JP5891646B2 - Novel organic semiconductor material and electronic device using the same - Google Patents

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Description

本発明は新規な有機半導体材料に関するものであり、得られる有機半導体材料は有機エレクトロニクス材料としてきわめて有用である。   The present invention relates to a novel organic semiconductor material, and the obtained organic semiconductor material is extremely useful as an organic electronic material.

近年、有機半導体材料を利用した有機薄膜トランジスタの研究開発が盛んである。有機半導体材料は、印刷法、スピンコート法等のウェットプロセスによる簡便な方法で薄膜形成できる可能性があり、従来の無機半導体材料を利用した薄膜トランジスタと比し、製造プロセス温度を低温化できるという利点がある。これにより、一般に耐熱性の低いプラスチック基板上への形成が可能となり、ディスプレイ等のエレクトロニクスデバイスの軽量化や低コスト化できるとともに、プラスチック基板のフレキシビリティーを活かした用途等、多様な展開が期待できる。   In recent years, research and development of organic thin film transistors using organic semiconductor materials has been active. Organic semiconductor materials can be formed into thin films by a simple process using a wet process such as a printing method, spin coating method, etc., and have the advantage that the manufacturing process temperature can be lowered compared to conventional thin film transistors using inorganic semiconductor materials. There is. This enables formation on plastic substrates with generally low heat resistance, which can reduce the weight and cost of electronic devices such as displays, and is expected to be used in a variety of ways, including applications that take advantage of the flexibility of plastic substrates. it can.

これまでに、有機半導体材料として、ポリ(3−アルキルチオフェン)(非特許文献1のAppl.Phys.Lett.,69(26),4108(1996)参照)や、ジアルキルフルオレンとビチオフェンとの共重合体(非特許文献2のScience,290,2123(2000)参照)等が提案されている。
これらの有機半導体材料は、低いながらも溶解性を有するため、真空蒸着工程を経ず、
塗布や印刷で薄膜化が可能である。
しかしながら、これらの高分子材料は、精製方法に制約を受け、高純度の材料を得るのに非常に手間がかかったり、分子量や分子量分布が存在するために品質の安定性に欠けるということが問題になっている。
Up to now, poly (3-alkylthiophene) (see Appl. Phys. Lett., 69 (26), 4108 (1996) of Non-Patent Document 1) or co-polymerization of dialkylfluorene and bithiophene as organic semiconductor materials. A combination (see Science, 290, 2123 (2000) of Non-Patent Document 2) and the like have been proposed.
These organic semiconductor materials have low solubility but do not go through a vacuum deposition process,
Thinning is possible by coating or printing.
However, these polymer materials are limited by the purification method, and it is very troublesome to obtain a high-purity material, and the problem is that the quality is not stable due to the presence of molecular weight and molecular weight distribution. It has become.

また、これまでに、低分子誘導体の有機半導体材料として、ペンタセン等のアセン系材料が報告されている(例えば、特許文献1参照)。
このペンタセンを有機半導体層として利用した有機薄膜トランジスタは、比較的高移動度であることが報告されているが、これらアセン系材料は汎用溶媒に対しきわめて溶解性が低く、それを有機薄膜トランジスタにおける有機半導体層として薄膜化する際には、真空蒸着工程を経る必要がある。ゆえに、前述したような塗布や印刷などの簡便なプロセスで薄膜を形成できるという有機半導体材料への期待に応えるものではない。
In addition, an acene-based material such as pentacene has been reported as an organic semiconductor material of a low molecular derivative (see, for example, Patent Document 1).
Organic thin-film transistors using pentacene as an organic semiconductor layer have been reported to have a relatively high mobility, but these acene-based materials have extremely low solubility in general-purpose solvents. When thinning as a layer, it is necessary to go through a vacuum deposition process. Therefore, it does not meet the expectation for an organic semiconductor material that a thin film can be formed by a simple process such as coating and printing as described above.

また、これまで溶解性を有する低分子有機半導体材料も幾つか報告されているものの、湿式プロセスにより作製された膜はアモルファスであったり、また各材料由来の晶癖のために連続膜を得ることが困難であり、素子毎の特性が大きくばらついたり、良好な特性が得られない等の問題がある。例えば特許文献2のWO2010/000670号国際公開明細書、特許文献3の特開2009−054810号公報、非特許文献3のAdvanced Materials2009,21,213−216.に記載されているジチエノベンゾジチオフェン誘導体のように、結晶内で分子がπスタックした構造を有する場合、結晶形は針状となりやすく、連続した薄膜状態に製膜できなかったり、単一の結晶中でも電荷輸送特性の異方性が大きくなったり、素子毎の特性のばらつきが大きくなってしまい、実用には適さない。特に結晶の形状を含めた結晶構造は分子構造から予測することは困難であり、現在も更なる材料開発が望まれている。   In addition, although some low molecular organic semiconductor materials having solubility have been reported so far, the film produced by the wet process is amorphous or a continuous film is obtained for crystal habit derived from each material. However, there is a problem that the characteristics of each element greatly vary, and good characteristics cannot be obtained. For example, WO2010 / 000670 International Publication Specification of Patent Document 2, JP2009-054810A of Patent Document 3, Advanced Materials 2009, 21, 213-216. If the molecule has a π-stacked structure in the crystal, such as the dithienobenzodithiophene derivative described in 1), the crystal form tends to be needle-like and cannot be formed into a continuous thin film state, Even in the crystal, the anisotropy of the charge transport property is increased and the variation in the property of each element is increased, which is not suitable for practical use. In particular, it is difficult to predict the crystal structure including the crystal shape from the molecular structure, and further material development is still desired.

本発明は上述の問題を解決するため、塗工や印刷あるいは蒸着等の簡便なプロセスで、二次元的に結晶成長することにより連続膜が成膜できる、特性の優れた有機半導体材料を提供することを目的とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an organic semiconductor material having excellent characteristics in which a continuous film can be formed by two-dimensional crystal growth by a simple process such as coating, printing or vapor deposition. For the purpose.

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ジチエノベンゾジチオフェン骨格の特定部位への特定の修飾基の導入により上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の要旨は以下により達成される。
(1) 「下記一般式(I)で示される構造を有することを特徴とする有機半導体材料。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by introducing a specific modifying group into a specific site of the dithienobenzodithiophene skeleton, thereby completing the present invention. It came to.
That is, the gist of the present invention is achieved by the following.
(1) “An organic semiconductor material having a structure represented by the following general formula (I):

Figure 0005891646
(上記一般式(I)中Xはアリール基である。)」
Figure 0005891646
(In the above general formula (I) , X is an aryl group .) "

)「上記(1)に記載の有機半導体材料を含む電荷輸送性部材。」
(3)「 上記()に記載の電荷輸送性部材を含むことを特徴とする有機電子デバイス。」
)「 上記()に記載の有機電子デバイスが、有機半導体層を具備し、かつ互いに分離した対の第1の電極と第2の電極と、電圧を印加することにより、前記第1の電極と前記第2の電極との間を流れる電流をコントロールする機能を具備する第3の電極を具備する薄膜トランジスタであることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。」
)「 前記第1の電極と第2の電極とが、前記有機半導体層を介して互いに分離し、前記第3の電極と該有機半導体層との間に、絶縁膜が設けられていることを特徴とする上記()に記載の有機薄膜トランジスタ。」
)「 上記()又は()に記載の有機薄膜トランジスタにより表示画素が駆動されることを特徴とするディスプレイ装置。」
( 2 ) "Charge transporting member containing the organic semiconductor material according to (1) above."
(3 ) “An organic electronic device comprising the charge transporting member according to ( 2 ) above.”
( 4 ) “The organic electronic device according to ( 3 ) includes an organic semiconductor layer, and the first and second electrodes in a pair separated from each other are applied with a voltage, thereby the first An organic thin film transistor comprising a third electrode having a function of controlling a current flowing between the second electrode and the second electrode. "
( 5 ) "The first electrode and the second electrode are separated from each other via the organic semiconductor layer, and an insulating film is provided between the third electrode and the organic semiconductor layer. The organic thin-film transistor according to ( 4 ) above, which is characterized by the above. "
( 6 ) “Display device in which a display pixel is driven by the organic thin film transistor according to ( 4 ) or ( 5 ).”

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明は上述の問題を解決し、塗工や印刷等の簡便なプロセスで二次元的に結晶成長することにより連続膜が成膜でき、特性の優れた有機半導体材料を提供できるという極めて優れた効果を奏する。   As will be apparent from the following detailed and specific description, the present invention solves the above-mentioned problems, and a continuous film can be formed by two-dimensional crystal growth by a simple process such as coating or printing, An extremely excellent effect of providing an organic semiconductor material having excellent characteristics is achieved.

有機薄膜トランジスタの概略図である。It is the schematic of an organic thin-film transistor. 表示画像素子を駆動するためのトランジスタアレイの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the transistor array for driving a display image element. 表示画像素子を駆動するためのトランジスタアレイの一例を表す図である。It is a figure showing an example of the transistor array for driving a display image element. 本発明の化合物(実1)のLC−MCスペクトルである。It is an LC-MC spectrum of the compound of the present invention (Ex. 1). 本発明の化合物(実2)のLC−MCスペクトルである。It is an LC-MC spectrum of the compound of the present invention (Ex. 2). 本発明の化合物(実3)のLC−MCスペクトルである。It is an LC-MC spectrum of the compound of the present invention (Ex. 3). 比較例2で作製したトランジスタのSEM像である。4 is a SEM image of a transistor manufactured in Comparative Example 2. 比較例3で作製したトランジスタのSEM像である。10 is a SEM image of a transistor manufactured in Comparative Example 3.

以下、本発明について実施の形態を示して、説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist thereof.

まず、本発明の有機半導体材料の構造について説明する。
本発明の有機半導体材料の構造は、前記のように、下記一般式(I)で示される。
First, the structure of the organic semiconductor material of the present invention will be described.
The structure of the organic semiconductor material of the present invention is represented by the following general formula (I) as described above.

Figure 0005891646

(上記一般式(I)中Xはアリール基である。)」
Figure 0005891646

(In the above general formula (I) , X is an aryl group .) "

次に、本発明の有機半導体の製造方法について説明する。
本発明の有機半導体材料を合成する方法は特に限定されず、公知の種々の方法により合成することが可能である。本発明の有機半導体材料はジチエノベンゾジチオフェン骨格を構築した後、両端の三重重結合部位を導入してもよいし、二重結合部位を導入した後、ジチエノベンゾジチオフェン骨格を構築してもよい。
Next, the manufacturing method of the organic semiconductor of this invention is demonstrated.
The method for synthesizing the organic semiconductor material of the present invention is not particularly limited, and it can be synthesized by various known methods. The organic semiconductor material of the present invention may introduce a triple double bond site at both ends after constructing a dithienobenzodithiophene skeleton, or construct a dithienobenzodithiophene skeleton after introducing a double bond site. May be.

ジチエノベンゾジチオフェン骨格を構築した後、両端の三重結合部位を導入する場合、例えばハロゲン化合物と末端水素を有するアルキニル化合物を用いたCastro-Stephensアセチレンカップリングおよび薗頭・萩原クロスカップリング反応、アルキニル錫化合物とハロゲン化合物を用いたStilleカップリング反応、アルキニルホウ素化合物とハロゲン化合物を用いた鈴木―宮浦カップリング反応、アルキニルグリニヤール試薬とハロゲン化合物を用いた熊田クロスカップリング、アルキニル亜鉛試薬とハロゲン化合物を用いた根岸クロスカップリング反応などの種々のクロスカップリング反応、α-ジアゾホスホネート化合物を用いてケトンあるいはアルデヒド誘導体から一炭素増炭し、アルキンに変換するセイファース・ギルバート アルキン合成が挙げられる。
中でも、薗頭・萩原クロスカップリング反応および根岸クロスカップリング反応が、中間体の調整の容易さ、他の官能基への制約の少なさ、反応性の高さ、収率の高さ、以上の観点から有効である。より好ましくは反応条件の温和さから、薗頭・萩原クロスカップリング反応が有効である。
一例として、薗頭・萩原クロスカップリング反応を用いた本発明の有機半導体材料の製造方法について説明する。
After constructing the dithienobenzodithiophene skeleton, when introducing triple bond sites at both ends, for example, Castro-Stephens acetylene coupling and Sonogashira-Hagiwara cross-coupling reaction using an alkynyl compound having a halogen compound and a terminal hydrogen, Stille coupling reaction using alkynyltin compound and halogen compound, Suzuki-Miyaura coupling reaction using alkynylboron compound and halogen compound, Kumada cross-coupling using alkynyl Grignard reagent and halogen compound, alkynylzinc reagent and halogen compound Seyfers-Gilbert Archi, which uses a α-diazophosphonate compound to add one carbon from a ketone or aldehyde derivative and converts it to an alkyne. Synthesis.
Among them, the Sonogashira-Hagiwara cross-coupling reaction and Negishi cross-coupling reaction are easy to adjust intermediates, less restricted to other functional groups, high reactivity, high yield, etc. It is effective from the viewpoint. More preferably, the Sonogashira-Hagiwara cross-coupling reaction is effective because of the mild reaction conditions.
As an example, the manufacturing method of the organic-semiconductor material of this invention using the Sonogashira-Hagiwara cross coupling reaction is demonstrated.

本発明の有機半導体材料は、下の反応式に示すように、末端水素を有するアルキン化合物及びハロゲン化合物を、塩基、溶媒、触媒存在下で反応させることによって得られる。なお、下記AとBは逆であっても構わない。   The organic semiconductor material of the present invention can be obtained by reacting an alkyne compound having a terminal hydrogen and a halogen compound in the presence of a base, a solvent and a catalyst as shown in the following reaction formula. Note that A and B below may be reversed.

Figure 0005891646
Figure 0005891646

上記塩基としては特に限定されず、アミン類、金属アルコシド、金属ヒドリド、有機リチウム化合物等が挙げられ、例えばトリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピペリジン、カリウムt−ブトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、リチウムt−ブトキシド、カリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、カリウムメトキシド、水素化ナトリウム、水素化カリウム、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、フェニルリチウム、リチウムナフチリド、リチウムアミド、リチウムジイソプロピルアミド等を挙げることができる。中でも、比較的弱い塩基が、他の官能基への影響が少なく好ましい(たとえばアミン類であり、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピペリジンなどである)。   Examples of the base include, but are not limited to, amines, metal alcosides, metal hydrides, and organic lithium compounds. Examples include triethylamine, diisopropylamine, diisopropylethylamine, piperidine, potassium t-butoxide, sodium t-butoxide, and lithium t-. Butoxide, potassium 2-methyl-2-butoxide, sodium 2-methyl-2-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxide, potassium methoxide, sodium hydride, potassium hydride, methyllithium, ethyllithium, Propyl lithium, n-butyl lithium, s-butyl lithium, t-butyl lithium, phenyl lithium, lithium naphthylide, lithium amide, lithium diisopropylamide, etc. That. Among them, a relatively weak base is preferable because it has little influence on other functional groups (for example, amines such as triethylamine, diisopropylamine, diisopropylethylamine, and piperidine).

パラジウム触媒としては例えばパラジウムブロマイド、パラジウムクロライド、パラジウムヨージド、パラジウムシアニド、パラジウムアセテート、パラジウムトリフルオロアセテート、パラジウムアセチルアセトナト[Pd(acac)2 ]、ジアセテートビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(OAc)2 (PPh32 ]、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(PPh34 ]、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム[Pd(CH3 CN)2 Cl2 ]、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム[Pd(PhCN)2 Cl2 ]、ジクロロ[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウム[Pd(dppe)Cl2 ]、ジクロロ[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム[Pd(dppf)Cl2]、ジクロロビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム〔Pd[P(C61132 Cl2 〕、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(PPh32 Cl2 ]、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム[Pd2 (dba)3 ]、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム[Pd(dba)2 ]、等が挙げられるが、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(PPh34 ]、ジクロロ[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウム[Pd(dppe)Cl2 ]、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(PPh32 Cl2 ]等のホスフィン系触媒が好ましい。 Examples of the palladium catalyst include palladium bromide, palladium chloride, palladium iodide, palladium cyanide, palladium acetate, palladium trifluoroacetate, palladium acetylacetonate [Pd (acac) 2 ], diacetate bis (triphenylphosphine) palladium [Pd (OAc) 2 (PPh 3 ) 2 ], tetrakis (triphenylphosphine) palladium [Pd (PPh 3 ) 4 ], dichlorobis (acetonitrile) palladium [Pd (CH 3 CN) 2 Cl 2 ], dichlorobis (benzonitrile) palladium [Pd (PhCN) 2 Cl 2 ], dichloro [1,2-bis (diphenylphosphino) ethane] palladium [Pd (dppe) Cl 2], dichloro [1,1-bis (diphenylphosphino) Ferose ] Palladium [Pd (dppf) Cl 2], dichlorobis (tricyclohexylphosphine) palladium [Pd [P (C 6 H 11 ) 3] 2 Cl 2 ], dichlorobis (triphenylphosphine) palladium [Pd (PPh 3) 2 Cl 2 ], tris (dibenzylideneacetone) dipalladium [Pd2 (dba) 3], bis (dibenzylideneacetone) palladium [Pd (dba) 2 ], and the like, but tetrakis (triphenylphosphine) palladium [Pd ( Phosphines such as PPh 3 ) 4 ], dichloro [1,2-bis (diphenylphosphino) ethane] palladium [Pd (dppe) Cl 2 ], dichlorobis (triphenylphosphine) palladium [Pd (PPh 3 ) 2 Cl 2 ], etc. System catalysts are preferred.

上記の他にパラジウム触媒として、反応系中においてパラジウム錯体と配位子の反応により合成されるパラジウム触媒を用いることができる。配位子としては、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリス(n−ブチル)ホスフィン、トリス(tert−ブチル)ホスフィン、ビス(tert−ブチル)メチルホスフィン、トリス(i−プロピル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリス(o−トリル)ホスフィン、トリス(2−フリル)ホスフィン、2−ジシクロヘキシルホスフィノビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2‘−メチルビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4‘,6’−トリイソプロピル−1,1‘−ビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2‘,6’−ジメトキシ−1,1‘−ビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2‘−(N,N‘−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−ジフェニルホスフィノ−2’−(N,N’−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−(ジ−tert−ブチル)ホスフィノ−2‘−(N,N‘−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−(ジ−tert−ブチル)ホスフィノビフェニル、2−(ジ−tert−ブチル)ホスフィノ−2’−メチルビフェニル、ジフェニルホスフィノエタン、ジフェニルホスフィノプロパン、ジフェニルホスフィノブタン、ジフェニルホスフィノエチレン、ジフェニルホスフィノフェロセン、エチレンジアミン、N,N‘,N'’,N'''−テトラメチルエチレンジアミン、2,2’−ビピリジル、1,3−ジフェニルジヒドロイミダゾリリデン、1,3−ジメチルジヒドロイミダゾリリデン、ジエチルジヒドロイミダゾリリデン、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)ジヒドロイミダゾリリデン、1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)ジヒドロイミダゾリリデンが挙げられ、これらの配位子のいずれかが配位したパラジウム触媒をクロスカップリング触媒として用いることができる。   In addition to the above, a palladium catalyst synthesized by reaction of a palladium complex and a ligand in the reaction system can be used as the palladium catalyst. Examples of the ligand include triphenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tris (n-butyl) phosphine, tris (tert-butyl) phosphine, bis (tert-butyl) methylphosphine, tris (i-propyl) phosphine, tris. Cyclohexylphosphine, tris (o-tolyl) phosphine, tris (2-furyl) phosphine, 2-dicyclohexylphosphinobiphenyl, 2-dicyclohexylphosphino-2′-methylbiphenyl, 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 4 ′, 6'-triisopropyl-1,1'-biphenyl, 2-dicyclohexylphosphino-2 ', 6'-dimethoxy-1,1'-biphenyl, 2-dicyclohexylphosphino-2'-(N, N'-dimethyl Amino) biphenyl 2-diphenylphosphino-2 ′-(N, N′-dimethylamino) biphenyl, 2- (di-tert-butyl) phosphino-2 ′-(N, N′-dimethylamino) biphenyl, 2- (di- tert-butyl) phosphinobiphenyl, 2- (di-tert-butyl) phosphino-2′-methylbiphenyl, diphenylphosphinoethane, diphenylphosphinopropane, diphenylphosphinobutane, diphenylphosphinoethylene, diphenylphosphinoferrocene, Ethylenediamine, N, N ′, N ″, N ′ ″-tetramethylethylenediamine, 2,2′-bipyridyl, 1,3-diphenyldihydroimidazolylidene, 1,3-dimethyldihydroimidazolylidene, diethyldihydroimidazo Lilidene, 1,3-bis (2,4,6-trimethyl Ruphenyl) dihydroimidazolylidene and 1,3-bis (2,6-diisopropylphenyl) dihydroimidazolylidene are mentioned, and a palladium catalyst coordinated with any of these ligands is used as a cross-coupling catalyst. Can do.

反応溶媒としては、原料と反応し得るような官能基を有さず、かつ原料を適度に溶解させられることができるようなものが望ましく、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル等のアルコールおよびエーテル系、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル系の他、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等を挙げることができる。これらの溶媒は単独で用いても、二種以上適宜組み合わせて用いてもよい。またこれらの溶媒はあらかじめ乾燥、脱気処理を行うことが望ましい。   The reaction solvent is preferably one that does not have a functional group capable of reacting with the raw material and that can dissolve the raw material in an appropriate amount. Water, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 2-methoxyethanol 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether and other alcohols and ethers, dioxane, tetrahydrofuran and other cyclic ethers, benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, dimethyl sulfoxide (DMSO) N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more. These solvents are preferably dried and degassed in advance.

上記反応の温度は、用いる原料の反応性、また、反応溶媒により適宜設定され、通常0℃〜200℃の範囲で行うことが可能であるが、いずれの場合も溶媒の沸点以下に抑えることが好ましい。加えて脱離反応が起こる温度以下に抑えることが収率の観点から好ましく、具体的には室温〜150℃の範囲が好ましく、特に好ましくは室温〜120℃の範囲が好ましく、もっとも好ましくは室温〜100℃の範囲である。
上記反応における反応時間は、用いる原料の反応性において適宜設定することができ、1〜72時間が好適であり、さらには、1〜24時間がより好ましい。
The temperature of the above reaction is appropriately set depending on the reactivity of the raw materials used and the reaction solvent, and can usually be carried out in the range of 0 ° C. to 200 ° C. In either case, the reaction temperature should be kept below the boiling point of the solvent. preferable. In addition, it is preferable from the viewpoint of yield to suppress to a temperature at which the elimination reaction occurs or less, specifically, a range of room temperature to 150 ° C. is preferable, a range of room temperature to 120 ° C. is particularly preferable, and a range of room temperature to 120 ° C. is most preferable. It is in the range of 100 ° C.
The reaction time in the above reaction can be appropriately set in the reactivity of the raw material used, is preferably 1 to 72 hours, and more preferably 1 to 24 hours.

上記アルケニル化合物は、種々の方法で合成が可能であるが、一例として、
下記、ハロゲン化合物と末端保護水素化アルキンとの薗頭・萩原クロスカップリング反応の後、脱保護を経る方法
The above alkenyl compound can be synthesized by various methods.
The following method of deprotection after Sonogashira-Hagiwara cross-coupling reaction between halogen compound and terminal protected hydrogenated alkyne

Figure 0005891646
Figure 0005891646

(ここで、Pd触媒、塩基、溶媒は上記したものと同様である。二段階目の脱保護に用いる塩基は特に制限されないが、一段階目(カップリング反応)とは異なり、ある程度強塩基の方が良い結果を与える。たとえば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどが挙げられる。)、
下記、水素化合物と末端保護アルキニルリチウム試薬との反応の後、脱保護を経る方法、
(Here, the Pd catalyst, the base and the solvent are the same as those described above. The base used for the deprotection in the second stage is not particularly limited. However, unlike the first stage (coupling reaction), the base is somewhat strong. Better results, such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, etc.),
The following, a method of undergoing deprotection after the reaction between the hydrogen compound and the end-protected alkynyllithium reagent,

Figure 0005891646
Figure 0005891646

等、を一例として挙げることができる。
上記式中、脱保護に用いる塩基および溶媒については前述のとおりであるが、一段階目に用いる溶媒については、リチウム試薬と反応せず、かつ溶媒中でリチウム試薬と錯体を形成するものが好ましい。それらの例としては、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどが挙げられる。上記低温条件とは、副反応を防ぐ観点から0度以下が好ましく、特に-40度以下が好ましく、最も好ましくは−70℃以下である。
以上のように、水素化合物またはハロゲン化合物からの誘導が容易であり、これらの手法を用いて、所望のアルケニル化合物を得ることができる。
Etc. can be mentioned as an example.
In the above formula, the base and solvent used for deprotection are as described above, but the solvent used in the first step is preferably one that does not react with the lithium reagent and that forms a complex with the lithium reagent in the solvent. . Examples thereof include 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, tetrahydrofuran and the like. From the viewpoint of preventing side reactions, the low temperature condition is preferably 0 ° or less, particularly preferably −40 ° or less, and most preferably −70 ° C. or less.
As described above, induction from a hydrogen compound or a halogen compound is easy, and a desired alkenyl compound can be obtained using these techniques.

上記ハロゲン化合物についても、従来公知の種々の方法で合成が可能であるが、一例として、直接ハロゲン化剤を反応させる方法、一旦リチオ化した後、ハロゲン化剤を反応させる方法、等を一例として挙げることができる。また、水酸基にトリフルオロメタンスルホン酸無水物を反応させることで生成するトリフラートもハロゲン化物と同様に用いることができる。中でも反応性の観点から、ヨウ素体、臭素体、トリフラート体が好ましい。   The above halogen compounds can also be synthesized by various conventionally known methods. As an example, a method of directly reacting a halogenating agent, a method of reacting with a halogenating agent after lithiation once, and the like are taken as an example. Can be mentioned. Moreover, the triflate produced | generated by making trifluoromethanesulfonic anhydride react with a hydroxyl group can be used similarly to a halide. Of these, iodine, bromine and triflate are preferred from the viewpoint of reactivity.

また、三重結合部位を導入した後、ジチエノベンゾジチオフェン骨格を構築する場合には、以下のような方法で合成することができる。   When a dithienobenzodithiophene skeleton is constructed after introducing a triple bond site, it can be synthesized by the following method.

Figure 0005891646
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目的の位置にアルキニル基が置換されたチオフェン誘導体を用いることで、選択的に2位または3位、あるいは両方の位にアルキニル基が導入された有機半導体材料を効率的に製造することができる。   By using a thiophene derivative in which an alkynyl group is substituted at a target position, an organic semiconductor material in which an alkynyl group is selectively introduced at the 2-position, 3-position, or both positions can be efficiently produced.

以上のようにして得られる本発明の有機半導体材料は反応に使用した触媒、未反応の原料、又塩等の不純物を除去して使用される。これらの精製は再沈澱法、カラムクロマト法、吸着法、抽出法(ソックスレー抽出法を含む)、限外濾過法、透析法、触媒を除くためのスカベンジャーの使用等をはじめとする従来公知の方法を使用できる。不純物の混入は半導体特性に悪影響を及ぼすため、可能な限り高純度にすることが望ましい。溶解性に優れた材料では、これら精製方法の制約が少なくなり、結果的にデバイス特性にも好影響を与える。   The organic semiconductor material of the present invention obtained as described above is used after removing impurities such as the catalyst used in the reaction, unreacted raw materials, and salts. These purification methods include conventional methods such as reprecipitation, column chromatography, adsorption, extraction (including Soxhlet extraction), ultrafiltration, dialysis, and the use of scavengers to remove the catalyst. Can be used. Since contamination with impurities adversely affects the semiconductor characteristics, it is desirable to make the purity as high as possible. A material having excellent solubility has fewer restrictions on these purification methods, and as a result, has a positive effect on device characteristics.

上記製造方法により得られた本発明の半導体材料は、例えばジクロロメタン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、ジクロロベンゼン及びキシレン等の溶剤に溶解する場合、支持体上に塗布することによって薄膜を形成することができる。
成膜方法の一例を挙げると、スピンコート法、キャスト法、ディップ法、インクジェッ
ト法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、ディスペンス法等が挙げられ、公知の湿
式成膜方法により薄膜を作製することが可能である。
また、キャスト法などによっては平板状結晶や厚膜状態の形態をとることも可能である。作製するデバイスに応じて、上記の中から適した製膜方法あるいは溶媒から、適切な組み合わせが選択される。
また当然のことながら、真空蒸着法などのドライプロセスによっても成膜は可能である。
When the semiconductor material of the present invention obtained by the above production method is dissolved in a solvent such as dichloromethane, tetrahydrofuran, chloroform, toluene, dichlorobenzene and xylene, a thin film can be formed by coating on a support. .
Examples of film forming methods include spin coating, casting, dipping, ink jet, doctor blade, screen printing, dispensing, and the like. A thin film can be formed by a known wet film forming method. Is possible.
Further, depending on the casting method or the like, it is possible to take a form of a flat crystal or a thick film state. Depending on the device to be produced, an appropriate combination is selected from the above-described film forming methods or solvents.
Of course, the film can also be formed by a dry process such as a vacuum deposition method.

本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、均一な薄膜(即ち、有機半導体層のキャリア輸送特性に悪影響を及ぼすギャップやホールがない)が形成されるような厚みに選択される。有機半導体薄膜の厚みは、一般に1μm以下、特に5〜100nmが好ましい。本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記化合物を成分として形成される有機半導体層は、ソース電極、ドレイン電極及び絶縁膜に接して形成される。   In the organic thin film transistor of the present invention, the thickness of the organic semiconductor layer is not particularly limited, but a uniform thin film (that is, there is no gap or hole that adversely affects the carrier transport property of the organic semiconductor layer) is formed. The thickness is selected. The thickness of the organic semiconductor thin film is generally 1 μm or less, particularly preferably 5 to 100 nm. In the organic thin film transistor of the present invention, the organic semiconductor layer formed using the above compound as a component is formed in contact with the source electrode, the drain electrode, and the insulating film.

これらの薄膜、厚膜、或いは結晶は、光電変換素子、薄膜トランジスタ素子、発光素子など種々の機能素子の電荷輸送性部材として機能し、本半導体材料を用いて多様な電子デバイスを作製することが可能である。
電子デバイスの例を挙げると、2個以上の電極を有し、その電極間に流れる電流や生じる電圧を、電気、光、磁気、又は化学物質等により制御するデバイス、あるいは、印加した電圧や電流により、光や電場、磁場を発生させる装置などが挙げられる。また、例えば、電圧や電流の印加により電流や電圧を制御する素子、磁場の印加による電圧や電流を制御する素子、化学物質を作用させて電圧や電流を制御する素子などが挙げられる。この制御としては、整流、スイッチング、増幅、発振等が挙げられる。
現在シリコン等の無機半導体で実現されている対応するデバイスとしては、抵抗器、整流器(ダイオード)、スイッチング素子(トランジスタ、サイリスタ)、増幅素子(トランジスタ)、メモリー素子、化学センサー等、あるいはこれらの素子の組み合わせや集積化したデバイスが挙げられる。また、光により起電力を生じる太陽電池や、光電流を生じるフォトダイオード、ホトトランジスタ等の光素子も挙げることができる。
These thin films, thick films, or crystals function as charge transporting members for various functional elements such as photoelectric conversion elements, thin film transistors, and light emitting elements, and a variety of electronic devices can be manufactured using this semiconductor material. It is.
An example of an electronic device is a device that has two or more electrodes, the current flowing between the electrodes and the voltage generated are controlled by electricity, light, magnetism, chemical substances, etc., or the applied voltage or current Thus, a device that generates light, an electric field, or a magnetic field can be used. In addition, for example, an element that controls current or voltage by application of voltage or current, an element that controls voltage or current by application of a magnetic field, an element that controls voltage or current by the action of a chemical substance, or the like can be given. Examples of this control include rectification, switching, amplification, and oscillation.
Corresponding devices currently implemented with inorganic semiconductors such as silicon include resistors, rectifiers (diodes), switching elements (transistors, thyristors), amplifier elements (transistors), memory elements, chemical sensors, etc., or these elements Combinations and integrated devices. Moreover, a solar cell that generates an electromotive force by light, and an optical element such as a photodiode or a phototransistor that generates a photocurrent can also be used.

本発明の有機半導体材料を適用するのに好適な電子デバイスの一例としては、有機薄膜トランジスタすなわち、有機電界効果トランジスタ(OFET)が挙げられる。以下、このFETについて詳細に説明する。   An example of an electronic device suitable for applying the organic semiconductor material of the present invention includes an organic thin film transistor, that is, an organic field effect transistor (OFET). Hereinafter, this FET will be described in detail.

図1に概略構造図を示して説明する。図中、(A)〜(D)は本発明に係わる有機薄膜トランジスタの概略構造である。本発明に係わる有機薄膜トランジスタの有機半導体層(1)は、本発明の有機半導体化合物を含有する。本発明の有機薄膜トランジスタには、空間的に分離された第一の電極(ソース電極(2))、第二の電極(ドレイン電極(3))および図示しない支持体(基質)上に第三の電極(ゲート電極(4))が設けられており、ゲート電極(4)と有機半導体層(1)の間には絶縁膜(5)が設けられていてもよい。有機薄膜トランジスタはゲート電極への電圧の印加により、ソース電極(2)とドレイン電極(3)の間の有機半導体層(1)内を流れる電流がコントロールされるが、スイッチング素子としては、ゲート電極(4)による電圧の印加状態により、ソース電極(2)とドレイン電極(3)との間に流れる電流量が大きく変調できることが重要である。これはトランジスタの駆動状態で大きな電流が流れ、非駆動状態では、電流が流れないことを意味する。
本発明の有機薄膜トランジスタは、支持体上に設けることができ、例えば、ガラス、シリコン、プラスチック等の一般に用いられる基板を利用できる。また、導電性基板を用いることにより、ゲート電極と兼ねること、さらにはゲート電極と導電性基板とを積層した構造にすることもできるが、本発明の有機薄膜トランジスタが応用されるデバイスのフレキシビリティー、軽量化、安価、耐衝撃性等の特性が所望される場合、プラスチックシートを支持体とすることが好ましい。
プラスチックシートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等からなるフィルム等が挙げられる。
また、本発明の有機薄膜トランジスタは、必要に応じて各電極からの引出し電極を設けることができる。
FIG. 1 is a schematic structural view for explanation. In the figure, (A) to (D) are schematic structures of the organic thin film transistor according to the present invention. The organic semiconductor layer (1) of the organic thin film transistor according to the present invention contains the organic semiconductor compound of the present invention. The organic thin film transistor of the present invention includes a third electrode on a spatially separated first electrode (source electrode (2)), second electrode (drain electrode (3)) and a support (substrate) (not shown). An electrode (gate electrode (4)) is provided, and an insulating film (5) may be provided between the gate electrode (4) and the organic semiconductor layer (1). In the organic thin film transistor, the current flowing in the organic semiconductor layer (1) between the source electrode (2) and the drain electrode (3) is controlled by applying a voltage to the gate electrode. It is important that the amount of current flowing between the source electrode (2) and the drain electrode (3) can be greatly modulated by the voltage application state of 4). This means that a large current flows when the transistor is driven, and no current flows when the transistor is not driven.
The organic thin film transistor of the present invention can be provided on a support, and for example, a commonly used substrate such as glass, silicon, or plastic can be used. In addition, by using a conductive substrate, it can also be used as a gate electrode, and a structure in which a gate electrode and a conductive substrate are stacked can be used. However, the flexibility of a device to which the organic thin film transistor of the present invention is applied. When characteristics such as light weight, low cost, and impact resistance are desired, a plastic sheet is preferably used as the support.
Examples of the plastic sheet include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate, cellulose triacetate, and cellulose acetate propionate. Is mentioned.
Moreover, the organic thin-film transistor of this invention can provide the extraction electrode from each electrode as needed.

次に、図1の有機薄膜トランジスタにおける、上記有機半導体層以外の構成要素について説明する。
有機半導体層(1)は、第1の電極(ソース電極)、第2の電極(ドレイン電極)、及び必要に応じて絶縁膜(5)に接して形成されている。
絶縁膜(5)について説明する。
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて用いられる絶縁膜には、種々の絶縁膜材料を用いることができる。例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコウム酸化チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等の無機系絶縁材料が挙げられる。
Next, components other than the organic semiconductor layer in the organic thin film transistor of FIG. 1 will be described.
The organic semiconductor layer (1) is formed in contact with the first electrode (source electrode), the second electrode (drain electrode), and, if necessary, the insulating film (5).
The insulating film (5) will be described.
Various insulating film materials can be used for the insulating film used in the organic thin film transistor of the present invention. For example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, titanium oxide, tantalum oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, zirconium barium titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, titanate Examples thereof include inorganic insulating materials such as strontium, barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide.

また、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、無置換またはハロゲン原子置換ポリパラキシリレン、ポリアクリロニトリル、シアノエチルプルラン等の高分子材料を用いることができる。
さらに、上記絶縁材料を2種以上合わせて用いても良い。特に材料は限定されないが、中でも、導電率が低いものが好ましい。
Further, for example, polymer materials such as polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinylphenol, polyester, polyethylene, polyphenylene sulfide, unsubstituted or halogen atom-substituted polyparaxylylene, polyacrylonitrile, cyanoethyl pullulan, and the like can be used.
Further, two or more of the above insulating materials may be used in combination. The material is not particularly limited, but among them, a material having low conductivity is preferable.

上記材料を用いた絶縁膜層の作製方法としては、例えば、CVD法、プラズマCVD法、プラズマ重合法、蒸着法のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法、キャスト法、ブレードコート法、バーコート法等の塗布によるウェットプロセスが挙げられる。   Examples of the method for producing the insulating film layer using the above materials include a CVD method, a plasma CVD method, a plasma polymerization method, a dry process such as a vapor deposition method, a spray coating method, a spin coating method, a dip coating method, an ink jet method, and a cast method. Examples thereof include wet processes such as coating, blade coating, and bar coating.

次に、有機半導体層(1)と絶縁膜(5)との界面修飾について説明する。
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、絶縁膜および電極と有機半導体層の接着性を向上、ゲート電圧の低減、リーク電流低減等の目的で、これら層間に有機薄膜を設けても良い。有機薄膜は有機半導体層に対し、化学的影響を与えなければ、特に限定されないが、例えば、有機分子膜や高分子薄膜が利用できる。
Next, interface modification between the organic semiconductor layer (1) and the insulating film (5) will be described.
In the organic thin film transistor of the present invention, an organic thin film may be provided between these layers for the purpose of improving the adhesion between the insulating film and the electrode and the organic semiconductor layer, reducing the gate voltage, and reducing the leakage current. The organic thin film is not particularly limited as long as it does not chemically affect the organic semiconductor layer. For example, an organic molecular film or a polymer thin film can be used.

有機分子膜としては、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ヘキサメチレンジシラザン、フェニルトリクロロシランや、ベンゼンチオール、トリフルオロベンゼンチオール、パーフルオロベンゼンチオール、パーフルオロデカンチオールなどを具体的な例としたカップリング剤が挙げられる。また、高分子薄膜としては、上述の高分子絶縁膜材料を利用することができ、これらが絶縁膜の一種として機能していても良い。また、この有機薄膜をラビング等により、異方性処理を施していても良い。   Specific examples of organic molecular films include octyltrichlorosilane, octadecyltrichlorosilane, hexamethylenedisilazane, phenyltrichlorosilane, benzenethiol, trifluorobenzenethiol, perfluorobenzenethiol, and perfluorodecanethiol. A ring agent is mentioned. As the polymer thin film, the above-described polymer insulating film materials can be used, and these may function as a kind of insulating film. The organic thin film may be subjected to an anisotropic treatment by rubbing or the like.

次に、有機薄膜トランジスタを構成する電極について説明する。
本発明の有機薄膜トランジスタに用いられるゲート電極、ソース電極、ゲート電極としては、導電性材料であれば特に限定されず、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、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等、及びこれらの合金やインジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機及び有機半導体、例えば、シリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン、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が挙げられる。
Next, the electrode which comprises an organic thin-film transistor is demonstrated.
The gate electrode, source electrode, and gate electrode used in the organic thin film transistor of the present invention are not particularly limited as long as they are conductive materials, such as platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony, lead, Tantalum, indium, aluminum, zinc, magnesium, etc., and their alloys and conductive metal oxides such as indium / tin oxide, or inorganic and organic semiconductors whose conductivity has been improved by doping, such as silicon single crystals, Examples thereof include polysilicon, amorphous silicon, germanium, graphite, polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylene vinylene, polyparaphenylene vinylene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonic acid.

ソース電極及びドレイン電極は、上記導電性の中でも半導体層との接触面において、電気抵抗が少ないものが好ましい。
電極の形成方法としては、上記材料を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしても良いし、塗工膜からリソグラフィーやレーザーアブレーション等により形成しても良い。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
The source electrode and the drain electrode are preferably those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer among the above-described conductivity.
As a method for forming an electrode, a method of forming an electrode using a known photolithographic method or a lift-off method, using a conductive thin film formed by a method such as vapor deposition or sputtering using the above materials as a raw material, a metal such as aluminum or copper There is a method of etching using a resist by thermal transfer, ink jet or the like on a foil. Alternatively, the conductive polymer solution or dispersion, or the conductive fine particle dispersion may be directly patterned by ink jetting, or may be formed from the coating film by lithography, laser ablation, or the like. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as a relief printing plate, an intaglio printing plate, a planographic printing plate or a screen printing method can also be used.

本発明の有機薄膜トランジスタは、必要に応じて各電極からの引出し電極を設けてもよい。
本発明の有機薄膜トランジスタは、大気中でも安定に駆動するものであるが、機械的破壊からの保護、水分やガスからの保護、またはデバイスの集積の都合上の保護等のため必要に応じて保護層を設けることもできる。
The organic thin film transistor of the present invention may be provided with an extraction electrode from each electrode as necessary.
The organic thin film transistor of the present invention is stably driven even in the atmosphere, but a protective layer is used as necessary for protection from mechanical destruction, protection from moisture and gas, or protection for the convenience of device integration. Can also be provided.

上述した本発明の有機薄膜トランジスタは、液晶、エレクトロルミネッセンス、エレクトロクロミック、電気泳動等の、従来公知の各種表示画像素子を駆動するための素子として好適に利用でき、これらの集積化により、いわゆる「電子ペーパー」と呼ばれるディスプレイを製造することが可能である。
本発明のディスプレイ装置は、例えば、液晶表示装置では液晶表示素子、EL表示装置では有機若しくは無機のエレクトロルミネッセンス表示素子、電気泳動表示装置では電気泳動表示素子などの表示素子を1表示画素として、該表示素子をX方向及びY方向にマトリックス状に複数配列して構成される。
前記表示素子は、該表示素子に対して電圧の印加又は電流の供給を行なうためのスイッチング素子として、図2に示されるように本発明の有機薄膜トランジスタを備えている。本発明のディスプレイ装置としては、前記スイッチング素子が前記表示素子の数、即ち表示画素数に対応して複数備えられる。
前記表示素子は、前記スイッチング素子の他に、例えば、基板、透明電極等の電極、偏光板、カラーフィルタなどの構成部材を備えるが、これらの構成部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、従来から公知のものを使用することができる。
The organic thin film transistor of the present invention described above can be suitably used as an element for driving various conventionally known display image elements such as liquid crystal, electroluminescence, electrochromic, electrophoresis, and so on. It is possible to produce a display called “paper”.
The display device of the present invention includes, for example, a liquid crystal display element in a liquid crystal display device, an organic or inorganic electroluminescence display element in an EL display device, and a display element such as an electrophoretic display element in an electrophoretic display device as one display pixel. A plurality of display elements are arranged in a matrix in the X and Y directions.
The display element includes the organic thin film transistor of the present invention as shown in FIG. 2 as a switching element for applying a voltage or supplying a current to the display element. The display device of the present invention includes a plurality of the switching elements corresponding to the number of the display elements, that is, the number of display pixels.
The display element includes, in addition to the switching element, for example, a substrate, an electrode such as a transparent electrode, a polarizing plate, a color filter, and the like. However, these components are not particularly limited and may be used depending on the purpose. Can be appropriately selected, and conventionally known ones can be used.

前記ディスプレイ装置が、所定の画像を形成する場合には、例えば、図3に示すようにマトリックス状に配置されたスイッチング素子の中から任意に選択された前記スイッチング素子が、対応する前記表示素子に電圧の印加又は電流を供給するときのみスイッチがON又はOFFとなり、その他の時間はOFF又はONとなるように構成することにより、高速、高コントラストで、前記ディスプレイ装置の表示を行なうことができる。
なお、前記ディスプレイ装置における画像の表示動作としては、従来から公知の表示動作により画像等が表示される。
例えば、前記液晶表示素子の場合には、液晶に対して電圧を印加することにより、該液晶の分子配列を制御して画像等の表示が行なわれる。
また、前記有機若しくは無機のエレクトロルミネッセンス表示素子の場合には、有機若しくは無機膜で形成された発光ダイオードに電流を供給して該有機若しくは無機膜を発光させることにより画像等の表示が行なわれる。
また、前記電気泳動表示素子の場合には、例えば、異なる極性に帯電された白及び黒色の着色粒子に電圧を印加して、電極間で前記粒子を所定方向に電気的に泳動させて画像等の表示が行なわれる。
When the display device forms a predetermined image, for example, the switching elements arbitrarily selected from the switching elements arranged in a matrix as shown in FIG. 3 are used as the corresponding display elements. By configuring the switch to be turned on or off only when voltage is applied or current is supplied, and to be turned off or on at other times, display of the display device can be performed at high speed and with high contrast.
As an image display operation in the display device, an image or the like is displayed by a conventionally known display operation.
For example, in the case of the liquid crystal display element, an image or the like is displayed by applying a voltage to the liquid crystal to control the molecular arrangement of the liquid crystal.
In the case of the organic or inorganic electroluminescence display element, an image or the like is displayed by supplying a current to a light emitting diode formed of an organic or inorganic film to cause the organic or inorganic film to emit light.
In the case of the electrophoretic display element, for example, a voltage is applied to white and black colored particles charged to different polarities, and the particles are electrophoresed between electrodes in a predetermined direction to generate an image or the like. Is displayed.

前記ディスプレイ装置は、前記スイッチング素子を塗工、印刷等の簡易なプロセスにより作製可能であり、プラスチック基板、紙等の高温処理に耐えない基板を用いることができるとともに、大面積のディスプレイであっても、省エネルギー、低コストで前記スイッチング素子を作製可能となる。
また、ICタグ等のデバイスとして、本発明の有機薄膜トランジスタを集積化したICを利用することが可能である。
The display device can be manufactured by a simple process such as coating and printing of the switching element, and can use a substrate that cannot withstand high-temperature processing such as a plastic substrate or paper, and can be a large-area display. However, the switching element can be fabricated with energy saving and low cost.
Further, an IC in which the organic thin film transistor of the present invention is integrated can be used as a device such as an IC tag.

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これら実施例によって制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by these examples unless it exceeds the gist.

下記、実施例における化合物の同定は、NMRスペクトル(JNM-ECX(商品名) 500MHz、日本電子製), 質量分析 (GC-MS、GCMS-QP2010 Plus(商品名)、島津製作所製)、質量分析(LC-TofMS、Alliance-LCT Premier(商品名)、Waters社製,ASAPプローブ使用)、元素分析 (CHN) (CHNレコーダーMT-2、柳本製作所製)、元素分析(S) (イオンクロマトグラフィー→・アニオン分析システムDX320(商品名)、ダイオネクス社製)を用いて行った。   In the following, the identification of the compound in the examples is NMR spectrum (JNM-ECX (trade name) 500 MHz, manufactured by JEOL), mass spectrometry (GC-MS, GCMS-QP2010 Plus (trade name), manufactured by Shimadzu Corporation), mass spectrometry (LC-TofMS, Alliance-LCT Premier (trade name), manufactured by Waters, using ASAP probe), elemental analysis (CHN) (CHN recorder MT-2, manufactured by Yanagimoto Seisakusho), elemental analysis (S) (ion chromatography → -Anion analysis system DX320 (trade name, manufactured by Dionex) was used.

以下、実施例に用いる中間体の合成例を示す。   Hereinafter, synthesis examples of intermediates used in the examples are shown.

〔合成例1〕
(下記化合物2の合成)
[Synthesis Example 1]
(Synthesis of Compound 2 below)

Figure 0005891646
Figure 0005891646

2リットル丸底フラスコに、前記非特許文献3のAdvanced Materials,2009,21,213-216.記載の方法で合成した化合物1(12.7 g, 42m mol)を入れ、アルゴンガスで置換を行った後、脱水クロロホルム(600ml)、酢酸(600ml)を入れ、氷浴を用いて容器内温を0-3 ℃に保った。次に、遮光下、N-ヨードスクシンイミド(20.8 g, 92.4 mmol)を徐々に加えた。1時間攪拌後、氷浴を外し、室温に戻し、そのまま一晩攪拌を続けた。沈殿を濾取し、沈殿を飽和亜硫酸水素ナトリウム水溶液、続けてエタノール、トルエン、エタノールの順で洗浄した。沈殿を真空下乾燥させ、淡黄色の固体を得た。これには、2置換体である化合物2の他に、1置換体が僅かに含まれていたが、この段階では分離せず以下の反応で精製せずそのまま用いた。
収量21.5 g, 収率92.3 %
質量分析:GC-MS m/z = 554 (M+),428 (M+ -I)
Compound 1 (12.7 g, 42 mmol) synthesized by the method described in Advanced Materials, 2009, 21, 213-216. Of Non-Patent Document 3 was placed in a 2-liter round bottom flask, and replaced with argon gas. Then, dehydrated chloroform (600 ml) and acetic acid (600 ml) were added, and the internal temperature of the container was kept at 0-3 ° C. using an ice bath. Next, N-iodosuccinimide (20.8 g, 92.4 mmol) was gradually added under light shielding. After stirring for 1 hour, the ice bath was removed, the temperature was returned to room temperature, and stirring was continued overnight. The precipitate was collected by filtration, and the precipitate was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen sulfite solution followed by ethanol, toluene, and ethanol. The precipitate was dried under vacuum to give a pale yellow solid. This contained a small amount of the 1-substituted product in addition to the 2-substituted compound 2, but it was not separated at this stage and used as it was without purification in the following reaction.
Yield 21.5 g, Yield 92.3%
Mass spectrometry: GC-MS m / z = 554 (M +), 428 (M + -I)

(下記化合物3の合成) (Synthesis of Compound 3 below)

Figure 0005891646
Figure 0005891646

300 mL丸底フラスコに、化合物2(2.55g,4.60m mol)、ヨウ化銅(43.7 mg, 0.23m mol)を入れ、アルゴンガスで置換を行った後、テトラヒドロフラン(以下THF、100 mL)、ジイソプロピルエチルアミン(6.5 mL)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) (以下、PdCl2(PPh3)2)97.2 mg, 0.138 mmol)を加え、十分に攪拌しながら、トリメチルシリルアセチレン (1.4 mL, 10.12 m mol)を徐々に加えた。そのまま、室温で一晩攪拌し、赤色の均一溶液を得た。水(200 mL)およびトルエン(100 mL)を加え、有機層を分離した。水層をトルエン(50 mL)で3回抽出し、合わせた有機層を飽和食塩水(100 mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。濾液を濃縮し、カラム精製(固定相ト:シリカゲル、移動相:トルエン)に付し、赤色の固体を得た。これをトルエン/アセトニトリルより再結晶することで、黄色の針状結晶として化合物3を得た。
収量:1.35 g、収率:59.1 %
以下に化合物3の分析結果を示す。
質量分析:LC-MS m/z =(C2422Si) 494.0(実測値);494.0(理論値)
以上の分析結果から、合成したものが、化合物3の構造と矛盾が無いことを確認した。
A 300 mL round bottom flask was charged with compound 2 (2.55 g, 4.60 mmol) and copper iodide (43.7 mg, 0.23 mmol), and replaced with argon gas, followed by tetrahydrofuran (hereinafter THF). , 100 mL), diisopropylethylamine (6.5 mL), dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) (hereinafter, PdCl 2 (PPh 3 ) 2 ) 97.2 mg, 0.138 mmol) Trimethylsilylacetylene (1.4 mL, 10.12 mmol) was gradually added while stirring. The mixture was stirred at room temperature overnight to obtain a red uniform solution. Water (200 mL) and toluene (100 mL) were added and the organic layer was separated. The aqueous layer was extracted three times with toluene (50 mL), and the combined organic layer was washed with saturated brine (100 mL) and dried over sodium sulfate. The filtrate was concentrated and subjected to column purification (stationary phase: silica gel, mobile phase: toluene) to obtain a red solid. This was recrystallized from toluene / acetonitrile to obtain Compound 3 as yellow needle crystals.
Yield: 1.35 g, Yield: 59.1%
The analysis results of Compound 3 are shown below.
Mass spectrometry: LC-MS m / z = (C 24 H 22 S 4 Si 2) 494.0 ( found); 494.0 (theoretical)
From the above analysis results, it was confirmed that the synthesized product was consistent with the structure of Compound 3.

(下記化合物4の合成) (Synthesis of Compound 4 below)

Figure 0005891646
Figure 0005891646

300mLの丸底フラスコに化合物3 (2.3 g, 4.65m mol)、THF(100 mL)、メタノール (20 mL)を入れ、水酸化カリウム溶液(1.2 gを水 15 mLに溶解)を加えた。そのまま3時間攪拌し、水(100 mL)、メタノール(100 mL)を加え、析出した沈殿を濾取した。沈殿を、水、メタノールの順で洗浄し、真空下で乾燥させることで、褐色の固体として化合物4を得た。収量1.62 g, 99.5 %
以下に化合物4の分析結果を示す。
質量分析:LC-MS m/z =(C18) 349.9(実測値);349.9(理論値)
以上の分析結果から、合成したものが、化合物4の構造と矛盾が無いことを確認した。
Compound 3 (2.3 g, 4.65 mmol), THF (100 mL), methanol (20 mL) are placed in a 300 mL round bottom flask, and potassium hydroxide solution (1.2 g is dissolved in 15 mL of water). Was added. The mixture was stirred as it was for 3 hours, water (100 mL) and methanol (100 mL) were added, and the deposited precipitate was collected by filtration. The precipitate was washed with water and methanol in this order, and dried under vacuum to obtain Compound 4 as a brown solid. Yield 1.62 g, 99.5%
The analysis results of Compound 4 are shown below.
Mass spectrometry: LC-MS m / z = (C 18 H 6 S 4 ) 349.9 (actual value); 349.9 (theoretical value)
From the above analysis results, it was confirmed that the synthesized product was consistent with the structure of Compound 4.

〔実施例1〕
<下記化合物(実1)の合成>
[Example 1]
<Synthesis of the following compound (actual 1)>

Figure 0005891646
Figure 0005891646

100 mLの丸底フラスコに化合物4(600 mg,1.71m mol)、ヨウ化銅(16.2 mg)を入れ、アルゴンガスで置換を行った後、テトラヒドロフラン(以下THF、50 mL)、ジイソプロピルエチルアミン(3.0 mL)、PdCl2(PPh3)2 ( 36.1 mgl)を加え、十分に攪拌しながら、ヨードベンゼン (421 μLl)を徐々に加えた。そのまま、室温で72時間攪拌した。1N塩酸(100 mL)を加え、沈殿を濾取した。
沈殿を、水、酢酸エチル、トルエン、メタノールの順で洗浄し、真空下乾燥させることで褐色の固体を得た(800 mg)。
これをソックスレー抽出(クロロベンゼン)することで、淡黄色の固体を得た。(収量700 mg, 収率81.4 %)
続けて、温度勾配昇華精製を行い、黄色の結晶として化合物(実1)を得た。(収量300 mg, 収率34.9 %)
以下に化合物(実1)の分析結果を示す。図1に化合物(実1)の飛行時間質量分析(以下Tof-MS)スペクトルを示す。また、そのスペクトルから得られた実測値と組成式から求めた理論値を合わせて示した。
質量分析結果:LC-TofMS m/z = (C30144) 501.9 (100%),502.9, 503.9 (実測値);502.0 (100%),503.0, 504.0(理論値)
以上の分析結果から、合成したものが、化合物(実1)の構造と矛盾が無いことを確認した。
Compound 4 (600 mg, 1.71 mmol) and copper iodide (16.2 mg) were placed in a 100 mL round-bottom flask, and replaced with argon gas, followed by tetrahydrofuran (hereinafter THF, 50 mL), diisopropyl. Ethylamine (3.0 mL) and PdCl 2 (PPh 3 ) 2 (36.1 mgl) were added, and iodobenzene (421 μLl) was gradually added with sufficient stirring. The mixture was stirred at room temperature for 72 hours. 1N hydrochloric acid (100 mL) was added, and the precipitate was collected by filtration.
The precipitate was washed with water, ethyl acetate, toluene and methanol in this order, and dried under vacuum to obtain a brown solid (800 mg).
This was subjected to Soxhlet extraction (chlorobenzene) to obtain a pale yellow solid. (Yield 700 mg, Yield 81.4%)
Subsequently, temperature gradient sublimation purification was performed to obtain a compound (Ex. 1) as yellow crystals. (Yield 300 mg, Yield 34.9%)
The analysis results of the compound (Ex. 1) are shown below. FIG. 1 shows a time-of-flight mass spectrometry (hereinafter, Tof-MS) spectrum of the compound (Ex. 1). In addition, the actual measurement value obtained from the spectrum and the theoretical value obtained from the composition formula are shown together.
Mass analysis results: LC-TofMS m / z = (C 30 H 14 S 4 ) 501.9 (100%), 502.9, 503.9 (actual measured value); 502.0 (100%), 503.0 , 504.0 (theoretical value)
From the above analysis results, it was confirmed that the synthesized product was consistent with the structure of the compound (Ex. 1).

〔実施例2〕
<下記化合物(実2)の合成>
[Example 2]
<Synthesis of the following compound (act 2)>

Figure 0005891646
Figure 0005891646

実施例1において、ヨードベンゼンの代わりに4−ヨードトルエンを用いた以外は同様にして、化合物(実2)を合成した。ソックスレー抽出後、淡黄色の固体を得た。(収量700 mg, 収率82.5 %)
続けて、温度勾配昇華精製を行い、黄色の結晶として化合物(実2)を得た。(収量280 mg, 収率33.0 %)
以下に化合物(実2)の分析結果を示す。図2に化合物(実2)のTof-MSスペクトルを示す。
また、そのスペクトルから得られた実測値と組成式から求めた理論値を合わせて示した。
質量分析結果:LC-TofMS m/z = (C32H18S4) 530.2(100 %),531.2 , 532.2(実測値); 530.0, 531.0, 532.0 (理論値)
以上の分析結果から、合成したものが、化合物(実2)の構造と矛盾が無いことを確認した。
In Example 1, a compound (Act 2) was synthesized in the same manner except that 4-iodotoluene was used instead of iodobenzene. A light yellow solid was obtained after Soxhlet extraction. (Yield 700 mg, Yield 82.5%)
Subsequently, temperature gradient sublimation purification was carried out to obtain a compound (Ex. 2) as yellow crystals. (Yield 280 mg, Yield 33.0%)
The analysis results of the compound (Act 2) are shown below. FIG. 2 shows the Tof-MS spectrum of the compound (Ex. 2).
In addition, the actual measurement value obtained from the spectrum and the theoretical value obtained from the composition formula are shown together.
Mass analysis results: LC-TofMS m / z = (C 32 H 18 S 4 ) 530.2 (100%), 531.2, 532.2 (actual measured value); 530.0, 531.0, 532.0 (Theoretical value)
From the above analysis results, it was confirmed that the synthesized product was consistent with the structure of the compound (Ex. 2).

〔実施例3〕
<下記化合物(実3)の合成>
Example 3
<Synthesis of the following compound (act 3)>

Figure 0005891646
Figure 0005891646

実施例1でヨードベンゼンの代わりに、2−ブロモナフタレンを用い、THFの代わりにトルエンを用い、反応温度を室温から110 ℃に変更した以外は同様にして、化合物(実3)の合成を行った。ソックスレー抽出後、淡黄色の固体を得た。(収量940 mg, 収率70.0 %)
続けて、温度勾配昇華精製を行い、黄色の結晶として化合物(実3)を得た。(収量310 mg, 収率23.0 %)
以下に化合物(実3)の分析結果を示す。
質量分析:LC−TofMS(m/z) = (C38H18S4) 602.2(100 %),603.30, 604.2(実測値) ;602.0, 603.0, 604.0 (理論値)
以上の分析結果から、合成したものが、化合物(実3)の構造と矛盾が無いことを確認した。
Compound (Act 3) was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 2-bromonaphthalene was used instead of iodobenzene, toluene was used instead of THF, and the reaction temperature was changed from room temperature to 110 ° C. It was. A light yellow solid was obtained after Soxhlet extraction. (Yield 940 mg, Yield 70.0%)
Subsequently, temperature gradient sublimation purification was performed to obtain a compound (Ex. 3) as yellow crystals. (Yield 310 mg, Yield 23.0%)
The analysis results of the compound (Act 3) are shown below.
Mass spectrometry: LC-TofMS (m / z ) = (C 38 H 18 S 4) 602.2 (100%), 603.30, 604.2 ( found); 602.0, 603.0, 604. 0 (theoretical value)
From the above analysis results, it was confirmed that the synthesized product was consistent with the structure of the compound (Act 3).

〔実施例4〕
<有機薄膜トランジスタの作製>
実施例1で合成した化合物(実1)を用いて、以下の手順で、図1−(D)の構造の電界効果型トランジスタを作製した。
膜厚300nmの熱酸化膜を有するNドープシリコン基板を濃硫酸に24時間浸漬し洗浄した。
洗浄済みのシリコン基板をシランカップリング剤(n−オクチルトリクロロシラン)のトルエン溶液(1mM)に浸漬させ、5分間超音波処理を行い、シリコン酸化膜表面に単分子膜を形成させた。
上記で作製した基板に対して、実施例1で得られた化合物(実1)(使用前に昇華精製を行った)を真空蒸着(背圧〜10−4Pa、蒸着レート0.1Å/s、基板温度100℃、半導体膜厚:〜50nm)することにより、有機半導体層を形成した。
Example 4
<Production of organic thin film transistor>
Using the compound synthesized in Example 1 (Act 1), a field effect transistor having the structure of FIG.
An N-doped silicon substrate having a 300 nm thick thermal oxide film was immersed in concentrated sulfuric acid for 24 hours and washed.
The cleaned silicon substrate was immersed in a toluene solution (1 mM) of a silane coupling agent (n-octyltrichlorosilane) and subjected to ultrasonic treatment for 5 minutes to form a monomolecular film on the silicon oxide film surface.
With respect to the board | substrate produced above, the compound (Actual 1) obtained in Example 1 (sublimation purification was performed before use) was vacuum-deposited (back pressure: 10 −4 Pa, deposition rate: 0.1 kg / s. The organic semiconductor layer was formed by substrate temperature of 100 ° C., semiconductor film thickness: ˜50 nm.

この有機半導体層上部にシャドウマスクを用いて金を真空蒸着(背圧〜10−4Pa、蒸着レート1〜2Å/s、膜厚:50nm)することによりソース、ドレイン電極を形成した(チャネル長50μm、チャネル幅2mm)。電極とは異なる部位の有機半導体層およびシリコン酸化膜を削り取り、その部分に導電性ペースト(導電性ペースト、藤倉化成製)を付け溶媒を乾燥させた。この部分を用いて、ゲート電極としてのシリコン基板に電圧を印加した。
こうして得られたFET(電界効果型トランジスタ)素子の電気特性をAgilent社製半導体パラメーターアナライザー4156Cを用いて大気下で評価した結果、p型のトランジスタ素子としての特性を示した。
なお、有機薄膜トランジスタの電界効果移動度の算出には、以下の式を用いた。
Source and drain electrodes were formed by channel-depositing gold on the top of the organic semiconductor layer using a shadow mask (back pressure: 10 −4 Pa, deposition rate: 1-2 Å / s, film thickness: 50 nm) (channel length) 50 μm, channel width 2 mm). The organic semiconductor layer and the silicon oxide film at portions different from the electrodes were scraped off, and a conductive paste (conductive paste, manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) was applied to the portions, and the solvent was dried. Using this portion, a voltage was applied to the silicon substrate as the gate electrode.
The electric characteristics of the FET (field effect transistor) element thus obtained were evaluated in the atmosphere using an Agilent semiconductor parameter analyzer 4156C. As a result, the characteristics as a p-type transistor element were shown.
In addition, the following formula | equation was used for calculation of the field effect mobility of an organic thin-film transistor.

[数1]
Ids=μCinW(Vg−Vth)/2L
(ただし、Cinはゲート絶縁膜の単位面積あたりのキャパシタンス、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Vgはゲート電圧、Idsはソースドレイン電流、μは移動度、Vthはチャネルが形成し始めるゲートの閾値電圧である。)
[Equation 1]
Ids = μCinW (Vg−Vth) 2 / 2L
(Where Cin is the capacitance per unit area of the gate insulating film, W is the channel width, L is the channel length, Vg is the gate voltage, Ids is the source / drain current, μ is the mobility, and Vth is the gate that the channel begins to form. (It is the threshold voltage.)

作製した薄膜トランジスタの特性を評価したところ、p型のトランジスタ駆動を示した。
また、作製したトランジスタをSEMで分析した結果、化合物(実1)の薄膜は二次元の面内に密に成長した膜構造であった。
When the characteristics of the manufactured thin film transistor were evaluated, p-type transistor driving was shown.
Moreover, as a result of analyzing the produced transistor by SEM, the thin film of the compound (Ex. 1) had a film structure that grew densely in a two-dimensional plane.

〔実施例5〕
実施例4において、有機半導体材料として、化合物(実1)を用いる代わりに、化合物(実2)を用いた以外は、同様にして有機薄膜トランジスタの作製および特性評価を行った。
その結果、作製した薄膜トランジスタの特性を評価したところ、p型のトランジスタ駆動を示した。SEM像より、実施例4と同様に化合物(実2)の薄膜は二次元の面内に密に成長した膜構造であった。
Example 5
In Example 4, an organic thin film transistor was produced and evaluated in the same manner except that the compound (Act 2) was used instead of the compound (Act 1) as the organic semiconductor material.
As a result, when the characteristics of the manufactured thin film transistor were evaluated, p-type transistor driving was shown. From the SEM image, as in Example 4, the thin film of the compound (Ex. 2) had a film structure that grew densely in a two-dimensional plane.

〔実施例6〕
実施例4において、有機半導体材料として、化合物(実1)を用いる代わりに、化合物(実3)を用いた以外は、同様にして有機薄膜トランジスタの作製および特性評価を行った。
その結果、作製した薄膜トランジスタの特性を評価したところ、p型のトランジスタ駆動を示した。SEM像より、実施例4と同様に化合物(実3)の薄膜は二次元の面内に密に成長した膜構造であった。
Example 6
In Example 4, an organic thin film transistor was produced and evaluated in the same manner except that the compound (Act 3) was used instead of the compound (Act 1) as the organic semiconductor material.
As a result, when the characteristics of the manufactured thin film transistor were evaluated, p-type transistor driving was shown. From the SEM image, the thin film of the compound (Ex. 3) had a film structure that grew densely in a two-dimensional plane as in Example 4.

〔比較例1〕
前記合成例1に記載の化合物1(ジチエノベンゾチオフエン)をTHFに溶解し、その溶液をシリコンウェーハ上にキャスト成膜した。溶媒の乾燥と共に化合物1は針状晶として析出し、電荷輸送部材として使用可能な連続的な膜を得ることはできなかった。
[Comparative Example 1]
Compound 1 (dithienobenzothiophene) described in Synthesis Example 1 was dissolved in THF, and the solution was cast on a silicon wafer. As the solvent was dried, Compound 1 precipitated as needle crystals, and a continuous film usable as a charge transport member could not be obtained.

〔比較例2〕
化合物1を用いた以外は実施例4と同様の方法により有機薄膜トランジスタを作製した。特性を評価したが、トランジスタとして動作しなかった。
SEMで観察したところ、針状の結晶が成長し、比較例1同様、電荷輸送部材として使用可能な連続的な膜を得ることはできなかった。図7にSEMの結果を示す。
[Comparative Example 2]
An organic thin film transistor was produced in the same manner as in Example 4 except that Compound 1 was used. Although the characteristics were evaluated, it did not operate as a transistor.
When observed with SEM, acicular crystals grew, and as in Comparative Example 1, a continuous film usable as a charge transport member could not be obtained. FIG. 7 shows the SEM results.

〔比較例3〕
非特許文献3のAdvanced Materials,2009,21,213-216.記載の方法を参考に、下記経路で化合物(比1)を合成した。無色針状晶。融点184℃。
[Comparative Example 3]
With reference to the method described in Non-Patent Document 3, Advanced Materials, 2009, 21, 213-216., Compounds (ratio 1) were synthesized by the following route. Colorless needles. Mp 184 ° C.

Figure 0005891646
Figure 0005891646

厚さ300nmの熱酸化膜を有するシリコンウェーハに金電極がパターニングされた基板上に、化合物(比1)の0.5wt%メシチレン溶液をキャスト成膜することにより、図1−(B)に示される薄膜トランジスタを作製した。トランジスタの特性を評価したが、トランジスタとして動作しないものから、1E−5程度の移動度の素子しか得られなかった。
SEMで観察したところ、針状の結晶が成長し、比較例1同様、薄膜形状の電荷輸送部材としての使用に適した連続的な膜を得ることはできなかった。図8にSEMの結果を示す。
As shown in FIG. 1- (B), a 0.5 wt% mesitylene solution of the compound (ratio 1) is cast on a silicon wafer having a 300 nm-thick thermal oxide film patterned on a gold electrode. A thin film transistor was manufactured. Although the characteristics of the transistor were evaluated, only an element having a mobility of about 1E-5 was obtained because the transistor does not operate as a transistor.
When observed with SEM, needle-like crystals grew, and as in Comparative Example 1, a continuous film suitable for use as a thin-film charge transport member could not be obtained. FIG. 8 shows the result of SEM.

本発明は上述の問題を解決するため、塗工や印刷あるいは蒸着の簡便なプロセスで、二次元的に結晶成長する事ことにより連続膜が成膜できる、特性の優れた有機半導体材料を提供することができる。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an organic semiconductor material having excellent characteristics in which a continuous film can be formed by two-dimensional crystal growth by a simple process of coating, printing or vapor deposition. be able to.

1 有機半導体層
2 ソース電極
3 ドレイン電極
4 ゲート電極
5 ゲート絶縁膜
1 Organic Semiconductor Layer 2 Source Electrode 3 Drain Electrode 4 Gate Electrode 5 Gate Insulating Film

特開平5―055568号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-05568 WO2010/000670号公開明細書WO2010 / 000670 published specification 特開2009−054810号公報JP 2009-054810 A

Appl.Phys.Lett.,69(26),4108(1996).Appl. Phys. Lett., 69 (26), 4108 (1996). Science,290,2123(2000).Science, 290, 2123 (2000). Advanced Materials,2009,21,213-216Advanced Materials, 2009,21,213-216

Claims (7)

下記一般式(I)で示される構造を有することを特徴とする有機半導体材料。
Figure 0005891646

(上記一般式(I)中Xはアリール基である。)
An organic semiconductor material having a structure represented by the following general formula (I):
Figure 0005891646

(In the above general formula (I) , X is an aryl group .)
請求項1に記載の有機半導体材料を含む電荷輸送性部材。   A charge transporting member comprising the organic semiconductor material according to claim 1. 請求項に記載の電荷輸送性部材を含むことを特徴とする有機電子デバイス。 An organic electronic device comprising the charge transporting member according to claim 2 . 請求項に記載の有機電子デバイスが、有機半導体層を具備し、かつ互いに分離した対の第1の電極と第2の電極と、電圧を印加することにより、前記第1の電極と前記第2の電極との間を流れる電流をコントロールする機能を具備する第3の電極を具備する薄膜トランジスタであることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 The organic electronic device according to claim 3 , comprising an organic semiconductor layer and applying a voltage to a pair of first and second electrodes separated from each other, whereby the first electrode and the first electrode are applied. An organic thin film transistor comprising a third electrode having a function of controlling a current flowing between two electrodes. 前記第1の電極と第2の電極とが、前記有機半導体層を介して互いに分離し、前記第3の電極と該有機半導体層との間に、絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項に記載の有機薄膜トランジスタ。 The first electrode and the second electrode are separated from each other through the organic semiconductor layer, and an insulating film is provided between the third electrode and the organic semiconductor layer. The organic thin film transistor according to claim 4 . 請求項又はに記載の有機薄膜トランジスタにより表示画素が駆動されることを特徴とするディスプレイ装置。 Display apparatus characterized by display pixels are driven by the organic thin film transistor according to claim 4 or 5. 前記表示画素は、液晶素子、エレクトロルミネッセンス素子、エレクトロクロミック素子、及び電気泳動素子で構成される群から選ばれたものであることを特徴とする請求項に記載のディスプレイ装置。 The display device according to claim 6 , wherein the display pixel is selected from the group consisting of a liquid crystal element, an electroluminescence element, an electrochromic element, and an electrophoretic element.
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