JP2011168569A5

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Publication number: JP2011168569A5
Application number: JP2010045814A
Authority: JP
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2030-03-02

Claims

下記の式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物に、二重結合を有する化合物（ＩＩ）が前記二重結合を介して脱離可能に付加されてなる構造を有する、付加化合物：
Ａｒ_１Ａｒ_２Ａｒ_３（Ｉ）
（Ａｒ_１及びＡｒ_３はそれぞれ独立に、２〜５個の芳香族環が縮合している置換又は非置換の縮合芳香族環部分から選択され、
Ａｒ_２は、１個の芳香族環からなる置換又は非置換の芳香族環部分、及び２〜５個の芳香族環が縮合している置換又は非置換の縮合芳香族環部分から選択され、
Ａｒ_１とＡｒ_２は、少なくとも２つの炭素原子を共有して縮合芳香環を形成しており、且つ
Ａｒ_２とＡｒ_３は、少なくとも２つの炭素原子を共有して縮合芳香環を形成している）。
前記式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物が有機半導体化合物である、請求項１に記載の付加化合物。
前記式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物が、置換又は非置換の下記の式（Ｉ−１）〜（Ｉ−５）の化合物からなる群より選択される、請求項２に記載の付加化合物：

（Ｙはそれぞれ独立に、カルコゲンから選択される元素）。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が求ジエン体として、式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物に脱離可能に付加する化合物である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の付加化合物。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が、下記の式（ＩＩ−Ａ１）及び（ＩＩ−Ｂ１）のいずれかの化合物である、請求項４に記載の付加化合物：

（Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、Ｒ_ｃ及びＲ_ｄはそれぞれ独立に、結合、水素、ハロゲン、水酸基、アミド基、メルカプト基、シアノ基、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、炭素原子数２〜１０のアルキニル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数４〜１０の置換又は非置換の芳香族基、炭素原子数１〜１０のエステル基、炭素原子数１〜１０のエーテル基、炭素原子数１〜１０のケトン基、炭素原子数１〜１０のアミノ基、炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数１〜１０のイミド基、及び炭素原子数１〜１０のスルフィド基からなる群より選択され、
Ｒ_ａ及びＲ_ｂは、互いに結合して環を形成していてもよく、且つ
Ｒ_ｃ及びＲ_ｄは、互いに結合して環を形成していてもよい）。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が、下記の式（ＩＩ−Ａ２）及び（ＩＩ−Ｂ２）のいずれかの化合物である、請求項５に記載の付加化合物：

（Ｒ_ｂ、Ｒ_ｃ、Ｒ_ｄ及びＲ_ｅはそれぞれ独立に、結合、水素、ハロゲン、水酸基、アミド基、メルカプト基、シアノ基、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、炭素原子数２〜１０のアルキニル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数４〜１０の置換又は非置換の芳香族基、炭素原子数１〜１０のエステル基、炭素原子数１〜１０のエーテル基、炭素原子数１〜１０のケトン基、炭素原子数１〜１０のアミノ基、炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数１〜１０のイミド基、及び炭素原子数１〜１０のスルフィド基からなる群より選択され、
Ｒ_ｅ及びＲ_ｂは、互いに結合して環を形成していてもよく、且つ
Ｒ_ｃ及びＲ_ｄは、互いに結合して環を形成していてもよい）。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が、下記の式（ＩＩ−Ａ３）及び（ＩＩ−Ｂ３）のいずれかの化合物である、請求項６に記載の付加化合物：

（Ｒ_ｃ及びＲ_ｄはそれぞれ独立に、結合、水素、ハロゲン、水酸基、アミド基、メルカプト基、シアノ基、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、炭素原子数２〜１０のアルキニル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数４〜１０の置換又は非置換の芳香族基、炭素原子数１〜１０のエステル基、炭素原子数１〜１０のエーテル基、炭素原子数１〜１０のケトン基、炭素原子数１〜１０のアミノ基、炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数１〜１０のイミド基、及び炭素原子数１〜１０のスルフィド基からなる群より選択され、
Ｒ_ｃ及びＲ_ｄは、互いに結合して環を形成していてもよく、
ｎは、１〜５の整数であり、且つ
Ｚは、結合（−）、酸素（−Ｏ−）、メチレン性炭素（−Ｃ（Ｒ_ｒ）_２−）、エチレン性炭素（−Ｃ（Ｒ_ｒ）＝）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、窒素（−Ｎ（Ｒ_ｒ）−）、及び硫黄（−Ｓ−）からなる群より選択され、且つｎが２又はそれよりも大きいときにはそれぞれ異なっていてもよい（Ｒ_ｒはそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、炭素原子数２〜１０のアルキニル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数４〜１０の置換又は非置換の芳香族基、炭素原子数１〜１０のエステル基、炭素原子数１〜１０のエーテル基、炭素原子数１〜１０のケトン基、炭素原子数１〜１０のアミノ基、炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数１〜１０のイミド基、及び炭素原子数１〜１０のスルフィド基からなる群より選択される））。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が、共役ジエン体として、式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物に脱離可能に付加する化合物である、請求項１に記載の付加化合物。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が、環状部分を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の付加化合物。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が、下記の式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−１２）のいずれかを有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の付加化合物：

（Ｒ及びＲ_ｒはそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、水酸基、アミド基、メルカプト基、シアノ基、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、炭素原子数２〜１０のアルキニル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数４〜１０の置換又は非置換の芳香族基、炭素原子数１〜１０のエステル基、炭素原子数１〜１０のエーテル基、炭素原子数１〜１０のケトン基、炭素原子数１〜１０のアミノ基、炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数１〜１０のイミド基、及び炭素原子数１〜１０のスルフィド基からなる群より選択される）。
Ａｒ_２が、置換又は非置換の下記の（ａ１）〜（ａ４）からなる群より選択される芳香族環部分又は縮合芳香族環部分である、請求項１及び４〜１０のいずれか一項に記載の付加化合物：

（Ｙはそれぞれ独立に、カルコゲンから選択される元素）。
Ａｒ_１及びＡｒ_３がそれぞれ独立に、置換又は非置換の２〜４個のベンゼン環が縮合している縮合ベンゼン環部分から選択される、請求項１及び４〜１１のいずれか一項に記載の付加化合物。
Ａｒ_１及びＡｒ_３がそれぞれ独立に、置換又は非置換の下記の（ｂ１）〜（ｂ４）の縮合ベンゼン環部分からなる群より選択される、請求項１２に記載の付加化合物：
減圧及び／又は加熱によって、前記式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物から、二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）を脱離させることができる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の付加化合物。
下記の式（ＩＩＩ−１）を有する化合物又はその立体異性体である、請求項１に記載の付加化合物：

（Ｙはそれぞれ独立に、カルコゲンから選択される元素であり、
Ｒ及びＲ_ｒはそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、炭素原子数２〜１０のアルキニル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数４〜１０の芳香族基、炭素原子数１〜１０のエステル基、炭素原子数１〜１０のエーテル基、炭素原子数１〜１０のケトン基、炭素原子数１〜１０のアミノ基、炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数１〜１０のイミド基、及び炭素原子数１〜１０のスルフィド基からなる群より選択され、且つ
縮合ベンゼン環部分は、置換又は非置換である）。
下記の式（ＩＩＩ−６）を有する化合物又はその立体異性体である、請求項１に記載の付加化合物：

（Ｙはそれぞれ独立に、カルコゲンから選択される元素であり、
Ｒはそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、炭素原子数２〜１０のアルキニル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数４〜１０の芳香族基、炭素原子数１〜１０のエステル基、炭素原子数１〜１０のエーテル基、炭素原子数１〜１０のケトン基、炭素原子数１〜１０のアミノ基、炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数１〜１０のイミド基、及び炭素原子数１〜１０のスルフィド基からなる群より選択され、且つ
縮合ベンゼン環部分は、置換又は非置換である）。
Ｅｘｏ付加体である、請求項１６に記載の付加化合物。
前記芳香族環部分又は縮合芳香族環部分の置換が、それぞれ独立に、ハロゲン、炭素原子数１〜２０のアルキル基、炭素原子数２〜２０のアルケニル基、炭素原子数２〜２０のアルキニル基、炭素原子数４〜２０の置換又は非置換の芳香族基、炭素原子数２〜１０のエステル基、炭素原子数１〜２０のエーテル基、炭素原子数１〜２０のケトン基、炭素原子数１〜２０のアミノ基、炭素原子数１〜２０のアミド基、炭素原子数１〜２０のイミド基、及び炭素原子数１〜２０のスルフィド基からなる群より選択される置換基によってなされている、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の付加化合物。
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の付加化合物が溶媒に溶解されてなる、付加化合物含有溶液。
請求項１〜１８のいずれかに記載の付加化合物及び少なくとも１つのその立体異性体が溶媒に溶解されてなり、且つ前記付加化合物及びその立体異性体の合計に対する熱脱離温度が最も低い立体異性体の割合｛前記付加化合物及びその立体異性体のうちの熱脱離温度が最も低い立体異性体／前記付加化合物及びその立体異性｝が、５０ｍｏｌ％超である、請求項１９に記載の溶液。
請求項１〜１８のいずれかに記載の付加化合物のＥｘｏ体及びＥｎｄｏ体が溶媒に含有されてなり、且つ前記付加化合物のＥｘｏ体とＥｎｄｏ体との合計に対する熱脱離温度が低い方の立体異性体の割合｛Ｅｘｏ体及びＥｎｄｏ体のうちの熱脱離温度が低い方の立体異性体／（Ｅｘｏ体＋Ｅｎｄｏ体）｝が、５０ｍｏｌ％超である、請求項２０に記載の溶液。
請求項１６に記載の付加化合物のＥｘｏ体及びＥｎｄｏ体が溶媒に含有されてなり、且つ前記付加化合物のＥｘｏ体とＥｎｄｏ体との合計に対するＥｘｏ体の割合｛Ｅｘｏ体／（Ｅｘｏ体＋Ｅｎｄｏ体）｝が、５０ｍｏｌ％超である、請求項１９に記載の溶液。
請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の前記付加化合物含有溶液を、基材に塗布して、膜を作製するステップ、そして
前記膜に減圧及び／又は加熱を行って、前記付加化合物から二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）を脱離及び除去して、前記式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物からなる有機半導体膜を得るステップ、
を含む、有機半導体膜の生成方法。
二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）の脱離及び除去を、１００℃／分を超える加熱速度での加熱によって行う、請求項２３に記載の方法。
前記加熱を、前記膜を有する前記基材を加熱された物体に直接に接触させること、前記膜を有する前記基材を加熱された領域に導入すること、及び／又は膜側又は基材側に電磁波を放射することによって行う、請求項２３又は２４に記載の方法。
前記有機半導体膜が、長軸径５μｍ超の前記式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物の結晶を有する、請求項２４又は２５に記載の方法。
前記脱離及び除去を大気下で行う、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
請求項２３〜２７のいずれか一項に記載の方法によって有機半導体膜を生成するステップを含む、有機半導体デバイスの製造方法。
有機半導体膜を有する有機半導体デバイスであって、前記有機半導体膜が、請求項１〜１８のいずれかに記載の付加化合物から二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）が脱離した構造を有する前記式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物で作られており、且つ前記有機半導体膜が、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の付加化合物を含有している、有機半導体デバイス。
有機半導体膜を有する有機半導体デバイスであって、前記有機半導体膜が、長軸径５μｍ超の下記の式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物の結晶を有する、有機半導体デバイス：
Ａｒ_１Ａｒ_２Ａｒ_３（Ｉ）
（Ａｒ_１及びＡｒ_３はそれぞれ独立に、２〜５個の芳香族環が縮合している置換又は非置換の縮合芳香族環部分から選択され、
Ａｒ_２は、１個の芳香族環からなる置換又は非置換の芳香族環部分、及び２〜５個の芳香族環が縮合している置換又は非置換の縮合芳香族環部分から選択され、
Ａｒ_１とＡｒ_２は、少なくとも２つの炭素原子を共有して縮合芳香環を形成しており、且つ
Ａｒ_２とＡｒ_３は、少なくとも２つの炭素原子を共有して縮合芳香環を形成している）。
前記有機半導体膜が、溶液法によって得られた膜である、請求項３０に記載の有機半導体デバイス。
ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁膜、及び前記有機半導体膜を有する薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜によって前記ソース電極及び前記ドレイン電極と前記ゲート電極とを絶縁し、且つ前記ゲート電極に印加される電圧によって前記ソース電極から前記ドレイン電極へと前記有機半導体を通って流れる電流を制御する薄膜トランジスタである、請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の有機半導体デバイス。
前記式（Ｉ）の縮合多環芳香族化合物を、二重結合を有する前記化合物（ＩＩ）と混合するステップを含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の有機化合物の合成方法。
下記の式（Ｉ’）の化合物に、二重結合を有する化合物（ＩＩ）が前記二重結合を介して付加されてなる構造を有する、付加化合物：
Ａｒ_１Ｑ（Ｉ’）
｛Ａｒ_１は、２〜５個の芳香族環が縮合している置換又は非置換の縮合芳香族環部分から選択され、且つ
Ｑは、下記の式を有し、且つＡｒ_１の縮合芳香環の一部を構成している：

（Ｙは、カルコゲンから選択される元素である）｝。
（ａ）請求項３４に記載の付加化合物２分子を反応させて、下記の式の化合物を得ること：
式Ａｒ_１Ｑ＝ＱＡｒ_１
（Ｑ＝Ｑは、下記の構造を示す：

）、そして
（ｂ）前記式Ａｒ_１Ｑ＝ＱＡｒ_１の得られた化合物をヨウ素と反応させること、
を含む、下記の式（Ｉ（ａ１））の縮合多環芳香族化合物に二重結合を有する化合物（ＩＩ）が前記二重結合を介して脱離可能に付加されてなる構造を有する付加化合物の製造方法：
Ａｒ_１Ａｒ_{２（ａ１）}Ａｒ_１（Ｉ（ａ１））
（Ａｒ_１は、２〜５個の芳香族環が縮合している置換又は非置換の縮合芳香族環部分から選択され、
Ａｒ_{２（ａ１）}は、下記の式（ａ１）の縮合芳香族環部分であり、且つ

Ａｒ_１とＡｒ_{２（ａ１）}は、少なくとも２つの炭素原子を共有して縮合芳香環を形成している）。