JP4939044B2 - 星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体およびこれを用いた有機薄膜トランジスタ - Google Patents

星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体およびこれを用いた有機薄膜トランジスタ Download PDF

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Description

本発明は、星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体およびこれを用いた有機薄膜トランジスタに係り、より詳しくは、ｎ型半導体特性を有するアリーレンを分子中心に含み、ｐ型半導体特性を有するオリゴチオフェンが前記アリーレンに星状(star-shaped)に結合することにより、ｐ型特性とｎ型特性を同時に示す星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体に関する。
一般に、有機薄膜トランジスタ(Organic Thin Film Transistor：ＯＴＦＴ)は、基板、ゲート電極、絶縁層、ソース／ドレイン電極、チャネル層から主として構成され、ソースとドレイン電極上にチャネル層が形成されるボトムコンタクト（ＢＣ）型と、チャネル層上にマスク蒸着などで金属電極が後で形成されるトップコンタクト（ＴＣ）型に分類される。
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）のチャネル層として、シリコン（Ｓｉ）のような無機半導体物質が一般に使用されてきたが、最近、ディスプレイが大面積化、低価格化し、そしてフレキシブルとなってきており、高価格、高温真空プロセスを必要とする無機系物質から有機系半導体物質に交替されている。
最近、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）のチャネル層用有機半導体物質が盛んに研究され、そのトランジスタ特性が報告されている。多く研究される低分子系またはオリゴマー有機半導体物質には、メロシアニン、フタロシアニン、ペリレン、ペンタセン、Ｃ６０、チオフェンオリゴマーなどがあり、ルセントテクノロジー社や３Ｍ社などでは、ペンタセン単結晶を用いて３．２〜５．０ｃｍ２／Ｖｓ以上の高い電荷移動度を報告している（非特許文献１参照）。フランスのＣＮＲＳ社もオリゴチオフェン誘導体を用いて０．０１〜０．１ｃｍ２／Ｖｓの比較的高い電荷移動度と電流点滅比(on/off ratio)を報告している（非特許文献２参照）。
ところが、上述した従来の技術は、薄膜の形成を主に真空プロセスに依存しているため、製造コストが上昇してしまう。
一方、高分子系材料としてＦ８Ｔ２というポリチオフェン系材料を採用した高分子系ＯＴＦＴ素子を試験製作して０．０１〜０．０２ｃｍ２／Ｖｓの電荷移動度となることが報告されている（特許文献１、非特許文献３参照）。また、特許文献２は、位置規則的(regioregular)なポリチオフェンＰ３ＨＴを用いて電荷移動度０．０１〜０．０４ｃｍ２／ＶｓのＯＴＦＴ素子を製造したことを開示している。
しかし、代表的な位置規則性ポリチオフェンＰ３ＨＴの場合、電荷移動度は０．０１ｃｍ２／Ｖｓ程度であるが、遮断漏洩電流（１０−９Ａ以上）が高くて電流点滅比が４００以下と非常に低いため、電子素子への適用が難しい。
このように、常温スピンコーティング工程が可能であるうえ、高い電荷移動度と低い遮断漏洩電流を同時に満足する有機薄膜トランジスタ用有機半導体単分子は、まだ報告されていないため、その開発が切実に要求されている。
国際公開ＷＯ００／７９６１７号パンフレット 米国特許第６,１０７,１１７号明細書 Ｍａｔ．Ｒｅｓ. Ｓｏｃ. Ｓｙｍｐ. Ｐｒｏｃ. ２００３，Ｖｏｌ．７７１，Ｌ６.５.１〜Ｌ６.５.１１ Ｊ.Ａｍ. Ｃｈｅｍ. Ｓｏｃ．, １９９３, Ｖｏｌ. １１５，ｐｐ．８７１６〜８７２１ Ｓｃｉｅｎｃｅ, ２０００, ｖｏｌ. ２９０, ｐｐ. ２１３２〜２１２６
そこで、本発明は、本発明の属する技術分野の要求に応えるためのもので、その目的とするところは、ｎ型半導体特性を有するアリーレンを分子中心に含み、ｐ型半導体特性を有するオリゴチオフェンが前記アリーレンに星状に結合することにより、常温スピンコーティング工程が可能であるうえ、高い電荷移動度および低い漏洩電流を同時に示す星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、下記式（１）で表わされる星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体を提供する。
Figure 0004939044
前記式（１）において、Ａｒは後記する式（２）で表わされる群から選択され、Ａｒ１は後記する式（３）で表わされる群から選択され、Ａｒ２は後記する式（４）で表わされる群から選択され、Ｒは同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基であり、ｎは３〜８の整数であり、ｎ１およびｎ３は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして０〜６の整数であり、そしてｎ２は２〜８の整数である。
また、本発明の他の観点によれば、前記星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体の製造方法を提供する。
また、本発明の別の観点によれば、前記単分子材料を有機活性層として用いて常温スピンコーティング工程が可能であるうえ、高い電荷移動度及び低い遮断漏洩電流を同時に満足する有機薄膜トランジスタを提供する。
上述したように、本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体は、新しい構造の低分子有機半導体であって、常温スピンコーティング工程が可能で安定的であるうえ、遮断漏洩電流に優れるため、ＯＴＦＴ素子用活性層として活用することができる。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体は、ｎ型半導体特性を有するアリーレンを分子中心に含み、ｐ型半導体特性を有するオリゴチオフェンが前記アリーレンに星状に結合し、下記式（１）で表わされる。
Figure 0004939044
前記式（１）において、
Ａｒは置換されていない又はヒドロキシ基、アミン基、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数１〜２０のアルコキシアルキル基、アルキルアミン基、エステル基、アミド基で置換された、窒素原子を少なくとも１つ含む炭素原子数２〜３０のアリーレンであり、
Ａｒ１は置換されていない又はヒドロキシ基、アミン基、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数１〜２０のアルコキシアルキル基、アルキルアミン基、エステル基、アミド基で置換された、ヘテロ原子が含有できる炭素原子数２〜３０のアリール基であり、
Ａｒ２は置換されていない又はヒドロキシ基、アミン基、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数１〜２０のアルコキシアルキル基、アルキルアミン基、エステル基、アミド基で置換された、ヘテロ原子を含有してもよい炭素原子数５〜３０のアリール基であり、
Ｒは同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、ヒドロキシ基、アミン基、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数１〜２０のアルコキシアルキル基、アルキルアミン基、エステル基、アミド基であり、
ｎは３〜８の整数であり、
ｎ１およびｎ３は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして０〜６の整数であり、そして
ｎ２は２〜８の整数である。
前記式（１）で表わされる本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体において、Ａｒの代表的な例は、下記式（２）で表わされる群から選択できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0004939044
前記式（２）において、Ｒ１〜Ｒ４は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、ヒドロキシ基、アミン基、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数１〜２０のアルコキシアルキル基、アルキルアミン基、エステル基、アミド基である。
前記化合物は、具体的に、チアジアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、オキサジアゾール、イミダゾール、ピラゾール、チアジアゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、ベンゾイミダゾール、ピリミドピリミジン、ベンゾチアジアゾール、ベンゾセラナジアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、フェナントロリン、フェナジンおよびフェナントリジンなどを例として挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
前記式（１）で表わされる本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体において、Ａｒ１の代表的な例は、下記式（３）で表わされる群から選択できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0004939044
前記式（３）において、Ｒ５〜Ｒ１３は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、ヒドロキシ基、アミン基、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数１〜２０のアルコキシアルキル基、アルキルアミン基、エステル基、アミド基である。
前記化合物は、具体的に、チオフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、オキサジアゾール、イミダゾール、ピラゾール、チアジアゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、ベンゾイミダゾール、ピリミドピリミジン、ベンゾチアジアゾール、ベンゾセラナジアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、フェナントロリン、フェナジン、フェナントリジン、フェニル、ナフチルまたはフルオレンなどを例として挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
前記式（１）で表わされる本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体において、Ａｒ２の代表的な例は、下記式（４）で表わされる群から選択できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0004939044
前記式（４）において、Ｒ１４〜Ｒ２１は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、ヒドロキシ基、アミン基、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基、アルコキシ基、炭素原子数１〜２０のアルコキシアルキル基、アルキルアミン基、エステル基、アミド基である。
前記化合物は、具体的に、フェニル、ナフチル、アントラセン、フルオレンなど炭素原子数５〜３０からなる芳香族化合物を例として挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
一方、本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体の合成法としては、ヘテロ芳香族化合物の代表的な重合方法である化学的または電気化学的酸化合成法や、ニッケル、パラジウムのような有機遷移金属化合物を用いる縮合合成法などが使用できる。
具体的には、本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体は、下記式（５）〜（８）で表わされる化合物を７０℃〜１３０℃の温度条件で下記式（９）〜（１１）で表わされる触媒を用いて２時間〜２４時間重合させて合成することができる。
Figure 0004939044
 前記式（５）において、Ａｒは前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ１はＢｒ、ＣｌまたはＩであり、ｍは３〜８の整数である。
Figure 0004939044
前記式（６）において、Ａｒ１は前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ２-はトリアルキルスズ基、ジオキサボラン基またはボロン酸であり、ｎ１は０〜６の整数である。
Figure 0004939044
前記式（７）において、Ｒは前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ３はトリアルキルスズ基、ジオキサボラン基またはボロン酸であり、ｎ２は２〜８の整数である。
Figure 0004939044
前記式（８）において、Ａｒ２は前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ４はトリアルキルスズ基、ジオキサボラン基またはボロン酸であり、ｎ３は０〜６の整数である。
ＰｄＬ４ ・・・（９）
ＰｄＬ２Ｈａｌ２ ・・・（１０）
ＰｄＬ２ ・・・（１１）
前記各式中、Ｌはトリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）、トリフェニルアルシン（ＡｓＰｈ３）、トリフェニルホスファイト（Ｐ（ＯＰｈ）３）、ジフェニルホスフィノフェロセン（ｄｐｐｆ）、ジフェニルホスフィノブタン（ｄｐｐｂ）、アセテート（ＯＡｃ）、ジベンジリデンアセトン（ｄｂａ）よりなる群から選択されたリガンドであり、ＨａｌはＩ、ＢｒまたはＣｌである。
より具体的に、本発明の星形（オリゴチオフェン）アリーレン誘導体は、下記反応式（１）で表わされた反応経路によって合成される。
Figure 0004939044
前記のような本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体の合成には、スズキカップリング(Suzuki coupling)反応が用いられるが、このようなスズキカップリング反応によって合成された星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体は、下記式（１２）で表わされる化合物を例として挙げることができる。
Figure 0004939044
一方、前記式（１２）で表わされる星形オリゴチオフェン−アリーレン誘導体を合成するためには、式（５）で表わされる化合物のようにハロゲン化合物(halide)で置換されたアリーレン誘導体と、式（６）、（７）および（８）で表わされる化合物のようにホウ素(boron)で置換された化合物が必要であるが、本発明に実際使用された物質は、それぞれ下記式（１３）および（１４）で表わされる。
Figure 0004939044
Figure 0004939044
一方、本発明の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体は、活性層を構成する新しい有機半導体材料として用いられ、ＯＴＦＴ素子を製造することができる。このようなＯＴＦＴ素子は、通常知られている基板／ゲート電極／ゲート絶縁層／有機活性層／ソース−ドレイン電極の構造、または基板／ゲート電極／ゲート絶縁層／ソース−ドレイン電極／有機活性層などの構造で形成できるが、これらに限定されるものではない。
この際、本発明の星形（オリゴチオフェンーアリーレン）誘導体は、スクリーン印刷法、印刷法、スピンコーティング法、浸漬法(dipping)またはインク噴射法によって薄膜に形成できる。
前記ＯＴＦＴ素子を構成するゲート絶縁層としては、通常用いられる高誘電率の絶縁体を使用することができ、具体的には、Ｂａ０．３３Ｓｒ０．６６ＴｉＯ３（ＢＳＴ）、Ａｌ２-Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３およびＴｉＯ２よりなる群から選択された強誘電性絶縁体、ＰｂＺｒ０．３３Ｔｉ０．６６Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＢｉ２（ＴａＮｂ-）２Ｏ９、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＢＺＴ）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘおよびＡｌＯＮよりなる群から選択された無機絶縁体、またはポリイミド(polyimide)、ＢＣＢ(benzocyclobutene)、パリレン(Parylene)、ポリアクリレート(Polyacrylate)、ポリビニルアルコール(Polyvinylalcohol)およびポリビニルフェノール(Polyvinylphenol)よりなる群から選択された有機絶縁体を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
前記基板は、ガラス、ポリエチレンナフタレート(Polyethylenenaphthalate：ＰＥＮ)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethyleneterephthalate：ＰＥＴ)、ポリカーボネート(Polycarbonate)、ポリビニルアルコール(Polyvinylalcohol)、ポリアクリレート(Polyacrylate)、ポリイミド(Polyimide)、ポリノルボルネン(Polynorbornene)およびポリエーテルスルホン(Polyethersulfone：ＰＥＳ)などで形成できるが、これらに限定されるものではない。
前記ゲート電極、ソースおよびドレイン電極としては、通常用いられる金属を使用することができ、具体的には金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）およびモリブデン／タングステン（Ｍｏ／Ｗ）などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。ところが、これらの実施例は本発明を説明するためのもので、制限するものではない。
製造例１：オリゴチオフェンボロラン(borolane)１および２の製造
Figure 0004939044
３−ヘキシルチオフェンにテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶媒の存在下でｎ−ＢｕＬｉを−２０℃で添加した後、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine、ＴＭＥＤＡ）を導入して７０℃で３時間加熱した。次いで、ジオキサボロラン(dioxaborolane)を−７８℃で添加した後、常温までゆっくり昇温させてチオフェンボロラン１を得た。
合成したチオフェンボロラン１と２−ブロモチオフェンとをトルエンと水に添加した後、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４［テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）tetrakis(triphenylphosphine)palladium)(0)、Ａｌｄｒｉｃｈ社］触媒と炭酸カリウム(potassium carbonate)を入れて１１０℃で８時間反応させて２ａを得た。
得られた２ａにテトラヒドロフラン溶媒とｎ−ＢｕＬｉを−２０℃で添加した後、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine、ＴＭＥＤＡ）を加えて７０℃で３時間加熱した。次いで、ジオキサボロラン(dioxaborolane)を−７８℃で添加し、常温までゆっくり昇温させてオリゴチオフェンボロラン２を得た。
1H-NMR (300MHz, CDCl3) d(ppm) 0.89 (t, 3H, J = 6.8Hz), 1.21-1.35 (m, 18H), 1.59-1.66 (m, 2H), 2.58 (t, 2H, J = 7.8Hz), 6.68 (s, 1H), 7.00 (s, 1H), 7.20 (d, 1H, J = 3.5Hz), 7.47 (d, 1H, J = 3.5Hz)
製造例２：オリゴチオフェンボロラン３および４の製造
Figure 0004939044
ＴＨＦ溶媒にヘキサナール(hexanal)を混合してチオフェン−２−イル−マグネシウムブロマイド(thiphen-2-yl-magnesium bromide)を添加して３ａを得、そしてこれに１，２−ジクロロエタンにヨウ化亜鉛(zinc iodide)とシアノボロ水素化ナトリウム(sodium cyanoborohydride)とを添加して８５℃で３時間加熱して３ｂを製造した。ＴＨＦ溶媒中で−７８℃の下にリチウムジイソプロピルアミド（lithium diisopropylamide、ＬＤＡ）を添加した後、ジオキサボロラン(dioxaborolane)を添加してチオフェンボロラン３を得た。その後、これを２−ブロモビチオフェンと製造例１に提示された２ａの製造方法と同一の条件で反応させて４ａを得た後、ＴＨＦ溶媒中で−７８℃の下にリチウムジイソプロピルアミド（ＬＤＡ）を添加して、その後ジオキサボロランを加えてオリゴチオフェンボロラン４を得た。
1H-NMR (300MHz, CDCl3) d(ppm) 0.89 (t, 3H, J = 6.8Hz), 1.25-1.43 (m, 18H),1.60-1.75 (m, 2H), 2.78 (t, 2H, J = 7.5Hz), 6.65(d, 1H, J = 3.5Hz) 7.04 (d, 1H, J = 3.5Hz), 7.15 (d, 1H, J = 3.5Hz), 7.49 (d, 1H, J = 3.5Hz)
製造例３：オリゴチオフェン−アリーレン誘導体１の製造
Figure 0004939044
２，４，６，８−テトラクロロ−ピリミド［５，４−ジ］ピリミジン（Tetrachloro-pyrimido[5,4-d]pyrimidine：ＴＣＩ社）をオリゴチオフェンボロラン２とスズキカップリング反応させてｌａを得た。得られた１ａにＮ−ブロモスクシニミド(bromosuccinimide、ＮＢＳ)をクロロホルム溶媒の存在下に添加して二臭化物(dibromide)１ｂを得た。１ｂとオリゴチオフェンボロラン４とをトルエンと水とに混合した後、溶媒にＰｄ（ＰＰｈ３）４触媒と炭酸カリウムを導入して１１０℃で８時間加熱した後、塩化アンモニウム水溶液で洗い出した。有機層を減圧蒸留してシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、そして精製して誘導体１を合成した。
1H-NMR (300MHz, CDCl3) d(ppm) 0.85-0.94 (m, 24H), 1.29-1.42 (m, 48H), 1.56-1.63 (m, 8H),1.63-1.76 (m, 8H), 2.53-2.65 (m, 8H), 2.73-2.81 (m, 8H), 6.50-6.60 (m, 4H), 6.81-6.90 (m, 20H), 7.52 (s, 2H), 8.28 (s, 2H)
１Ｈ−ＮＭＲスペクトルであるを図２に示す。
１）ＯＴＦＴ素子の製作
実施例１：（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体１を用いた有機薄膜トランジスタの製作
まず、図１に示す通り、洗浄したガラス基板１にゲート電極２として用いられるモリブデン／タングステン（Ｍｏ／Ｗ）をスパッタリング法で１０００Åの厚さに蒸着した後、ゲート絶縁膜３として用いられるポリアクリル系高分子をスピンコーティング法で塗布し、その後１５０℃で１時間乾燥させた。その上にソース電極４およびドレイン電極５として用いられる金（Ａｕ）をスパッタリング法で５００Åの厚さに蒸着し、有機活性層６として前記製造例３で合成された（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体１をトルエンに２ｗｔ％の濃度で溶解させて１０００ｒｐｍで８００Åの厚さに塗布した後、１００℃、１時間ベーキングしてＯＴＦＴ素子を製作した。
比較例：
ポリヘキシルチオフェンＨＴ−Ｐ３ＨＴ（Ａｌｄｒｉｃｈ社）を使用する以外は、実施例１と同様にして有機薄膜トランジスタ素子を製造した。
２）ＯＴＦＴ素子の電気的特性の評価
実施例１および比較例で製造された素子を用いて電荷移動度を測定した。ＫＥＩＴＨＬＥＹ社のＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（４２００−ＳＣＳ）を用いて電流伝達特性曲線を測定した後、各測定値を表１に示した。また、前記電流伝達曲線を用いて下記飽和領域(saturation region)の電流式から電荷移動度を計算した。なお、実施例１で製造した有機薄膜トランジスタの電流伝達特性曲線を図３に示した。
電荷移動度は、下記飽和領域の電流式から（ＩＳＤ）１／２とＶＧを変数としたグラフを得、そのグラフの傾きから求めた。
Figure 0004939044
上記式中、ＩＳＤはソース−ドレイン電流、μまたはμＦＥＴは電荷移動度、ＣＯは酸化膜静電容量、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、ＶＧはゲート電圧、ＶＴはしきい値電圧をそれぞれ示す。
遮断漏洩電流ＩＯｆｆは、オフ状態のときに流れる電流であって、電流比においてオフ状態で最小電流から求めた。
Figure 0004939044
表１から分かるように、本発明の（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体は、遮断漏洩電流が１×１０−１２と相当優れた特性を示し、電荷移動度は０．００００５の水準まで測定された。
実施例１で製造した有機薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。 製造例３で製造した（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。 実施例１で製造した有機薄膜トランジスタの電流伝達特性曲線である。
符号の説明
１ 基板
２ ゲート電極
３ ゲート絶縁層
４ ソース電極
５ ドレイン電極
６ 有機活性層

Claims (7)

  1. ｎ型半導体特性を有するアリーレンを分子中心に含み、ｐ型半導体特性を有するオリゴチオフェンが前記アリーレンに星状に結合する、下記式（１）で表わされる星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体。
    Figure 0004939044
    （式中、
    Ａｒは下記式（２）で表わされる群から選択され、
    Ａｒ１は下記式（３）で表わされる群から選択され、
    Ａｒ２は下記式（４）で表わされる群から選択され、
    Ｒは同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基であり、
    ｎは３〜８の整数であり、
    ｎ１およびｎ３は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして０〜６の整数であり、そして
    ｎ２は２〜８の整数である。）
    Figure 0004939044
    （式中、Ｒ１〜Ｒ４は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基である。）
    Figure 0004939044
    （式中、Ｒ５ ，Ｒ ６ ，Ｒ１０ は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基である。）
    Figure 0004939044
    （式中、Ｒ１４ は同一であってもまたは互いに相異なってもよく、そして水素原子、炭素原子数１〜２０の直鎖状、分枝状または環状アルキル基である。）
  2. 下記式（５）〜（８）：
    Figure 0004939044
     （式中、Ａｒは前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ１はＢｒ、ＣｌまたはＩであり、ｍは３〜８の整数である。）
    Figure 0004939044
     （式中、Ａｒ１は前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ２はトリアルキルスズ基、ジオキサボラン基またはボロン酸であり、ｎ１は０〜６の整数である。）
    Figure 0004939044
     （式中、Ｒは前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ３はトリアルキルスズ基、ジオキサボラン基またはボロン酸であり、ｎ２は２〜８の整数である。）
    Figure 0004939044
     （式中、Ａｒ２は前記式（１）で定義したのと同意義を有し、そしてＸ４はトリアルキルスズ基、ジオキサボラン基またはボロン酸であり、ｎ３は０〜６の整数である。）
    で表わされる化合物を７０℃〜１３０℃の温度条件で下記式（９）〜（１１）：
    ＰｄＬ４ ・・・（９）
    ＰｄＬ２Ｈａｌ２ ・・・（１０）
    ＰｄＬ２ ・・・（１１）
    （式中、Ｌはトリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）、トリフェニルアルシン（ＡｓＰｈ３）、トリフェニルホスファイトＰ（ＯＰｈ）３、ジフェニルホスフィノフェロセン（ｄｐｐｆ）、ジフェニルホスフィノブタン（ｄｐｐｂ）、アセテート（ＯＡｃ）、ジベンジリデンアセトン（ｄｂａ）よりなる群から選択されたリガンドであり、ＨａｌはＩ、ＢｒまたはＣｌである。）
    で表わされる触媒を用いて２時間〜２４時間重合させる段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体の製造方法。
  3. 基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、有機活性層およびソース−ドレイン電極を含んで形成された有機薄膜トランジスタにおいて、前記有機活性層が請求項１記載の星形（オリゴチオフェン−アリーレン）誘導体からなることを特徴とする、有機薄膜トランジスタ。
  4. 前記有機活性層が、スクリーン印刷法、印刷法、スピンコーティング法、浸漬(dipping)法またはインク噴射法によって薄膜に形成されることを特徴とする、請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
  5. 前記絶縁層が、Ｂａ０．３３Ｓｒ０．６６ＴｉＯ３（ＢＳＴ）、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３およびＴｉＯ２よりなる群から選択された強誘電性絶縁体、ＰｂＺｒ０．３３Ｔｉ０．６６Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＢｉ２（ＴａＮｂ-）２Ｏ９、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＢＺＴ）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘおよびＡｌＯＮよりなる群から選択された無機絶縁体、またはポリイミド、ＢＣＢ(ベンゾシクロブテン)、パリレン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコールおよびポリビニルフェノールよりなる群から選択された有機絶縁体で形成されることを特徴とする、請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
  6. 前記基板が、ガラス、ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリノルボルネンおよびポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)よりなる群から選択された物質で形成されることを特徴とする、請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
  7. 前記ゲート電極およびソース−ドレイン電極が、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）およびモリブデン／タングステン（Ｍｏ／Ｗ）よりなる群から選択された物質で形成されることを特徴とする、請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
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