JP2011057638A - Phenylenevinylene compound, and field-effect transistor containing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機半導体材料に有用であるフェニレンビニレン化合物、およびその化合物を電子移動層とするn型有機電界効果トランジスタに関する。 The present invention relates to a phenylene vinylene compound useful for an organic semiconductor material, and an n-type organic field effect transistor using the compound as an electron transfer layer.
電界効果トランジスタは、一種類のキャリアを用いるユニポーラトランジスタの一つであり、重要なスイッチング素子や増幅素子として広く利用されているものである。その構造は、ソース電極およびドレイン電極の間の電流路を形成している半導体層と、電圧を印加して電流の流れを制御するゲート電圧からその半導体層を隔離している絶縁体層とで構成されている。 A field effect transistor is one of unipolar transistors using one kind of carrier, and is widely used as an important switching element or amplifying element. The structure consists of a semiconductor layer that forms a current path between the source electrode and the drain electrode, and an insulator layer that isolates the semiconductor layer from a gate voltage that controls the flow of current by applying a voltage. It is configured.
電界効果トランジスタの特性は、半導体の移動度およびオン/オフ値が重要であり、用いられる半導体、なかでも半導体材料の特性により決まる。 The characteristics of a field effect transistor are important for the mobility and on / off value of the semiconductor, and are determined by the characteristics of the semiconductor used, especially the semiconductor material.
半導体材料には、従来からアモルファスシリコンやポリシリコンなどの無機半導体材料が汎用的に用いられてきた。このシリコンに代表される無機半導体は、製造時に高温で処理されるため、基板にプラスチック基板やプラスチックフィルムを用いることが困難であるという欠点がある。また、真空における素子作製プロセスを経るため、高価な製造設備を必要とし、高コストになるという欠点もある。 Conventionally, inorganic semiconductor materials such as amorphous silicon and polysilicon have been used for semiconductor materials. Since inorganic semiconductors represented by silicon are processed at a high temperature during production, there is a drawback that it is difficult to use a plastic substrate or a plastic film as a substrate. In addition, since the device manufacturing process is performed in a vacuum, an expensive manufacturing facility is required, resulting in a high cost.
近年では、有機半導体の基本的な光電子工学の観点から、有機電界効果トランジスタ、有機発光ダイオード、光電池などで用いられており、その視点から有機半導体および有機半導体材料の研究が進められている。 In recent years, it has been used in organic field effect transistors, organic light-emitting diodes, photovoltaic cells, etc. from the viewpoint of basic optoelectronic engineering of organic semiconductors, and research on organic semiconductors and organic semiconductor materials has been promoted from this viewpoint.
無機半導体材料に代え、有機半導体材料を使用した有機電界効果トランジスタは、軽量化、大面積化が可能になるとともに、製造プロセスが簡易なものとなる。このため、コストの低減化や廃棄処理の簡易化が可能となる利点を有する。また、溶媒に可溶な有機化合物を用いることで、溶液の塗布やインクジェット等の印刷法を用いて有機半導体を製膜し、有機電界効果トランジスタを製造することが可能となる利点も有している。 An organic field effect transistor using an organic semiconductor material instead of an inorganic semiconductor material can be reduced in weight and area, and the manufacturing process can be simplified. For this reason, there is an advantage that the cost can be reduced and the disposal process can be simplified. In addition, by using an organic compound soluble in a solvent, there is an advantage that an organic field effect transistor can be manufactured by forming an organic semiconductor film using a printing method such as application of a solution or inkjet. Yes.
有機半導体材料は、正の電荷を有する正孔が電流を伝える役割を担う半導体であるp型有機半導体として多数開発されてきている。負の電荷を有する自由電子が電流を伝える役割を担う半導体であるn型有機半導体としては、バリエーションが少ない現状である。 A large number of organic semiconductor materials have been developed as p-type organic semiconductors, which are semiconductors in which positively charged holes play a role of transmitting current. There are few variations as an n-type organic semiconductor, which is a semiconductor in which a free electron having a negative charge plays a role of transmitting a current.
例えば、特許文献1に、p型有機半導体層にポリパラフェニレンビニレンを備える有機薄膜トランジスタが開示されている。p型有機半導体層は、ソース電極とドレイン電極との間で正孔を移動させる正孔輸送層である。また、非特許文献1および非特許文献2に、n型特性を示す有機半導体が開示されている。これらの非特許文献に開示されている有機半導体は、ある程度はn型特性を示すものであるといえるが、塗布法や印刷法により製膜することができるものではなかった。 For example, Patent Document 1 discloses an organic thin film transistor including polyparaphenylene vinylene in a p-type organic semiconductor layer. The p-type organic semiconductor layer is a hole transport layer that moves holes between the source electrode and the drain electrode. Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 disclose organic semiconductors that exhibit n-type characteristics. Although it can be said that the organic semiconductors disclosed in these non-patent documents exhibit n-type characteristics to some extent, they cannot be formed by a coating method or a printing method.
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、有機半導体材料に有用であるフェニレンビニレン化合物、およびそれを含有している有機半導体材料から塗布法や印刷法により簡便に有機半導体層が製膜されており、高い電子移動度とオン/オフ値とを示すn型有機電界効果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-mentioned problems, and a phenylene vinylene compound useful for an organic semiconductor material, and an organic semiconductor layer easily formed from an organic semiconductor material containing the compound by a coating method or a printing method. An object of the present invention is to provide an n-type organic field effect transistor which is formed into a film and exhibits high electron mobility and on / off value.
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項1に記載されたフェニレンビニレン化合物は、下記化学式(I) The phenylene vinylene compound according to claim 1, which has been made to achieve the above object, has the following chemical formula (I):
(式中、X1〜X4のうち2つがシアノ基でその残余とX5〜X8とが水素原子若しくは置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、またはX5〜X8のうち2つがシアノ基でその残余とX1〜X4とが水素原子若しくは置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基であり、R1〜R5およびR6〜R10のうち、それぞれ、少なくとも1つがCnF2n+1(nは1〜20の正の数)で示されるパーフルオロアルキル基で、残余が水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基である)で表されることを特徴とする。 (In the formula, two of X 1 to X 4 are cyano groups, and the remainder and X 5 to X 8 are a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or X 5 to X 8 are cyano groups, the remainder and X 1 to X 4 are hydrogen atoms or hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and R 1 to R 5. And at least one of R 6 to R 10 is a perfluoroalkyl group represented by C n F 2n + 1 (n is a positive number of 1 to 20), and the remainder has a hydrogen atom or a substituent. It is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be present).
請求項2に記載のフェニレンビニレン化合物は、請求項1に記載されたものであって、前記化学式(I)が、下記化学式(II) The phenylene vinylene compound according to claim 2 is the compound according to claim 1, wherein the chemical formula (I) is represented by the following chemical formula (II):
請求項3に記載のフェニレンビニレン化合物は、請求項1に記載されたものであって、前記化学式(II)が、下記化学式(III) The phenylene vinylene compound according to claim 3 is the phenylene vinylene compound according to claim 1, wherein the chemical formula (II) is represented by the following chemical formula (III):
請求項4に記載された有機半導体材料は、請求項1〜3のいずれかに記載のフェニレンビニレン化合物を含有していることを特徴とする。 An organic semiconductor material described in claim 4 contains the phenylene vinylene compound according to any one of claims 1 to 3.
請求項5に記載されたn型有機電界効果トランジスタは、基板上で、ソース電極およびドレイン電極の間の電流路を形成している有機半導体層と、前記電流路の電流を制御しているゲート電極とが、絶縁体層で隔離されており、前記有機半導体層に請求項4に記載の有機半導体材料が含有されていることを特徴とする。
An n-type organic field effect transistor according to
本発明のフェニレンビニレン化合物は、そのフェニレンビニレン骨格に電子求引性の置換基を有しており、有機半導体材料として有用である。この有機半導体材料は、π共役系にみられるような縮環化合物と異なり溶解性が高いフェニレンビニレン化合物によって、蒸着法だけでなく塗布法やインクジェット等の印刷法により簡便に製膜することができる。 The phenylene vinylene compound of the present invention has an electron-withdrawing substituent in its phenylene vinylene skeleton, and is useful as an organic semiconductor material. This organic semiconductor material can be easily formed not only by a vapor deposition method but also by a printing method such as a coating method or an ink jet method using a highly soluble phenylene vinylene compound, unlike a condensed ring compound found in a π-conjugated system. .
この有機半導体材料で製造したn型有機電界効果トランジスタは、高い電子移動度を示し、キャリア障壁を解消することができ、さらに高いオン/オフ値を有することができる。 An n-type organic field effect transistor made of this organic semiconductor material exhibits high electron mobility, can eliminate a carrier barrier, and can have a higher on / off value.
またこのn型有機電界効果トランジスタは、フェニレンビニレン化合物の高い発光量子効率による発光性を有することができる。 In addition, this n-type organic field effect transistor can have a light emitting property due to the high light emission quantum efficiency of the phenylene vinylene compound.
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。 Hereinafter, although the form for implementing this invention is demonstrated in detail, the scope of the present invention is not limited to these forms.
本発明の一例のフェニレンビニレン化合物は、上記化学式(I)のX2およびX3がシアノ基であり、X1およびX4〜X8が水素原子であり、R3およびR8が−CF3であり、R1、R2、R4〜R7、R9およびR10が水素原子である、下記化学式(III)に示されるものである。 In an example of the phenylene vinylene compound of the present invention, X 2 and X 3 in the chemical formula (I) are cyano groups, X 1 and X 4 to X 8 are hydrogen atoms, and R 3 and R 8 are —CF 3. And R 1 , R 2 , R 4 to R 7 , R 9 and R 10 are each a hydrogen atom and represented by the following chemical formula (III).
ビニレン部位の置換基であるX1〜X4のうち、2つがシアノ基で残りの2つが水素原子または置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基であるとき、芳香環の置換基であるX5〜X8は、水素原子または置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基である。 When two of X 1 to X 4 which are substituents of the vinylene moiety are cyano groups and the remaining two are hydrogen atoms or hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an aromatic ring X < 5 > -X < 8 > which is a substituent of is a C1-C20 hydrocarbon group which may have a hydrogen atom or a substituent.
逆に、芳香環の置換基であるX5〜X8のうち、2つがシアノ基で残りの2つが水素原子または置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基であるとき、ビニレン部位の置換基であるX1〜X4は、水素原子または置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基である。 Conversely, when X 5 to X 8 which are substituents of the aromatic ring are two, a cyano group and the remaining two are a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent. X 1 to X 4 which are substituents of the vinylene moiety are hydrogen atoms or hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
これらの置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基は、例えば、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基等が挙げられる。 The hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have these substituents has, for example, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a substituent. An alkynyl group which may be substituted, an aryl group which may have a substituent, and the like.
アルキル基は、直鎖や分岐鎖のアルキル基であってもよいし、環状のシクロアルキル基であってもよい。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等の直鎖や分岐鎖のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプタニル基、シクロオクタニル基、シクロノナニル基、シクロデカニル基、シクロウンデカニル基、シクロドデカニル基等のシクロアルキル基が挙げられる。 The alkyl group may be a linear or branched alkyl group or a cyclic cycloalkyl group. For example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, hexyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group and other linear or branched alkyl groups; cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptanyl group, cyclooctanyl group And cycloalkyl groups such as cyclononanyl group, cyclodecanyl group, cycloundecanyl group, and cyclododecanyl group.
アルキル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等のアリール基;ピリジル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラジニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基等の複素芳香環基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基等のアルコキシ基;メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等のアルキルチオ基;フェニルチオ基、ナフチルチオ基等のアリールチオ基;tert−ブチルジメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジフェニルシリルオキシ基等の三置換シリルオキシ基;メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基等のアルキルスルフィニル基;フェニルスルフィニル基等のアリールスルフィニル基;メチルスルフォニルオキシ基、エチルスルフォニルオキシ基、フェニルスルフォニルオキシ基、メトキシスルフォニル基、エトキシスルフォニル基、フェニルオキシスルフォニル基等のスルフォン酸エステル基;シアノ基;ニトロ基;などが挙げられる。 The alkyl group may have a substituent. Examples of the substituent include aryl groups such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group; a pyridyl group, a thienyl group, a furyl group, a pyrrolyl group, and an imidazolyl group. Group, pyrazinyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, pyrazolyl group, benzothiazolyl group, benzoimidazolyl group and other heteroaromatic ring groups; methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, alkoxy groups such as tert-butoxy group, pentyloxy group, isopentyloxy group, neopentyloxy group, hexyloxy group, cyclohexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, nonyloxy group, decyloxy group, dodecyloxy group; Group, ethi Alkylthio groups such as thio group, propylthio group and butylthio group; arylthio groups such as phenylthio group and naphthylthio group; trisubstituted silyloxy groups such as tert-butyldimethylsilyloxy group and tert-butyldiphenylsilyloxy group; methylsulfinyl group and ethyl Alkylsulfinyl groups such as sulfinyl groups; arylsulfinyl groups such as phenylsulfinyl groups; sulfonic acid ester groups such as methylsulfonyloxy groups, ethylsulfonyloxy groups, phenylsulfonyloxy groups, methoxysulfonyl groups, ethoxysulfonyl groups, and phenyloxysulfonyl groups Cyano group; nitro group; and the like.
アルケニル基は、直鎖であっても分岐鎖であってもよい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メチルビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。これらアルケニル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、アルキル基の説明のところで例示された置換基と同様のものを用いることができる。 The alkenyl group may be linear or branched. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a methylvinyl group, a propenyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, and a cyclohexenyl group. These alkenyl groups may have a substituent, and as the substituent, those similar to the substituents exemplified in the description of the alkyl group can be used.
アルキニル基は、直鎖であっても分岐鎖であってもよい。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、プロパルギル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、フェニルエチニル基等が挙げられる。これらアルキニル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、アルキル基の説明のところで例示された置換基と同様のものを用いることができる。 The alkynyl group may be linear or branched. Examples of the alkynyl group include ethynyl group, propynyl group, propargyl group, butynyl group, pentynyl group, hexynyl group, and phenylethynyl group. These alkynyl groups may have a substituent, and as the substituent, those similar to the substituents exemplified in the description of the alkyl group can be used.
アリール基は、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。これらアリール基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、アルキル基の説明のところで例示されたアリール基以外の置換基や、上述のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等を用いることができる。 Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group. These aryl groups may have a substituent, and as such a substituent, a substituent other than the aryl group exemplified in the description of the alkyl group, the above-described alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, or the like is used. be able to.
フェニレンビニレン化合物の製造方法を以下に示す。 A method for producing a phenylene vinylene compound is shown below.
上記化学式(III)および(IV)で示されるようにX1〜X4にシアノ基を有する場合、アルデヒド化合物またはケトン化合物とフェニルアセトニトリル化合物とのクネーフェナーゲル(Knoevenagel)縮合反応が好適に用いられる。 In the case where X 1 to X 4 have a cyano group as shown in the above chemical formulas (III) and (IV), a Knoevenagel condensation reaction between an aldehyde compound or a ketone compound and a phenylacetonitrile compound is preferably used. It is done.
X1およびX4がシアノ基である場合の化学反応を下記反応式(VI)に、X2およびX3がシアノ基である場合の化学反応を下記反応式(VII)に示す。 The chemical reaction when X 1 and X 4 are cyano groups is shown in the following reaction formula (VI), and the chemical reaction when X 2 and X 3 are cyano groups is shown in the following reaction formula (VII).
一方、上記化学式(V)で示されるようにX5〜X8にシアノ基を有する場合、アルデヒド化合物またはケトン化合物とフェニルメチルりん酸エステル化合物とのウィッティヒ・ホーナー(Wittig−Horner)反応が好適に用いられる。 On the other hand, when X 5 to X 8 have a cyano group as represented by the chemical formula (V), a Wittig-Horner reaction between an aldehyde compound or a ketone compound and a phenylmethyl phosphate compound is preferable. Used.
例えば、X5およびX8がシアノ基である場合の化学反応を下記反応式(VIII)に示す。 For example, the chemical reaction when X 5 and X 8 are cyano groups is shown in the following reaction formula (VIII).
これらの反応で得られたフェニレンビニレン化合物は、有機化合物の単離・精製において通常行われる方法により単離・精製することができる。例えば、反応混合液に目的物が固体として析出している場合は、そのままろ過することができる。また、目的物が析出していない場合は、反応混合液をそのまま濃縮して固体を析出させ、ろ過により目的物を得ることができる。このようにして得られた目的物を、必要に応じて昇華、再結晶、蒸留、シリカゲルカラムクロマトグラフィーなどで精製することで、純度の高いフェニレンビニレン化合物を得ることができる。 The phenylene vinylene compound obtained by these reactions can be isolated and purified by a method usually performed in the isolation and purification of organic compounds. For example, when the target product is precipitated as a solid in the reaction mixture, it can be filtered as it is. When the target product is not precipitated, the reaction mixture can be concentrated as it is to precipitate a solid, and the target product can be obtained by filtration. By purifying the target product thus obtained by sublimation, recrystallization, distillation, silica gel column chromatography, or the like, a highly pure phenylene vinylene compound can be obtained.
これらの反応式(VI)、(VII)および(VIII)において、R1〜R10は先述した置換基を用いることができるが、反応操作の簡便性の観点から、R1〜R5とR6〜R10はそれぞれこの順で同じ置換基であることが好ましい。 In these reaction formulas (VI), (VII) and (VIII), R 1 to R 10 may use the above-described substituents, but R 1 to R 5 and R may be used from the viewpoint of the convenience of the reaction operation. 6 to R 10 are preferably the same substituents in this order.
また、これらの反応は、塩基存在下で行われると好ましい。 These reactions are preferably performed in the presence of a base.
塩基としては、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド;水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウムなどの金属水素化物;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩および炭酸水素塩;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、キノリンなどの三級アミンなどが挙げられる。上記の中でも、金属アルコキシド、金属水素化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を使用するのが好ましい。 Examples of the base include metal alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium t-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide and potassium t-butoxide; metals such as sodium hydride, potassium hydride and calcium hydride Hydrides; hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, aluminum hydroxide; alkali metals such as sodium carbonate, calcium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate or Examples include alkaline earth metal carbonates and hydrogen carbonates; tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, tributylamine, trioctylamine, triethanolamine, pyridine, and quinoline. Among the above, it is preferable to use metal alkoxide, metal hydride, alkali metal or alkaline earth metal hydroxide.
塩基の使用量は、(VI)の場合、フェニルアセトニトリル化合物1モルに対して、1.5〜10モルであると好ましく、2〜5モルの範囲であるとより好ましい。また、(VII)の場合、アルデヒド化合物またはケトン化合物1モルに対して、1.5〜10モルであると好ましく、2〜5モルの範囲であるとより好ましい。(VIII)の場合、フェニルメチルりん酸エステル化合物1モルに対して、1.5〜10モルであると好ましく、2〜5モルの範囲であるとより好ましい
さらに、これらの反応は、溶媒存在下で行われると好ましい。
In the case of (VI), the amount of the base used is preferably 1.5 to 10 mol and more preferably 2 to 5 mol with respect to 1 mol of the phenylacetonitrile compound. Moreover, in the case of (VII), it is preferable in it being 1.5-10 mol with respect to 1 mol of aldehyde compounds or ketone compounds, and it is more preferable in it being the range of 2-5 mol. In the case of (VIII), it is preferably 1.5 to 10 moles, more preferably 2 to 5 moles per mole of the phenylmethyl phosphate ester compound. Furthermore, these reactions are carried out in the presence of a solvent. Is preferable.
溶媒は、原料となる各化合物が反応速度に支障をきたさない程度に溶解する溶媒であると好ましい。溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、シクロオクタンなどの脂環式炭化水素;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル;メタノール、エタノール、2−プロパノール、t−ブタノールなどのアルコール類;ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒;およびこれらの混合溶媒などが挙げられる。これらの中でも、トルエンに代表される芳香族炭化水素またはテトラヒドロフランに代表されるエーテルが好適に用いられる。また、塩基として金属アルコキシドを用いる場合、アルコールが好適に用いられる。 The solvent is preferably a solvent that dissolves to the extent that each compound as a raw material does not hinder the reaction rate. Examples of the solvent include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and mesitylene; aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, nonane, and decane; and alicyclic carbons such as cyclohexane and cyclooctane. Hydrogen; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, anisole, tetrahydrofuran and 1,4-dioxane; alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol and t-butanol; non-dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like A protic polar solvent; and a mixed solvent thereof. Among these, aromatic hydrocarbons typified by toluene or ethers typified by tetrahydrofuran are preferably used. Moreover, when using a metal alkoxide as a base, alcohol is used suitably.
溶媒の使用量は、アルデヒド化合物またはケトン化合物1質量部に対して、1〜500質量部であることが好ましく、3〜100質量部であることがより好ましい。 It is preferable that the usage-amount of a solvent is 1-500 mass parts with respect to 1 mass part of an aldehyde compound or a ketone compound, and it is more preferable that it is 3-100 mass parts.
反応温度は、−80℃〜200℃の範囲であると好ましく、反応速度および目的物の安定性の観点から−20℃〜100℃の範囲であるとより好ましい。 The reaction temperature is preferably in the range of −80 ° C. to 200 ° C., and more preferably in the range of −20 ° C. to 100 ° C. from the viewpoint of the reaction rate and the stability of the target product.
反応時間は、各反応において、原料となる各化合物の使用量比および反応温度によっても異なるが、0.5〜100時間の範囲であると好ましい。 The reaction time varies depending on the amount ratio of each compound used as a raw material and the reaction temperature in each reaction, but is preferably in the range of 0.5 to 100 hours.
これらのフェニレンビニレン化合物は、高い電子移動およびオン/オフ値を有するn型特性の有機半導体材料として用いることができる。 These phenylene vinylene compounds can be used as organic semiconductor materials with n-type characteristics having high electron transfer and on / off values.
さらに、本発明のフェニレンビニレン化合物を含有している有機半導体材料を有機半導体層に用いることで、n型有機電界効果トランジスタを製造することができる。 Furthermore, an n-type organic field effect transistor can be manufactured by using the organic-semiconductor material containing the phenylene vinylene compound of this invention for an organic-semiconductor layer.
n型有機電界効果トランジスタは、基板上で、電圧が印加されるゲート電極層と、絶縁体層と、有機半導体層と、電流路となるソース/ドレイン電極層とが、積層されているものである。それらの各層の積層配置の違いにより、ボトムゲート・トップコンタクト型、ボトムゲート・ボトムコンタクト型、トップゲート・ボトムコンタクト型、およびトップゲート・トップコンタクト型がある。 In an n-type organic field effect transistor, a gate electrode layer to which a voltage is applied, an insulator layer, an organic semiconductor layer, and a source / drain electrode layer serving as a current path are stacked on a substrate. is there. There are a bottom gate / top contact type, a bottom gate / bottom contact type, a top gate / bottom contact type, and a top gate / top contact type, depending on the stacking arrangement of these layers.
n型有機電界効果トランジスタの好ましい一形態について、図1を参照しながら、詳細に説明する。 A preferred embodiment of the n-type organic field effect transistor will be described in detail with reference to FIG.
n型有機電界効果トランジスタ1は、図1に示す通り、基板5である絶縁性支持基板上に、ゲート電極6からなるゲート電極層、絶縁体層7、フェニレンビニレン化合物を含有している有機半導体層8、およびソース電極9とドレイン電極10とからなるソース/ドレイン電極層が、順次積層されているボトムゲート・トップコンタクト型である。ゲート電極6は、電流路に流れる電流を制御しており、絶縁体層7によって有機半導体層8およびソース/ドレイン電極層から隔離されている。ソース/ドレイン電極層は、有機半導体層8に蒸着されており、ソース電極9およびドレイン電極10の間の電流路となるチャネル領域を形成している。
As shown in FIG. 1, the n-type organic field effect transistor 1 is an organic semiconductor containing a gate electrode layer composed of a
n型有機電界効果トランジスタ1は、ゲート電極6に電圧を印加すると電界が生じ、ソース/ドレイン電極層において、ソース電極9とドレイン電極10との間で電流路となるチャネル領域を形成する。そのソース/ドレイン電極層と有機半導体層8とにおいて、ソース電極9から有機半導体層8へ電子の供給が行われ、また有機半導体層8からドレイン電極10へ電子の排出が行われ、電流が流れる。有機半導体層8と絶縁体層7のキャリア密度を変化させ、ソース電極9およびドレイン電極10の間に流れる電流量を変化させることで、トランジスタ動作が行われる。
The n-type organic field effect transistor 1 generates an electric field when a voltage is applied to the
絶縁性支持基板5となる原材料として、具体的に、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ガラス、石英、シリコン、セラミック、プラスチック等が挙げられる。
Specific examples of the raw material for forming the insulating
絶縁性支持基板5の厚みは、0.05〜2mm程度であると好ましく、0.1〜1mm程度であるとより好ましい。
The thickness of the insulating
絶縁体層7は、室温における電気伝導度が、1.0MV/cmの電界強度下においてリーク電流が10−2A/cm2以下のものであると好ましい。また、その比誘電率は、通常で4.0程度であり、高い値を示すものであると好ましい。
The
絶縁体層7となる原材料として、具体的に、酸化シリコン、窒化シリコン、アモルファスシリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル等が挙げられる。また、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアノ基を有する炭化水素樹脂およびフェノール樹脂、ポリイミド樹脂およびポリパラキシリレン樹脂からなる群から選択される1種又は2種以上の樹脂を主成分とする樹脂または樹脂組成物から形成してもよい。
Specific examples of the raw material for the
絶縁体層7の膜厚は、好ましくは50nm〜2μm程度であり、更に好ましくは100nm〜1μm程度である。
The film thickness of the
ゲート電極6、ソース電極9およびドレイン電極10となる原材料は、特に制限されず導電性を示すものであればよい。具体的に、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、シリコン、炭素、グラファイト、クラッシーカーボン、銀ペーストおよ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/銀混合物、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、アモルファスシリコン等が挙げられる。また、ドーピング等で導電率を向上させた、公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、で導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。
The raw material to be the
ゲート電極6、ソース電極9、ドレイン電極10の膜厚は、0.01〜2μmであると好ましく、0.2〜1μmであるとより好ましい。
The film thicknesses of the
また、ソース電極9およびドレイン電極10の間の距離であるチャネル長Lは、通常では100μm以下であり、50μm以下であると好ましい。一方、チャネル幅Wは、通常では2000μm以下であり、500μm以下であると好ましい。L/Wは、通常では0.1以下であり、0.05以下であると好ましい。
Further, the channel length L, which is the distance between the
有機半導体層8は、本発明のフェニレンビニレン化合物またはそれを含有している有機半導体材料を用いている。有機半導体層8は、一方の電極からもう一方の電極へ電子を移動させるための電子移動層である。
The
有機半導体層8の膜厚は、1nm〜10μm程度であると好ましく、10〜500nm程度であるとより好ましい。
The film thickness of the
n型有機電界効果トランジスタ1を形成する方法は、特に制限なく、従来公知の方法を用いることができる。 The method for forming the n-type organic field effect transistor 1 is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
絶縁体層7は、例えば、スピンコートやブレードコート等の塗布法、蒸着法、スパッタ法、スクリーン印刷やインクジェット、静電荷像現像方法等の印刷法等により形成することができる。また、絶縁体の前駆物質としてモノマーを塗布した後、光を照射して硬化させることにより絶縁体を形成する光硬化樹脂を用いてもよい。
The
ゲート電極6、ソース電極9およびドレイン電極10は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、印刷法、ゾルゲル法等により形成することができる。更に、それらのパターニング法としては、フォトリソグラフィー法、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法およびこれらの手法を複数組み合わせた手法等が挙げられる。また、レーザーや電子線等のエネルギー線を照射して材料を除去する方法等によっても形成することができる。
The
有機半導体層8は、フェニレンビニレン化合物を溶媒に溶解してキャスト、ディップ、スピンコート法等により塗布する方法や、真空蒸着法等により製膜することができる。
The
次に、別のn型有機電界効果トランジスタ1aの一形態を図2に示す。
Next, FIG. 2 shows an embodiment of another n-type organic
n型有機電界効果トランジスタ1aは、図2に示す通り、絶縁体性基板5上に、ゲート電極6、絶縁体層7、ソース電極9とドレイン電極10とであるソース/ドレイン電極層、および有機半導体層8が、順次積層されて形成されているボトムゲート・ボトムコンタクト型である。ソース/ドレイン電極層および有機半導体層8の配置の違いによるチャネル領域の相違点以外は、図1に示すものと同様である。
As shown in FIG. 2, the n-type organic
さらに別のn型有機電界効果トランジスタ1bの一形態を図3に示す。
FIG. 3 shows another embodiment of another n-type organic
n型有機電界効果トランジスタ1bは、図3に示す通り、絶縁体性基板5上に、ソース/ドレイン電極層、有機半導体層8、絶縁体層7、およびゲート電極6が順次形成されているトップゲート・ボトムコンタクト型である。
In the n-type organic
なお、n型有機電界効果トランジスタの構造は、特に限定されず、図1および図2に示されるように有機半導体層8が露出している場合、その有機半導体層8の上に保護膜を形成しているものであってもよい。この保護膜は、有機半導体層8への外気の影響を最小限にすることができる。保護膜の原材料として、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルアルコール等のポリマーや酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物や窒化物等が挙げられる。保護膜は、塗布法や真空蒸着法等で形成することができる。
The structure of the n-type organic field effect transistor is not particularly limited. When the
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
実施例1
実施例1の化学反応を下記反応式(IX)に示す。
Example 1
The chemical reaction of Example 1 is shown in the following reaction formula (IX).
温度計および滴下漏斗を備えた内容積100mlの三口フラスコに、p−フェニレンジアセトニトリル(313mg、2mmol)、4−トリフルオロメチルベンズアルデヒド(870mg,5mmol)およびエタノール(25ml)を加え、アルゴン置換した。カリウムt−ブトキシド(110mg,1.0mmol)のエタノール(EtOH)溶液(5ml)を、内温が30℃以下に保たれるように滴下し、滴下終了後、還流条件下2時間加熱攪拌した。反応液を冷却後、エタノールを減圧下留去して得られた濃縮物に、塩化メチレン30mlを加えた。分液漏斗を用いて水20mlで洗浄し、有機層を分離した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過により硫酸マグネシウムを除去し、得られたろ液から低沸点成分を減圧下に留去して得られた濃縮物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:塩化メチレン)により精製し、黄色固体である化合物を得た(収量:740mg、収率:79%)。 P-Phenylenediacetonitrile (313 mg, 2 mmol), 4-trifluoromethylbenzaldehyde (870 mg, 5 mmol) and ethanol (25 ml) were added to a three-necked flask with an internal volume of 100 ml equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with argon. An ethanol (EtOH) solution (5 ml) of potassium t-butoxide (110 mg, 1.0 mmol) was added dropwise so that the internal temperature was kept at 30 ° C. or lower, and after completion of the addition, the mixture was heated and stirred for 2 hours under reflux conditions. After cooling the reaction solution, 30 ml of methylene chloride was added to the concentrate obtained by distilling off ethanol under reduced pressure. After washing with 20 ml of water using a separatory funnel, the organic layer was separated and dried over anhydrous magnesium sulfate. Magnesium sulfate is removed by filtration, and the concentrate obtained by distilling off the low-boiling components from the obtained filtrate under reduced pressure is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: methylene chloride) to be a yellow solid. The compound was obtained (yield: 740 mg, yield: 79%).
化合物の核磁気共鳴(NMR)スペクトルデータを以下に示す。
1H−NMR(270MHz,CDCl3) δ: 8.03(d,4H)、7.81(s,4H)、7.76(d,4H)、7.65(s,2H).
The nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum data of the compound is shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ: 8.03 (d, 4H), 7.81 (s, 4H), 7.76 (d, 4H), 7.65 (s, 2H).
実施例2
実施例2の化学反応を下記反応式(X)に示す。
Example 2
The chemical reaction of Example 2 is shown in the following reaction formula (X).
温度計および滴下漏斗を備えた内容積200mlの三口フラスコに、テレフタルアルデヒド(518mg、3.88mmol)、4−トリフルオロメチルフェニルアセトニトリル(1440mg,7.75mmol)、t−ブタノール(55ml)およびテトラヒドロフラン(20ml)を加え、アルゴン置換した。内温が50℃になるまで加熱した後、カリウムt−ブトキシド(100mg,0.89mmol)のテトラヒドロフラン(THF)溶液(25ml)を、内温が50〜55℃の範囲に保たれるように滴下し、滴下終了後、50℃にて30分加熱攪拌した。反応液を冷却後、析出した固体をろ取し、この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:塩化メチレン)により精製し、黄色固体である化合物を得た(収量:1030mg、収率:57%)。 To a 200-ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel was added terephthalaldehyde (518 mg, 3.88 mmol), 4-trifluoromethylphenylacetonitrile (1440 mg, 7.75 mmol), t-butanol (55 ml) and tetrahydrofuran ( 20 ml) and added with argon. After heating to an internal temperature of 50 ° C., a solution of potassium t-butoxide (100 mg, 0.89 mmol) in tetrahydrofuran (THF) (25 ml) was added dropwise so that the internal temperature was kept in the range of 50 to 55 ° C. After the completion of the dropwise addition, the mixture was heated and stirred at 50 ° C. for 30 minutes. After cooling the reaction solution, the precipitated solid was collected by filtration, and this solid was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: methylene chloride) to obtain a compound as a yellow solid (yield: 1030 mg, yield: 57%). ).
化合物のNMRスペクトルデータを以下に示す。
1H−NMR(270MHz,CDCl3) δ:8.05(s,4H)、7.79(dd,8H)、7.64(s,2H)
The NMR spectrum data of the compound is shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ: 8.05 (s, 4H), 7.79 (dd, 8H), 7.64 (s, 2H)
実施例3
実施例3の化学反応を下記反応式(XI)に示す。
Example 3
The chemical reaction of Example 3 is shown in the following reaction formula (XI).
温度計および滴下漏斗を備えた内容積100mlの三口フラスコに、(2,5−ジシアノ−1,4−フェニレンビスメチレン)ビス(ホスホン酸ジエチル)(300mg、0.7mmol)(シンセシス(Synthesis)1988年、386頁およびオルガニック・リアクションズ(Organic・Reactions)1977年、25巻、73頁を参考に合成)、4−トリフルオロメチルフェニルアセトニトリル(292mg,1.7mmol)およびテトラヒドロフラン(10ml)を加え、アルゴン置換した。反応液を0℃n冷却した後、カリウムt−ブトキシド(165mg,1.5mmol)のテトラヒドロフラン溶液(10ml)を、内温が0〜5℃の範囲に保たれるように滴下し、滴下終了後、0℃にて1時間攪拌し、室温にて12時間攪拌した。反応混合液に水10mlを添加し、減圧下テトラヒドロフランを留去して得られた濃縮物に、塩化メチレン30mlを加えた。分液漏斗を用いて水20mlで洗浄し、有機層を分離した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過により硫酸マグネシウムを除去し、得られたろ液から低沸点成分を減圧下に留去して得られた濃縮物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:塩化メチレン)により精製し、黄色固体である化合物を得た(収量:156mg、収率:48%)。 To a 100 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel was added (2,5-dicyano-1,4-phenylenebismethylene) bis (diethylphosphonate) (300 mg, 0.7 mmol) (Synthesis 1988). Year, page 386 and Organic Reactions 1977, volume 25, page 73), 4-trifluoromethylphenylacetonitrile (292 mg, 1.7 mmol) and tetrahydrofuran (10 ml) were added, Argon substitution was performed. After cooling the reaction solution at 0 ° C., a tetrahydrofuran solution (10 ml) of potassium t-butoxide (165 mg, 1.5 mmol) was added dropwise so that the internal temperature was kept in the range of 0 to 5 ° C. The mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour and then at room temperature for 12 hours. 10 ml of water was added to the reaction mixture, and tetrahydrofuran was distilled off under reduced pressure, and 30 ml of methylene chloride was added to the concentrate obtained. After washing with 20 ml of water using a separatory funnel, the organic layer was separated and dried over anhydrous magnesium sulfate. Magnesium sulfate is removed by filtration, and the concentrate obtained by distilling off the low-boiling components from the obtained filtrate under reduced pressure is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: methylene chloride) to be a yellow solid. The compound was obtained (yield: 156 mg, yield: 48%).
化合物のNMRスペクトルデータを以下に示す。
1H−NMR(270MHz,CDCl3) δ:8.11(s,2H)、7.70(s,8H)、7.42(d,J=14.7Hz,4H)
The NMR spectrum data of the compound is shown below.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ: 8.11 (s, 2H), 7.70 (s, 8H), 7.42 (d, J = 14.7 Hz, 4H)
実施例4 トップコンタクト型−n型有機電界効果トランジスタ
厚さ500μmのシリコンウェハを3.5×2.5cmの大きさに切り出し、このフィルムを絶縁性支持基板とした。この基板に、オゾン処理、またはオゾン処理後にヘキサメチルジシラザン(HMDS)かオクチルトリクロロシラン(OTs)かの処理をした。この処理基板上に、n型シリコンウェハを形成し、これをゲート電極とした。このゲート電極上に、熱酸化法を用いて200nmの酸化シリコン(SiO2)絶縁体層を形成した。次いで、SiO2上に真空蒸着法を用いて、実施例1〜3の化合物を30nm蒸着し、有機半導体層を形成した。さらに、その有機半導体層上に、真空蒸着法を用いて、金を50nmの厚みで蒸着し、図1で示されるトップコンタクト型のn型有機電界効果トランジスタを得た。なお、チャネル長(L)が50、75および100μm、チャネル幅(W)が1000μmとなるようにして蒸着を行った。
Example 4 Top Contact Type-n Type Organic Field Effect Transistor A silicon wafer having a thickness of 500 μm was cut into a size of 3.5 × 2.5 cm, and this film was used as an insulating support substrate. This substrate was treated with ozone, or with hexamethyldisilazane (HMDS) or octyltrichlorosilane (OTs) after ozone treatment. An n-type silicon wafer was formed on this processing substrate and used as a gate electrode. A 200 nm silicon oxide (SiO 2 ) insulator layer was formed on the gate electrode by thermal oxidation. Then, using a vacuum deposition method on SiO 2, the compound of Examples 1 to 3 and 30nm deposited to form an organic semiconductor layer. Further, gold was vapor-deposited with a thickness of 50 nm on the organic semiconductor layer using a vacuum vapor deposition method to obtain a top contact type n-type organic field effect transistor shown in FIG. The deposition was performed so that the channel length (L) was 50, 75 and 100 μm, and the channel width (W) was 1000 μm.
得られたn型有機電界効果トランジスタについて、エレクトロメーターを用いて、ソース電極およびドレイン電極間に10〜60Vの電圧を印加し、ゲート電圧を−20〜100Vの範囲で変化させて、電圧−電流曲線を25℃の温度において求め、そのトランジスタ特性を評価した。トランジスタ特性は、正バイアスについてのみ観察された。このことは、得られた電界効果トランジスタがn型有機電界効果トランジスタであることを意味する。 About the obtained n-type organic field effect transistor, the voltage of 10-60V is applied between a source electrode and a drain electrode using an electrometer, a gate voltage is changed in the range of -20-100V, voltage-current A curve was obtained at a temperature of 25 ° C., and the transistor characteristics were evaluated. Transistor characteristics were observed only for positive bias. This means that the obtained field effect transistor is an n-type organic field effect transistor.
電界効果移動度(μ)は、ドレイン電流Idを表わす下記式(A)を用いて算出した。
Id=(W/2L)μCi(Vg−Vt)2 (A)
上記式(A)において、Lはゲート長であり、Wはゲート幅である。また、Ciは絶縁層の単位面積当たりの容量であり、Vgはゲート電圧であり、Vtは閾値電圧である。
The field effect mobility (μ) was calculated using the following formula (A) representing the drain current Id.
Id = (W / 2L) μCi (Vg−Vt) 2 (A)
In the above formula (A), L is the gate length and W is the gate width. Ci is a capacitance per unit area of the insulating layer, Vg is a gate voltage, and Vt is a threshold voltage.
また、オン/オフ比は、最大および最小ドレイン電流値(Id)の比より算出した。 The on / off ratio was calculated from the ratio between the maximum and minimum drain current values (Id).
得られたトランジスタ特性評価結果を表1に示す。 The obtained transistor characteristic evaluation results are shown in Table 1.
実施例5 ボトムコンタクト型−n型有機電界効果トランジスタ
実施例4と同様に形成した酸化シリコン絶縁体層(膜厚300nm)上にフォトリソグラフィー法を用いて櫛形パターンの電極を形成した。電極の層構造は、酸化シリコン上にクロム(Cr)を膜厚10nmまで蒸着し、その上に金を膜厚20nmまで蒸着した。また、櫛形パターンは、電極のチャネル長が25μm、チャネル幅が294μm(6μm×49)となるようにした。
Example 5 Bottom Contact Type-n Type Organic Field Effect Transistor A comb-shaped electrode was formed on a silicon oxide insulator layer (thickness 300 nm) formed in the same manner as in Example 4 using a photolithography method. As for the electrode layer structure, chromium (Cr) was vapor-deposited on silicon oxide to a film thickness of 10 nm, and gold was vapor-deposited thereon to a film thickness of 20 nm. The comb pattern was such that the electrode channel length was 25 μm and the channel width was 294 μm (6 μm × 49).
この電極を形成した酸化シリコンに圧力10−5Paの超真空下で基板温度を室温または50℃、蒸着速度0.1〜0.3Åで実施例1〜3の化合物を50nm蒸着し、有機半導体層を形成した。また、塗布法の場合はクロロホルム溶液を基板にドロップキャストして製膜した。 50 nm of the compounds of Examples 1 to 3 were deposited on the silicon oxide on which this electrode was formed under an ultra-vacuum pressure of 10 −5 Pa at a substrate temperature of room temperature or 50 ° C. and a deposition rate of 0.1 to 0.3%. A layer was formed. In the case of the coating method, a chloroform solution was dropped on a substrate to form a film.
得られたn型有機電界効果トランジスタについて、実施例4と同様にトランジスタ特性を評価した。トランジスタ特性評価結果を表1に示す。 For the obtained n-type organic field effect transistor, the transistor characteristics were evaluated in the same manner as in Example 4. Table 1 shows the results of transistor characteristic evaluation.
表1において、素子作製法の表記である、トップとはトップコンタクト型、ボトムとはボトムコンタクト型を示し、表面処理の表記である、なしとはオゾン処理のみであることを示す。 In Table 1, the notation of the element manufacturing method, “top” indicates the top contact type, “bottom” indicates the bottom contact type, and “notation” indicates the surface treatment, indicating that only ozone treatment is performed.
本発明のフェニレンビニレン化合物は、有機電界効果トランジスタ、有機発光ダイオード、光電池の有機半導体材料として用いられる。 The phenylene vinylene compound of the present invention is used as an organic semiconductor material for organic field effect transistors, organic light emitting diodes, and photovoltaic cells.
1・1a・1bはn型有機電界効果トランジスタ、5は基板、6はゲート電極、7は絶縁体層、8は有機半導体層、9はソース電極、10はドレイン電極、Lはチャネル長である。 1. 1a, 1b are n-type organic field effect transistors, 5 is a substrate, 6 is a gate electrode, 7 is an insulator layer, 8 is an organic semiconductor layer, 9 is a source electrode, 10 is a drain electrode, and L is a channel length. .
Claims (5)
R1〜R5およびR6〜R10のうち、それぞれ、少なくとも1つがCnF2n+1(nは1〜20の正の数)で示されるパーフルオロアルキル基で、残余が水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基である)
で表されることを特徴とするフェニレンビニレン化合物。 The following chemical formula (I)
At least one of R 1 to R 5 and R 6 to R 10 is a perfluoroalkyl group represented by C n F 2n + 1 (n is a positive number of 1 to 20), and the remainder is a hydrogen atom or (It is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms that may have a substituent)
The phenylene vinylene compound characterized by these.
で表されることを特徴とする請求項1に記載のフェニレンビニレン化合物。 The chemical formula (I) is represented by the following chemical formula (II)
The phenylene vinylene compound according to claim 1, which is represented by:
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