜40のアリール基又は置換もしくは無置換の核炭素数3〜40のヘテロアリール基であり、Ar1とAr2及びAr5とAr6は、それぞれ独立に、単結合で連結してカルバゾリル基を形成してもよく、
1〜R4は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルキニル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルコキシ基であり、
n、m、p、及びqは、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
Lは、下記一般式(B)又は(C)で表される2価の連結基である。)
−(Ar7a−(Ar8b−(Ar9c− (B)
(式中、Ar7〜Ar9は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数6〜40の2価のアリール基又は置換もしくは無置換の核炭素数3〜40の2価のヘテロアリール基であり、
a、b及びcは、それぞれ独立に、1〜3の整数である。)
Figure 2010034394
(式中、R5及びR6は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜40のアルキニル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜40のアルコキシ基であり、
5とR6は、互いに連結して環構造を形成してもよい。)
The organic thin-film transistor according to claim 2, wherein the amorphous organic compound is represented by the following general formula (A).
Figure 2010034394
(In the formula, Ar 1 to Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 40 nuclear carbon atoms or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3 to 40 nuclear carbon atoms; Ar 1 And Ar 2 and Ar 5 and Ar 6 may each independently be linked by a single bond to form a carbazolyl group,
R 1 to R 4 are each independently a halogen atom, a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms,
n, m, p, and q are each independently an integer of 0 to 4,
L is a divalent linking group represented by the following general formula (B) or (C). )
- (Ar 7) a - ( Ar 8) b - (Ar 9) c - (B)
(In the formula, Ar 7 to Ar 9 are each independently a substituted or unsubstituted divalent aryl group having 6 to 40 nuclear carbon atoms or a substituted or unsubstituted divalent heteroaryl having 3 to 40 nuclear carbon atoms. Group,
a, b, and c are each independently an integer of 1 to 3; )
Figure 2010034394
Wherein R 5 and R 6 are each independently a halogen atom, a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number 2 to 40 An alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms,
R 5 and R 6 may be linked to each other to form a ring structure. )
前記非晶質有機化合物が下記一般式(D)又は(E)で表される繰り返し単位を有するアミノ基含有高分子化合物である請求項2に記載の有機薄膜トランジスタ。
Figure 2010034394
(式中、R7〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキニル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシル基又は炭素数1〜20のカルボニル基を有する基であり、またR9〜R13のうち隣接するもの同士で飽和又は不飽和の環状構造を形成していても良く、
dは1又は2である。)
Figure 2010034394
(式中、R14〜R20は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキニル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシル基又は炭素数1〜20のカルボニル基を有する基であり、またR16〜R20のうち隣接するもの同士で飽和又は不飽和の環状構造を形成していても良い。)
The organic thin film transistor according to claim 2, wherein the amorphous organic compound is an amino group-containing polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (D) or (E).
Figure 2010034394
(In formula, R < 7 > -R < 13 > is respectively independently a hydrogen atom, a halogen atom, a C1-C20 alkyl group, a C1-C20 alkenyl group, a C1-C20 alkynyl group, carbon number. A group having 1 to 20 haloalkyl groups, an alkoxyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a carbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cyclic structure between adjacent ones of R 9 to R 13 May form,
d is 1 or 2. )
Figure 2010034394
(In the formula, R 14 to R 20 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a carbon number. A group having a haloalkyl group of 1 to 20, an alkoxyl group of 1 to 30 carbon atoms or a carbonyl group of 1 to 20 carbon atoms, and a saturated or unsaturated cyclic structure between adjacent ones of R 16 to R 20 May be formed.)
前記非晶質有機化合物が、架橋部位を有するアミノ基含有低分子化合物を架橋してなる請求項2に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin-film transistor according to claim 2, wherein the amorphous organic compound is obtained by crosslinking an amino group-containing low molecular compound having a crosslinking site. 前記アミノ基含低分子化合物の架橋部位が下記一般式(1)〜(4)で示される基である請求項7に記載の有機薄膜トランジスタ。
Figure 2010034394
(式中、R21は、出現毎に同一であるか異なり、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基若しくはチオアルコキシ基、4〜18個の芳香族環原子を有するアリール基若しくはヘテロアリール基、または炭素数2〜10のアルケニル基であって、ここで、1以上の水素原子は、ハロゲンまたはCNにより置き換えられてもよく、また1以上の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−O−CO−により置き換えられてもよく、R22は、出現毎に同一であるか異なり、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基若しくはアルコキシアルキル基、4〜18個の芳香族環原子を有するアリール基若しくはヘテロアリール基、または炭素数2〜10のアルケニル基であって、ここで、1以上の水素原子は、ハロゲンまたはCNにより置き換えられてもよく、また1以上の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−O−CO−により置き換えられてもよく、Zは、出現毎に同一であるか異なり、二価の基−(CR2324r−(ここで、1以上の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−O−CO−により置き換えられてもよい)、または4〜40個の炭素原子を有する二価のアリール基若しくはN−、S−および/またはO−ヘテロアリール基(これは、1以上のR23基により置換されていてもよい)であり、R23、R24は、出現毎に同一であるか異なり、水素原子、炭素数1〜20の直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基若しくはチオアルコキシ基、4〜20個の芳香族環原子を有するアリール基若しくはヘテロアリール基、または炭素数2〜10個のアルケニル基であって、ここで、1以上の水素原子は、ハロゲンまたはCNにより置き換えられてもよく、R23またはR24基は、互いに、またはR21若しくはR22と環構造を形成していてもよく、
rは、出現毎に同一であるか異なり、0〜30の整数であり、
xは、出現毎に同一であるか異なり、0〜5の整数である。
ここでの破線は、前記低分子化合物への結合を示す。)
The organic thin film transistor according to claim 7, wherein a crosslinking site of the amino group-containing low molecular compound is a group represented by the following general formulas (1) to (4).
Figure 2010034394
(Wherein R 21 is the same or different at each occurrence, and is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, an alkoxy group, or a thioalkoxy group, 4 An aryl or heteroaryl group having -18 aromatic ring atoms, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, wherein one or more hydrogen atoms may be replaced by halogen or CN; One or more non-adjacent carbon atoms may be replaced by —O—, —S—, —CO—, —COO—, —O—CO—, and is R 22 the same for each occurrence? Differently, a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group or heteroaryl group having 4 to 18 aromatic ring atoms, or Is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, wherein one or more hydrogen atoms may be replaced by halogen or CN, and one or more non-adjacent carbon atoms are -O-, -S -, -CO-, -COO-, -O-CO- may be substituted, and Z is the same or different at each occurrence, and the divalent group-(CR 23 R 24 ) r- (where One or more non-adjacent carbon atoms may be replaced by -O-, -S-, -CO-, -COO-, -O-CO-), or have 4 to 40 carbon atoms A divalent aryl group or an N-, S- and / or O-heteroaryl group (which may be substituted by one or more R 23 groups), wherein R 23 , R 24 are The same or different, a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Group, alkoxy group, alkoxyalkyl group or thioalkoxy group, aryl group or heteroaryl group having 4 to 20 aromatic ring atoms, or alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, wherein 1 The above hydrogen atoms may be replaced by halogen or CN, and R 23 or R 24 groups may form a ring structure with each other or with R 21 or R 22 ,
r is the same or different for each occurrence and is an integer from 0 to 30;
x is the same or different for each occurrence and is an integer of 0 to 5.
A broken line here shows the coupling | bonding to the said low molecular weight compound. )
前記非晶質有機化合物が、少なくとも1種のオニウム化合物を添加して前記アミノ基含有低分子化合物を架橋した架橋体である請求項7又は8に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin-film transistor according to claim 7 or 8, wherein the amorphous organic compound is a crosslinked body obtained by adding at least one onium compound and crosslinking the amino group-containing low-molecular compound.
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