JP2014525949A - ジチエノフタルイミド半導体ポリマー - Google Patents

ジチエノフタルイミド半導体ポリマー Download PDF

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Abstract

本発明は式(I)[式中:M1は任意に置換されたジチエノフタルイミド式(II)(式中:XはNまたはC−Rであり、ここでRはHまたはC1〜C40アルキル基であり、R1は、それぞれの場合で、独立してH、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C1〜40ハロアルキル基、および単環式または多環式部分から選択され、ここで:C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、およびC1〜40ハロアルキル基のそれぞれは、ハロゲン、CN、−NO2、OH、NH2、−NH(C1〜20アルキル)、N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)OH、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−OC1〜20アルキル、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、および−Si(C1〜20アルキル)3から独立して選択される1〜10個の置換基で任意に置換されていてよい;そして単環式または多環式部分は、任意のリンカーを介してイミド窒素と共有結合していてよく、ハロゲン、オキソ、−CN、−NO2、OH、=C(CN)2、−NH2、−NH(C1〜20アルキル)、N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)OH、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、−Si(C1〜20アルキル)3、−O−C1〜20アルキル、−O−C1〜20アルケニル、−O−C1〜20ハロアルキル、C1〜20アルキル、C1〜20アルケニル、C1〜20ハロアルキル、C7〜20アリールアルキル、C6〜20アリールオキシおよびC7〜20アリールカルボニルから独立して選択される1〜5個の置換基で任意に置換されていてよい)であり、M2は、1以上の環状部分を含む繰り返し単位である;そしてnは2〜5,000の整数である]のポリマーに関する。

Description

本発明は、ジチエノフタルイミド半導体ポリマーならびに1以上のポリマーを含む製品に関する。
有機薄膜トランジスタ(OTFT)、有機発光トランジスタ(OLET)、有機発光ダイオード(OLED)、印刷可能回路、有機光起電(OPV)装置、電気化学コンデンサ、およびセンサーなどの新世代の光電子装置は、有機半導体上にそれらの活性成分として構築される。高い装置効率、例えばトランジスタ/回路動作に必要な大きな電荷キャリア移動度(μ)またはOLED/OPV動作に必要な効率的な励起子形成/分裂を可能にするために、p型およびn型有機半導体材料の両方を利用可能であるのが望ましい。さらに、これらの有機半導体系装置は周囲条件で満足できる安定性を示さなければならず、費用効果的な方法で処理可能でなければならない。
いくつかのp−チャンネル分子半導体およびn−チャンネル分子半導体は、許容される装置性能および安定性を達成している。例えば、あるアセン、オリゴチオフェン(p−チャンネル)、およびペリレン(n−チャンネル)に基づくOTFTは、周囲条件で約0.5cm2/Vs超のキャリア移動度(μ)を示しうる。しかしながら、分子半導体は典型的にはポリマー半導体ほど容易に処理可能ではなく、多くの場合、溶液粘度要件のために印刷法によって処理することができない。
Zhang,M.;Tsao,H.N.;Pisula,W.;Yang,C.;Mishra,A.K.;Muellen,K.J.Am.Chem.Soc.2007,129,3472−3473は、有機電界効果トランジスタ(OFET)で使用するための式
Figure 2014525949
のポリマーを記載している。
Junying Liu,Rui Zhang, Genevie’ve Sauve’,Tomasz Kowalewski,and Richard D.McCullough,J.Am.Chem.Soc.2008,130,13167−13176は、有機電界効果トランジスタ(OFET)で使用するためのポリマー
Figure 2014525949
を記載している。
Rieger,R.;Beckmann,D.;Pisula,W.;Steffen,W.;Kastler,M.;Muellen K.Adv.Mater.2010,22,83−86は、有機電界効果トランジスタ(OFET)で使用するためのポリマー
Figure 2014525949
を記載している。
Xiao,S;Zhou H.;You,W.Macromolecules 2008,41,5688−5696は、光起電装置で使用するためのドナー材料としての以下のポリマー:
Figure 2014525949
を記載している。
Xugang Guo,Rocio Ponce Ortiz,Yan Zheng, Yan Hu,Yong−Young Noh,Kang−Jun Baeg,Antonio Facchetti, and Tobin J.Marks,J.Am.Chem.Soc.2011,133,1405−1418は、有機電界効果トランジスタ(OFET)で使用するためのポリマー
Figure 2014525949
を記載している。
しかしながら、当該技術分野では、新規ポリマー半導体、特に、周囲条件で良好な安定性、処理特性、および/または電荷輸送特性を有するものが要求されている。
前述の事項を考慮し、本発明の目的は、上記で概略を記載したものをはじめとする、先行技術の様々な欠陥や短所に対処することができる半導体ポリマーを提供することである。これらのポリマーの製造および使用のための装置および方法を提供することも本発明の目的である。
目的は、式:
Figure 2014525949
(式中、M1は任意に置換されているジチエノフタルイミド:
Figure 2014525949
(式中:
XはNまたはC−Rであり、
ここで、RはHまたはC1〜40アルキル基であり、
1は、それぞれの場合で独立して、H、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C1〜40ハロアルキル基、および単環式または多環式部分から選択され、
ここで:
1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、およびC1〜40ハロアルキル基のそれぞれは、ハロゲン、−CN、−NO2、OH、−NH2、−NH(C1〜20アルキル)、−N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)OH、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−OC1〜20アルキル、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、および−Si(C1〜20アルキル)3から独立して選択される1〜10個の置換基で任意に置換することができる;
そして
単環式または多環式部分のそれぞれは、任意のリンカーによってイミド窒素と共有結合させることができ、ハロゲン、オキソ、−CN、−NO2、OH、=C(CN)2、−NH2、−NH(C1〜20アルキル)、−N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)OH、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、−Si(C1〜20アルキル)3、−O−C1〜20アルキル、−O−C1〜20アルケニル、−O−C1〜20ハロアルキル、C1〜20アルキル、C1〜20アルケニル、C1〜20ハロアルキル、C7〜20アリールアルキル、C6〜20アリールオキシおよびC7〜20アリールカルボニルから独立して選択される1〜5個の置換基で任意に置換することができる)である;
2は、1以上の環状部分を含む繰り返し単位である;そして
nは2〜5,000の整数である)によって表すことができるポリマーによって解決される。
本発明はさらに、そのようなポリマーおよび半導体材料を製造する方法ならびに、本明細書中で開示されるポリマーおよび半導体材料を組み入れたさまざまな組成物、複合体、および装置を提供する。
本発明のポリマーは、周囲条件での優れた電荷輸送特性、化学安定性、低温処理可能性、一般的なの溶媒中での高い溶解度、および処理多様性(例えば、印刷適性)などの特性を示しうる。その結果、半導体層として1以上の本発明のポリマーを組み入れた薄膜トランジスタなどの電界効果装置は、周囲条件で高性能を示してよく、例えば、大きな電荷キャリア(ホール)移動度、低い閾値電圧、および高い電流オン/オフ比の1以上を示す。同様に、OPV、OLET、およびOLEDなどの他の有機半導体系装置は、本明細書中で記載されるポリマー材料を用いて効率的に製造することができる。
本発明のポリマーは、電界効果装置における高い電荷キャリア移動度および/もしくは良好な電流変調特性、光起電装置における光吸収/電荷分離、ならびに/または発光装置における電荷輸送/再結合/発光などの半導体挙動を示しうる。加えて、本発明のポリマーは、周囲条件での溶液処理可能性および/または良好な安定性(例えば、空気安定性)などのある処理上の利点を有しうる。本発明のポリマーは、p型またはn型半導体材料いずれかの製造に用いることができ、これを今度は、電界効果トランジスタ、単極性電気回路、相補型電気回路、光起電装置、および発光装置をはじめとする様々な有機電子商品、構造および装置の製造に用いることができる。
したがって、本発明の1つの態様は、半導体活性を有するポリマーおよびこれらのポリマーから製造される半導体材料を提供する。さらに詳細には、ポリマーは、ジチエノフタルイミドを含む第1繰り返し単位(モノマーA、M1)、および1以上の環状部分を含む第2の繰り返し単位(モノマーB、M2)を含むA−Bコポリマーであり得る。
さらに詳細には、本発明のポリマーのモノマーM1は、一般的に、任意に置換されたジチエノフタルイミドを含み、一方、モノマーM2は一般的に、1以上の任意に置換された芳香族またはπ−共役単環式部分を含む。ある実施形態では、モノマーM2は、1以上の単環式部分に加えて、1以上のリンカーおよび/または1以上のπ−共役多環式部分を含み得る。様々な実施形態において、モノマーM2は全体としてπ−共役した多環式部分である。
好ましい実施形態において、本発明のポリマーは:
Figure 2014525949
(式中:
πは、8〜24個の環原子を有する任意に置換された多環式芳香族またはヘテロ芳香族部分である;
Arは、それぞれの場合で独立して、任意に置換された5〜8個の環原子を有する単環式アリールまたはヘテロアリール基である;
Zは共役した直鎖状リンカーである;そして
m、m’は独立して、0、1、2、3、4、5または6であり、
m"は0、1、2または3である)から選択される式を有するコモノマーM2を含む。
本明細書中で用いられる場合、「環状部分」は、1個以上(例えば、1〜6個)の炭素環式または複素環式環を含み得る。環状部分は、それぞれが例えば、5〜24個の環原子を含むアリール基、またはヘテロアリール基であり得、そして本明細書中で記載されるように任意に置換され得る。環状部分が「単環式部分」である実施形態では、「単環式部分」は5〜14員芳香族、炭素環式または複素環式環を含み得る。単環式部分は、例えば、フェニル基または5もしくは6員ヘテロアリール基を含み得、そのそれぞれは任意に本明細書中で記載されるように置換され得る。環状部分が「多環式部分」である実施形態では、「多環式部分」は、互いに縮合した2以上の環(すなわち、共通の結合を共有する)または1以上の架橋原子を含み得る。多環式部分は、8〜24員芳香族、炭素環式または複素環式環、たとえば8〜24員アリールまたはヘテロアリール基を含み得、そのそれぞれは本明細書中で前述のように任意に置換されていてよい。環状部分は、単環式もしくは多環式シクロアルキルまたはシクロへテロアルキル基であり得る。
本明細書中で用いられる場合、「ハロ」または「ハロゲン」は、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードを指す。
本明細書中で用いられる場合、「オキソ」は、二重結合した酸素(すなわち、=O)を指す。
本明細書中で用いられる場合、「アルキル」は、直鎖または分鎖飽和炭化水素基を指す。アルキル基の例としては、メチル(Me)、エチル(Et)、プロピル(例えば、n−プロピルおよびイソプロピル)、ブチル(例えば、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル)、ペンチル基(例えば、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル)、ヘキシル基などが挙げられる。一般的に、アルキル基は1〜40個の炭素原子、例えば、1〜20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態において、アルキル基は1〜6個の炭素原子を有し、「低級アルキル基」と称されうる。低級アルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル(例えば、n−プロピルおよびイソプロピル)、ならびにブチル基(例えば、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル)が挙げられる。いくつかの実施形態において、アルキル基は、本明細書中で記載されているように置換される。アルキル基は、一般的に別のアルキル基、アルケニル基、またはアルキニル基で置換されていない。
本明細書中で用いられる場合、「ハロアルキル」は、1以上のハロゲン置換基を有するアルキル基を指す。一般的に、ハロアルキル基は1〜40個の炭素原子、例えば、1〜20個の炭素原子を有する。ハロアルキル基の例としては、−CF3、−C25、−CHF2、−CH2F、−CCl3、−CHCl2、−CH2Cl、−C2Cl5などが挙げられる。パーハロアルキル基、すなわち水素原子のすべてがハロゲン原子で置換されたアルキル基(例えば、CF3およびC25)は、「ハロアルキル」の定義内に含まれる。例えば、C1〜40ハロアルキル基は、式−Cz2z+1-t0 t(式中、X0は、それぞれの場合、F、Cl、BrまたはIであり、zは整数1〜40であり、tは整数1〜81である。ただし、tは2z+1以下であるものとする)を有し得る。パーハロアルキル基ではないハロアルキル基は本明細書中で記載されているように置換されている。
本明細書中で用いられる場合、「アルコキシ」は−O−アルキル基を指す。アルコキシ基の例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ(例えば、n−プロポキシおよびイソプロポキシ)、t−ブトキシ、ペントキシル、ヘキソキシル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。−O−アルキル基中のアルキル基は、本明細書中で記載されているように置換されていてよい。
本明細書中で用いられる場合、「アルキルチオ」は、−S−アルキル基(これは、任意には、−S(O)w−アルキルとして表すことができ、式中、wは0である)を指す。アルキルチオ基の例としては、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ(例えば、n−プロピルチオおよびイソプロピルチオ)、i−ブチルチオ、ペンチルチオ、ヘキシルチオ基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。−S−アルキル基中のアルキル基は、本明細書中で記載されているように置換されていてよい。
本明細書中で用いられる場合、「アリールアルキル」は、−アルキル−アリール基を指し、アリールアルキル基はアルキル基を介して所定の化学構造と共有結合する。アリールアルキル基は、−Y−C6〜14アリール基(式中、Yは本明細書中で定義されるとおりである)の定義内に含まれる。アリールアルキル基の一例としてベンジル基(−CH2−C65)が挙げられる。アリールアルキル基は、任意に置換されていてよい。すなわち、アリール基および/またはアルキル基は、本明細書中で記載されているように置換されていてよい。
本明細書中で用いられる場合、「アルケニル」は、1以上の炭素−炭素二重結合を有する直鎖または分鎖アルキル基を指す。アルケニル基の例としては、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ブタジエニル、ペンタジエニル、ヘキサジエニル基などが挙げられる。1以上の炭素−炭素二重結合は、内部(例えば2−ブテンにおいて)または末端(例えば1−ブテンにおいて)であり得る。一般的に、アルケニル基は2〜40個の炭素原子、例えば、2〜20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態において、アルケニル基は本明細書中で記載されているように置換されていてよい。アルケニル基は一般的に別のアルケニル基、アルキル基、またはアルキニル基で置換されていない。
本明細書中で用いられる場合、「アルキニル」は、1以上の炭素−炭素三重結合を有する直鎖または分鎖アルキル基を指す。アルキニル基の例としては、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニルなどが挙げられる。1以上の炭素−炭素三重結合は内部(たとえば2−ブチンにおいて)または末端(たとえば1−ブチンにおいて)であり得る。一般的に、アルキニル基は、2〜40個の炭素原子、例えば、2〜20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態において、アルキニル基は本明細書中で記載されているように置換されていてよい。アルキニル基は、一般的に別のアルキニル基、アルキル基、またはアルケニル基で置換されていない。
本明細書中で用いられる場合、「シクロアルキル」は、環化したアルキル、アルケニル、およびアルキニル基をはじめとする非芳香族炭素環式基を指す。一般的に、シクロアルキル基は、5〜24個の炭素原子、例えば、5〜20個の炭素原子を有する。シクロアルキル基は、単環式(例えば、シクロヘキシル)または多環式(例えば、縮合環系、架橋環系、および/またはスピロ環系を含む)であり得、この場合、炭素原子は環系の内部または外部に位置する。シクロアルキル基の任意の好適な環位置は、所定の化学構造と共有結合しうる。シクロアルキル基の例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロヘキサジエニル、シクロヘプタトリエニル、ノルボルニル、ノルピニル、ノルカリル、アダマンチル、およびスピロ[4.5]デカニル基、ならびにそれらのホモログ、異性体などが挙げられる。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は本明細書中で記載されているように置換されていてよい。
本明細書中で用いられる場合、「ヘテロ原子」は、炭素または水素以外の任意の元素の原子を指し、例えば、窒素、酸素、ケイ素、硫黄、リン、およびセレンが挙げられる。
本明細書中で用いられる場合、「シクロへテロアルキル」は、O、S、Se、N、P、およびSi(例えば、O、S、およびN)から選択される少なくとも1つの環ヘテロ原子を含有し、任意に1以上の二重または三重結合を含有する非芳香族シクロアルキル基を指す。一般的に、シクロヘテロアルキル基は、5〜24個の環原子、例えば、5〜24個の環原子を有する。シクロへテロアルキル環中の1以上のN、P、S、またはSe原子(例えば、NまたはS)は酸化されていてもよい(例えば、モルホリンN−オキシド、チオモルホリンS−オキシド、チオモルホリンS,S−ジオキシド)。いくつかの実施形態において、シクロへテロアルキル基の窒素またはリン原子は、置換基、例えば、水素原子、アルキル基、または本明細書中で記載される他の置換基を有しうる。シクロへテロアルキル基は、1以上のオキソ基、たとえばオキソピペリジル、オキソオキサゾリジル、ジオキソ−(1H,3H)−ピリミジル、オキソ−2(1H)−ピリジルなども含み得る。
シクロへテロアルキル基の例としては、なかでも、モルホリニル、チオモルホリニル、ピラニル、イミダゾリジニル、イミダゾリニル、オキサゾリジニル、ピラゾリジニル、ピラゾリニル、ピロリジニル、ピロリニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ピペリジニル、ピペラジニルなどが挙げられる。いくつかの実施形態において、シクロへテロアルキル基は、本明細書中で記載されているように置換されていてよい。
本明細書中で用いられる場合、「アリール」は、2以上の芳香族炭化水素環が一緒に縮合している(すなわち、結合を共有する)または少なくとも1つの芳香族単環式炭化水素環が1以上のシクロアルキルおよび/またはシクロへテロアルキル環と縮合している芳香族単環式炭化水素環系または多環式環系を指す。アリール基はその環系中に6〜24個の炭素原子を有してよく、複数の縮合環を含みうる。多環式アリール基は8〜24個の炭素原子を有しうる。アリール基の任意の好適な環位置は、所定の化学構造と共有結合しうる。芳香族炭素環(複数可)だけを有するアリール基の例としては、フェニル、1−ナフチル(二環式)、2−ナフチル(二環式)、アントラセニル(三環式)、フェナントレニル(三環式)、ペンタセニル(五環式)などの基が挙げられる。少なくとも1つの芳香族炭素環が1以上のシクロアルキルおよび/またはシクロへテロアルキル環と縮合している多環式環系の例としては、とりわけ、シクロペンタンのベンゾ誘導体(すなわち、5,6−二環式シクロアルキル/芳香族環系であるインダニル基)、シクロヘキサン(すなわち、6,6−二環式シクロアルキル/芳香族環系であるテトラヒドロナフチル基)、イミダゾリン(すなわち、5,6−二環式シクロへテロアルキル/芳香族環系であるベンズイミダゾリニル基)、およびピラン(すなわち、6,6−二環式シクロへテロアルキル/芳香族環系であるクロメニル基)が挙げられる。アリール基の他の例としては、ベンゾジオキサニル、ベンゾジオキソリル、クロマニル、インドリニル基などが挙げられる。いくつかの実施形態において、アリール基は、本明細書中で記載されているように置換されていてよい。いくつかの実施形態において、アリール基は1以上のハロゲン置換基を有してよく、「ハロアリール」基と称されうる。パーハロアリール基、すなわち、全ての水素原子がハロゲン原子で置換されたアリール基(例えば、−C65)は「ハロアリール」の定義内に含まれる。ある実施形態では、アリール基は別のアリール基で置換され、ビアリール基と称されうる。ビアリール基中のアリール基のそれぞれは本明細書中で記載されているように置換されていてよい。
本明細書中で用いられる場合、「ヘテロアリール」は、酸素(O)、窒素(N)、硫黄(S)、ケイ素(Si)、およびセレン(Se)から選択される少なくとも1個の環ヘテロ原子を含有する芳香族単環式環系または環系中に存在する環の少なくとも1つが芳香族であり、そして少なくとも1個の環ヘテロ原子を含有する多環式環系を指す。多環式ヘテロアリール基は、あわせて縮合した2以上のヘテロアリール環を有するもの、ならびに1以上の芳香族炭素環、非芳香族炭素環、および/または非芳香族シクロへテロアルキル環と縮合した少なくとも1つの単環式ヘテロアリール環を有するものを包含する。ヘテロアリール基は全体として、5〜24個の環原子を有してよく、1〜5個の環ヘテロ原子を含有しうる。ヘテロアリール基は、安定な構造をもたらす任意のヘテロ原子または炭素原子で所定の化学構造に結合しうる。一般的に、ヘテロアリール環はO−O、S−S、またはS−O結合を含有しない。しかしながら、ヘテロアリール基中の1以上のNまたはS原子は酸化されうる(例えば、ピリジンN−オキシド、チオフェンS−オキシド、チオフェンS,S−ジオキシド)。ヘテロアリール基の例としては、例えば、以下に示す5または6員単環式および5〜6二環式環系が挙げられる:
Figure 2014525949
(式中、Tは、O、S、NH、N−アルキル、N−アリール、N−(アリールアルキル)(例えば、N−ベンジル)、SiH2、SiH(アルキル)、Si(アルキル)2、SiH(アリールアルキル)、Si(アリールアルキル)2、またはSi(アルキル)(アリールアルキル)である)。そのようなヘテロアリール環の例としては、ピロリル、フリル、チエニル、ピリジル、ピリミジル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、イミダゾリル、イソチアゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、インドリル、イソインドリル、ベンゾフリル、ベンゾチエニル、キノリル、2−メチル−キノリル、イソキノリル、キノキサリル、キナゾリル、ベンゾトリアゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンズイソチアゾリル、ベンズイソキサゾリル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾオキサゾリル、シンノリニル、1H−インダゾリル、2H−インダゾリル、インドリジニル、イソベンゾフイル、ナフチリジニル、フタラジニル、プテリジニル、プリニル、オキサゾロピリジニル、チアゾロピリジニル、イミダゾピリジニル、フロピリジニル、チエノピリジニル、ピリドピリミジニル、ピリドピラジニル、ピリドピリダジニル、チエノチアゾリル、チエノキサゾリル、チエノイミダゾリル基などが挙げられる。ヘテロアリール基のさらなる例としては、4,5,6,7−テトラヒドロインドリル、テトラヒドロキノリニル、ベンゾチエノピリジニル、ベンゾフロピリジニル基などが挙げられる。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、本明細書中で記載されているように置換されていてよい。
本明細書中で用いられる場合、「p型半導体材料」または「p型半導体」は、多数電流キャリアとしてホールを有する半導体材料を指す。いくつかの実施形態において、p型半導体材料が基体上に堆積されると、約10-5cm2/Vsを超えるホール移動度を提供しうる。電界効果装置の場合、p型半導体は約10超の電流オン/オフ比も示しうる。
本明細書中で用いられる場合、「n型半導体材料」または「n型半導体」は、多数電流キャリアとして電子を有する半導体材料を指す。いくつかの実施形態において、n型半導体材料を基体上に堆積させると、約10-5cm2/Vsを超える電子移動度を提供しうる。電界効果装置の場合、n型半導体は、約10超の電流オン/オフ比も示しうる。
本明細書中で用いられる場合、「電界効果移動度」は、電荷キャリア、例えば、p型半導体材料の場合はホール(または正電荷の単位)そしてn型半導体材料の場合は電子が電界の影響を受けて材料中を移動する速度の基準を指す。
本明細書中で用いられる場合、周囲条件、例えば、空気、周囲温度、および湿度にある期間にわたって化合物がさらされた際、化合物の電荷キャリア移動度または還元電位がほぼその初期測定値で維持されると、化合物は「周囲安定性」または「周囲条件で安定」と見なすことができる。例えば、化合物は、そのキャリア移動度または還元電位が、空気、湿度および温度を含む周囲条件に、3日、5日、または10日の期間にわたってさらされた後、その初期値から20%を超えて、または10%を超えて変化しない場合、化合物は周囲安定性と記載することができる。
本明細書中で用いられる場合、「溶液処理可能」は、スピンコーティング、印刷(例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、リソグラフ印刷、マス印刷など)、スプレーコーティング、エレクトロスプレーコーティング、ドロップキャスティング、ディップコーティング、およびブレードコーティングをはじめとする様々な溶液相処理で使用可能な化合物(例えば、ポリマー)、材料、または組成物を指す。
明細書全体にわたって、構造は化学名で提示される場合も、されない場合もある。命名で疑問が生じる場合、構造が優先する。
さらに詳細には、M1
Figure 2014525949
の式中、R1は、それぞれの場合で独立して、H、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C1〜40ハロアルキル基、および5〜24個の環原子を有する単環式または多環式部分から選択され、
ここで:
1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、およびC1〜40ハロアルキル基のそれぞれは、ハロゲン、−CN、−NO2、OH、−NH2、−NH(C1〜20アルキル)、−N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)OH、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−OC1〜20アルキル、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、および−Si(C1〜20アルキル)3から独立して選択される1〜10個の置換基で任意に置換することができる;
単環式または多環式部分は、任意のリンカーによりイミド窒素と共有結合してよく、ハロゲン、オキソ、−CN、−NO2、OH、=C(CN)2、−NH2、−NH(C1〜20アルキル)、−N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)OH、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、−Si(C1〜20アルキル)3、−O−C1〜20アルキル、−O−C1〜20アルケニル、−O−C1〜20ハロアルキル、−C1〜20アルキル、−C1〜20アルケニル、−C1〜20ハロアルキル、C7〜20アリールアルキル、C6〜20アリールオキシおよびC7〜20アリールカルボニルから独立して選択される1〜5個の置換基で任意に置換されうる。
いくつかの実施形態において、R1は、H、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C2〜40アルキニル基、C1〜40ハロアルキル基、−L−Ar1、−L−Ar1−Ar1、−L−Cy1、−L−Cy1−Cy1から選択され、
ここで:
Lは、それぞれの場合で独立して、−Y−O−Y−、−Y−C(O)−Y−、−Y−、二価C1〜20アルキル基、二価C1〜20アルケニル基、二価C1〜20ハロアルキル基、および共有結合から選択される;
Ar1は、それぞれの場合で独立して、一価もしくは二価C6〜14アリール基または5〜14員ヘテロアリール基であり、それぞれはハロゲン、−CN、C1〜6アルキル基、C1〜6アルコキシ基、およびC1〜6ハロアルキル基から独立して選択される1〜5個の置換基で任意に置換される;
Cy1は、それぞれの場合で独立して、一価もしくは二価C5〜14シクロアルキル基または5〜14員シクロヘテロアルキル基であり、それぞれは、ハロゲン、−CN、C1〜6アルキル基、C1〜6アルコキシ基、およびC1〜6ハロアルキル基から独立して選択される1〜5個の置換基で任意に置換されている;そして
Yは、それぞれの場合で独立して、二価C1〜6アルキル基、二価C1〜6ハロアルキル基、および共有結合から選択される。
いくつかの実施形態において、イミド窒素原子上のアルキル鎖(およびハロアルキル基、アリールアルキル基、ヘテロアリールアルキル基などの類似の基)の置換は、有機溶媒中のポリマーの溶解度を改善しうる。したがって、ある実施形態では、R1は直鎖または分鎖C3〜40アルキル基であり得、その例としては、n−ヘキシル基、1−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、1−メチルペンチル基、1−メチルヘキシル基、1−エチルプロピル基、1−エチルブチル基、1−3,ジメチルブチル基、および2−オクチルドデシル基が挙げられる。ある実施形態では、R1は直鎖または分鎖C3〜40アルケニル基であり得る。特定の実施形態において、R1は分鎖C3〜20アルキル基または分鎖C3〜20アルケニル基であり得る。例えば、R1は、それぞれの場合で独立して、以下のものから選択することができる:
Figure 2014525949
ある実施形態では、R1は、それぞれの場合で、直鎖または分鎖C6〜40アルキルもしくはアルケニル基、直鎖または分鎖C6〜40アルキルもしくはアルケニル基で任意に置換されたアリールアルキル基、直鎖もしくは分鎖C6〜40アルキルもしくはアルケニル基で置換されたアリール基(例えば、フェニル基)、または直鎖もしくは分鎖C6〜40アルキルもしくはアルケニル基で任意に置換されたビアリール基(例えば、ビフェニル基)であり得、この場合、これらの基のそれぞれは、1〜5個のハロ基(例えば、F)で任意に置換されていてよい。いくつかの実施形態において、R1はビアリール基であってよく、この場合、2個のアリール基はリンカー(L’)を介して共有結合する。例えば、リンカーは二価C1〜6アルキル基またはカルボニル基であり得る。特定の実施形態において、R1は、それぞれの場合で、独立して:
Figure 2014525949
から選択することができる。
いくつかの実施形態において、R1は、任意に置換されたC6〜14シクロアルキル基であり得る。例えば、R1は、それぞれの場合、独立して:
Figure 2014525949
から選択することができる。
好ましい実施形態において、本発明のポリマーは:
Figure 2014525949
(式中:
Arは、それぞれの場合で独立して、任意に置換された単環式アリールまたは5〜8個の環原子を有するヘテロアリール基である;
Zは共役直鎖状リンカーである;
m、m’は独立して、0、1、2、3、4、5、または6である;
m"は0、1、2、または3である;
πは、多環式8〜24員アリール基または多環式8〜24員ヘテロアリール基であり、ここで、これらの基のそれぞれは1〜6個のRe基で任意に置換されていてよく、ここで:
eは、それぞれの場合で独立して、a)ハロゲン、b)−CN、c)−NO2、d)オキソ、e)−OH、f)=C(Rf2、g)C1〜40アルキル基、h)C2〜40アルケニル基、i)C2〜40アルキニル基、j)C1〜40アルコキシ基、k)C1〜40アルキルチオ基、l)C1〜40ハロアルキル基、m)−Y−C3〜10シクロアルキル基、n)−Y−C6〜14アリール基、o)−Y−C6〜14ハロアリール基、p)−Y−5〜12員シクロヘテロアルキル基、またはq)−Y−5〜14員ヘテロアリール基であって、ここでC1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C2〜40アルキニル基、C5〜10シクロアルキル基、C6〜14アリール基、C6〜14ハロアリール基、5〜12員シクロヘテロアルキル基、および5〜14員ヘテロアリール基のそれぞれは任意に1〜4個のRf基で置換されている;
fは、それぞれの場合で独立して、a)ハロゲン、b)−CN、c)−NO2、d)オキソ、e)−OH、f)−NH2、g)−NH(C1〜20アルキル)、h)−N(C1〜20アルキル)2、i)−N(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、j)−N(C6〜14アリール)2、k)−S(O)wH、l)−S(O)w−C1〜20アルキル、m)−S(O)2OH、n)−S(O)w−OC1〜20アルキル、o)−S(O)w−OC6〜14アリール、p)−CHO、q)−C(O)−C1〜20アルキル、r)−C(O)−C6〜14アリール、s)−C(O)OH、t)−C(O)−OC1〜20アルキル、u)−C(O)−OC6〜14アリール、v)−C(O)NH2、w)−C(O)NH−C1〜20アルキル、x)−C(O)N(C1〜20アルキル)2、y)−C(O)NH−C6〜14アリール、z)−C(O)N(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、aa)−C(O)N(C6〜14アリール)2、ab)−C(S)NH2、ac)−C(S)NH−C1〜20アルキル、ad)−C(S)N(C1〜20アルキル)2、ae)−C(S)N(C6〜14アリール)2、af)−C(S)N(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、ag)−C(S)NH−C6〜14アリール、ah)−S(O)wNH2、ai)−S(O)wNH(C1〜20アルキル)、aj)−S(O)wN(C1〜20アルキル)2、ak)−S(O)wNH(C6〜14アリール)、al)−S(O)wN(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、am)−S(O)wN(C6〜14アリール)2、an)−SiH3、ao)−SiH(C1〜20アルキル)2、ap)−SiH2(C1〜20アルキル)、aq)−Si(C1〜20アルキル)3、ar)C1〜20アルキル基、as)C2〜20アルケニル基、at)C2〜20アルキニル基、au)C1〜20アルコキシ基、av)C1〜20アルキルチオ基、aw)C1〜20ハロアルキル基、ax)C3〜10シクロアルキル基、ay)C6〜14アリール基、az)C6〜14ハロアリール基、ba)5〜12員シクロへテロアルキル基、またはbb)5〜14員ヘテロアリール基である;そして
wは0、1、または2である)から選択される式を有するコモノマーM2を含み得る。
一般的に、πは、本明細書中で開示されているように任意に置換されていてよい平面的で高度に共役した環状コアを有する。好適な環状コアの例としては、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ピレン、コロネン、フルオレン、インダセン、インデノフルオレン、およびテトラフェニレン、ならびに1以上の炭素原子がO、S、Si、Se、N、またはPなどのヘテロ原子で置換されていてよいそれらのアナログが挙げられる。
πは、2以上(例えば、2〜4)の縮合環を含んでよく、この場合、各環は、1から6個のRe基で任意に置換された5員、6員、または7員環であってよく、ここで、Reは本明細書中で定義されるとおりである。
いくつかの実施形態において、πは:
Figure 2014525949
(式中:
k、k’、lおよびl’は、独立して−CR2=、=CR2−、−C(O)−、および−C(C(CN)2)−から選択される;
p、p’、qおよびq’は独立して、−CR2=、=CR2−、−C(O)−、−C(C(CN)2)−、−O−、−S−、−N=、=N−、−N(R2)−、−SiR2=、=SiR2−、および−SiR22−から選択される;
rおよびsは独立して、−CR22−または−C(C(CN)2)−である;
u、u’、vおよびv’は独立して、−CR2=、=CR2−、−C(O)−、−C(C(CN)2)−、−S−、−S(O)−、−S(O)2−、−O−、−N=、=N−、−SiR2=、=SiR2−、−SiR22−、CR22−CR22−、および−CR2=CR2−から選択することができる;そして
2は、それぞれの場合で独立してHまたはReであり、ここで、Reは本明細書中で定義されるとおりである)から選択される。
ある実施形態において、πは
Figure 2014525949
(式中、k、l、p、p’、q、q’、r、sおよびR2は本明細書中で定義されるとおりである)から選択される。いくつかの実施形態において、kおよびlは独立して、−CR2=、=CR2−、および−C(O)−から選択され;p、p’、q、およびq’は独立して−O−、−S−、−N(R2)−、−N=、=N−、−CR2=、および=CR2−から選択され;uおよびvは独立して、−CR2=、=CR2−、−C(O)−、−C(C(CN)2)−、−S−、−O−、−N=、=N−、−CR22−CR22−、および−CR2=CR2−から選択され;ここで、R2は本明細書中で定義されるとおりである。例えば、R2は、それぞれの場合で独立して、H、ハロゲン、−CN、C1〜20アルキル基、およびC1〜20ハロアルキル基から選択される。rおよびsのそれぞれはCH2であり得る。
ある実施形態では、πは1以上のチエニル、チアゾリル、またはフェニル基を含む多環式部分であり得、ここで、これらの基のそれぞれは、任意に本明細書中で開示されているように置換されていてよい。例えば、πは:
Figure 2014525949
(式中、R2は本明細書中で定義されるとおりである)から選択することができる。例えば、R2は、H、C1〜20アルキル基、C1〜20アルコキシ基、およびC1〜20ハロアルキル基から選択することができる。
好ましいπは
Figure 2014525949
(式中、R2は本明細書中で定義されるとおりである)から選択される。
好ましくは、R2はH、C1〜20アルキル基およびC1〜20ハロアルキル基から選択される。
好ましくは、Arは任意に置換されていてもよいフェニレン基または5〜8員、特に5または6員ヘテロ芳香族部分である。
いくつかの実施形態において、Arは、それぞれの場合で独立して:
Figure 2014525949
(式中:
a、b、cおよびdは独立して、−S−、−O−、−CH=、−CR3=、=CR3−、−C(O)−、−C(C(CN)2)−、−N=、=N−、−NH−および−NR3から選択される;
3は、それぞれの場合で独立して、a)ハロゲン、b)−CN、c)−NO2、d)−N(RC2、e)−ORc、f)−C(O)Rc、g)−C(O)ORc、h)−C(O)N(Rc2、i)C1〜40アルキル基、j)C2〜40アルケニル基、k)C2〜40アルキニル基、l)C1〜40アルコキシ基、m)C1〜40アルキルチオ基、n)C1〜40ハロアルキル基、o)−Y−C5〜14シクロアルキル基、p)−Y−C6〜14アリール基、q)−Y−5〜14員シクロへテロアルキル基、およびr)−Y−5〜14員ヘテロアリール基から選択され、ここで、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C2〜40アルキニル基、C3〜14シクロアルキル基、C6〜14アリール基、5〜14員シクロヘテロアルキル基、および5〜14員ヘテロアリール基のそれぞれは任意に1〜5個のRe基で置換されている;そして
Y、RcおよびReは本明細書中で定義されるとおりである)から選択される任意に置換された単環式芳香族部分である。
ポリマー骨格内に位置するか、ポリマーの末端基の1つを構成するかによって、Arは二価もしくは一価であってよい。好ましくは、各Arは独立して、5または6員アリールまたはヘテロアリール基である。さらに好ましくは、各Arは、フェニル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、イソチアゾリル基、チアゾリル基、1,2,4−チアジアゾリル基、1,3,4−チアジアゾリル基、および1,2,5−チアジアゾリル基から選択され、ここで、各基は二価もしくは一価であり得、そして任意に本明細書中で定義されるように1〜4個のR3基、好ましくは1〜2個のR3基で置換されていてよい。好ましいR3基は独立して、ハロゲン、−CN、オキソ基、C1〜20アルキル基、C1〜20アルコキシ基、C1〜20ハロアルキル基、NH2、NH(C1〜6アルキル)およびN(C1〜6アルキル)2から選択される。特定の実施形態において、各Arは、チエニル基、イソチアゾリル基、チアゾリル基、1,2,4−チアジアゾリル基、1,3,4−チアジアゾリル基、1,2,5−チアジアゾリル基、フェニル基、およびピロリル基から選択することができ、ここで、各基は任意に、ハロゲン、−CN、オキソ基、C1〜20アルキル基、C1〜20アルコキシ基、C1〜20ハロアルキル基、NH2、NH(C1〜6アルキル)およびN(C1〜6アルキル)2から独立して選択される1〜2個の置換基で置換されていてよい。いくつかの実施形態において、Arは非置換であり得る。いくつかの実施形態において、Arはチエニル基、イソチアゾリル基、チアゾリル基、1,2,4−チアジアゾリル基、1,3,4−チアジアゾリル基、および1,2,5−チアジアゾリル基であり、ここで、それぞれは任意に1〜2個のC1〜20アルキル基で置換されている。
一例として、(Ar)mおよび(Ar)m’は:
Figure 2014525949
(式中、R2は、本明細書中で定義されるとおりであり、そして
4は、それぞれの場合で独立して、HまたはR3であり、R3は本明細書中で定義されるとおりである)から選択することができる。
特に好ましい(Ar)mおよび(Ar)m'
Figure 2014525949
である。
リンカーZは、1、2もしくはそれ以上の二重または三重結合を含んでよく、その隣接した成分と共役系を形成する。例えば、Zは、二価ビニレン基(すなわち、1つの二重結合を有する)、二価エチニル基(すなわち、1つの三重結合を有する)、2以上の共役二重または三重結合を含むC4〜40アルケニルまたはアルキニル基,たとえば1,3−ジエン基であり得る。例えば、Zは:
Figure 2014525949
(式中、R4は本明細書中で定義されるとおりである)から選択することができる。ある実施形態では、Zは
Figure 2014525949
から選択される。
いくつかの実施形態において、M2は式:
Figure 2014525949
(式中、mは1、2、3および4から選択され;Arは本明細書中で定義されるとおりである)を有する。例えば、M2は:
Figure 2014525949
(式中、R2、R3およびR4は本明細書中で定義されるとおりである)から選択することができる。特定の実施形態において、M2は:
Figure 2014525949
(式中、R3は独立して、ハロゲン、−CN、C1〜20アルキル基、C1〜20アルコキシ基、およびC1〜20ハロアルキル基から選択することができる;R4は独立して、H、C1〜20アルキル基、C1〜20アルコキシ基、およびC1〜20ハロアルキル基から選択することができる;そしてRcは、それぞれの場合で独立して、HまたはC1〜20アルキル基であり得る)から選択することができる。
いくつかの実施形態において、M2は、1以上の任意に置換された単環式アリールまたはヘテロアリールに加えて、リンカーも含んでよい。例えば、M2は、式:
Figure 2014525949
(式中、mおよびm’は1、2および4から選択される;そしてArおよびZは本明細書中で定義されるとおりである)を有し得る。ある実施形態では、M2は:
Figure 2014525949
(式中、R4およびRcは本明細書中で定義されるとおりである)から選択することができる。
いくつかの実施形態において、M2は、1以上の任意に置換された単環式アリールまたはヘテロアリール基に加えて、1以上の任意に置換された多環式部分を含んでよい。例えば、M2は式:
Figure 2014525949
(式中、mおよびm’は1、2および4から選択される;そしてArおよびπは本明細書中で定義されるとおりである)を有し得る。ある実施形態では、M2は:
Figure 2014525949
(式中、R2およびR4は本明細書中で定義されるとおりである)から選択される。
いくつかの実施形態において、M2は:
Figure 2014525949
(式中:
2、R4はHまたはC1〜20アルキル基である)から選択される式を有する。
前述の様々なポリマーに関して、nは2〜5,000の範囲内の整数であり得る。例えば、nは2〜1,000、2〜500、2〜400、2〜300、または2〜200であり得る。ある実施形態では、nは2〜100であり得る。例えば、nは8〜500、8〜400、8〜300、または8〜200であり得る。ある実施形態では、nは8〜100であり得る。
本発明のポリマーは一般的に周囲条件で安定(「周囲安定性」)であり、一般的な溶媒中に可溶性である。本明細書中で用いられる場合、ポリマーが周囲条件、例えば、空気、周囲温度、および湿度にある期間にわたってさらされた際、ポリマーの電荷キャリア移動度または還元電位がほぼその初期測定値で維持されると、ポリマーは電気的に「周囲安定性」または「周囲条件で安定」であるとみなすことができる。例えば、本発明によるポリマーは、空気、湿度および温度を含む周囲条件に3日、5日、または10日間暴露後、その電荷キャリア移動度または酸化還元電位が、その初期値から20%を超えて、または10%を超えて変化しない場合、周囲安定性と記載することができる。加えて、対応するフィルムの光吸収が空気、湿度および温度を含む周囲条件に、3日、5日、または10日間暴露後、その初期値から20%を超えて変化しない(好ましくは、10%を超えて変化しない)場合、ポリマーは周囲安定性とみなすことができる。
本発明のポリマーに基づくOTFTは、周囲条件で長期操作性および継続した高性能を有しうる。例えば、本発明のポリマーのある実施形態に基づくOTFTは、高湿環境で申し分のない装置性能を維持しうる。本発明のポリマーのある実施形態はさらに、広範囲におよぶアニーリング温度で優れた熱安定性を示しうる。光起電装置は、長期間にわたって申し分のない電力変換効率を維持することができる。
本明細書中で用いられる場合、化合物は、少なくとも0.1mgの化合物を1mLの溶媒中に溶解させることができる場合、その化合物は溶媒中に可溶性であるとみなすことができる。一般的な有機溶媒の例としては、石油エーテル;アセトニトリル;芳香族炭化水素、たとえばベンゼン、トルエン、キシレン、およびメシチレン;ケトン、たとえばアセトン、およびメチルエチルケトン;エーテル、たとえばテトラヒドロフラン、ジオキサン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、およびt−ブチルメチルエーテル;アルコール、たとえばメタノール、エタノール、ブタノール、およびイソプロピルアルコール;脂肪族炭化水素、たとえばヘキサン;エステル、たとえば酢酸メチル、酢酸エチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸イソプロピル、および酢酸ブチル;アミド、たとえばジメチルホルムアミドおよびジメチルアセトアミド;スルホキシド、たとえばジメチルスルホキシド;ハロゲン化脂肪族および芳香族炭化水素、たとえばジクロロメタン、クロロホルム、塩化エチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、およびトリクロロベンゼン;ならびに環状溶媒、たとえばシクロペンタノン、シクロヘキサノン、および2−メチピロリドンが挙げられる。
一般的な溶媒中で溶解度が高ければ、本発明のポリマーは、他のより高価な方法に加え、溶液処理技術を用いて様々な製品に製造することができる。様々な溶液処理技術は有機エレクトロニクスで使用されてきた。一般的な溶液処理技術としては、例えば、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ゾーンキャスティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、または噴霧が挙げられる。溶液処理技術の別の例として印刷が挙げられる。本明細書中で用いられる場合、「印刷」としては、非接触処理、たとえばインクジェット印刷、微細塗布など、および接触処理、たとえばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、リソグラフ印刷、パッド印刷、ミクロ接触印刷などが挙げられる。例えば、プリンテッドエレクトロニクス技術の多くはインクジェット印刷に集中してきた。その第1の理由は、この技術によって機構の位置や多層位置あわせの制御可能性が大きくなるためである。インクジェット印刷は、あらかじめ形成されたマスターを必要としない(密着印画技術と比較して)といった利点、インク吐出のデジタル制御といった利点をもたらし、ドロップ・オン・デマンド印刷を提供する。しかしながら、密着印画技術は、超高速のロール焼き付けに非常に適しているという利点を有する。なお、異なる印刷技術は、フレキソグラフィーで用いられる粘稠の強い配合物からそれほど粘稠の強くないグラビア印刷インクへ、インクジェット印刷に好適なはるかに稀薄な溶液までに及ぶ実質的に異なるインクレオロジー特性を必要とする。そのため、スピンコーティングされた装置で十分に機能し、したがって溶液処理可能なポリマーは必然的に印刷可能であると必ずしもみなすことができるとは限らない。
本発明のポリマーを使用して、半導体材料(例えば、組成物および複合体)を製造することができ、次にこれを使用して、様々な製品、構造、および装置を製造することができる。いくつかの実施形態において、1以上の本教示のポリマーを組み入れた半導体材料は、p型半導体活性、両極性活性、光吸収、および/または発光を示しうる。
本発明は、したがって、半導体材料を製造する方法をさらに提供する。方法は、溶媒または溶媒の混合物などの液体媒体中に溶解または分散させた本明細書中で開示される1つ以上のポリマーを含む組成物を製造し、組成物を基体上に堆積させて、半導体材料前駆体を提供し、半導体前駆体を処理(例えば、加熱)して、本明細書中で開示されるポリマーを含む半導体材料(例えば、薄膜半導体)を提供することを含み得る。様々な実施形態において、液体媒体は、有機溶媒、無機溶媒、例えば水、またはそれらの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態において、組成物は、粘度調節剤、洗剤、分散剤、結合剤、相溶化剤、硬化剤、開始剤、保湿剤、消泡剤、湿潤剤、pH修飾剤、殺生物剤、および静菌剤から独立して選択される1以上の添加剤をさらに含み得る。例えば、界面活性剤および/またはポリマー(例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ−アルファ−メチルスチレン、ポリイソブテン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレートなど)を分散剤、結合剤、相溶化剤、および/または消泡剤として更に含めることができる。いくつかの実施形態において、堆積ステップを、インクジェット印刷および様々な密着印画技術(例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、パッド印刷、リソグラフ印刷、フレキソ印刷、およびミクロ接触印刷)をはじめとする印刷によって実施することができる。他の実施形態では、堆積ステップを、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ゾーンキャスティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、または噴霧によって実施することができる。
本明細書中で開示されるポリマーを利用する、電子装置、光学装置、および光電子装置、たとえば薄膜半導体、電界効果トランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ)、光機電装置、光検知器、有機発光装置、たとえば有機発光ダイオード(OLED)および有機発光トランジスタ(OLET)、相補型金属酸化物半導体(CMOS)、相補型インバータ、ダイオード、コンデンサ、センサー、Dフリップ・フロップ、整流器、およびリング発振器をはじめとするさまざまな製品が、本発明の範囲内に含まれ、その作成方法も同様に含まれる。
例えば、本明細書中で記載される様々な装置などの製品は、本教示の半導体材料および基体成分および/または誘電体成分を有する複合体を含み得る。基体成分は、ドープ処理ケイ素、インジウムスズ酸化物(ITO)、ITOでコーティングされたガラス、ITOでコーティングされたポリイミドまたは他のプラスチック、アルミニウムあるいは単独またはポリマーもしくは他の基体上にコーティングされた他の金属、ドープ処理ポリチオフェンなどから選択することができる。誘電体成分は、無機誘電体材料、例えば様々な酸化物(例えば、SiO2、Al23、HfO2)、有機誘電体材料、例えば様々なポリマー材料(例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリハロエチレン、ポリアクリレート)、および自己組織化超格子/自己組織化ナノ誘電体(SAS/SAND)材料(例えば、Yoon,M−H.et al.,PNAS,102(13):4678−4682(2005)で記載されているとおり)、ならびにハイブリッド有機/無機誘電体材料(例えば、米国特許出願第11/642,504号で記載)から製造することができる。いくつかの実施形態において、誘電体成分は、米国特許出願第11/315,076号、同第60/816,952号、および同第60/861,308号で記載されている架橋ポリマーブレンドを含み得る。複合体はさらに、1以上の電気接点を含み得る。ソース、ドレイン、およびゲート電極に好適な材料としては、金属(例えば、Au、Al、Ni、Cu)、透明な伝導性酸化物(例えば、ITO、IZO、ZITO、GZO、GIO、GITO)、および導電性ポリマー(例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホネート)(PEDOT:PSS)、ポリアニリン(PANI)、ポリピロール(PPy))が挙げられる。1以上の本明細書中で記載される複合体を、様々な有機電子、光、および光電子装置、例えば有機薄膜トランジスタ(OTFT)、特に有機電界効果トランジスタ(OFET)、ならびにセンサー、コンデンサ、単極性回路、相補型回路(例えば、インバーター回路)で具体化することができる。
したがって、本教示の態様は、本教示の半導体材料を組み入れた有機電界効果トランジスタを製造する方法に関する。本教示の半導体材料は、トップゲートトップコンタクトコンデンサ構造、トップゲートボトムコンタクトコンデンサ構造、ボトムゲートトップコンタクトコンデンサ構造、およびボトムゲートボトムコンタクトコンデンサ構造をはじめとする様々なタイプの有機電界効果トランジスタの製造に用いることができる。本発明のポリマーは、これらの装置の製造および/または使用における処理および操作上の利点を提供することができる。
図1は、4つの一般的なタイプのOFET構造:(上左)ボトムゲートトップコンタクト構造、(上右)ボトムゲートボトムコンタクト構造、(下左)トップゲートボトムコンタクト構造、および(下右)トップゲートトップコンタクト構造を示す。図1で示されるように、OFETは、誘電体層(例えば、8、8’、8"、および8’’’として示される)、半導体層(例えば、6、6’、6"、および6’’’として示される)、ゲートコンタクト(例えば、10、10’、10"、および10’’’として示される)、基体(例えば、12、12’、12"、および12’’’として示される)、ならびにソースおよびドレインコンタクト(例えば、2、2’、2"、2’’’、4、4’、4"、および4’’’として示される)を含みうる。
ある実施形態では、OTFT装置は、ドープ処理ケイ素基体上で本発明のポリマーを使用し、SiO2を誘電体として、トップコンタクト形状で製造することができる。特定の実施形態において、少なくとも本発明のポリマーを組み入れた活性な半導体層を室温または高温で堆積させることができる。他の実施形態において、少なくとも1つの本発明のポリマーを組み入れた活性な半導体層を本明細書中で記載されるスピンコーティングまたは印刷によって施用することができる。トップコンタクト装置について、シャドーマスクを用いてフィルムの上面上に金属接点をパターン化することができる。
ある実施形態において、OTFT装置は、プラスチックホイル上の本発明のポリマーを使用し、ポリマーを誘電体として、トップゲートボトムコンタクト形状で製造することができる。特定の実施形態において、少なくとも本教示のポリマーを組み入れた活性な半導電層を室温または高温で堆積させることができる。他の実施形態において、少なくとも本発明のポリマーを組み入れた活性な半導電層を本明細書中で記載されるスピンコーティングまたは印刷によって施用することができる。ゲートおよびソース/ドレイン接点は、Au、他の金属、または導電性ポリマーで作成することができ、蒸着および/または印刷によって堆積させることができる。
本発明のポリマーが有用である他の製品として、光電池または太陽電池が挙げられる。本発明のポリマーは、広範囲の光吸収および/または調整されたレドックス特性およびバルクキャリア移動度を示してよく、先の用途に望ましいものとする。したがって、本明細書中で記載されるポリマーは、それぞれ隣接するp型またはn型半導体材料を含み、p−n接合点を形成する太陽光発電設計におけるM2ユニットの特質に応じて、アクセプター(n型)半導体またはドナー(p型)半導体として使用することができる。ポリマーは薄膜半導体の形態であってよく、これを基体上に堆積させて、複合体を形成することができる。そのような装置における本発明のポリマーの利用は、当業者の知識範囲内である。
したがって、本教唆の別の態様は、1以上の本発明の半導体材料を組み入れた有機発光トランジスタ、有機発光ダイオード(OLED)、または有機光起電装置を製造する方法に関する。
実施例
実施例1
Figure 2014525949
(1)の合成:0℃の無水マレイン酸(11.8g、0.12モル)の30mLのDCM中懸濁液に、ドデシルアミン(22.3g、0.12モル)の80mLのDCM中溶液をゆっくりと添加し、その間、さらに多くの白色沈殿が形成された。添加後、反応混合物を室温でさらに1時間撹拌した。pptを次いで濾過し、乾燥した(32.1g)。白色固体に、次いでNaOAc(3.95g)の75mLの無水酢酸中懸濁液を添加した。白色懸濁液混合物をその後2時間還流させ、その間、透明なオレンジ色溶液が形成された。混合物を室温まで冷却し、水に注いだ。水性層をエーテル(2×100mL)で抽出した。エーテル層を次いで2%KOH(2×100mL)、水で洗浄し、MgSO4上で乾燥した。粗物質を、DCMを用いたカラムクロマトグラフィーによって精製して、化合物(1)を白色固体として得た。m=16.5g(52%)。
Figure 2014525949
(2)の合成:(1)(15.78g、0.059モル)の72mLのAcOH中懸濁液に、NaOAc(9.75g、0.119モル)を添加した。混合物を0℃まで冷却し、Br2(9.2mL)の14mLのAcOH中溶液を滴加した。混合物を次いで7時間還流加熱した。混合物を室温まで冷却し、100mLの水に注いだ。水性層を酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。有機層を次いで10%Na2SO3(2×50mL)、水(3×50mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥し、次いで濃縮した。粗物質を、Hex/DCM2:1を用いたカラムクロマトグラフィーによって精製して、化合物(2)を白色固体として得た。m=16.78g(66%)。
Figure 2014525949
(3)の合成:500mLの2口RBF中の(2)(10g、23.63ミリモル)、3−チオフェンボロン酸(7.56g、59.08ミリモル)、Pd(PtBu23(0.8g、1.18ミリモル)およびCsF(26.92g、177ミリモル)の混合物に、250mLのジオキサンを添加した。混合物を100℃で24時間加熱した。混合物を室温まで冷却し、ジオキサンの3/4を減圧下で除去した。残留物を次いで水中に注ぎ、次いでCHCl3(3×100mL)で抽出した。有機層を塩水で洗浄し、MgSO4上で乾燥し、濃縮した。粗物質を、Hex/DCM4:1を用いたカラムクロマトグラフィーによって精製して、化合物(3)を明黄色固体として得た。m=7.23g(71%)。
Figure 2014525949
(4)の合成:(3)(4.87g、11.3ミリモル)を100mLのCHCl3および25mLのAcOH中に溶解させ、次いでNBS(2×8.06g、2×45.3ミリモル)を添加した(3時間で2回に分ける)。混合物を60℃で18時間加熱した。水を添加して反応をクエンチした。混合物をDCM(3×50mL)で抽出し、そして合わせた有機層をNa2SO4上で乾燥し、濃縮した。粗物質を、Hex/EA(3%)を用いたカラムクロマトグラフィーによって精製して、化合物(4)を粘着性暗褐色液体(長時間静置したところ凝固した)として得た。m=5.4g(64%)。
Figure 2014525949
(5)の合成:250mLの二口RBF中(4)(3.46g、4.6ミリモル)およびCu(294mg、4.6ミリモル)に、100mLのDMFを添加し、混合物を110℃で18時間加熱した。さらなるCu(74mg)を反応混合物に添加し、110℃で18時間加熱を続けた。さらにCu(26mg)を次いで添加し、そして加熱を14時間続けた。残存する出発物質がなくなったら、反応混合物を室温まで冷却した。その間に暗黄色結晶が形成された。結晶をろ過し、DCM/Hex中で再結晶させて、1.65gの(5)を黄色固体として得た(収率61%)。
Figure 2014525949
実施例2
Figure 2014525949
等モル量の5(0.06ミリモル、35.1mg)および6(0.06ミリモル、51.3mg)を無水クロロベンゼン(7mL)中に溶解させ、続いてトリ(ジベンジリデン−アセトン)ジパラジウム(0)(0.0018ミリモル、1.6mg)およびトリ(o−トリル)ホスフィン(0.0036ミリモル、1.1mg)をN2下で添加した。結果として得られた混合物を2日間N2下で還流させた。2−ブロモ−チオフェンおよび2−トリブチルスタンニルチオフェンを末端封鎖剤として添加した。室温まで冷却した後、反応混合物をメタノール(300mL)中で沈殿させ、2時間室温にて撹拌した。ポリマーP1を濾過し、メタノールで洗浄し、アセトン中24時間ソックスレー抽出に供した。EA(計算値):%C73.39(73.13)、%H8.06(8.57)。
実施例3
Figure 2014525949
等モル量の5(0.24ミリモル、140.5mg)および7(0.24ミリモル、199mg)を無水クロロベンゼン(4.8mL)中に溶解させ、続いてトリ(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.0072ミリモル、6.6mg)およびトリ(o−トリル)ホスフィン(0.0144ミリモル、4.4mg)をN2下で添加した。結果として得られた混合物を2日間N2下で還流させた。2−ブロモチオフェンおよび2−トリブチルスタンニルチオフェンを末端封鎖剤として添加した。室温まで冷却した後、反応混合物をメタノール(300mL)中で沈殿させ、2時間室温にて撹拌した。ポリマーP2を濾過し、メタノールで洗浄し、アセトン中で24時間ソックスレー抽出に供した。ポリマーP2をクロロベンゼン中に再溶解させ、メタノールから析出させ、濾過し、メタノールで洗浄し、乾燥させて褐色固体(164mg)を得た。Mn=5.3×103、D=5.9。
Figure 2014525949
実施例4
Figure 2014525949
等モル量の5(0.0922g、0.157ミリモル)およびジスタンニルシクロペンタジチオフェン8(0.150g、0.157ミリモル)をPd2dba3(0.00431g、0.00471ミリモル)およびP(o−トリル)3(0.00287g、0.00942ミリモル)とあわせて50mlのシュレンクチューブ中にN2下で添加した。無水クロロベンゼン(5.2mL)を次いで混合物に添加し、そしてN2下、130℃で2日間還流させた。2−ブロモチオフェンおよび2−トリブチルスタンニルチオフェンを末端封鎖剤として添加した。反応混合物を室温まで冷却した後、メタノール(300mL)中で沈殿させ、2時間室温にて撹拌した。ポリマーP3を次いでアセトン中ソックスレー抽出に供し、メタノール中で再沈殿させた。収量:0.115gの暗色固体(70%)Mn:1.04×104g/モル、D:2.65 元素分析(計算値):C、73.93(74.15);H、8.70(9.04);N、1.28(1.30)。
装置結果(実施例6を参照のこと):1.4*10-3cm2-1-1(BGBC、200℃)
実施例5
Figure 2014525949
等モル量の5(0.148g、0.252ミリモル)およびジスタンニル(3,3’’’−ビスドデシル−クアテルチオフェン)9(0.250g、0.252ミリモル)をPd2dba3(0.0069g、0.00755ミリモル)およびP(o−トリル)3(0.0046g、0.0151ミリモル)とあわせて50mlのシュレンクチューブ中にN2下で添加した。無水クロロベンゼン(12mL)を次いで混合物に添加し、N2下130℃で2日間還流した。反応混合物を室温まで冷却した後、メタノール(300mL)中で沈殿させ、2時間室温にて撹拌した。ポリマーP4を次いでアセトン中ソックスレー抽出に供し、メタノール中で再沈殿させた。収量:0.136gの暗色固体(49%)Mn:1.03*104g/モル、D:1.61
実施例6
P3に基づくボトムゲートボトムコンタクトトランジスタの製造
リソグラフィーによってパターン形成された金源およびドレイン電極を有するSi/SiO2[200nmSiO2]基体上でボトムゲートボトムコンタクト(BGBC)TFTを製造した。チャンネル長さおよび幅はそれぞれ5μmおよび350μmであり、これによってW/L=70となる。これらの基体をHMDS処理した。半導体層を半導体溶液(ジクロロベンゼン中に溶解させた30mg/ml)から2000rpmで1分間スピンコーティングによって堆積させた。装置をさらに不活性条件で200℃にて30分間さらにアニールした後、周囲条件で測定した。
装置結果:移動度(ポリマーP3)=1.4*10-3cmV-1-1(BGBC、200℃)

Claims (18)

  1. 式:
    Figure 2014525949
    (式中:
    1は、任意に置換されているジチエノフタルイミド:
    Figure 2014525949
    (式中:
    XはNまたはC−Rであり、
    ここで、RはHまたはC1〜C40アルキル基であり、
    1は、それぞれの場合で独立して、H、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C1〜40ハロアルキル基、および単環式または多環式部分から選択され、
    ここで:
    1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、およびC1〜40ハロアルキル基のそれぞれは、ハロゲン、−CN、−NO2、OH、−NH2、−NH(C1〜20アルキル)、−N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)OH、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−OC1〜20アルキル、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、および−Si(C1〜20アルキル)3から独立して選択される1〜10個の置換基で任意に置換されていてよい;
    そして
    単環式または多環式部分は任意のリンカーを介してイミド窒素に共有結合することができ、ハロゲン、オキソ、−CN、−NO2、OH、=C(CN)2、−NH2、−NH(C1〜20アルキル)、−N(C1〜20アルキル)2、−S(O)2OH、−CHO、−C(O)OH、−C(O)−C1〜20アルキル、−C(O)−OC1〜20アルキル、−C(O)NH2、−C(O)NH−C1〜20アルキル、−C(O)N(C1〜20アルキル)2、−SiH3、−SiH(C1〜20アルキル)2、−SiH2(C1〜20アルキル)、−Si(C1〜20アルキル)3、−O−C1〜20アルキル、−O−C1〜20アルケニル、−O−C1〜20ハロアルキル、C1〜20アルキル、C1〜20アルケニル、C1〜20ハロアルキル、C7〜20アリールアルキル、C6〜20アリールオキシおよびC7〜20アリールカルボニルから独立して選択される1〜5個の置換基で任意に置換されていてよい)であり、
    2は、1以上の環状部分を含む繰り返し単位である;そして
    nは2〜5000の整数である)のポリマー。
  2. 2が:
    Figure 2014525949
    (式中:
    πは、1〜6個のRe基で任意に置換された8〜24個の環原子を有する多環式芳香族またはヘテロ芳香族部分である;
    Arは、それぞれの場合で独立して、5〜8員アリールまたはヘテロアリール基であり、ここで、これらの基のそれぞれは1〜6個のRe基で任意に置換されている;
    ここで:
    eは、それぞれの場合で独立して、a)ハロゲン、b)−CN、c)−NO2、d)オキソ、e)−OH、f)=C(Rf2、g)C1〜40アルキル基、h)C2〜40アルケニル基、i)C2〜40アルキニル基、j)C1〜40アルコキシ基、k)C1〜40アルキルチオ基、l)C1〜40ハロアルキル基、m)−Y−C5〜10シクロアルキル基、n)−Y−C6〜14アリール基、o)−Y−C6〜14ハロアリール基、p)−Y−5〜12員シクロへテロアルキル基、またはq)−Y−5〜14員ヘテロアリール基であって、ここで、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C2〜40アルキニル基、C5〜10シクロアルキル基、C6〜14アリール基、C6〜14ハロアリール基、5〜12員シクロへテロアルキル基、および5〜14員ヘテロアリール基のそれぞれは、1〜4個のRf基で任意に置換されている;
    fは、それぞれの場合で独立して、a)ハロゲン、b)−CN、c)−NO2、d)オキソ、e)−OH、f)−NH2、g)−NH(C1〜20アルキル)、h)−N(C1〜20アルキル)2、i)−N(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、j)−N(C6〜14アリール)2、k)−S(O)wH、l)−S(O)w−C1〜20アルキル、m)−S(O)2OH、n)−S(O)w−OC1〜20アルキル、o)−S(O)w−OC6〜14アリール、p)−CHO、q)−C(O)−C1〜20アルキル、r)−C(O)−C6〜14アリール、s)−C(O)OH、t)−C(O)−OC1〜20アルキル、u)−C(O)−OC6〜14アリール、v)−C(O)NH2、w)−C(O)NH−C1〜20アルキル、x)−C(O)N(C1〜20アルキル)2、y)−C(O)NH−C6〜14アリール、z)−C(O)N(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、aa)−C(O)N(C6〜14アリール)2、ab)−C(S)NH2、ac)−C(S)NH−C1〜20アルキル、ad)−C(S)N(C1〜20アルキル)2、ae)−C(S)N(C6〜14アリール)2、af)−C(S)N(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、ag)−C(S)NH−C6〜14アリール、ah)−S(O)wNH2、ai)−S(O)wNH(C1〜20アルキル)、aj)−S(O)wN(C1〜20アルキル)2、ak)−S(O)wNH(C6〜14アリール)、al)−S(O)wN(C1〜20アルキル)−C6〜14アリール、am)−S(O)wN(C6〜14アリール)2、an)−SiH3、ao)−SiH(C1〜20アルキル)2、ap)−SiH2(C1〜20アルキル)、aq)−Si(C1〜20アルキル)3、ar)C1〜20アルキル基、as)C2〜20アルケニル基、at)C2〜20アルキニル基、au)C1〜20アルコキシ基、av)C1〜20アルキル−チオ基、aw)C1〜20ハロアルキル基、ax)C5〜10シクロアルキル基、ay)C6〜14アリール基、az)C6〜14ハロアリール基、ba)5〜12員シクロヘテロアルキル基、またはbb)5〜14員ヘテロアリール基である;
    Yは、それぞれの場合で独立して、二価C1〜6アルキル基、二価C1〜6ハロアルキル基、および共有結合から選択される;そして
    wは、0、1、または2である;
    Zは共役直鎖状リンカーである;
    m、m’は独立して、0、1、2、3、4、5または6であり、
    m"は0、1、2または3である)から選択される、請求項1記載のポリマー。
  3. 1がH、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C2〜40アルキニル基、C1〜40ハロアルキル基、−L−Ar1−Ar1、−L−Cy1、−L−Cy1−Cy1から選択され、
    ここで:
    Lは、それぞれの場合で独立して、−Y−O−Y−、−Y−C(O)−Y−、二価C1〜20アルキル基、二価C1〜20アルケニル基、二価C1〜20ハロアルキル基、および共有結合から選択される;
    Ar1は、それぞれの場合で独立して、一価もしくは二価C6〜14アリール基または5〜14員ヘテロアリール基であり、それぞれは任意に、ハロゲン、−CN、C1〜6アルキル基、C1〜6アルコキシ基、およびC1〜6ハロアルキル基から独立して選択される1〜5個の置換基で置換されている;
    Cy1は、それぞれの場合で独立して、一価もしくは二価C5〜14シクロアルキル基または5〜14員シクロヘテロアルキル基であり、それぞれは任意に、ハロゲン、−CN、C1〜6アルキル基、C1〜6アルコキシ基、およびC1〜6ハロアルキル基から独立して選択される1〜5個の置換基で置換されている;
    Yは、それぞれの場合で独立して、二価C1〜6アルキル基、二価C1〜6ハロアルキル基、および共有結合から選択される、請求項1または2記載のポリマー。
  4. Arが、それぞれの場合で独立して:
    Figure 2014525949
    (式中:
    a、b、cおよびdは独立して、−S−、−O−、−CH=、=CH−、−CR3=、=CR3−、−C(O)−、−C(C(CN)2)−、−N=、=N−、−NH−および−NR3−から選択される;
    3は、それぞれの場合で独立して、a)ハロゲン、b)−CN、c)−NO2、d)−N(Rc2、e)−ORc、f)−C(O)Rc、g)−C(O)ORc、h)−C(O)N(Rc2、i)C1〜40アルキル基、j)C2〜40アルケニル基、k)C2〜40アルキニル基、l)C1〜40アルコキシ基、m)C1〜40アルキルチオ基、n)C1〜40ハロアルキル基、o)−Y−C5〜14シクロアルキル基、p)−Y−C6〜14アリール基、q)−Y−5〜14員シクロへテロアルキル基、およびr)−Y−5〜14員ヘテロアリール基から選択され、ここで、C1〜40アルキル基、C2〜40アルケニル基、C2〜40アルキニル基、C5〜14シクロアルキル基、C6〜14アリール基、5〜14員シクロへテロアルキル基、および5〜14員ヘテロアリール基のそれぞれは任意に1〜5個のRe基で置換されている;
    cは、それぞれの場合で独立して、H、C1〜6アルキル基、および−Y−C6〜14アリール基から選択される;
    eおよびYは請求項2で定義されるとおりである)から選択される、請求項2または3記載のポリマー。
  5. Arが、それぞれの場合で独立して、二価フェニル基、チエニル基、ピロリル基、イソチアゾリル基、チアゾリル基、1,2,4−チアジアゾリル基、1,3,4−チアジアゾリル基、および1,2,5−チアジアゾリル基であって、任意に1または2個のR3基で置換されたものから選択され、ここで、R3は請求項4で定義されるとおりである、請求項4記載のポリマー。
  6. (Ar)mおよび(Ar)m'が:
    Figure 2014525949
    (式中、R4は、それぞれの場合で独立して、HまたはR3であり、R3は請求項4で定義されるとおりである)から選択される、請求項5記載のポリマー。
  7. Zが:
    Figure 2014525949
    (式中、R4は、それぞれの場合で独立して、HまたはR3であり、R3は請求項4で定義されるとおりである)から選択される、請求項2〜6のいずれか1項に記載のポリマー。
  8. πが:
    Figure 2014525949
    (式中:
    k、k’、lおよびl’は独立して、−CR2=、=CR2−、−C(O)−、および−C(C(CN)2)−から選択される;
    p、p’、qおよびq’は独立して、−CR2=、=CR2−、−C(O)−、−C(C(CN)2)−、−O−、−S−、−N=、=N−、−N(R2)−、−SiR2=、=SiR2−、および−SiR22−から選択される;
    rおよびsは独立して−CR22−または−C(C(CN)2)−である;
    u、u’、vおよびv’は、独立して−CR2=、=CR2−、−C(O)−、−C(C(CN)2)−、−S−、−S(O)−、−S(O)2−、−O−、−N=、=N−、−SiR2=、=SiR2−、−SiR22−、−CR22−CR22−および−CR2=CR2−から選択される;そして
    2は、それぞれの場合で独立して、HまたはReであり、ここでReは請求項2で定義されるとおりである)
    から選択される、任意に置換された8〜24員アリールまたはヘテロアリール基である、請求項2〜7のいずれか1項に記載のポリマー。
  9. πが
    Figure 2014525949
    (式中、R2は、C1〜20アルキル基、C1〜20アルコキシ基、およびC1〜20ハロアルキル基から選択され、ただし、R2が窒素原子と結合する場合、R2はアルコキシ基でないとする)
    から選択される、請求項2〜8のいずれか1項に記載のポリマー。
  10. 2
    Figure 2014525949
    (式中、R2、R3およびR4は請求項6〜9で定義されるとおりである)から選択される、請求項8または9記載のポリマー。
  11. 2が、任意に1〜2個のR3基で置換された1以上の5員ヘテロアリール基を含み、ここで、R3が、それぞれの場合で独立して、ハロゲン、−CN、C1〜20アルキル基、C1〜20アルコキシ基、およびC1〜20ハロアルキル基から選択される、請求項1〜10のいずれか1項に記載のポリマー。
  12. 2が:
    Figure 2014525949
    (式中:
    2、R4はHまたはC1〜20アルキル基である)から選択される、請求項1〜11のいずれか1項に記載のポリマー。
  13. nが4〜1000の整数である、請求項1〜12のいずれか1項に記載のポリマー。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の1以上のポリマーを含む電子装置、光学装置、および光電子装置からなる群から選択される、製品。
  15. 製品が、請求項1〜13のいずれか1項に記載の1以上のポリマーを含む薄膜半導体である、請求項14記載の製品。
  16. 製品が、請求項15記載の薄膜半導体を含む電界効果トランジスタ装置である、請求項14記載の製品。
  17. 製品が、請求項15記載の薄膜半導体を含む光起電装置である、請求項14記載の製品。
  18. 製品が、請求項15記載の薄膜半導体を含む有機発光装置である、請求項14記載の製品。
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