JP2017039655A - 有機半導体材料としてのビナフチル誘導体 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が比較的簡単で、耐酸化性等の安定性及び有機溶媒への溶解性に優れ、かつ加工性に特徴を有する有機半導体を提供する。【解決手段】下記化学式［化１］で示される化合物の少なくとも１種を含有してなる有機化合物。［化１］化学式［化１］において、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に、水素原子及びハロゲン原子、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアルキニル基、置換もしくは無置換のアルコキシル基、置換もしくは無置換のカルボニル基、置換もしくは無置換のエステル基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のイミノ基、置換もしくは無置換のスルフィド基、置換もしくは無置換のスルホキシド基、置換もしくは無置換のスルホニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、ニトリル基、メルカプト基のうち、少なくとも一つを含んでいる。【選択図】無

Description

本発明は、耐酸化性等の安定性及び有機溶媒への溶解性に優れ、かつ加工性に特徴を有する有機半導体に関する。

有機薄膜トランジスタは、有機材料の特徴である軽量性と、柔軟性を活かした、安価なトランジスタ製品を実現できる可能性があることから、研究開発が盛んに行われている。有機半導体材料は、有機トランジスタの中で薄膜として存在するが、その特性は、デバイスの製造プロセスやデバイスの性能を左右する非常に重要な要素となっている。中でも、ペンタセンに代表される多環芳香族化合物は、その高い移動度と化合物自体の安定性の面から、これまでも多くの報告がなされている。（非特許文献１）

有機薄膜トランジスタの製造方法としては、一般的に真空蒸着法に代表されるドライプロセスと、溶液塗布法に代表されるウェットプロセスに大別でき、製造コストの大幅なコストダウンが実現できる点から、ウェットプロセスに適応できることが好ましい。しかし、トランジスタの性能面からは、ドライプロセスが有利なため、どちらの材料にも適応できる柔軟性の高い材料があれば、さらに好ましいといえる。

そのような状況下、ウェットプロセスにもドライプロセスにも適応できる新たな有機半導体材料として、ベンゾカルコゲノベンソカルコゲノフェン誘導体が開示された。（特許文献１、非特許文献２）

分子構造が複雑になるほど、出発原料の価格が高価になったり、最終化合物までの工程数が増えることで、結果的に高価なものになることがあり、産業上課題となっている。そこで、本発明者らは、よりシンプルな構造を有する安価な化合物において、有機半導体としての特性を出せないか実験を繰り返し、本発明の化合物に到達した。

国際公開 ＷＯ ２００６／０７７８８８ Ａ１

Ｈｏｎｇ Ｍｅｎｇ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｂｅｎｄｉｋｏｖ，Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｍｉｔｃｈｅｌｌ，Ｒｏｇｅｒ Ｈｅｌｇｓｏｎ，Ｆｒｅｄ Ｗｕｄｌ，Ｚｈｅｎａｎ Ｂａｏ，Ｔｈｅｏ Ｓｉｅｇｒｉｓｔ，Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｋｌｏｃ， Ｃｈｅｎｇ−Ｈｓｕａｎ Ｃｈｅｎ，「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」 ２００３年、１５巻、ｐ．１０９０ Ｈｉｄｅａｋｉ Ｅｂａｔａ，Ｔａｋａｆｕｍｉ Iｚａｗａ，Ｅｉｇｏ Ｍｉｙａｚａｋｉ，Ｋａｚｕｏ Ｔａｋｉｍｉｙａ，Ｍａｓａａｋｉ Iｋｅｄａ，Ｈｉｒｏｋａｚｕ Ｋｕｗａｂａｒａ， Ｔａｔｓｕｔｏ Ｙｕｉ，「Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｃｍｉｃａ１ Ｓｏ-ｃｉｅｔｙ」 ２００７年，第１２９巻 Ｐａｇｅ １５７３２

本願の解決しようとする課題は、耐酸化性等の安定性及び有機溶媒への溶解性に優れ、かつ加工性に特徴を有する有機半導体として使用できる有機化合物である。

すなわち、第１発明は、下記化学式［化１］で示される化合物の少なくとも１種を含有してなる有機化合物である。
［化１］

化学式［化１］中のＲ^１〜Ｒ^４は、それぞれ独立に、水素原子及びハロゲン原子、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアルキニル基、置換もしくは無置換のアルコキシル基、置換もしくは無置換のカルボニル基、置換もしくは無置換のエステル基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のイミノ基、置換もしくは無置換のスルフィド基、置換もしくは無置換のスルホキシド基、置換もしくは無置換のスルホニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ニトロ基、ニトリル基のうち、少なくとも一つを含んでいる。但し、Ｒ^１〜Ｒ^４のすべてが水素原子であるものは除く。

これらのうち好ましいものとしては、水素原子及び置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルキニル基、置換もしくは無置換のアルコキシル基が挙げられる。

置換アリール基としては、炭素数７〜３０の置換アリール基が好ましく、アルキル置換アリール基、もしくはフッ素置換アリール基が好ましい。例えば、４−アルキルフェニル基、３−アルキルフェニル基などのアルキルフェニル基が挙げられる。アルキル基は、炭素数１〜２０が好ましく、直鎖および分岐のアルキル基を用いることができるが、分子配列の観点から直鎖のアルキル基が好ましい。

フッ素置換アリール基としては、具体的には、２，３，４−トリフルオロフェニル基、２，３−ジフルオロフェニル基、４−フルオロフェニル基、３−フルオロフェニル基、３，５−ジフルオロフェニル基などが挙げられる。
無置換のアリール基としては、炭素数６〜３０のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、ジフェニル基、ジナフチル基などが挙げられる。

置換複素環基としては、アルキル置換複素環基が好ましい。例えば、５−アルキル−２−チエニル基、１−アルキル−２−ピロリル基などが挙げられる。アルキル基は、炭素数１〜２０が好ましく、直鎖および分岐のアルキル基を用いる事ができるが、分子配列の観点から、直鎖のアルキル基が好ましい。
無置換複素環基としては、特に限定されず、具体的には、２−チエニル基、２−ベンゾチエニル基、２−フリル基、２−ピリジル基、２−ビピリジル基などが挙げられる。

置換アルキル基としては、炭素数１〜３０のフルオロアルキル基が好ましい。フルオロアルキル基は特に限定されず、トリフルオロメチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロドデシル基などが挙げられる。

無置換アルキル基としては、直鎖型、分岐型、環状型のアルキル基があり、炭素数１〜３０の直鎖型、または環状型の無置換アルキル基が好ましい。例えば、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、イソプロピル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、アダマンチル基などが挙げられる。

置換アルキニル基としては、炭素数１〜３５のアリ−ルアルキニル基が好ましい。アリールアルキニル基は特に限定されず、フェニルエチニル基、ナフチルエチニル基、ビフェニルエチニル基、ターフェニルエチニル基などが挙げられる。

無置換アルキニル基としては、炭素数１〜３０のアルキニル基が好ましい。例えば、エチニル基、メチルエチニル基、（ｎ−オクチル）エチニル基、シクロペンチルエチニル基などが挙げられる。

置換アルコキシ基としては、炭素数６〜４０のアリールアルコキシ基、炭素数１〜３０のフルオロアルコキシ基が好ましい。アリールアルコキシ基としては、フェニルメチルオキシ基、フェニルエチルオキシ基、フェニルプロピルオキシ基、ヘキシルフェニルエチルオキシ基などが挙げられる。フルオロアルコキシ基としては、トリフルオロメトキシ基、パーフルオロオクチロキシ基、パーフルオロドデシロキシ基などが挙げられる。

無置換アルコキシ基としては、炭素数１〜３０のアルコキシ基が好ましい。例えば、ｎ−ブトキシ基、ｎ−ペンチロキシ基、ｎ−ヘキシロキシ基ｎ−ヘプトキシ基、ｎ−オクチロキシ基、ｎ−ノニロキシ基、ｎ−デシロキシ基、ｎ−ウンデシロキシ基、ｎ−ドデシロキシ基、ｎ−トリデシロキシ基、イソプロポキシ基、ｔ−ブチロキシ基、シクロプロポキシ基、シクロペンチロキシ基などが挙げられる。
尚、Ｒ^１〜Ｒ^４のすべてが水素原子であるものは、［化１］で示される有機化合物より除かれる。

続いて、第２発明は、Ｒ^２及びＲ^４のいずれもが、水素原子であり、かつ、Ｒ^１及びＲ^３が水素原子以外の置換基である第１発明の有機化合物である。

第１発明記載の化学式［化１］に示す化合物の内、Ｒ^２及びＲ^４のいずれもが、水素原子であり、かつ、Ｒ^１及びＲ^３が水素原子以外の置換基である有機化合物である。

続いて、第３発明は、Ｒ^１及びＲ^３が水素原子以外の同一の置換基とする第２発明に記載の有機化合物である。

第３発明は、第１発明記載の化学式［化１］に示す化合物の内、Ｒ^２及びＲ^４のいずれもが、水素原子であり、かつ、Ｒ^１及びＲ^３が水素原子以外の置換基と限定する第２発明の有機化合物のうち、更に、Ｒ^１及びＲ^３が水素原子以外の同一の置換基であると限定した有機化合物である。

第１発明及び第２発明の化合物は、π電子系を有する分子であり、このような化合物が複数集まり、互いに重なり合うことにより、これら分子間のキャリア移動度の向上が可能となる。この分子同士の重なりを助けるために、第３発明に記載したように、官能基は少なくとも２つ以上が同一であるほうが分子が並列になりやすくなるため望ましい。また、分子を並べる手段として、液晶性を利用することもできる。

続いて、第４発明は、ＨＰＬＣ純度９９％以上の純度を有する第１発明から第３発明のいずれかの有機化合物である。

第１発明から第３発明の有機化合物を有機半導体材料として使用する場合、その純度が、材料の耐久性、増幅作用、応答速度等の性能のバラツキに大きく影響するため、その純度を限定するものである。
第１発明から第３発明のいずれかの有機化合物をＨＰＬＣ純度９９％以上の純度とするには、液体クロマトグラフィー法、昇華法、ゾーンメルティング法、ゲルパーミェーションクロマトグラフィー法、再結晶法及びこれらの組合せなどの精製法により可能である。

本発明の有機化合物は、純度によってトランジスタ特性などが影響を受けるため、ＨＰＬＣ純度９９％以上であると、電気特性のバラツキが低減し、信頼性が高まるなど、産業上利用価値が高くなる。
ＨＰＬＣ純度の測定方法は、公知の方法が利用できる。用いるカラムや溶離液に用いる溶媒に制限はないが、カラムは、シリカゲル表面をオクタデシルシリル基で修飾したＯＤＳカラムが好ましく、溶離液については、アセトニトリル、ＴＨＦ、ＤＭＦ、クロロホルムなど極性の異なる溶媒を組みあわせることが好ましい。

続いて、第５発明は、第４発明のいずれかの有機化合物、あるいは第４発明のいずれかの有機化合物を組み合わせてからなる、有機半導体材料である。

第４発明は、第１発明から第３発明の有機化合物のうち、その純度を９９％以上に限定した有機化合物である。この限定されたそれぞれの有機化合物、あるいは、それらの有機化合物を組み合わせてからなる有機化合物を有機半導体材料として使用するものである。有機半導体材料とは、半導体としての性質を示す有機化合物を材料とするものである。

続いて、第６発明は、第５発明の有機半導体材料を使用する有機電子デバイスである。

第５発明の有機半導体材料を使用し有機電子デバイスを構成するものである。有機電子デバイスとは、前記の有機半導体材料を使用し、電子の働きを応用し，増幅など能動的な仕事をする素子をいう。

第６発明の有機電子デバイスのうち、有機トランジスタを製作する際、有機半導体材料は、主として薄膜の形態で用いられるが、その薄膜作製法として、ウェットプロセスとドライプロセスどちらを使用してもよい。本発明の化合物は、有機溶媒等への溶解させることにより、産業上メリットの大きいウェットプロセスに適応できる。

ここで、有機溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、シクロヘキサノール、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン、メチルエチルケトン、ジグライム、テトラヒドロフランなど、これまで公知のものが使用できる。これらの溶媒は、一種類もしくは二種類以上の混合物を用いても良い。また、本発明の化合物を有機溶媒等へ溶解させる場合、温度や圧力に特に制限は無いが、溶解させる温度に関しては、０〜２００℃の範囲が好ましく、さらに好ましくは、１０〜１５０℃の範囲である。また、溶解させる圧力に関しては、０．１〜１００ＭＰａの範囲が好ましく、さらに好ましくは、０．１〜１０ＭＰａの範囲である。また、有機溶媒の代わりに、超臨界二酸化炭素のようなものを用いることも可能である。

ここで言うウェットプロセスとは、スピンコート法、ディップコート法、バーコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、平板印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法などを示しており、これら公知の方法が利用できる。
また、ここで言うドライプロセスとは、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、レーザー蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、気相輸送成長法などを示しており、これら公知の方法が利用できる。

本発明の有機トランジスタには、電極が使用されるが、その導電性材料としては特に限定はなく、例えば、金、銅、銀、ニッケル、クロム、鉄、スズ、アルミニウム、インジウム、パラジウム、ゲルマニウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、マンガン、チタン、リチウム、亜鉛、タングステン、モリブデン、酸化スズ、酸化インジウム、銀ペースト、カーボンペースト、ＩＴＯ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどが挙げられる。これらの電極は、一種類もしくは二種類以上の混合物を用いても良い。

本発明の有機トランジスタには、ゲート絶縁膜が使用されるが、その絶縁膜としては特に限定はなく、ポリメチルメタクリレート、パリレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ＣＹＴＯＰのような有機絶縁膜や、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどの無機絶縁膜を用いることができる。なお、ＣＹＴＯＰとは、アモルファス（非晶質）構造を有するフッ素樹脂で、透明性があり、コーティング剤、絶縁膜等に使用される。

本発明のトランジスタにおいて、有機半導体層は、ドーピング処理を施されていてもよい。ドーパントとしては、ドナー性のドーパントとアクセプター性のドーパントを用いることができる。ドナー性のドーパントとしては、有機半導体に、電子を供与できる化合物であれば、好適に用いる事ができる。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属や、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属。イットリウム、ランタン、ユーロピウム、などの希土類金属。テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウムなどのカチオンが挙げられる。

アクセプター性のドーパントとしては、有機半導体から、電子を取り去ることができる化合物であれば好適に用いる事ができる。例えば、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素などのハロゲン化合物。五フッ化リン、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素などのルイス酸、フッ化水素、硫酸、硝酸などのプロトン酸、酢酸、ギ酸、アミノ酸などの有機酸。三塩化鉄、四塩化チタン、四塩化ジルコニウム、五フッ化タングステン、六塩化タングステンなどの遷移金属化合物塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、スルホン酸アニオンなどの電解質アニオンなどが挙げられる。

また、上記有機トランジスタは、物理的損傷から保護するために、有機トランジスタの全面あるいは一部に保護層を設けることもできる。保護層を形成する材料としては、特に限定はなく、ポリメチルメタクリレート、パリレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ＣＹＴＯＰのような有機化合物や、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどの無機化合物を用いることができる

第１発明は、耐酸化性等の安定性及び有機溶媒への溶解性に優れ、かつ加工性に特徴を有する新たな有機化合物を提供するものである。第２発明、第３発明は、第１発明のうち、官能基を限定した有機化合物を提供するものである。第４発明は、第１発明から第３発明の有機化合物のＨＰＬＣ純度を９９％以上に限定し、その用途を拡大するものである。第５発明は、ＨＰＬＣ純度を９９％以上とした第４発明の有機化合物を有機半導体材料として使用するものである。第６発明は、第５発明の有機半導体材料を電子デバイスとして使用し、この電子デバイスを保護するものである。

図１は、トップコンタクト型ＦＥＴの概略図である。 図２は、ボトムコンタクト型ＦＥＴの慨略図である。 図３は、６，６’−ジエチル−２，２’−ビナフチル（２−ＢＮＡ）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。 図４は、６，６’−ジヘキシル−２，２’−ビナフチル（６−ＢＮＡ）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。 図５は、６，６’−ジオクチル−２，２’−ビナフチル（８−ＢＮＡ）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。 図６は、６，６’−ジドデシル−２，２’−ビナフチル（１０−ＢＮＡ）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。 図７は、６，６’−ジテトラデシル−２，２’−ビナフチル（１４−ＢＮＡ）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。

本発明の実施例を以下に挙げる。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

生成物の同定には、^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを用いた。^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルは、Ｖａｒｉａｎ社製Ｍｅｒｃｕｒｙ ４００ Ｐｌｕｓを用い測定した。
目的物のＨＰＬＣ純度測定には、島津製作所社製の高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いた。カラムには、ジーエルサイエンス社製のＯＤＳ−３Ｖ（粒径：５μｍ、長さ２５０ｍｍ）を用い、流速０．５ｍｌ／ｍｉｎの条件で測定した。

化学式［化１］の合成工程を以下に示す。
２−ブロモ−６−アセチルナフタレンの合成
５００ｍ１の四ツロフラスコに、２−ブロモナフタレンを４１．４ｇと、塩化アセチルを１５．７ｇと、塩化アルミニウム２８ｇと、ニトロベンゼン２５０ｍ１を仕込み、１００℃で４時間撹絆した。その後、空冷し３０℃以下になったところで、反応液を氷水に注ぎ、析出した沈殿物を濾過で除去した。濾液を水１００ｍｌで２回洗浄した後に、無水硫酸マグネシウムで脱水し、溶媒を減圧で除去した。残渣をヘキサンで再結晶することで、２−ブロモ−６−アセチルナフタレンを１８．４２ｇ得た。（収率３７．０％）
^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：
δＨ ２．７１（ｓ，３Ｈ）， ７．６３（ｄｄ，１Ｈ）， ７．８０（ｄ，１Ｈ）， ７．８２（ｄ，２Ｈ）， ８．０５（ｍ，２Ｈ）， ８．４２（ｓ，１Ｈ）

６，６’−ジアセチル−２，２’−ビナフチル（２−ＢＮＡ）の合成
５００ｍ１の四ツロフラスコに２−ブロモ−６−アセチルナフタレンを８．７ｇと、ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）ジクロリドを０．７４８ｇ、亜鉛粉末を２．２８ｇ、ヨウ化カリウムを１ １．５９ｇと、Ｎ−メチルピロリドン７０ｍ１を仕込み、窒素置換した後、４０℃で２４時間撹搾した。０．２Ｍ塩酸３５０ｍ１を加え析出した沈殿物を濾集した。これをクロロベンゼンを溶離液として用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、精製し、さらにクロロベンゼンを用いて再結晶することで目的物である６，６’−ジアセチル−２，２’−ビナフチルを４.９１ｇ得た。（収率８ ３．１％）
^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：
δＨ ２．７６（ｓ，６Ｈ）， ７．９５−８．１２（ｍ，８Ｈ）， ８．２２（ｓ，２Ｈ）， ８．５２（ｓ，２Ｈ）

６，６’−ジエチル−２，２’−ビナフチル（２−ＢＮＡ）の合成
１ ０ ０ｍ１のフラスコに窒素雰囲気下、６，６’−ジアセチル−２，２’ −ビナフチルを３．６３５ｇ、ジエチレングリコールを３６ｍに水酸化カリウムを４.１９ｇ、ヒドラジン一水和物を４.２９ｇ仕込み、１２０℃で３時間、その後、１８０℃で２０時間撹絆した。空冷後、反応液を水３００ｍ１中に注ぎ、沈殿物を濾集した。これを、メチレンクロライドを溶離液に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することで、目的物である６，６’−ジエチル−２，２’−ビナフチルを２．６１ｇ得た。（収率７９.０％）
目的物が得られたことは、図３に示す^１Ｈ−ＮＭＲより確認した。
ＨＰＬＣ純度は、９９．９５０％（溶離液：アセトニトリル／ＴＨＦ＝９５／５、溶離時間：１１．５ｍｉｎ）であった。

６，６’−ジヘキシル−２，２’−ビナフチル（６−ＢＮＡ）の合成
実施例１の塩化アセチルの代わりに、ヘキサノイルクロリドを使用し６，６’−ジヘキシル−２，２’−ビナフチル（６−ＢＮＡ）を合成した。
目的物が得られたことは、図４に示す^１Ｈ−ＮＭＲより確認した。
ＨＰＬＣ純度は、９９．９３９％（溶離液：アセトニトリル／ＴＨＦ＝７０／３０、溶離時間：１０．４ｍｉｎ）であった。

６，６’−ジオクチル−２，２’−ビナフチル（８−ＢＮＡ）の合成
実施例１の塩化アセチルの代わりに、オクタノイルクロリドを使用し、６，６’−ジオクチル−２，２’−ビナフチル（８−ＢＮＡ）を合成した。
目的物が得られたことは、図５に示す^１Ｈ−ＮＭＲより確認した。
ＨＰＬＣ純度は、９９．９２０％（溶離液：アセトニトリル／ＴＨＦ＝７０／３０、溶離時間：１３．６ｍｉｎ）であった。

６，６’−ジオクチル−２，２’−ビナフチル（８−ＢＮＡ）の合成
実施例１の塩化アセチルの代わりに、オクタノイルクロリドを使用し、６，６’−ジオクチル−２，２’−ビナフチル（８−ＢＮＡ）を合成した。
目的物が得られたことは、図５に示す^１Ｈ−ＮＭＲより確認した。
ＨＰＬＣ純度は、９９．９２０％（溶離液：アセトニトリル／ＴＨＦ＝７０／３０、溶離時間：１３．６ｍｉｎ）であった。

６，６’−ジテトラデシル−２，２’−ビナフチル（１４−ＢＮＡ）の合成
実施例１の塩化アセチルの代わりに、テトラデカノイルクロリドを使用し、６，６’−ジテトラデシル−２，２’−ビナフチル（１４−ＢＮＡ）を合成した。
目的物が得られたことは、図６に示す^１Ｈ−ＮＭＲより確認した。
ＨＰＬＣ純度は、１００．０００％（溶離液：アセトニトリル／ＴＨＦ＝５０／５０、溶離時間：１１．０ｍｉｎ）であった。

上記化学式［化１］の合成工程の反応式を以下の［化２］に示す。
［化２］

なお、第１発明の化学式［化１］に示す有機化合物の合成方法は、この方法に限定されるものではなく、公知の化学反応を組み合わせて合成することができる。

以下に本有機半導体材料の試験結果を示す。

前記実施例１にて作製した「６，６’−ジエチル−２，２’−ビナフチル（以下、２−ＢＮＡと略す。）」を用いて、有機薄膜トランジスタを作製した。

有機薄膜トランジスタの作製（単結晶貼り付け法）
単結晶トランジスタは、ＰＭＭＡ溶液（０．７ｗt％）を２０００ｒｐｍで３０秒の条件でスピンコート法により成膜し（膜厚：３０ｎｍ）、１２０℃で４時間アニールを行ったＳi／ＳiＯ_２基板を用いた。ソース・トレイン電極は単結晶の両端にカーボンペーストを塗布することで形成し、減圧条件下でＦＥＴ測定を行った。
その結果、電界効果移動度は、１．６×１０^-２ｃｍ^２／Ｖ・ｓで、Ｏｎ／Ｏｆｆ電流比は１０^３、Ｖ_ｔｈは−２６Ｖであった。

単結晶貼り付け法を用いて、得られたトランジスタ特性の評価を表１に示す。

表１ 単結晶貼り付け法により得られたトランジスタ特性の評価

有機薄膜トランジスタの作製（真空蒸着法）
厚さ２１０ｎｍの熱酸化膜を形成したシリコンウエハー上に、２−ＢＮＡを５０ｎｍ真空蒸着し、その上から、ソース・トレイン電極となる金を電子ビーム法にて８０ｎｍ蒸着することで、ＴＯＰコンタクト型素子を作製した。
その結果、電界効果移動度は、２．０×１０^-４ｃｍ^２／Ｖ・ ｓで、Ｏｎ／Ｏｆｆ電流比は１０^３、Ｖ_thは−２８Ｖであった。

真空蒸着法を用いて、得られたトランジスタ特性の評価を表２に示す。

表２ 真空蒸着法により得られたトランジスタ特性の評価

有機薄膜トランジスタの作製（塗布：スピンコート法）
厚さ２１０ｎｍの熱酸化膜を形成したシリコンウエハー上に、２−ＢＮＡをトルエンに０．４ｗｔ％の濃度で溶かした溶液を用いて、ボトムコンタクト型の基板（ｄ＝２ １ ０ ｎｍ、Ｌ＝１０μｍ、Ｗ＝２ｃｍ）上にスピンコート法（２０００ｒｐｍ、３０秒）にて成膜することで作製した。
その結果、電界効果移動度は、３．９×１０ ^-４ｃｍ^２／Ｖ・ｓで、Ｏｎ／Ｏｆｆ電流比は１０^４、Ｖ_thは−３１Ｖであった。

比較例

Ｒ^１〜Ｒ^４がすべて水素原子である場合の２，２’ −ビナフチル（ＢＮＡ）を用いて、有機薄膜トランジスタを作製すると、いずれの作成方法においてもトランジスタ応答は得られなかった。

本発明の有機トランジスタの使用例を、図１及び図２に示す。図１、図２では、電界効果型トランジスタ（以下ＦＥＴとする）での使用例を挙げている。ＦＥＴはその特徴から、スイッチング素子や増幅素子として利用される。ゲート電流が低いことに加え、構造が平面的であるため、ウェットプロセスによる作製や集積化が容易であり大面積化を可能とする。ここでは、本発明に使用する化合物は、主にｐ型半導体として利用されているが、置換基、溶剤によってｎ型半導体として機能する場合もある。

構造が簡単で、耐酸化性等の安定性及び有機溶媒への溶解性に優れ、かつ加工性に特徴を有する有機半導体材料であり、有機電子デバイスの材料として需要が期待される。

１ トップコンタクト型ＦＥＴ
２ ボトムコンタクト型ＦＥＴ
３ ソース
４ ドレイン
５ 有機半導体
６ 絶縁膜
７ 基板（ゲート）

Claims (6)

1. 下記化学式［化１］で示される化合物の少なくとも１種を含有してなる有機化合物。
   ［化１］
   
   化学式［化１］中のＲ^１〜Ｒ^４は、それぞれ独立に、水素原子及びハロゲン原子、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアルキニル基、置換もしくは無置換のアルコキシル基、置換もしくは無置換のカルボニル基、置換もしくは無置換のエステル基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のイミノ基、置換もしくは無置換のスルフィド基、置換もしくは無置換のスルホキシド基、置換もしくは無置換のスルホニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ニトロ基、ニトリル基のうち、少なくとも一つを含んでいる。但し、Ｒ^１〜Ｒ^４のすべてが水素原子であるものは除く。
2. Ｒ^２及びＲ^４のいずれもが、水素原子であり、かつ、Ｒ^１及びＲ^３が水素原子以外の置換基である請求項１の有機化合物。
3. Ｒ^１及びＲ^３が水素原子以外の同一の置換基とする請求項２に記載の有機化合物。
4. ＨＰＬＣ純度９９％以上の純度を有する請求項１から請求項３のいずれかの有機化合物。
5. 請求項４のいずれかの有機化合物、あるいは請求項４のいずれかの有機化合物を組み合わせてからなる有機半導体材料。
6. 請求項５の有機半導体材料を使用する有機電子デバイス。