JP2011044611A - 有機半導体トランジスタ - Google Patents
有機半導体トランジスタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011044611A JP2011044611A JP2009192504A JP2009192504A JP2011044611A JP 2011044611 A JP2011044611 A JP 2011044611A JP 2009192504 A JP2009192504 A JP 2009192504A JP 2009192504 A JP2009192504 A JP 2009192504A JP 2011044611 A JP2011044611 A JP 2011044611A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic semiconductor
- general formula
- carbon atoms
- substituted
- unsubstituted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 0 CC(C)(c1ccc(C(C)(C)c2nc(*)nc(-c3ccc(C(C=CC)=CC=C)[s]3)n2)[s]1)c1ccccc1 Chemical compound CC(C)(c1ccc(C(C)(C)c2nc(*)nc(-c3ccc(C(C=CC)=CC=C)[s]3)n2)[s]1)c1ccccc1 0.000 description 2
- NYRZJKJTSGROKF-VUTHCHCSSA-N CC(C)(C/N=C/c1ccc(-c2ccccc2)[s]1)c1ccc(C(C)(C)c2ccccc2)[s]1 Chemical compound CC(C)(C/N=C/c1ccc(-c2ccccc2)[s]1)c1ccc(C(C)(C)c2ccccc2)[s]1 NYRZJKJTSGROKF-VUTHCHCSSA-N 0.000 description 1
- WTNRYLOVPULSPQ-UHFFFAOYSA-N CC(C)(c1ccc(C(C)(C)c2nc(C(C)(C)c3ccc(C(C)(C)c4ccccc4)[s]3)cnc2)[s]1)c1ccccc1 Chemical compound CC(C)(c1ccc(C(C)(C)c2nc(C(C)(C)c3ccc(C(C)(C)c4ccccc4)[s]3)cnc2)[s]1)c1ccccc1 WTNRYLOVPULSPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
請求項1に係る発明は、
複数の電極と、
下記一般式(I)で表される化合物を少なくとも1種含有する有機半導体層と、
を備える有機半導体トランジスタである。
前記一般式(I)で表される化合物が、下記一般式(III)で表される化合物である請求項1に記載の有機半導体トランジスタである。
前記一般式(I)で表される化合物が、下記一般式(II)で表される化合物である請求項1に記載の有機半導体トランジスタである。
前記R1が未置換の炭素数4以上8以下の直鎖アルキル基である請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機半導体トランジスタである。
前記複数の電極が、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極であり、
更に絶縁層を備え、
前記ゲート電極は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方から離間して設けられ、
前記有機半導体層は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方に接して設けられ、
前記絶縁層は、前記有機半導体層と前記ゲート電極とに挟まれて設けられ、
かつ電界効果型である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の有機半導体トランジスタである。
前記複数の電極が、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極であり、
前記ゲート電極は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方から離間して設けられ、
前記有機半導体層は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方に接して設けられ、
かつ静電誘導型である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の有機半導体トランジスタである。
請求項2に係る発明によれば、13,6−N−サルフィニルアセトアミドペンタセンに比べ、電荷移動度の低下が少ない有機半導体トランジスタが提供される。
請求項3に係る発明によれば、13,6−N−サルフィニルアセトアミドペンタセンに比べ、電荷移動度の低下が少ない有機半導体トランジスタが提供される。
請求項4に係る発明によれば、一般式(I)のR1が未置換の炭素数4以上8以下の直鎖アルキル基でない化合物に比べ、より電荷移動度の低下が少ない有機半導体トランジスタが提供される。
請求項5に係る発明によれば、13,6−N−サルフィニルアセトアミドペンタセンに比べ、電荷移動度の低下が少ない有機半導体トランジスタが提供される。
請求項6に係る発明によれば、13,6−N−サルフィニルアセトアミドペンタセンに比べ、電荷移動度の低下が少ない有機半導体トランジスタが提供される。
一般式(I)において、R1で表されるアルキル基は、炭素数が1以上20以下である。有機溶媒への溶解性の観点から、R1で表されるアルキル基の炭素数は、1以上12以下であることがより好ましく、4以上8以下であることが更に好ましい。
R1で表されるアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、有機溶媒への溶解性の観点からは直鎖アルキル基であることが好ましい。
R1で表されるアルキル基は置換基を有していてもよいが、正孔輸送能を有し且つ溶解性を高める観点からは、未置換アルキル基であることが好適である。
R1で表されるアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、有機溶媒への溶解性の観点から、直鎖アルコキシ基であることが好ましい。
R1で表されるアルコキシ基は、置換基を有していてもよいが、未置換アルコキシ基であることが、溶解性、結晶性、正孔輸送性等の観点から好適である。
一般式(I)で表される化合物では電荷移動度の低下が抑えられ、更に、一般式(I)におけるR1がアルキル基の場合には、電荷移動により有利になると考えられる。また、一般式(I)におけるR1がアルコキシ基の場合には、イオン化ポテンシャルが下がり、電極からの電荷注入が向上すると考えられる。
一般式(I)において、nは1以上3以下の整数を表し、1又は2であることが好ましい。
一般式(II)におけるR1及びnは、一般式(I)におけるR1及びnとそれぞれ同義であり、好適な範囲も同様である。
また、ピラジン環の2位と6位にチオフェン基が導入された一般式(II)で表されるピラジン誘導体は、薄膜化したときの分子配向性の点でも優れている。
R2で表されるアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、有機溶媒への溶解性の観点からは直鎖アルキル基であることが好ましい。
R2で表されるアルキル基は、置換基を有していてもよいが、未置換アルキル基であることが有機溶媒への溶解性の観点から好適である。
R2で表されるアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、有機溶媒への溶解性の観点からは直鎖アルコキシ基であることが好ましい。
R2で表されるアルコキシ基は、置換基を有していてもよいが、未置換アルコキシ基であることが有機溶媒への溶解性の観点から好適である。
R2で表されるアリール基の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子などが挙げられ、炭素数1以上10以下のアルキル基が好ましい。
R2で表されるアリールオキシ基の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子などが挙げられ、炭素数1以上10以下のアルキル基が好ましい。
また、一般式(III)で表されるトリアジン誘導体は、チオフェン環にフェニル基が置換している。このような構造とすることで、正孔輸送性に優れる。
本実施形態の有機半導体トランジスタは、複数の電極と、前記一般式(I)で表される化合物を少なくとも1種含有する有機半導体層と、を備える。この構成に該当するものであれば、その他の構成は特に限定されない。
以下、図を参照しつつ、より詳細に説明するが、これに限定されない。
電界効果型の有機半導体トランジスタは、現在広く用いられているトランジスタの一形態であり、高速なスイッチング動作、製造方法の簡易性、高集積化への適性、が利点として挙げられる。
これら電極と一般式(I)で表される化合物のイオン化ポテンシャルの差を考慮すると、電極材料としては、Auを用いることが好ましい。
有機絶縁高分子を用いた絶縁層の形成方法は、上記ウェットプロセスを用いることが好ましい。
更に、一般式(I)を含む有機半導体層は、電荷輸送能に優れ、電荷移動度の低下が抑えられる有機半導体トランジスタが提供される。
なお、目的物の同定には、1H−NMRスペクトル(1H−NMR、溶媒:CDCl3、VARIAN株式会社製、UNITY−300、300MHz)と、IRスペクトル(KBr錠剤法にてフーリェ変換赤外分光光度計(株式会社 堀場製作所、FT−730、分解能4cm−1))を用いた。
(化合物(II−6)の合成)
2,6−ジクロロピラジン(東京化成工業(株)製)4.0g(27mmol)、2−チオフェンボロン酸(東京化成工業(株)製)7.5g(59mmol)、およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(以下、Pd(PPh3)4と記載する場合がある)(東京化成工業(株)製)0.43g(0.37mmol)をテトラヒドロフラン150mlに溶解し、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)14.5gを水60mlに溶解した溶液を加え、窒素気流下、60℃で6時間攪拌した。
放冷後、混合物を水500ml中に注ぎ、析出した沈殿物を濾取、水で洗浄し、減圧乾燥後、トルエンに溶解し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル)により不純物を除去、トルエン/メタノール混合溶媒より再結晶して、2,6−ビス(2’−チエニル)ピラジン3.3g(理論収量の50%)を得た。
放冷後、混合物を水500ml中に注ぎ、析出した沈殿を濾取、水で洗浄し、減圧乾燥後、トルエン/メタノール混合溶媒より再結晶して、2,6−ビス(5’−ブロモ−2’−チエニル)ピラジン2.45g(理論収量の49%)を得た。
得られた化合物(II−6)の融点は、152℃〜152.5℃であった。
また、得られた化合物(II−6)は、赤外吸収測定、1H−NMRにて同定した。
(化合物(II−11)の合成)
化合物(II−6)と同様にして得られた2,6−ビス(5'−ブロモ−2'−チエニル)ピラジン3.8g(9.4mmol)、2−チオフェンボロン酸(東京化成工業(株)製)2.7g(21mmol)、およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(東京化成工業(株)製)0.18g(0.16mmol)をN,N−ジメチルホルムアミド200mlに溶解し、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)5.7g(48mmol)を水30mlに溶解した溶液を加え、90〜100℃で4時間攪拌した。
放冷後、混合物を水700ml中に注ぎ、析出した沈殿物を濾取、水で洗浄し、減圧乾燥後、トルエンに溶解して、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル)により精製し、トルエン/メタノール混合溶媒より再結晶して、2,6−ビス(2' ,2''−ビチエニル)ピラジン1.8g(理論収量の47%)を得た。
得られた化合物(II−11)は、赤外吸収測定、1H−NMRにて同定した。
(化合物(III−7)の合成)
2,4−ジクロロ−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン(シグマ‐アルドリッチ社製)4.0g(22mmol)、2−チオフェンボロン酸(東京化成工業(株)製)6.2g(48mmol)、およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.10g(0.09mmol)をテトラヒドロフラン160mlに溶解し、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)12.3gを水50mlに溶解した溶液を加え、窒素気流下、60℃で6時間攪拌した。
放冷後、混合物を水800ml中に注ぎ、析出した沈殿を濾取、水で洗浄した。これを減圧乾燥後、トルエン/メタノール混合溶媒より再結晶して、2,4−ビス(5'−ブロモ−2'−チエニル)−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン2.45g(理論収量の49%)を得た。
放冷後、混合物を水400ml中に注ぎ、析出した沈殿物を濾取、水で洗浄し、減圧乾燥後、トルエンに溶解して、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル)により精製し、トルエン/メタノール混合溶媒より再結晶して、化合物(III−7)0.80g(理論収量の62%)を得た。得られた化合物(III−7)の融点は、140℃〜141℃であった。
得られた化合物(III−7)は、赤外吸収測定、1H−NMRにて同定した。
(化合物(III−11)の合成)
化合物(III−7)で得られた2,4−ビス(5'−ブロモ−2'−チエニル)−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン1.1g(2.6mmol)、2−チオフェンボロン酸(東京化成工業(株)製)1.0g(8.0mmol)、およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(東京化成工業(株)製)0.04g(0.035mmol)をN−メチルピロリドン40mlに溶解し、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)3.0g(6.8mmol)を水15mlに溶解した溶液を加え、窒素気流中、80℃で4時間攪拌した。
放冷後、混合物を水400ml中に注ぎ、析出した沈殿物を濾取、水で洗浄した。これを減圧乾燥後、トルエンに溶解して、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル)により精製し、トルエン/メタノール混合溶媒より再結晶して、2,4−ビス(2',2''−ビチオフェン−5'−イル)−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン0.78g(理論収量の71%)を得た。
放冷後、混合物を水400ml中に注ぎ、析出した沈殿を濾取、水で洗浄した。これを減圧乾燥後、トルエン/メタノール混合溶媒より再結晶して、2,4−ビス(5''−ブロモ−2',2''−ビチオフェン−5'−イル)−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン0.71g(理論収量の68%)を得た。
放冷後、混合物を500ml中に注ぎ、析出した沈殿物を濾取、水で洗浄し、減圧乾燥後、トルエンに溶解して、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル)により精製し、トルエンより再結晶して、化合物(III−11)0.22g(理論収量の30%)を得た。得られた化合物(III−11)の融点は、171℃〜173℃であった。
得られた化合物(III−11)は、赤外吸収スペクトル測定、1H−NMRスペクトルにて同定した。
(化合物(II−17)の合成)
化合物(II−6)で得られた2,6−ビス(5’−ブロモ−2’−チエニル)ピラジン0.52g(1.3mmol)、4−エトキシフェニルボロン酸(Aldrich製)0.48g(2.9mmol)、およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(東京化成工業(株)製)0.017g(0.015mmol)をN−メチルピロリドン25mlに溶解し、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.80g(6.8mmol)を水5mlに溶解した溶液を加え、8時間攪拌した。
得られた化合物(II−17)の融点は、165℃〜167℃であった。
また、得られた化合物(II−17)は、赤外吸収測定、1H−NMRにて同定した。
電気抵抗率0.007Ω・cmのシリコン基板をゲート電極として兼ね、その上に、厚さ200nmの熱SiO2膜を形成し絶縁膜とした。
次に、電子工業用アセトン中で5分間超音波洗浄、電子工業用2−プロパノール中で5分間超音波洗浄し、乾燥窒素で乾燥させた後、UV−オゾン照射を15分間行い、洗浄した。その後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン(Aldrich製)に1時間浸漬させた後、電子工業トルエンで2分間超音波洗浄し、乾燥窒素で乾燥させた。
その上にメタルマスクを用い、真空蒸着(真空度;2×10−4Pa)にて、Auを60nmの厚さで蒸着してソース電極およびドレイン電極を形成し有機半導体トランジスタを作製した。チャンネル幅は1.5mm、チャンネル長は50μmとした。
以上のように作製した有機半導体トランジスタは、p型トランジスタとして特性を示した。
得られた有機半導体トランジスタは、電流−電圧特性の飽和領域から電荷移動度を求めた。更に、25℃で保存し、1ヶ月経過後に再度、トランジスタ特性を評価し、電荷移動度を評価した。結果を表3に示す。
実施例1において、有機半導体層の形成する際、化合物(II−6)の代わりに、化合物(II−11)、(III−7)、(III−11)、又は(II−17)を使用した以外は実施例1と同様にして有機半導体トランジスタを作製した。得られた有機半導体トランジスタを実施例1と同様の方法で評価した。
実施例1において化合物(II−6)の代わりに、13,6−N−サルフィニルアセトアミドペンタセン(Aldrich社製)を用い、加熱温度を160℃とした以外は実施例1と同様に操作して有機半導体トランジスタを作製し、比較例1とした。
2 ソース電極
3 ドレイン電極
4 有機半導体層
5 ゲート電極
6 絶縁層
Claims (6)
- 前記R1が未置換の炭素数4以上8以下の直鎖アルキル基である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の有機半導体トランジスタ。
- 前記複数の電極が、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極であり、
更に絶縁層を備え、
前記ゲート電極は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方から離間して設けられ、
前記有機半導体層は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方に接して設けられ、
前記絶縁層は、前記有機半導体層と前記ゲート電極とに挟まれて設けられ、
かつ電界効果型である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の有機半導体トランジスタ。 - 前記複数の電極が、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極であり、
前記ゲート電極は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方から離間して設けられ、
前記有機半導体層は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方に接して設けられ、
かつ静電誘導型である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の有機半導体トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009192504A JP5444936B2 (ja) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | 有機半導体トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009192504A JP5444936B2 (ja) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | 有機半導体トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011044611A true JP2011044611A (ja) | 2011-03-03 |
JP5444936B2 JP5444936B2 (ja) | 2014-03-19 |
Family
ID=43831802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009192504A Expired - Fee Related JP5444936B2 (ja) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | 有機半導体トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5444936B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105175402A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-23 | 陕西师范大学 | 2-取代-4,6-二噻吩-1,3,5-均三嗪类化合物的合成方法 |
CN112110907A (zh) * | 2020-10-09 | 2020-12-22 | 中央民族大学 | 一种含1,4-二氧六环二聚双噻吩结构的化合物及其制备方法和应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006111854A (ja) * | 2004-10-11 | 2006-04-27 | Korea Electronics Telecommun | トリアジン基を有する有機半導体素子用化合物と、それを含む有機半導体薄膜及び有機半導体素子、並びにそれらの製造方法 |
JP2008124085A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-29 | Canon Inc | 有機薄膜トランジスタ |
JP2009246097A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Konica Minolta Holdings Inc | 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、及び照明装置 |
-
2009
- 2009-08-21 JP JP2009192504A patent/JP5444936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006111854A (ja) * | 2004-10-11 | 2006-04-27 | Korea Electronics Telecommun | トリアジン基を有する有機半導体素子用化合物と、それを含む有機半導体薄膜及び有機半導体素子、並びにそれらの製造方法 |
JP2008124085A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-29 | Canon Inc | 有機薄膜トランジスタ |
JP2009246097A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Konica Minolta Holdings Inc | 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、及び照明装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN6013058225; X. Michael Hong et al.: '"Thiophene-Phenylene and Thiophene-Thiazole Oligomeric Semiconductors with High Field-Effect Transis' Chemistry of Materials Vol. 13, 2001, p.4686-4691, American Chemical Society * |
JPN7013004295; Howard E. Katz et al.: '"Design of Organic Transistor Semiconductors for Logic Elements, Displays, and Sensors"' Proceedings of SPIE Vol. 4466, 2001, p.20-30, The International Society for Optical Engineering * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105175402A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-23 | 陕西师范大学 | 2-取代-4,6-二噻吩-1,3,5-均三嗪类化合物的合成方法 |
CN112110907A (zh) * | 2020-10-09 | 2020-12-22 | 中央民族大学 | 一种含1,4-二氧六环二聚双噻吩结构的化合物及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5444936B2 (ja) | 2014-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008227088A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP5444936B2 (ja) | 有機半導体トランジスタ | |
JP7514258B2 (ja) | 縮合多環芳香族化合物 | |
JP2010225758A (ja) | 有機半導体トランジスタ | |
JP5966353B2 (ja) | 有機半導体トランジスタ | |
JP4893767B2 (ja) | 有機半導体トランジスタ | |
JP6833445B2 (ja) | 有機トランジスタ | |
JP6036064B2 (ja) | 有機半導体トランジスタ | |
WO2006098121A1 (ja) | 有機半導体材料、有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの形成方法 | |
TW201529580A (zh) | 新穎縮合多環芳香族化合物及其用途 | |
JP7489996B2 (ja) | 縮合多環芳香族化合物 | |
JP2018182056A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP6654517B2 (ja) | 有機トランジスタ | |
JP6482821B2 (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2017098310A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2011040432A (ja) | 有機半導体トランジスタ | |
JP2010206077A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009182037A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009302469A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009218330A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009123749A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009152382A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009123748A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009123746A (ja) | 有機トランジスタ | |
JP2009182042A (ja) | 有機トランジスタ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120719 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131126 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131209 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5444936 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |