JP5946273B2 - 有機半導体化合物および、これを含むトランジスタと電子素子 - Google Patents

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Description

本発明は、有機半導体化合物に係り、特に低いバンドギャップと高い電荷移動度を有する有機半導体化合物、およびこれを含むトランジスタと電子素子に関する。
最近の情報化社会の発展には目を見張るものがあり、これに伴い、従来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）が有する高重量や高体積といった欠点を改善した新規な画像表示装置の開発が望まれている。これにより、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；ＰＤＰ）、ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）などの種々のフラットパネル表示装置が注目を集めている。
この種のフラットパネル表示装置のスイッチング素子として、アモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）を半導体層として用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がよく使用されている。
アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、良好な均一度を有し、しかも、ドープ状態では高い電気的特性を示しつつも、未ドープの状態では優れた絶縁性質を有することから、広く使用されている。
しかしながら、従来、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを基板に蒸着するためには、通常、約３００℃の高温環境下で工程を行うことを余儀なくされるという制限があり、フレキシブルディスプレイ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）を実現するためのポリマー基板（ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）などには適用困難であるという不都合があった。
これを解消するために、有機半導体物質を用いた有機薄膜トランジスタ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＯＴＦＴ）が提案されている。
有機薄膜トランジスタは、一般に、基板と、ゲート電極と、絶縁層と、ソース／ドレイン電極およびチャンネル領域を備えてなり、ソース電極及びドレイン電極の上にチャンネル領域が形成されるボトムコンタクト（ＢＣ）型の有機薄膜トランジスタと、マスク蒸着などの方法でチャンネル領域の上に金属電極が形成されるトップコンタクト（ＴＣ）型有機薄膜トランジスタとに大別できる。
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）のチャンネル領域に満たされる低分子系もしくはオリゴマー有機半導体物質としては、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挙げられ、これらの低分子系もしくはオリゴマー有機半導体物質は、主として真空プロセスによって薄膜としてチャンネル領域に形成される。
有機半導体高分子材料は、プリント技術などの溶液加工を用いて、安価に大面積を加工できて加工性の面でメリットがある。
本発明の一実施形態に係る目的は、低いバンドギャップと優れた電荷移動度を有し、しかも、溶液工程によって安価に製造し得る有機半導体化合物を提供することにある。
本発明の他の実施形態に係る目的は、前記有機半導体化合物を含むトランジスタを提供することにある。
本発明のさらに他の実施形態に係る目的は、前記有機半導体化合物を含む電子素子を提供することにある。
本発明の一実施形態によれば、下記の一般式１で表される構造単位を含む有機半導体化合物を提供する。
Figure 0005946273
 上記の一般式１中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれ、あるいは、選択的に、１又は隣接しない２以上のＣＨ２基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）２−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−ＣＲ５１＝ＣＲ５２−、−Ｃ≡Ｃ−又はＳｉＲ５３Ｒ５４−（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５４は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる）で置換されたＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のアルコキシ基またはＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基であり、但し、Ｒ１は水素ではなく、
Ｘは、それぞれ独立して、−ＣＲ３＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＲ４＝ＣＲ５−、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−および−ＮＲ６−よりなる群から選ばれ、
Ｙは、−ＣＲ７＝ＣＲ８−、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−および−ＮＲ９−よりなる群から選ばれ、
前記Ｒ３〜Ｒ９は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれ、あるいは、選択的に、１又は隣接しない２以上のＣＨ２基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）２−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−ＣＲ５１＝ＣＲ５２−、−Ｃ≡Ｃ−又は−ＳｉＲ５３Ｒ５４−（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５４は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる）で置換されたＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のアルコキシ基またはＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基であり、又は
Ｘが−ＣＲ４＝ＣＲ５−である場合に、隣り合うＲ４およびＲ５は互いに連結されて融合環（ｆｕｓｅｄ ｒｉｎｇ）を形成してもよく、又は
Ｙが−ＣＲ７＝ＣＲ８−である場合に、隣り合うＲ７およびＲ８は互いに連結されて融合環を形成してもよく、
Ｚは、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ４０のアリーレン基、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基（ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）又はヘテロ芳香族環基を含む置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基であり、
ｐおよびｑは、それぞれの構造単位のモル比を示し、ｐ／（ｐ＋ｑ）は、０．５〜０．９５である。
前記有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される構造単位を含んでいてもよい。
Figure 0005946273
 上記の一般式２中、Ｒ１、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｐおよびｑは、一般式１の定義と同じ意味を有する。
上記の一般式１および２中、ｐ／（ｐ＋ｑ）は、約０．６〜約０．９の範囲にあってもよい。
上記の一般式１および２中、下記の一般式１Ａで表される構造単位は、下記の一般式３の構造単位から選ばれてもよい。
Figure 0005946273
Figure 0005946273
 上記の一般式３のそれぞれの環に存在する水素は、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
上記の一般式１および２中、−Ｚ−構造単位は、下記の一般式４の構造単位のうちの少なくとも一つであってもよい。
Figure 0005946273
 上記の一般式４中、Ｑ１およびＱ２は、それぞれＳ、ＣＲ６４Ｒ６５、ＮＲ６６又はＳｉＲ６７Ｒ６８であり、Ｒ６０〜Ｒ６８は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれ、
上記の一般式４のそれぞれの環に存在する水素は、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
上記の一般式１の構造単位又は一般式２の構造単位を含む有機半導体化合物は、下記の一般式５の構造単位を含んでいてもよい。
Figure 0005946273
 上記の一般式５中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｐおよびｑは、一般式１の定義と同じ意味を有し、
Ｚ’は、上記の一般式４から選ばれる少なくとも一つの官能基であり、Ｚ’はＺとは異なり、
ｒは、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が０．２以下の範囲にあるように存在してもよく、好ましくは、０．０５〜０．１５の範囲にあってもよい。
上記の一般式１中の一般式１Ａの構造単位が、一般式３−１、一般式３−４および一般式３−７の構造単位のうちのいずれか一つであってもよく、上記の一般式１中の−Ｚ−構造単位が、一般式４−１、一般式４−３、一般式４−５、一般式４−６、一般式４−８、一般式４−１０、一般式４−１１又は一般式４−１２の構造単位のうちのいずれか一つであってもよい。
上記の一般式１の構造単位を含む有機半導体化合物は、下記の一般式６の構造単位のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。
Figure 0005946273
Figure 0005946273
Figure 0005946273
上記の一般式６中、Ｒａ〜Ｒｇは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、あるいは、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基であり、ｐ／（ｐ＋ｑ）は約０．５〜０．９５であり、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が約０．２以下である。
前記有機半導体化合物は、約５、０００〜２００、０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有していてもよく、約１０、０００〜５００、０００の重量平均分子量（Ｍｗ）を有していてもよい。
前記有機半導体化合物は、ｐ型有機半導体化合物であってもよい。
本発明の他の実施形態によれば、前記有機半導体化合物を含むトランジスタを提供する。
前記トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、相対向するように位置してチャンネル領域を限定するソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極およびドレイン電極とゲート電極を電気的に絶縁させる絶縁層と、前記チャンネル領域に形成された、前記有機半導体化合物を含む活性層と、を備える。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記有機半導体化合物を含む電子素子を提供する。
前記電子素子は、有機太陽電池であってもよい。
その他の本発明の実施形態の詳細は、以下の詳細な説明の欄によって一層明らかになる。
本発明による有機半導体化合物は、有機溶媒への優れた溶解性を有し、しかも、低いバンドギャップを実現し、優れた共平面性（ｃｏｐｌａｎａｒｉｔｙ）を有することから、素子の電荷移動度（ｃｈａｒｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を改善できる。これにより、溶液工程によって薄膜を形成できて大面積の素子の製作に有利であり、しかも、素子の製作コストを節減できる。前記有機半導体化合物は、トランジスタ、太陽電池、メモリ素子、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光センサー、レーザー素子などに好適に適用され得る。
本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図である。 本発明の他の実施形態によるトランジスタの概略断面図である。 本発明の一実施形態による有機太陽電池の概略断面図である。 本発明の実施例１の一般式６−１（３）で表される有機半導体高分子の１ＨＮＭＲスペクトルである。 本発明の実施例２の一般式６−１（２）で表される有機半導体高分子の１ＨＮＭＲスペクトルである。 本発明の実施例１の一般式６−１（３）で表される有機半導体高分子を含むフィルムのＵＶ−ｖｉｓ吸収（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）スペクトルである。 本発明の実施例２の 一般式６−１（２）で表される有機半導体高分子とＰＣＢＭ（フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）との混合物（重量比＝１：１）を含む有機太陽電池の電流密度−電圧（Ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ−Ｖｏｌｔａｇｅ（Ｊｓｃ−Ｖｏｃ））の測定結果を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態につき、詳しく説明する。但し、これらの実施形態は単なる例示に過ぎず、これらによって本発明が制限されることはなく、本発明は後述する特許請求の範ちゅうによって定義される。
層、膜、基板などの部分が他の構成要素の「上に」あるとしたとき、これは、他の構成要素の「直上に」ある場合だけではなく、これらの間に他の構成要素がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとしたときには、これらの間に他の部分がないことを意味する。
本明細書において、特に言及がない限り、「ヘテロ芳香族環基」とは、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルケニル基又はＣ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキニル基を意味する。「縮合多環基」とは、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基およびＣ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルケニル基よりなる群から選ばれる１以上の環と前記ヘテロ芳香族環基とが互いに連結された融合環を意味する。
前記「ヘテロ」とは、Ｎ、Ｏ、Ｓ、ＳｉおよびＰよりなる群から選ばれるヘテロ原子を含む化合物又は官能基を意味し、一つの環中に１〜４個のヘテロ原子が含まれる。
本明細書において、「置換」とは、官能基や化合物中の水素が、フルオロ基、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のフルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のペルフルオロアルキル基（ＣｎＦ２ｎ＋１）、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルコキシ基、Ｃ２〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシアルキル基、Ｃ４〜Ｃ３０のシクロアルコキシアルキル基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる官能基で置換されることを意味する。
本発明の一実施形態によれば、下記の一般式１で表される有機半導体化合物を提供する。
Figure 0005946273
上記の一般式１中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれ、あるいは、選択的に、１又は隣接しない２以上のＣＨ２基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）２−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−ＣＲ５１＝ＣＲ５２−、−Ｃ≡Ｃ−又は−ＳｉＲ５３Ｒ５４−（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５４は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる）で置換されたＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のアルコキシ基またはＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基であり、但し、Ｒ１は水素ではない。
また、Ｘは、それぞれ独立して、−ＣＲ３＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＲ４＝ＣＲ５−、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−および−ＮＲ６−よりなる群から選ばれ、Ｙは、−ＣＲ７＝ＣＲ８−、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−および−ＮＲ９−よりなる群から選ばれる。
前記Ｒ３〜Ｒ９は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン（例えば、フルオロ基）、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基（例えば、フルオロアルキル基）、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の直鎖又は分岐鎖のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれ、あるいは、選択的に、１又は隣接しない２以上のＣＨ２基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）２−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−ＣＲ５１＝ＣＲ５２−、−Ｃ≡Ｃ−又はＳｉＲ５３Ｒ５４−（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５４は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる）で置換されたＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のアルコキシ基またはＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基であり、又はＸが−ＣＲ４＝ＣＲ５−である場合に、隣り合うＲ４およびＲ５は互いに連結されて融合環を形成してもよく、Ｙは、−ＣＲ７＝ＣＲ８−である場合に、隣り合うＲ７およびＲ８は互いに連結されて融合環を形成してもよい。
また、Ｚは、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ４０のアリーレン基、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基又はヘテロ芳香族環基を含む置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基である。
さらに、ｐおよびｑは、それぞれの構造単位のモル比を示し、ｐ／（ｐ＋ｑ）は、約０．５〜０．９５であり、好ましくは、約０．６〜約０．９の範囲にあり、さらに好ましくは、約０．７〜約０．８の範囲にある。ｐが前記範囲にある場合、有機半導体化合物の共平面性を維持しつつ、エネルギーバンドギャップを所望の範囲まで下げることができる。
前記有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される構造単位を含んでいてもよい。
Figure 0005946273
 上記の一般式２中、Ｒ１、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｐおよびｑは、一般式１の定義と同じ意味を有する。
上記の一般式１および２中、ｐ／（ｐ＋ｑ）は、約０．５〜約０．９５の範囲にあってもよい。
上記の一般式１中、Ｒ１置換基を有するチオフェン構造単位、下記の一般式１Ａで表される構造単位および−Ｚ−構造単位は、前記モル比を満たしつつ交互に配列され、Ｒ１置換基を有するチオフェン構造単位は、Ｒ１置換基が片側に規則的に配列された位置規則性（ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造）を有する。
Figure 0005946273
上記の一般式１中、Ｒ１置換基を有するチオフェン構造単位は、構造単位の全量（ｐ＋ｑ）に対して約０．５以上存在して化合物の共平面性を改善して電荷移動性（ｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ）を高める。このように優れた共平面性を有する有機半導体化合物は良好な半導体特性を示すことから、トランジスタに好適に利用され得る。なお、Ｒ１置換基が位置規則性をもって存在することから、ｎ型構造との相互作用を改善し、分子間の相互作用を調節できる。
かような有機半導体化合物は、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）などとの混合性に優れていることから、有機太陽電池などに使用できる。
上記の一般式１および２中、上記の一般式１Ａで表される構造単位は、下記の一般式３の構造単位から選ばれ得る。上記の一般式１Ａで表される構造単位は、有機半導体化合物のバンドギャップ（ｂａｎｄｇａｐ）を下げることができる。
Figure 0005946273
上記の一般式３のそれぞれの環に存在する水素は、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
前記−Ｚ−構造単位は、ＵＶ吸光係数（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を調節する。
上記の一般式１および２中、−Ｚ−構造単位の例としては、下記の一般式４の構造単位が挙げられる。
Figure 0005946273
上記の一般式４中、Ｑ１およびＱ２は、それぞれＳ、ＣＲ６４Ｒ６５、ＮＲ６６又はＳｉＲ６７Ｒ６８であり、Ｒ６０〜Ｒ６８は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる。
上記の一般式４のそれぞれの環に存在する水素は、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ１５のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ１５のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ１５のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ１５のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
上記の一般式１および２の構造単位を含む有機半導体化合物は、さらに一般式４（一般式４−１〜一般式４−１３およびこれらの組み合わせ）から選ばれる官能基を追加の構造単位として含んでいてもよく、このような官能基は、一般式１又は２に含まれている−Ｚ−構造単位とは異なる構造である。例えば、一般式１の構造単位に追加の構造単位（Ｚ’）をさらに含む場合、下記の一般式５で表され得る。
Figure 0005946273
上記の一般式５中、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｐおよびｑは、一般式１の定義と同じ意味を有し、
Ｚ’は、一般式４から選ばれる少なくとも一つの官能基であり、Ｚ’はＺとは異なり、
ｒは、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が約０．２以下の範囲にあるように存在してもよく、好ましくは、０．０５〜０．２又は０．０５〜０．１５の範囲にあってもよい。
前記官能基を含む−Ｚ’−構造単位は、一般式１の構造単位１００モルに対して約２０．０モル以下の範囲で存在してもよく、５〜１５モルの範囲で存在してもよい。前記範囲内において一般式４の官能基を含む追加の−Ｚ’−構造単位がさらに含まれることにより、有機半導体化合物の物性を損なわないようにしながら、種々の構造単位を導入できる。
上記の一般式１の一般式１Ａの構造単位が、一般式３−１、一般式３−４および一般式３−７の構造単位のうちのいずれか一つであってもよく、上記の一般式１の−Ｚ−構造単位が、一般式４−１、一般式４−３、一般式４−５、一般式４−６、一般式４−８、一般式４−１０、一般式４−１１又は一般式４−１２の構造単位のうちのいずれか一つであってもよい。
上記の一般式１の有機半導体化合物は、下記の一般式６のうちの少なくとも一つの構造単位を含んでいてもよい。
Figure 0005946273
Figure 0005946273
Figure 0005946273
上記の一般式６中、Ｒａ〜Ｒｇは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、あるいは、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基であり、ｐ、ｑおよびｒは、それぞれの構造単位のモル比を示し、ｐ／（ｐ＋ｑ）は、約０．５〜０．９５であり、好ましくは、約０．６〜約０．９であり、さらに好ましくは、約０．７〜約０．８であり、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が約０．２以下、好ましくは、０．０５〜０．１５の範囲にあるように存在してもよい。
上記の一般式６の具体例としては、一般式６−１が挙げられる。
Figure 0005946273
Figure 0005946273
上記の一般式６−１中、ｐ、ｑおよびｒはそれぞれの構造単位のモル比を示し、ｐ／（ｐ＋ｑ）は約０．５〜０．９５であり、好ましくは、約０．６〜約０．９であり、さらに好ましくは、約０．７〜約０．８の範囲にある。ｒは、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が約０．２以下の範囲にあるように存在してもよく、好ましくは、約０．０５〜約０．１５の範囲にあってもよい。
前記有機半導体化合物は、約５０００〜約２００、０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有していてもよく、約１０、０００〜約５００、０００の重量平均分子量（Ｍｗ）を有していてもよい。
前記有機半導体化合物は、ｐ型有機半導体化合物であってもよい。
前記置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基は、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基であってもよく、その具体例としては、下記の一般式７で表される官能基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0005946273
上記の一般式７中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、またはＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基またはＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。上記の一般式７で表される置換基が一般式１の水素を置換して結合される位置は特に制限されないため、別途に表示しない。
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基の具体例としては、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニルなどが挙げられる。
前記置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基は、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基であってもよく、下記の一般式８から選ばれ得る。
Figure 0005946273
上記の一般式８中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基またはＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。なお、Ｙが複数存在する場合、互いに同一または異なり、てもよい。上記の一般式８で表される置換基が一般式１に結合される位置は特に制限されないため、別途に表示しない。
上記の一般式１の構造単位を含む有機半導体化合物は、Ｓｔｉｌｌｅ ｅｔａｌ（Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ． Ｉｎｔ． Ｅｄ． Ｅｎｇｌ． １９８６， Ｖｏｌ． ２５， ｐｐ． ５０８−５２４）、Ｓｕｚｕｋｉ ｅｔ ａｌ（Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １９８９， Ｖｏｌ． １１１， ｐｐ． ３１４−３２１）、ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ ｅｔ ａｌ （ＵＳ ６，１６６，１７２， １９９９）またはＹａｍａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９２， Ｖｏｌ． ２５， ｐｐ． １２１４−１２２６）等によって合成され得る。例えば、上記の一般式１の構造単位を含む有機半導体化合物の場合、下記の反応式１から明らかなように、単量体を反応させて製造できる。
［反応式１］
Figure 0005946273
前記反応式１中、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｐおよびｑは、一般式１の定義と同じ意味を有し、
Ａ１〜Ａ６は、それぞれ独立して、−Ｂｒ、−Ｉ、−Ｃｌなどのハロゲン、トリアルキルスズ官能基およびボロラン官能基（ｂｏｒｏｌａｎｅ ｇｒｏｕｐ）よりなる群から選ばれる反応性基（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ）であるが、これに限定されるものではなく、
前記トリアルキルスズ官能基は、下記の一般式９で表され、前記ボロラン官能基は、下記の一般式１０又は１１で表され得る。
Figure 0005946273
上記の一般式９中、Ｒ３１〜Ｒ３３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素又はＣ１〜Ｃ７のアルキル基であり、Ｒ３１〜Ｒ３３のうちの少なくとも一つはアルキル基である。
Figure 0005946273
Figure 0005946273
上記の一般式１１中、Ｒ３４〜Ｒ３７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素又はＣ１〜Ｃ７のアルキル基であり、Ｒ３４〜Ｒ３７のうちの少なくとも一つはアルキル基である。
前記反応式１の反応に供される触媒としては、下記の一般式１２−１〜一般式１２−４で表される有機金属触媒が挙げられる。
［化１２−１］
Ｐｄ（Ｌ１）ｘ
［化１２−２］
Ｐｄ（Ｌ２）４−ｙＣｌｙ
上記の一般式１２−１および一般式１２−２中、Ｌ１およびＬ２は、トリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン（ｄｐｐｂ）、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（１，１’−ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｏ）ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ（ｄｐｐｆ）、アセテート（ＯＡｃ）、トリフェニルアリシン（ＡｓＰｈ３）およびトリフェニルホスファート（Ｐ（ＯＰｈ）３）よりなる群から選ばれたリガンドであり、ｘは２〜４の整数であり、ｙは１〜３の整数である。
［化１２−３］
Ｎｉ（Ｌ３）ｘ
［化１２−４］
Ｎｉ（Ｌ４）３−ｙＣｌｙ
上記の一般式１２−３および１２−４中、Ｌ３およびＬ４は、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン（ｄｐｐｐ）、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン（ｄｐｐｅ）、１，４−ジフェニルホスフィノブタン（ｄｐｐｂ）などのジフェニルホスフィノアルカンおよびビス（１，５−シクロオクタジエン）（ＣＯＤ）などのシクロアルケンよりなる群から選ばれるリガンドであり、ｘは２又は３の整数であり、ｙは１又は２の整数である。
パラジウム触媒の具体例としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）化合物（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）のパラジウム（０）触媒が挙げられ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（ＰｄＣｌ２（ＰＰｈ３）２）、［１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ｄｐｐｂ）Ｃｌ２）、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ２）、パラジウム（ＩＩ）アセテート（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）などのパラジウム（ＩＩ）触媒が挙げられる。
ニッケル触媒の具体例としては、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０）化合物（Ｎｉ（ＣＯＤ）２）のニッケル（０）触媒が挙げられ、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパンニッケル（ＩＩ）ジクロリド（Ｎｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２）、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンニッケル（ＩＩ）ジクロリド（Ｎｉ（ｄｐｐｅ）Ｃｌ２）などのニッケル（ＩＩ）触媒が挙げられる。
前記触媒の含量は、単量体の含量に応じて調節して使用でき、例えば、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）化合物の場合、単量体に対して約０．２モル％〜約１５モル％の範囲で使用でき、約２モル％〜約１０モル％でも使用できる。
重合溶媒としては、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などを使用できる。
前記反応式１の反応は、窒素雰囲気下、８０〜１２０℃で６〜４８時間行われる。
前記有機半導体化合物は、トランジスタの活性層に使用できる。前記トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、相対向するように位置してチャンネル領域を限定するソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極およびドレイン電極とゲート電極を電気的に絶縁させる絶縁層と、前記チャンネル領域に形成された前記有機半導体化合物を含む活性層と、を備える。
前記活性層は、有機半導体化合物を含む組成物をスクリーン印刷法、印刷法、スピンコート法、ディップ法（ｄｉｐｐｉｎｇ）、インクジェット法などの溶液工程によって形成できる。このように溶液工程によって活性層を形成する場合、工程コストを節減でき、大面積の素子の製造に有利である。
図１および図２は、本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図である。前記本発明の一実施形態によるトランジスタは、薄膜トランジスタであってもよい。前記本発明の一実施形態によるトランジスタが薄膜トランジスタである場合、薄膜の厚さは数ｎｍ〜数μｍであってもよい。
図１を参照すれば、トランジスタ１０は、基板１２の上にゲート電極１４が形成され、その上に前記ゲート電極１４を覆う絶縁層１６が形成されている。前記絶縁層１６にチャンネル領域を限定するソース電極１７ａおよびドレイン電極１７ｂが形成されており、チャンネル領域に活性層１８が形成され、この活性層１８は有機半導体化合物を含む。
図２を参照すれば、トランジスタ２０は、基板２２の上にチャンネル領域を限定するソース電極２７ａおよびドレイン電極２７ｂが形成されており、チャンネル領域に活性層２８が形成され、この活性層２８は有機半導体化合物を含む。前記ソース電極２７ａ、ドレイン電極２７ｂおよび活性層２８を覆うように絶縁層２６が形成され、この上にゲート電極２４が形成されている。
前記基板１２、２２は、無機物、有機物、又は無機物と有機物との複合体を含むものであってもよい。前記有機物としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｎａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、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（ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＥＳ）などのプラスチックが挙げられ、前記無機物としては、例えば、ガラス又は金属が挙げられる。
また、前記ゲート電極１４、２４、ソース電極１７ａ、２７ａおよびドレイン電極１７ｂ、２７ｂとしては、通常の金属が使用でき、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）などを使用できるが、これらに限定されない。
前記絶縁層１６、２６としては、通常の高誘電率の絶縁体を使用でき、具体的には、ＢａＯ．３３ＳｒＯ．６６ＴｉＯ３（ＢＳＴ、Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの強誘電性の絶縁体と、ＰｂＺｒＯ．３３ＴｉＯ．６６Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＢｉ２（ＴａＮｂ）２Ｏ９、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＢＺＴ）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＡｌＯＮなどの無機絶縁体と、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）、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）、ポリビニルフェノール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｈｅｎｏｌ）などの有機絶縁体を使用できるが、これらに限定されない。以上に言及されてはいないが、米国特許第５、９４６、５５１号に記載の無機絶縁体と米国特許第６、２３２、１５７号に記載の有機絶縁体なども絶縁層１６、２６として使用できる。
前記有機半導体化合物は、太陽電池、メモリ素子、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光センサー、レーザー素子などに適用できる。
以下、図３に基づき、本発明の一実施形態による有機太陽電池について説明する。図３は、本発明の一実施形態による有機太陽電池の概略断面図である。
図３を参照すれば、有機太陽電池３０は、基板３１の上にアノード（ａｎｏｄｅ）３２が位置する。
前記基板３１は、外部光が入射できるように透明性を有する物質であれば、特に制限なしに使用できる。これにより、前記透明基板１０は、ガラス製又はプラスチック製のものであってもよい。前記プラスチックの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）、トリアセチルセルロース（ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＴＡＣ）又はこれらの共重合体などが挙げられる。
前記アノード３２は、正孔が注入できるように高い仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有する物質からなることが好ましいが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フルオロスズ酸化物（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ＦＴＯ）、インジウム酸化物などの透明酸化物を使用できる。
前記アノード３２の上には、正孔輸送層３３が位置していてもよい。前記正孔輸送層３３は、ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＳＳ）でドープされたポリ（３，４−エチレンジオキシ−チオフェン）（ＰＥＤＯＴ）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリ（スチレンスルホン酸）でドープされたポリアニリン（ＰＡｎｉ：ＰＳＳ）、ポリピロール、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ＭＥＨ−ＰＰＶ（ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ−５−（２’−ｅｔｈｙｌ−ｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ＭＤＭＯ−ＰＰＶ（ｐｏｌｙ（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−５−（３，７−ｄｉｍｅｔｈｙｌｏｃｔｙｌｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリチオフェンを含む伝導性ポリマー、ペンタセン、ＣｕＰｃ、又はトリフェニルジアミン誘導体（ＴＰＤ）を含んでいてもよい。
前記正孔輸送層３３の上には、光活性層３４が位置していてもよい。前記光活性層は、電子供与体（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎｏｒ、ｐ型半導体）物質および電子受容体（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｃｃｅｐｔｅｒ、ｎ型半導体）物質を含む。前記電子供与体としては、上述の有機半導体化合物が使用でき、電子受容体としては、高い電子親和度を有するフラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ７２０、Ｃ８６０）、１−（３−メトキシ−カルボニル）プロピル−１−フェニル（６，６）Ｃ６１（１−（３−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｃａｒｂｏｎｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ−１−ｐｈｅｎｙｌ（６，６）Ｃ６１、ＰＣＢＭ）などのフラーレン誘導体、およびこれらの混合物よりなる群から選ばれるものが使用できる。
前記有機半導体化合物および電子受容体は光活性層３４に混合されて存在してもよく、別途の薄膜として形成されて二層膜（ｂｉｌａｙｅｒ）構造の光活性層３４を提供してもよい。前記有機半導体化合物および炭素系物質は、約１：０．５〜約１：４の重量比で混合されてもよい。前記混合範囲であれば、有機太陽電池の効率を高めることができる。前記光活性層１４は、有機半導体化合物と電子受容体との混合物を、通常の塗布法、例えば、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、印刷法、ドクターブレード法、スパッターリング法などの方法を用いて塗布することにより形成でき、その厚さは、５ｎｍ〜２０００ｎｍであることが好ましい。
前記光活性層３４の上には、カソード３５が位置する。前記カソード３５としては、リチウム（Ｌｉ）及びナトリウム（Ｎａ）を含むアルカリ金属、ベリリウム（Ｂｅ）及びマグネシウム（Ｍｇ）を含むアルカリ土類金属、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、オスミウム（Ｏｓ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び白金（Ｐｔ）を含む遷移金属、希土類元素、セレン（Ｓｅ）を含む半金属、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム−インジウム合金、及びアルミニウム−リチウム合金を含む金属合金、ＬｉＦ／Ａｌのいずれかを使用できる。図示はしないが、前記光活性層３４とカソード３５との間には、さらに電子輸送層が位置していてもよい。
前記光活性層３４に吸収された光によって励起された電子−正孔対が拡散によって電子受容体と電子供与体との界面に達すると、その界面をなす両物質の電子親和度の違いによって電子と正孔とに分離され、電子は電子受容体を介してカソード３５に移動し、正孔は電子供与体を介してアノード３２に移動して光電流（ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ）を発生する。
以下、本発明の実施例を例示する。但し、下記の実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明が下記の実施例によって限定されることはない。
［実施例］
［合成例１、単量体の合成］
［合成例１−１］
２，３−ジ（３−ドデシロキシフェニル）−５，８−ジブロモピリド［３，４−ｂ］ピラジン（２，３−ｄｉ（３−ｄｏｄｅｃｙｌｏｘｙｌｐｈｅｎｙｌ）−５，８−ｄｉｂｒｏｍｏｐｙｒｉｄｏ［３，４−ｂ］ｐｙｒａｚｉｎｅ）は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９９， ３２， １３７５−１３８２、Ｂａｎｇ−Ｌｉｎ Ｌｅｅ ａｎｄ Ｔａｋａｋａｚｕ Ｙａｍａｍｏｔｏを参照して合成する。
１Ｈ ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３， ｐｐｍ）： δ（ｐｐｍ）： ８．７６ （ｓ， １Ｈ）， ７．５９−７．７３ （ｍ， Ｐｈ）， ７．５９−７．７３ （ｍ， Ｐｈ）， ３．８６ （ｔ， ４Ｈ）， １．７１ （ｍ， ４Ｈ）， １．３５ （ｍ， ３６Ｈ， （ＣＨ２）９）， ０．８８ （ｔ， ６Ｈ， ＣＨ３）．
［合成例１−２］
（２，６−ジクロロ−４，８−ビス（Ｎ−オクチルアミノ）ピリミド［５，４−ｄ］ピリミジン（２，６−ｄｉｃｈｌｏｒｏ−４，８−ｂｉｓ（Ｎ−ｏｃｔｙｌａｍｉｎｏ）ｐｙｒｉｍｉｄｏ［５，４−ｄ］ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００２， ３５， ２９９３−２９９９、Ｔａｋａｋａｚｕ Ｙａｍａｍｏｔｏ ａｎｄ Ｂａｎｇ−Ｌｉｎ Ｌｅｅを参照して合成する。
１Ｈ ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３）： δ（ｐｐｍ）： ６．８６ （ｔ， ２Ｈ， Ｊ ＝ ５．３７ Ｈｚ， ＮＨ）， ３．５７ （ｑ， ４Ｈ， Ｊ ＝ ６．２５ Ｈｚ， Ｎ−ＣＨ２）， １．６８ （ｍ， ４Ｈ， ＣＨ２）， １．３６ （ｍ， ２０Ｈ， （ＣＨ２）５）， ０．８８ （ｔ， ６Ｈ， ＣＨ３）． １３Ｃ｛１Ｈ｝ ＮＭＲ （ＣＤＣｌ３）： δ（ｐｐｍ）： １５９．３８ （４，８−Ｃ）， １５６．５２ （２，６−Ｃ）， １３１．６６ （４ａ， ８ａ−Ｃ）， ４１．２０ （Ｃ１ ｏｆ ｏｃｔｙｌ ｇｒｏｕｐ）， ３１．７７ （Ｃ２）， ２９．１８ （Ｃ３）， ２９．１６ （Ｃ４）， ２８．９９ （Ｃ５）， ２６．８４ （Ｃ６）， ２２．６４ （Ｃ７）， １４．０５ （Ｃ８）．
［合成例１−３］
２−ブロモ−３−ヘキシル−５−トリメチルスタンニルチオフェン（２−ｂｒｏｍｏ−３−ｈｅｘｙｌ−５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）は、下記のようにして合成する。
［反応式２］
Figure 0005946273
３−ヘキシルチオフェンと同量のＮ−ブロモスクシンイミド（以下、ＮＢＳ）を室温下にてクロロホルムで１５時間反応して得た２−ブロモ−３−ヘキシルチオフェン５０ｍｍｏｌを、−８０〜−９０℃で、リチウムジイソプロピルアミン（以下、ＬＤＡと称する、２．０ Ｍ ｉｎ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ＴＨＦ／ｈｅｘａｎｅ）５７ｍｍｏｌの無水ＴＨＦ４０ｍＬに攪拌しながら入れる。同じ温度で２０〜３０分間反応させた後、Ｍｅ３ＳｎＣｌ（５０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液を入れ、−５０℃で１時間攪拌する。反応後にエーテルおよび水で抽出を行い、有機層を濃縮した後、蒸留して無色オイルの生成物を７８％の収率で得る。
１Ｈ ＮＭＲ （３００ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３） δ（ｐｐｍ）： ０．３４ （９Ｈ， ＣＨ３）， ０．８８ （３Ｈ， ＣＨ３）， １．３１ （ｂｒｏａｄ， ２ｎＨ， −（ＣＨ２）ｎ−）， １．５６ （ｍ， ２Ｈ， −ＣＨ２−）， ２．５５ （ｔ， ２Ｈ， Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−ＣＨ２−）， ６．８４ （ｓ， Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−Ｈ）．
［合成例１−４］
２，５−ビス（トリメチルスタンニル）チオフェン（下記の反応式３中、ｍ＝１の場合）と、２，５−ビス（トリメチルスタンニル）ビチオフェン（２，５−ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｂｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（下記の反応式３中、ｍ＝２の場合）は、Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．， １９８４， ４９， ５２５０の合成方法を参照して合成する。
［反応式３］
Figure 0005946273
２，５−ビス（トリメチルスタンニル）チオフェン（２，５−ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（上記の反応式３中、ｍ＝１の場合）は、下記のように合成する。
窒素雰囲気下で−５０℃まで下げたジブロモチオフェン３．０ｇ（１２．４ｍｍｏｌ）のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ、５０ｍＬ）溶液に、ｎ−ブチルリチウム（１．６３Ｍ ｎ−ＢｕＬｉ ｉｎ Ｈｅｘａｎｅ）１８．４ｍＬ（３０ｍｍｏｌ）を入れ、同温度で３０分間反応させた後、トリメチルスタンニルクロリド（以下、Ｍｅ３ＳｎＣｌと称する、５ｇ、２５ｍｍｏｌ）を入れて−５０℃で４〜５時間反応させる。次いで、水およびエーテルで分液して得た有機層を乾燥剤で乾燥させた後に溶媒を除去する。そして、エーテルを用いた２回の再結晶化により白色の結晶３．１ｇを得る（収率：６０％）。
１Ｈ−ＮＭＲ （３００ ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３） δ （ｐｐｍ）： ０．３８ （ＣＨ３， １８Ｈ）， ７．３８ （２Ｈ， Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−Ｈ）．
［合成例１−５］
２，５−ビス（トリメチルスタンニル）ビチオフェン（２，５−ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｂｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（上記の反応式３中、ｍ＝２の場合）は、下記のように合成する。
ジブロモチオフェンに代えて、ジブロモビチオフェンを用いる以外は、前記合成例１−４の方法と同様にして、２，５−ビス（トリメチルスタンニル）ビチオフェン（２，５−ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｂｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）を合成する。
１Ｈ ＮＭＲ （３００ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３） δ（ｐｐｍ）： ０．３８ （ＣＨ３， １８Ｈ）， ７．０８ （ｄ， ２Ｈ， Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−Ｈ）， ７．２７ （ｄ， ２Ｈ， Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−Ｈ）．
［実施例１：下記の一般式６−１（３）の有機半導体高分子の合成］
Figure 0005946273
 上記の一般式６−１（３）中、ｐ／（ｐ＋ｑ）＝０．８であり、ｎは重合度を示す。
［反応式４］
Figure 0005946273
窒素雰囲気下、２，３−ジ（３−ドデシロキシフェニル）−５，８−ジブロモピリド［３，４−ｂ］ピラジン（２，３−ｄｉ（３−ｄｏｄｅｃｙｌｏｘｙｌｐｈｅｎｙｌ）−５，８−ｄｉｂｒｏｍｏｐｙｒｉｄｏ［３，４−ｂ］ｐｙｒａｚｉｎｅ）（０．１５ｇ、０．２ｍｍｏｌ）と、合成例１−３で合成された２−ブロモ−３−ヘキシル−５−トリメチルスタンニルチオフェン（０．３３ｇ、０．８ｍｍｏｌ）を無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に入れ、弱く加熱しつつ、合成例１−５で得られた２，５−ビス（トリメチルスタンニル）ビチオフェン（０．０８ｇ、０．２ｍｍｏｌ）も加える。反応混合物を完全に溶解させた後に、重合触媒としてパラジウム（０）化合物であるＰｄ（ＰＰｈ３）４（全体の単量体に対して７．０ｍｏｌ％、０．１ｇ）を入れた後に、９０℃で１２時間反応させる。反応後に室温まで冷却された反応混合液をろ過して得た高分子固体を、塩酸水溶液／クロロホルムで２回、アンモニア水溶液／クロロホルムで２回、水／クロロホルムで２回の順に洗浄した後、メタノール、アセトン、メチレンクロリドおよびクロロホルムを用いたソックスレー抽出法（Ｓｏｘｈｌｅｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）で高分子を回収する。乾燥させて赤色を帯びる高分子を得る（収率＝４５％、数平均分子量＝２８、０００、高温ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）、ポリスチレン標準品）。
上記の一般式６−１（３）で表される有機半導体高分子の１ＨＮＭＲスペクトルを図４に示す。
１Ｈ ＮＭＲ （３００ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３） δ（ｐｐｍ）： ０．８６−１．８３ （ａｌｋｙｌ−ＣＨ２）， ２．６０ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ）， ２．８０ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ）， ３．９２ （ｂ， −Ｏ−ＣＨ２−）， ６．７６ − ７．６０（Ｔｈ−Ｈ， Ｐｈ−Ｈ）， ７．７８ （ｂ， Ｔｈ−Ｈ）， ８．５２ （ｂ， Ｔｈ−Ｈ）， ９．１３ （ｓ， ｐｙｒｉｄｏ［３，４−ｂ］ｐｙｒａｚｉｎｅ−Ｈ）．
［実施例２：下記の一般式６−１（２）の有機半導体高分子の合成］
Figure 0005946273
上記の一般式６−１（２）中、ｐ／（ｐ＋ｑ）＝０．８であり、ｎは重合度を示す。
前記実施例１で用いられた２，５−ビス（トリメチルスタンニル）ビチオフェンスタンニルに代えて、０．１５ｇ（０．２ｍｍｏｌ）の２，６−ジトリメチルチン−４，８−ジエチルヘキシロキシ−ベンゾジチオフェンを用いる以外は、前記実施例１の方法と同様にして、６−１（２）で表される濃い紺色の高分子を合成する（収率＝５２％、数平均分子量＝３２、０００、高温ＧＰＣ、ポリスチレン標準品）。
前記６−１（２）で表される有機半導体高分子の１ＨＮＭＲスペクトルを図５に示す。
１Ｈ ＮＭＲ （３００ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３） δ（ｐｐｍ） ： ０．８４−１．７３ （ａｌｋｙｌ−ＣＨ２）， ２．６０ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ）， ２．８０ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ）， ３．９０ （ｂ， −Ｏ−ＣＨ２−）， ４．２４ （ｂ， −Ｏ−ＣＨ２−）， ６．９０ − ７．６４（Ｔｈ−Ｈ， Ｐｈ−Ｈ）， ７．８４ （ｂ， Ｔｈ−Ｈ）， ８．５５ （ｂ， Ｔｈ−Ｈ）， ９．１３ （ｓ， ｐｙｒｉｄｏ［３，４−ｂ］ｐｙｒａｚｉｎｅ−Ｈ）．
［実施例３：下記の一般式６−１（１）の有機半導体高分子の合成］
Figure 0005946273
上記の一般式６−１（１）中、ｐ／（ｐ＋ｑ）＝０．７であり、ｎは重合度を示す。
前記実施例１で用いられた２，５−ビス（トリメチルスタンニル）ビチオフェンの代わりに、０．１５ｇ（０．２ｍｍｏｌ）の２，６−ジトリメチルチン−４，８−ジエチルヘキシロキシ−ベンゾジチオフェンを用いる以外は、前記実施例１の方法と同様にして、一般式６−１（１）で表される濃い紺色の高分子を合成する（収率＝４２％、数平均分子量＝２８、０００、高温ＧＰＣ、ポリスチレン標準品）。
１Ｈ ＮＭＲ （３００ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３） δ（ｐｐｍ）： ０．９２−１．６７ （ａｌｋｙｌ−ＣＨ２）， ２．６０ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ）， ２．８０ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ）， ４．２１ （ｂ， −Ｏ−ＣＨ２−），６．９０ − ７．９８ （Ａｒｏｍａｔｉｃ −Ｈ）
［実施例４：下記の一般式６−１（１５）の有機半導体高分子の合成］
Figure 0005946273
上記の一般式６−１（１５）中、ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０．７４であり、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０．０９であり、ｎは重合度を示す。
［反応式５］
Figure 0005946273
窒素雰囲気下、反応器に、合成例１−２で得られた２，６−ジクロロ−４，８−ビス（Ｎ−オクチルアミノ）ピリミド［５，４−ｄ］ピリミジン（０．０４ｇ、０．１ｍｍｏｌ）と、合成例１−３で合成された２−ブロモ−３−ヘキシル−５−トリメチルスタンニルチオフェン（０．４１ｇ、１．０ｍｍｏｌ）、及び２，３−ジ（３−ドデシロキシフェニル）−５，８−ジブロモピリド［３，４−ｂ］ピラジン（２，３−ｄｉ（３−ｄｏｄｅｃｙｌｏｘｙｌｐｈｅｎｙｌ）−５，８−ｄｉｂｒｏｍｏｐｙｒｉｄｏ［３，４−ｂ］ｐｙｒａｚｉｎｅ）（０．１９ｇ、０．２５ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦに入れ、弱く加熱しつつ、さらに合成例１−５で得られた２，５−ビス（トリメチルスタンニル）ビチオフェン（０．１ｇ、０．２５ｍｍｏｌ）を加える。反応混合物を完全に溶解させた後、重合触媒としてパラジウム（０）化合物であるＰｄ（ＰＰｈ３）４（全体の単量体に対して７．０ｍｏｌ％、０．１ｇ）を入れ、その後、９０℃で１２時間反応させる。反応後に室温まで冷却された反応混合液をろ過して得た高分子固体を、塩酸水溶液／クロロホルムで２回、アンモニア水溶液／クロロホルムで２回、水／クロロホルムで２回の順に洗浄した後、メタノール、アセトン、メチレンクロリド、クロロホルムを用いたソックスレー抽出法で高分子を回収した。乾燥させて赤色を帯びる高分子を得た（収率＝４５％、数平均分子量＝２３、０００、高温ＧＰＣ、ポリスチレン標準品）。ＮＭＲ分析を行ったところ、ヘキシルチオフェンのｈｅａｄ−ｔｏ−ｔａｉｌ（ＨＴ）：ｈｅａｄ−ｔｏ−ｈｅａｄ（ＨＨ）の比は０．８９：０．１１であり、相当の位置規則性を維持していることが分かる。
１Ｈ ＮＭＲ （３００ ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３） δ （ｐｐｍ）： ０．９２ （−ＣＨ３）， １．１０−１．７２ （ａｌｋｙｌ−ＣＨ２）， ２．６０ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ）， ２．８１ （Ｔｈ−ＣＨ２， Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ）， ３．９４ （ｂ， −Ｏ−ＣＨ２−， −Ｎ−ＣＨ２−）， ６．９５−７．４３ （Ｔｈ−Ｈ， Ｐｈ−Ｈ）， ７．８０ （ｂ， Ｔｈ−Ｈ）， ８．５３ （ｂ， Ｔｈ−Ｈ）， ９．１３ （ｓ， ｐｙｒｉｄｏ［３，４−ｂ］ｐｙｒａｚｉｎｅ−Ｈ）．
前記実施例１〜４で得られた有機半導体高分子をそれぞれクロロベンゼンに１．０重量％の濃度で溶解させ、スピンコート法で塗布し、窒素雰囲気下、１００℃で１時間ベークを行うことでフィルムを製造する。
実施例１の有機半導体化合物のＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルを図６に示す。図６から明らかなように、約４００ｎｍ〜約８００ｎｍにおいてブロード（ｂｒｏａｄ）な吸収スペクトルを示す。
［有機半導体高分子を用いた有機薄膜トランジスタの製造］
まず、洗浄されたガラス基板に、ゲート電極としてのクロムをスパッターリング法で１０００Åの厚さで蒸着した後、ゲート絶縁膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法で１０００Åの厚さで蒸着する。その上に、ソース−ドレイン電極としてのＡｕをスパッターリング法で１２００Åの厚さで蒸着する。基板は、有機半導体材料を蒸着する前に、イソプロピルアルコールを用いて１０分間洗浄しかつ乾燥させて使用する。前記実施例１〜実施例４の有機半導体高分子をクロロホルムに１０ｍＭの濃度で希釈させたオクタデシルトリクロロシラン溶液に３０秒間浸漬し、アセトンで洗浄して乾燥させた後に、前記実施例１〜実施例４で合成された有機半導体高分子をそれぞれクロロベンゼンに１．０重量％の濃度で溶解させてスピンコート法で塗布し、窒素雰囲気下、１５０℃で１時間ベークを行うことで有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）素子を製作する。
［有機半導体高分子を用いた有機太陽電池の製造］
前記実施例１〜実施例４で合成された有機半導体高分子をそれぞれＰＣＢＭ（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ）と１：１の重量比でクロロベンゼン溶媒の存在下で混合して、１０ｍｇ／ｍＬの濃度の溶液を製造する。ＩＴＯの表面を洗浄した後、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ ＴＰ ＡＩ ４０８３、Ｂａｙｅｒ ＡＧ）を４０ｎｍの厚さでスピンコートした後、１２０℃で６０分間ベークを行う。このようにして形成されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上に前記溶液をそれぞれスピンコートして１００ｎｍの厚さの光活性層を形成し、１Ｘ１０−６ｍｂａｒの真空下でＬｉＦ（０．６ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）を熱蒸着してカソードを形成して有機太陽電池を製造する。
前記有機太陽電池の電流密度−電圧特性（Ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ−Ｖｏｌｔａｇｅ（Ｊｓｃ−Ｖｏｃ））を測定する。Ｏｒｉｅｌ １ＫＷ ｓｏｌａｒ ｓｉｍｕｌａｔｏｒを用いて、ＡＭ １．５Ｇ太陽光を１００ｍＷ／ｃｍ２の強さ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）で照射しつつ有機太陽電池を駆動する。Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ４２００ ｓｏｕｒｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔで電流密度−電圧特性を測定する。前記太陽光の強さは、米国立再生可能エネルギー研究所（ＮＲＥＬ：Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）で公認されたシリコン太陽電池（ＰＶＭ１３２）を基準に補正する。
このうち、実施例２による６−１（２）で表される有機半導体高分子と、ＰＣＢＭとの混合物（重量比＝１：１）を含む有機太陽電池の電流密度−電圧特性（Ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ−Ｖｏｌｔａｇｅ（Ｊｓｃ−Ｖｏｃ））の測定結果を図７に示す。図７の電流密度−電圧特性の曲線から、下記数式１を用いて有機太陽電池の効率（ＰＣＥ；Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が得られる。
Figure 0005946273
式中、Ｖｏｃは太陽電池の開放電圧、Ｉｓｃは短絡電流、ＦＦはフィルファクター（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）、Ｐｉｎは入射する光の強さを示す。
前記数式１に従い計算された実施例２による６−１（２）で表される有機半導体高分子とＰＣＢＭとの混合物（重量比＝１：１）を含む有機太陽電池の効率は、２．８５％であった。
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、他の様々な実施形態によって製造でき、本発明が属する技術分野において通常の知識を持った者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更することなく、他の具体的な実施形態で実施可能であるということが理解できるであろう。よって、上述の実施例はあらゆる面で例示的なものであり、限定的なものであると理解されてはならない。
１０、２０ トランジスタ
１２、２２ 基板、
１６、２６ 絶縁層
１８、２８ 活性層
１４、２４ ゲート電極
１７ａ、２７ａ ソース電極
１７ｂ、２７ｂ ドレイン電極
３０ 有機太陽電池
３１ 基板
３２ アノード
３３ 正孔輸送層
３４ 光活性層
３５ カソード

Claims (6)

  1. 下記の一般式６の構造単位のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする有機半導体化合物。

    Figure 0005946273
     ここで、上記一般式６中、Ｒａは、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、あるいは、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基であり、ＲｂないしＲｅは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、あるいは、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基であり、ｐ／（ｐ＋ｑ）は０．６ないし０．９である。
  2. 請求項１に記載の有機半導体化合物を含むことを特徴とするトランジスタ。
  3. 前記トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、相対向するように位置してチャンネル領域を限定するソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極およびドレイン電極とゲート電極を電気的に絶縁させる絶縁層と、前記チャンネル領域に形成された活性層と、を備え、
    前記活性層は、有機半導体高分子を含むものであることを特徴とする請求項２に記載のトランジスタ。
  4. 請求項１に記載の有機半導体化合物を含むことを特徴とする電子素子。
  5. 前記電子素子は、有機太陽電池であることを特徴とする請求項４に記載の電子素子。
  6. 下記の一般式６−２の構造単位のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする有機半導体化合物。
    Figure 0005946273
    Figure 0005946273
    ここで、上記一般式６−２中、Ｒａは、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、あるいは、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基であり、ＲｂないしＲｇは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、あるいは、置換若しくは無置換のＣ１ないしＣ２０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基であり、ｐ／（ｐ＋ｑ）は０．６ないし０．９であり、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が０．２以下である。
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