JP2010258214A

JP2010258214A - バンドギャップが広いことを特徴とする有機半導体化合物

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Publication number: JP2010258214A
Application number: JP2009106387A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okamoto; 一男岡本; Hidetoshi Maeda; 秀敏前田
Original assignee: Ushio Chemix Corp
Current assignee: Ushio Chemix Corp
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: JP5438363B2

Abstract

【課題】代表的な有機半導体であるペンタセンは空気中または溶液中で酸化されて劣化してしまうなどの問題があるため、高い酸化性を持つ化合物が求められている。また、有機薄膜太陽電池では、ｐ型半導体としてフタロシアニン（バンドギャップ：１．６ｅＶ）などが利用されているが、高い開放光電圧（Ｖ_ＯＣ）を得るために適した、より幅広い（ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ）バンドギャップを持つ化合物が求められているので、これらの特徴を持つ有機半導体を提供する。
【解決手段】バンドギャップがより広く、かつ大気中で安定な有機半導体として、ジナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チエノチオフェン（１，２―ＤＮＴＴ）を提供し、それを使った有機半導体デバイスを提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機半導体材料に関する。

有機半導体は、ウェットプロセスである塗布や印刷によってデバイスが作製できる可能性があることから、従来のシリコンを使った半導体のデバイスよりも単位面積あたりのコストが大幅に低減できることが期待されている。応用用途としては、有機ＥＬや電子ペーパーに代表されるフレキシブルディスプレーや、有機薄膜太陽電池に代表される次世代エネルギーデバイスへの応用が期待されている。中でも、有機薄膜太陽電池に関しては、これまでのシリコン系太陽電池とは異なり、架台のようなものを必要としないほど軽く薄くカラフルなため、屋根、壁、窓などに貼り付ける太陽電池が実現できる可能性があり、産業上も大いに期待されている。

そのような有機薄膜太陽電池に使用される、有機半導体は、大きく分けてｐ型有機半導体とｎ型有機半導体があるが、ｐ型有機半導体材料については、開放光電圧（Ｖ_ＯＣ）が大きくでき、光電変換効率の向上が期待できるようなバンドギャップの広い有機半導体材料が求められている。

バンドギャップと開放光電圧との関係は、例えば、當麻らによって報告されており、ｎ型有機半導体をフラーレンに固定し、ｐ型有機半導体として代表的なペンタセン（バンドギャップ：約１．９ｅＶ）を用いた太陽電池の開放光電圧）（Ｖ_ＯＣ）は、約０．４Ｖであるのに対し、ｐ型有機半導体としてルブレン（バンドギャップ：約２．２ｅＶ）を使用した有機太陽電池からは、約０．９Ｖという飛躍的に大きなＶ_ＯＣが報告されている。（非特許文献１）

また、有機トランジスタ特性に優れる有機半導体として、瀧宮らによって報告されたジナフト［２，３−ｂ：２’，３’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チエノチオフェン（以下，本非特許文献２の提案者は、この有機半導体をＤＮＴＴと称しているが、本発明と区別するため、ここでは２，３−ＤＮＴＴとする。）は、キャリア移動度が２．０ｃｍ^２／Ｖｓと良好な電気特性を示すことが報告されている。２，３−ＤＮＴＴのバンドギャップは、非特許文献２の中で３．３８ｅＶと見積もられていた。

當摩哲也ほか「有機太陽電池の高効率化と耐久性向上」ｐ．１２５−１３３［ＩＳＢＮ：９７８−４−９０３４１３−５６−３］Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｋ．Ｔａｋｉｍｉｙａ「ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ」２００７年，第１２９巻，２２２４−２２２５Ｙ．Ｙ．Ｌｉｎ，Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌａｃｈ，Ｓ．Ｆ．Ｎｅｌｓｏｎ，Ｔ．Ｎ．Ｊａｃｋｓｏｎ，「ＩＥＥＥＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅＬｅｔｔｅｒｓ」１９９７年，第１８巻，６０６Ｈ．Ｏｋａｍｏｔｏ，Ｎ．Ｋａｗａｓａｋｉ，Ｙ．Ｋａｊｉ，Ｙ．Ｋｕｂｏｚｏｎｏ，Ａ．Ｆｕｊｉｗａｒａ，Ｍ．Ｙａｍａｊｉ「ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ」２００８年，第１３０巻，１０４７０−１０４７１

以上のように、有機半導体材料として様々な化学構造を有する化合物の研究が行われているが、代表的な有機半導体であるペンタセンは空気中または溶液中で酸化されて劣化してしまうなどの問題があるため、耐酸化性を持つ化合物が求められている。また、有機薄膜太陽電池では、ｐ型半導体としてフタロシアニン（バンドギャップ：１．６ｅＶ）などが利用されているが、高い開放光電圧（Ｖ_ＯＣ）を得るために、より幅広い（ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ）バンドギャップを持つ化合物が求められている。

ここで、本発明者らは、以下に示す有機半導体で有名なペンタセン[化４]とピセン[化５]の違いに着目した。ペンタセン[化４]とピセン[化５]は、ベンゼン核が５つ組み合わさった多環芳香族であり、両化合物の有機半導体特性には大差がなく、両化合物共に良好な半導体特性が報告されている。例えば、キャリア移動度は、ペンタセンが１．５ｃｍ^２／Ｖｓであり（非特許文献３）、ピセンが１．１ｃｍ^２／Ｖｓである。（非特許文献４）

[化４]
[化５]

しかしながら、耐酸化性とバンドギャップについては、差があることが知られている。耐酸化性については、具体的には、ペンタセンを使った有機トランジスタは、大気中では速やかに劣化してしまうが、ピセンを使った有機トランジスタは、大気中駆動が可能である。バンドギャップについては、ペンタセンのバンドギャップが約１．９ｅＶなのに対して、ピセンのバンドギャップは約３．３ｅＶと広い。バンドギャップの違いは、吸収スペクトルを通じて結晶の色目にも反映され、ピセンの結晶は白色であるが、ペンタセンは、黒紫色の結晶である。

このように、ベンゼン核の組み合わさり方によって、耐酸化性とバンドギャップに大きな影響が出ることがわかった。この考え方を、左右対称なＤＮＴＴ３種（[化６]〜[化８]に化学式とその正式名称及び略号を示す。詳細は後述する。）に適応することで本発明に到達した。

[化６] ジナフト［２，３−ｂ：２’，３’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チエノチオフェン
[化７] ジナフト［２，１−ｂ：２’，１’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チエノチオフェン
[化８] ジナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チエノチオフェン

すなわち、ベンゼン環の組み合わさり方の異なる各化合物のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯバンドギャップについて分子軌道計算（基底関数：ＲＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ）を使い推定したところ、以下の表１に示すような結果になった。
上記結果より、３種のＤＮＴＴ中では、１，２−ＤＮＴＴのバンドギャップが最大となることが推定できた。１，２−ＤＮＴＴを実際に合成し、他の２種（２，３−ＤＮＴＴは非特許文献２に記載、２，１−ＤＮＴＴは、特許文献１に記載）との比較をし、推定が裏付けられたため本発明に到達した。

特願２００８−１５４７５６

以下に本発明を詳細に説明する。

請求項１に記載の発明は、下記の化学式〔化１〕で示されるような、チエノチオフェン骨格を特徴とする有機半導体材料である。〔化１〕

化学式[化１]の正式名は、ジナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チオフェンであり、以下、１，２−ＤＮＴＴと表記する。

化学式〔化１〕中の置換基Ｒ^１からＲ^１２は、水素原子及びハロゲン原子、アリール基、複素環基、アルキル基、フルオロアルキル基、アルケニル基、フルオロアルケニル基、アルキニル基、フルオロアルキニル基、アルコキシル基、フルオロアルコキシル基、アミノ基、アミド基、イミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エステル基、ニトロ基、ニトリル基、スルフィド基、メルカプト基、スルホニル基、シリル基のうち、少なくとも一つを含んでいる。なお、置換基Ｒ^１からＲ^１２の好ましい例は、水素原子、フッ素原子、アリール基、複素環基、アルキル基、フルオロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、フルオロアルコキシル基、アミノ基である。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、ハロゲン原子はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素であり、好ましい例はフッ素原子である。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、アリール基は特に限定されず、例えば、フェニル基、ｐ−トリル基、ｐ−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、ｐ−（トリフルオロメチル）フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基ビフェニル基、ターフェニル基、（ジフェニルアミノ）フェニル基などが挙げられる。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、複素環基は特に限定されず、２−チエニル基、５−（ｎ−１−オクチル）チエニル基、２−ベンゾチエニル基、２−フリル基、１−メチル−２−ピロリル基、２−ピリジル基、２−ビピリジル基などが挙げられる。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、アルキル基は特に限定されず、直鎖型、分岐型、環状型のアルキル基であり、例えば、ｎ−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、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、アダマンチル基などが挙げられ、フルオロアルキル基は特に限定されず、トリフルオロメチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロドデシル基などが挙げられる。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、アルケニル基は特に限定されず、例えば、エテニル基、メチルエテニル基、（ｎ−オクチル）エテニル基、フェニルエテニル基、ナフチルエテニル基、ビフェニルエテニル基、ターフェニルエテニル基、パーフルオロフェニルエテニル基などが挙げられる。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、アルケニル基は特に限定されず、例えば、エチニル基、メチルエチニル基、（ｎ−オクチル）エチニル基、フェニルエチニル基、ナフチルエチニル基、ビフェニルエチニル基、ターフェニルエチニル基、パーフルオロフェニルエチニル基などが挙げられる。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、アルコキシル基は特に限定されず、例えば、ｎ−ブトキシ基、ｎ−ペンチロキシ基、ｎ−ヘキシロキシ基、ｎ−ヘプトキシ基、ｎ−オクチロキシ基、ｎ−ノニロキシ基、ｎ−デシロキシ基、ｎ−ウンデシキシ基、ｎ−ドデシロキシ基、ｎ−トリデシロキシ基、イソプロポキシ基、ｔ−ブチロキシ基、シクロプロポキシ基、シクロペンチロキシ基などが挙げられ、フルオロアルコキシ基は特に限定されず、トリフルオロメトキシ基、パーフルオロオクチロキシ基、パーフルオロドデシロキシ基などが挙げられる。

置換基Ｒ^１からＲ^１２における、アミノ基は特に限定されず、例えば、ジフェニルアミノ基、ジ（ｐ−トリル）アミノ基、ジナフチルアミノ基、ジチエニルアミノ基、ジピリジルアミノ基などが挙げられる。

続いて請求項２に記載の発明は、化学式〔化１〕中のＲ^ｎ、Ｒ^ｎ＋６が水素原子以外の同一の置換基であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料である。

請求項２に記載の有機半導体材料は、後述する化合物Ｅのｎ＋２、（ｎ＋２）’位に置換基を有する化合物を用いることにより、容易に合成することができるが、合成方法は特に限定されるものではない。なお、化合物Ｅのｎ＋２、（ｎ＋２）’位とは、［化３］に示すような位置番号である。ここで、ｎは１以上６以下の整数である。

［化３］

置換基Ｒ^ｎ、Ｒ^ｎ＋６は、ハロゲン原子、アリール基、複素環基、アルキル基、フルオロアルキル基、アルケニル基、フルオロアルケニル基、アルキニル基、フルオロアルキニル基、アルコキシル基、フルオロアルコキシル基、アミノ基、アミド基、イミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エステル基、ニトロ基、ニトリル基、スルフィド基、メルカプト基、スルホニル基、シリル基であり、好ましい例は、フッ素原子、アリール基、複素環基、アルキル基、フルオロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アミノ基である。

続いて請求項３の発明は、請求項１から請求項２のいずれかの有機半導体材料、あるいは、いずれかの有機半導体材料の複数を組み合わせてからなる有機電子デバイスである。ここでいう有機電子デバイスとは、本化合物の電気特性を利用した電子デバイスのことであり、具体的には、有機トランジスタ、有機発光ダイオード、有機ダイオード、有機レーザー、有機薄膜太陽電池、有機メモリーなどが挙げられる。

本発明の化合物をこれら有機電子デバイスに利用するに当たって、高純度化のために不純物の除去等の精製が必要になるが、本発明の化合物は、液体クロマトグラフィー法、昇華法、ゾーンメルティング法、ゲルパーミネーションクロマトグラフィー法、再結晶法などによって精製できる。

また、本発明の化合物を有機電子デバイスに利用するに当たって、主として薄膜の形態で用いられるが、その薄膜作製法として、ウェットプロセスとドライプロセスどちらを使用してもよい。

ここで言うウェットプロセスとは、スピンコート法、ディップコート法、バーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、平板印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法などを示しており、これら公知の方法が利用できる。

ここで言うドライプロセスとは、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、レーザー蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、気相輸送成長法などを示しており、これら公知の方法が利用できる。

請求項１の発明によれば、紫外線領域での吸収効率が高く、太陽電池としても利用することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の化合物の対称位置にあるＲ^ｎとＲ^ｎ＋６を同一の置換基とすることにより、その合成過程が容易となる。

請求項３の発明によれば、請求項１ないし請求項２の化合物の用途を明らかにして化合物の有効利用を図ることができる。

１，２−ＤＮＴＴ、２，１−ＤＮＴＴ、２，３−ＤＮＴＴのＵＶ吸収端のスペクトル１，２−ＤＮＴＴ、２，１−ＤＮＴＴ、２，３−ＤＮＴＴのＵＶスペクトルの重ね書き有機半導体デバイスの使用例有機薄膜太陽電池での使用例

以下に本発明の実施例を示す

以下に請求項１に記載の有機半導体１，２−ＤＮＴＴの合成過程の反応式［化２］を示す。［化２］

化合物Ａの合成窒素雰囲気下、１Ｌ四つ口フラスコに１−ブロモ−２−ナフトール５０．６ｇ（２２．７ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン６３ｍｌ、塩化メチレン２５０ｍｌを加え、氷水冷却下でその溶液にトリフルオロメタンスルホン酸無水物７５．９ｇ（２６９ｍｍｏｌ）の塩化メチレン（８０ｍｌ）溶液を約１時間かけて滴下し、滴下後室温で４時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を５％炭酸水素ナトリウム水溶液、１０％食塩水の順で洗浄し、その有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた粗体をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物Ａを得た。以下に化合物Ａの^１Ｈ−ＮＭＲおよび^１３Ｃ−ＮＭＲの測定結果を示す。^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｈ７．４３（ｄ，１Ｈ），７．６１（ｄｄｄ，１Ｈ），７．６９（ｄｄｄ，１Ｈ），７．８８（ｄ，２Ｈ），８．３２（ｄ，１Ｈ）．^１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｃ１１６．２，１１９．９，１２７．７，１２７．８，１２８．３，１２８．８，１２９．０，１２９．７，１３２．７，１３３．０，１４５．１．

化合物Ｂの合成窒素雰囲気下、２００ｍｌ四つ口フラスコに化合物Ａ２０ｇ（５６．３ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン２００ｍｌ、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム１．２５ｇ（１．０８ｍｍｏｌ）、ヨウ化銅（Ｉ）２１８ｍｇ（１．１４ｍｍｏｌ）を加え、トリメチルシリルアセチレン９．４ｍｌ（６７．９ｍｍｏｌ）を加え、４０ ℃で４８時間撹拌した。反応終了後、反応溶液にトルエンを加え、１０％食塩水で洗浄し、その有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた粗体をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物Ｂを得た。以下に化合物Ｂの^１Ｈ−ＮＭＲおよび^１３Ｃ−ＮＭＲの測定結果を示す。^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｈ０．３（ｄ，９Ｈ），７．４９（ｄ，１Ｈ），７．５０（ｄｄｄ，１Ｈ），７．５８（ｄｄｄ，１Ｈ），７．７０（ｄ，１Ｈ），７．７７（ｄ，１Ｈ），８．２８（ｄ，１Ｈ）．^１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｃ −０．１，１００．５，１０４．３，１２３．３，１２６．８，１２７．２，１２７．３，１２７．８，１２７．９，１２８．１，１２９．２，１３２．２，１３３．７．

化合物Ｃの合成窒素雰囲気下、５００ｍｌナスフラスコに化合物Ｂ３０ｇ（９８．９ｍｍｏｌ）、メタノール１５
０ｍｌ、炭酸カリウム１．３７ｇ（９．９１ｍｍｏｌ）を加え、室温で２時間撹拌した。反応終了後、反応溶液にトルエンを加え、１０％食塩水で洗浄し、その有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた粗体をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物Ｃを得た。以下に化合物Ｃの^１Ｈ−ＮＭＲおよび^１３Ｃ−ＮＭＲの測定結果を示す。^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｈ３．５０（ｓ，１Ｈ），７．５３（ｄ，１Ｈ），７．５１−７．５５（ｍ，１Ｈ），７．６１（ｄｄｄ，１Ｈ），７．７４（ｄ，１Ｈ），７．８０（ｄ，１Ｈ），８．２９（ｄ，１Ｈ）．^１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｃ８２．５，８３．２，１２２．３，１２６．８，１２７．４，１２７．５，１２７．９，１２８．０，１２８．２，１２９．３，１３２．１，１３３．９．

化合物Ｄの合成窒素雰囲気下、１Ｌ四つ口フラスコに化合物Ａ２９ｇ（８１．７ｍｍｏｌ）、ＤＭＦ１８０ｍｌ、トリエチルアミン７０ｍｌ、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム１．４１ｇ（１．２２ｍｍｏｌ）、ヨウ化銅（Ｉ）２３２ｍｇ（１．２２ｍｍｏｌ）を加え、５０℃まで加熱し化合物Ｃ１７．９ｇ（７７．４ｍｍｏｌ）のＤＭＦ１８０ｍｌ溶液を約４時間かけて滴下し、滴下後１０時間撹拌した。反応終了後、反応溶液にトルエンを加え、１０％食塩水で洗浄し、その有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた粗体をカラムクロマトグラフィーと熱洗浄で精製し、化合物Ｄを得た。以下に化合物Ｄの^１Ｈ−ＮＭＲおよび^１３Ｃ−ＮＭＲの測定結果を示す。^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｈ７．５５（ｄｄｄ，２Ｈ），７．６２（ｄｄｄ，２Ｈ），７．６９（ｄ，２Ｈ），７．８０（ｄ，２Ｈ），７．８３(ｄ，２Ｈ)，８．３４(ｄ，２Ｈ)．^１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｃ９４．５，１２３．３，１２６．７，１２７．４，１２７．５，１２７．９，１２８．０，１２８．２，１２９．２，１３２．３，１３３．９．

化合物Ｅの合成窒素雰囲気下、１Ｌ四つ口フラスコに化合物Ｄ７．０ｇ（１６．１ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ５００ｍｌを加え、−７０℃まで冷却後２．６９Ｍブチルリチウムのヘキサン溶液（１３．１ｍｌ）を加え、１時間撹拌した。撹拌後、硫黄粉末１．０３ｇ（３２．１ｍｍｏｌ）を加え、徐々に−２０℃まで昇温させた。−２０℃でヨードメタン２．５ｍｌ（４０．１ｍｍｏｌ）を加え、室温まで昇温した。反応終了後、反応溶液に７％希塩酸（２００ｍｌ）とトルエンを加え、５％炭酸水素ナトリウム水溶液、１０％食塩水の順で洗浄し、その有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた粗体をカラムクロマトグラフィーと再結晶で精製し、化合物Ｅを得た。^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｈ２．６３(ｓ，６Ｈ)，７．５２(ｄｄｄ，２Ｈ)，７．６１(ｄｄｄ，２Ｈ)，７．７３(ｄ，２Ｈ)，７．８０(ｄ，２Ｈ)，７．８３(ｄ，２Ｈ)，８．７４(ｄ，２Ｈ)．^１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）： δ_Ｃ９５．０，１２６．７，１２６．８，１２７．２，１２７．３，１２８．４，１２８．６，１２９．５，１３３．５，１３４．７，１３７．２．

化合物Ｆの合成窒素雰囲気下、３０ｍｌ三つ口フラスコに化合物Ｅを２００ｍｇ（０．５６ｍｍｏｌ）、クロロホルム１．５ｍｌ、ヨウ素２８．８ｇ（１１．３ｍｍｏｌ）を加え、２４時間還流させた。反応溶液を５％チオ硫酸ナトリウム水溶液、１０％食塩水の順で洗浄し、その有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた粗体をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物Ｆを得た。^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_２ＣＤＣｌ_２）： δ_Ｈ７．５４(ｔ，２Ｈ)，７．６２(ｔ，２Ｈ)，７．８６(ｄ，２Ｈ)，７．９６(ｄ，２Ｈ)，７．９７(ｄ，２Ｈ)，８．１６(ｄ，２Ｈ)．ＩＲ（ＫＢｒ）：３０２２，１８９０，１６１２，１５８９，１５１４，１４３１，１３７９，１３２１，１２５５，１１３７，１０５６，９８３，８０６，７４４，６６５，５３８ｃｍ^−１．Ｍａｓｓ（ｍ／ｚ，％）３４０（１００）（Ｍ^＋），１７０（４０）．

図１、図２、に１，２−ＤＮＴＴ、２，１−ＤＮＴＴ、２，３−ＤＮＴＴのＵＶ吸収端のスペクトルとその重ね書きを示す。これらの図から、本願発明の１，２−ＤＮＴＴが紫外線領域での吸収が高いことがわかる。

本発明である１，２−ＤＮＴＴを用いた有機半導体デバイスの使用例を、図３及び図４に示す。図３では、電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴとする。）での使用例を挙げている。ＦＥＴはその特徴から、スイッチング素子や増幅素子として利用される。ゲート電流が低いことに加え、構造が平面的であるため、ウェットプロセスによる作製や集積化が容易であり大面積化を可能とする。ここでは、１，２−ＤＮＴＴは、主にｐ型半導体として利用されているが、置換基、溶剤によってｎ型半導体として機能する場合もある。また、図４では有機薄膜太陽電池での使用例を挙げている。図４に示す共蒸着層とは、ｐ型とｎ型を一緒に蒸着させた層であり、この層で太陽光により正孔と電子により分離させやすくするためである。

本発明の１，２−ＤＮＴＴは、紫外線領域での光吸収効率が高いことから、太陽電池として有効活用が期待される。また、１，２−ＤＮＴＴに種々の置換基を導入することによってさらなる溶解性の向上や、移動度の向上が期待でき、半導体デバイス等に今後多いに利用されると思われる。

１有機半導体を使用したＦＥＴ２有機半導体３絶縁膜４ゲート４１ゲート絶縁膜５ドレイン６ソース７エミッター８コレクター９ベース１０基板（プラスチック）１１電極１２ｎ型半導体１３ｐ型半導体１４共蒸着層１５ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）

Claims

下記の化学式［化１］で示されるような、チエノチオフェン骨格を特徴とする有機半導体材料である。

［化１］
ただし、化学式［化１］中の置換基Ｒ^１からＲ^１２は、水素原子及びハロゲン原子、アリール基、複素環基、アルキル基、フルオロアルキル基、アルケニル基、フルオロアルケニル基、アルキニル基、フルオロアルキニル基、アルコキシル基、フルオロアルコキシル基、アミノ基、アミド基、イミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エステル基、ニトロ基、ニトリル基、スルフィド基、メルカプト基、スルホニル基、シリル基のうち、少なくとも一つを含んでいる。
化学式［化１］中のＲ^ｎ、Ｒ^ｎ＋６が水素原子以外の同一の置換基であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
請求項１から請求項２のいずれかの有機半導体材料、あるいは、いずれかの有機半導体材料の複数を組み合わせてからなる、有機電子デバイス。