JP6558777B2 - Organic compounds and their uses - Google Patents

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Description

本発明は、有機半導体材料として有用な新規な有機化合物及びその用途に関する。さらに詳しくは、本発明は、有機半導体材料として有用な特定の有機化合物、並びに、これを利用した有機半導体材料、トランジスタ材料、半導体デバイス作製用インク、有機薄膜、有機半導体デバイス、有機トランジスタ、及び有機半導体デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a novel organic compound useful as an organic semiconductor material and use thereof. More specifically, the present invention relates to a specific organic compound useful as an organic semiconductor material, and an organic semiconductor material, a transistor material, an ink for manufacturing a semiconductor device, an organic thin film, an organic semiconductor device, an organic transistor, and an organic material using the organic compound. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

近年、有機半導体デバイスヘの関心が高まっている。その特徴としては、従来のアモルファスシリコンや多結晶シリコンを用いた無機半導体デバイスとは異なり、デバイス自体がフレキシビリティを有する事や、デバイスの大面積化が可能である事等が挙げられる。また、有機半導体デバイスの製造方法として知られている真空蒸着法や塗布法等の成膜方法によれば、製造コストの上昇を抑えることが可能であり、更には、成膜時に必要となるプロセス温度を比較的低温にすることができるため、基板に用いる材料の選択の幅が広がるといった利点があり、その実用化に向けて盛んに研究報告がなされている。特に、成膜方法に塗布法を用いることにより材料の使用効率向上や大幅なコストダウンが期待できることから、塗布法に適した有機半導体材料が求められている。   In recent years, interest in organic semiconductor devices has increased. The feature is that, unlike the conventional inorganic semiconductor device using amorphous silicon or polycrystalline silicon, the device itself has flexibility and the device can have a large area. Further, according to a film forming method known as a method for manufacturing an organic semiconductor device, such as a vacuum deposition method or a coating method, it is possible to suppress an increase in manufacturing cost, and further, a process required for film formation. Since the temperature can be made relatively low, there is an advantage that the range of selection of materials used for the substrate is widened, and research reports have been actively made for its practical use. In particular, since the use efficiency of the material can be improved and the cost can be significantly reduced by using the coating method as a film forming method, an organic semiconductor material suitable for the coating method is required.

代表的な有機半導体デバイスとしては有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子、有機太陽電池素子、有機光電変換素子、有機トランジスタ素子などが挙げられる。有機EL素子はフラットパネルディスプレイとして次世代ディスプレイ用途のメインターゲットとして期待され、携帯電話のディスプレイやTV(テレビ受像機)などに応用されており、更に高機能化を目指した開発が継続されている。有機太陽電池素子等安価なエネルギー源として、また、有機トランジスタ素子はフレキシビリティを有するディスプレイや安価なIC(集積回路)への応用を目的として研究開発がなされている。   Typical organic semiconductor devices include organic EL (electroluminescence) elements, organic solar cell elements, organic photoelectric conversion elements, organic transistor elements, and the like. Organic EL elements are expected as main targets for next-generation display applications as flat panel displays, and are applied to mobile phone displays, TVs (TV receivers), etc., and development aimed at further enhancement of functionality continues. . Research and development have been made for the purpose of application to inexpensive displays such as organic solar cell elements, and organic transistor elements to flexible displays and inexpensive ICs (integrated circuits).

これら有機半導体デバイスにおいては、デバイスを構成する有機半導体材料の開発が非常に重要であり、例えば低分子系の有機半導体材料(有機トランジスタ材料)としては、アセン系の有機半導体化合物であるペンタセン等が盛んに検討されている。また、複素環を有するヘテロアセン系化合物としては、主に硫黄やセレン等の原子を含んだ材料が検討されている。そのようなヘテロアセン系化合物の具体例としては、ベンゾジチオフェン系化合物(特許文献1や非特許文献1に記載の2,6−ジフェニルベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(DPh−BDT))、特許文献2や非特許文献4に記載のナフトジチオフェン系化合物(NDT)、ベンゾチエノベンゾチオフェン系化合物(特許文献3や非特許文献2に記載の2,7−ジフェニル[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン(DPh−BTBT)、特許文献4や非特許文献3に記載の2,7−ジアルキル[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン(AlkylBTBT))、ジナフトチエノチオフェン系化合物(特許文献5や非特許文献5に記載のジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェン(DNTT)や、特許文献6に記載の2,9−ジアルキルジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェン(AlkylDNTT))など、大気中で安定な高性能の材料が挙げられる。ペンタセンよりも半導体特性や大気安定性などに優れたヘテロアセン系化合物も開発されているが、未だ市場の要求を満足するものはなく、現状では商業的に活用されるに至っていない。   In these organic semiconductor devices, the development of organic semiconductor materials constituting the devices is very important. For example, pentacene, which is an acene-based organic semiconductor compound, is used as a low molecular organic semiconductor material (organic transistor material). It has been actively studied. As heteroacene compounds having a heterocyclic ring, materials mainly containing atoms such as sulfur and selenium have been studied. Specific examples of such heteroacene compounds include benzodithiophene compounds (2,6-diphenylbenzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophenes described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). (DPh-BDT)), naphthodithiophene compounds (NDT) described in Patent Document 2 and Non-patent Document 4, benzothienobenzothiophene compounds (2,7-diphenyl described in Patent Document 3 and Non-Patent Document 2) [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene (DPh-BTBT), 2,7-dialkyl [1] benzothieno [3,2-b] [ 1] benzothiophene (AlkylBTBT)), dinaphthothienothiophene compound (dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thie described in Patent Document 5 and Non-Patent Document 5) [3,2-b] thiophene (DNTT) or 2,9-dialkyldinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno described in Patent Document 6 (AlkylDNTT)) and the like, and high-performance materials that are stable in the atmosphere. Heteroacene compounds with better semiconductor properties and atmospheric stability than pentacene have been developed, but none have yet satisfied the market demand and have not been commercialized at present.

有機半導体材料の薄膜を塗布法で成膜する場合には、有機半導体材料を溶媒に溶解させて塗布液を作製するため、真空蒸着法で成膜する場合と異なり、用いる有機半導体材料が溶媒に可溶である必要があるが、一般的に、高い移動度を有する有機半導体材料は、π共役系が広がった有機化合物であり、溶媒に難溶性を示す場合が多い。   When a thin film of an organic semiconductor material is formed by a coating method, the organic semiconductor material is dissolved in a solvent to produce a coating solution. In general, an organic semiconductor material having high mobility is an organic compound in which a π-conjugated system spreads, and often exhibits poor solubility in a solvent.

基本的には加熱により溶媒への溶解度が増加するため、有機半導体材料が難溶性であっても、加熱により塗布液を調製できる場合がある。しかしながら、加熱を施して塗布液を調製する場合、塗布液の調製工程及び成膜工程における溶媒の揮発量に配慮した上での温度制御と、加熱のためのエネルギーとが必要となる。   Basically, the solubility in a solvent is increased by heating, so that the coating liquid may be prepared by heating even if the organic semiconductor material is hardly soluble. However, when preparing a coating liquid by heating, temperature control and energy for heating are required in consideration of the volatilization amount of the solvent in the coating liquid preparation process and the film forming process.

この問題を解決するために、高いキャリア移動度及び優れた保存安定性を兼ね備え、かつ溶媒への溶解性がより高い有機半導体化合物が求められている。   In order to solve this problem, an organic semiconductor compound that has both high carrier mobility and excellent storage stability and higher solubility in a solvent is desired.

例えば、上記したAlkylBTBTやAlkylDNTT等の有機半導体化合物は、有機溶媒に対し比較的高い溶解性を有しており、塗布法による成膜が可能であることが知られている。しかしながら、これらの有機半導体化合物は、100乃至120℃付近に相転移温度を持つことから、耐熱性が低いことが問題であった。   For example, it is known that the organic semiconductor compounds such as AlkylBTBT and AlkyLDNTT described above have a relatively high solubility in an organic solvent and can be formed by a coating method. However, since these organic semiconductor compounds have a phase transition temperature in the vicinity of 100 to 120 ° C., they have a problem of low heat resistance.

特開2005−154371号公報JP 2005-154371 A 国際公開第2010/058692号International Publication No. 2010/058692 国際公開第2006/077888号International Publication No. 2006/077788 国際公開第2008/047896号International Publication No. 2008/047896 国際公開第2008/050726号International Publication No. 2008/050726 国際公開第2010/098372号International Publication No. 2010/098372

「米国化学会誌(Journal of the American Chemical Society)」、(米国)、2004年、第126号、p.5084−5085“Journal of the American Chemical Society” (USA), 2004, No. 126, p. 5084-5085 「米国化学会誌(Journal of the American Chemical Society)」、(米国)、2006年、第128号、p.12604−12605“Journal of the American Chemical Society” (USA), 2006, No. 128, p. 12604-12605 「米国化学会誌(Journal of the American Chemical Society)」、(米国)、2007年、第129号、p.15732−15733“Journal of the American Chemical Society” (USA), 2007, No. 129, p. 15732-15733 「米国化学会誌(Journal of the American Chemical Society)」、(米国)、2011年、第133号、p.5024−5035“Journal of the American Chemical Society” (USA), 2011, No. 133, p. 5024-5035 「米国化学会誌(Journal of the American Chemical Society)」、(米国)、2007年、第129号、p.2224−2225“Journal of the American Chemical Society” (USA), 2007, No. 129, p. 2224-2225

上記で述べたように、高い耐熱性を有し、かつ塗布プロセスに適応可能な溶解性を有する、新たな有機半導体化合物の開発が望まれている。即ち、本発明の目的は、高い耐熱性及び溶解性を有し、有機半導体材料として有用な新規な有機化合物、並びに、それを用いた有機半導体材料、トランジスタ材料、半導体デバイス作製用インク、有機薄膜、有機半導体デバイス、有機トランジスタ、及び有機半導体デバイスの製造方法を提供することである。   As described above, it is desired to develop a new organic semiconductor compound having high heat resistance and solubility that can be applied to a coating process. That is, an object of the present invention is to provide a novel organic compound having high heat resistance and solubility and useful as an organic semiconductor material, an organic semiconductor material using the same, a transistor material, an ink for manufacturing a semiconductor device, an organic thin film An organic semiconductor device, an organic transistor, and a method for manufacturing the organic semiconductor device.

本願発明者らは、種々の有機化合物を検討した結果、特定の構造を有する有機化合物が高い耐熱性及び溶解性を有し、有機トランジスタ等に使用される有機半導体材料として有用であることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of examining various organic compounds, the present inventors have found that an organic compound having a specific structure has high heat resistance and solubility, and is useful as an organic semiconductor material used for an organic transistor or the like. The present invention has been completed.

即ち、本発明は、
[1]下記式(1)
(式(1)中、Aは[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン又はジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基を表し、Bは下記式(2)
(式(2)中、nは1乃至10の整数を表し、Zは炭素数1乃至10のアルキル基及び/又はフェニル基を置換基として有する炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素残基、又は無置換の炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素残基を表す)
で表される置換基を表し、Dは水素原子、アルキル基、芳香族残基、又は複素環残基を表す)
で表される有機化合物、
[2]前項[1]に記載の有機化合物であって、nが1乃至4の整数である有機化合物、
[3]前項[1]又は[2]に記載の有機化合物であって、Zが、炭素数1乃至10のアルキル基及び/又はフェニル基を置換基として有する炭素数5乃至8の環状の脂肪族炭化水素残基、又は無置換の炭素数5乃至8の環状の脂肪族炭化水素残基である有機化合物、
[4]前項[1]乃至[3]の何れか1項に記載の有機化合物を含有する有機半導体材料、
[5]前項[1]乃至[3]の何れか1項に記載の有機化合物を含有するトランジスタ材料、
[6]前項[4]に記載の有機半導体材料又は前項[5]に記載のトランジスタ材料を含有する半導体デバイス作製用インク、
[7]前項[1]乃至[3]の何れか1項に記載の有機化合物を含有する有機薄膜、
[8]前項[7]に記載の有機薄膜であって、塗布法により形成された有機薄膜、
[9]前項[7]又は[8]に記載の有機薄膜を含有する有機半導体デバイス。
[10]前項[7]又は[8]に記載の有機薄膜を含有する有機トランジスタ。
[11]前項[6]に記載の半導体デバイス作製用インクを基板上に塗布し、乾燥させることにより半導体層を形成することを含む有機半導体デバイスの製造方法。
That is, the present invention
[1] The following formula (1)
(In the formula (1), A represents [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene or dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b]. Represents a divalent linking group in which two hydrogen atoms have been removed from thiophene, and B represents the following formula (2)
(In the formula (2), n represents an integer of 1 to 10, and Z represents a cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 3 to 10 carbon atoms having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and / or a phenyl group as a substituent. Group or an unsubstituted cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 3 to 10 carbon atoms)
And D represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aromatic residue, or a heterocyclic residue)
An organic compound represented by
[2] The organic compound according to [1], wherein n is an integer of 1 to 4,
[3] The organic compound according to [1] or [2] above, wherein Z is a cyclic fat having 5 to 8 carbon atoms having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and / or a phenyl group as a substituent. An organic compound which is an aromatic hydrocarbon residue or an unsubstituted cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 5 to 8 carbon atoms,
[4] An organic semiconductor material containing the organic compound according to any one of [1] to [3],
[5] A transistor material containing the organic compound according to any one of [1] to [3],
[6] An ink for producing a semiconductor device containing the organic semiconductor material according to [4] or the transistor material according to [5],
[7] An organic thin film containing the organic compound according to any one of [1] to [3],
[8] The organic thin film according to [7], which is formed by a coating method,
[9] An organic semiconductor device containing the organic thin film according to [7] or [8].
[10] An organic transistor containing the organic thin film according to [7] or [8].
[11] A method for producing an organic semiconductor device, comprising: forming a semiconductor layer by applying the ink for producing a semiconductor device according to [6] above onto a substrate and drying it.

本発明によれば、高い耐熱性及び溶解性を有し、有機半導体材料として有用な新規な有機化合物、並びに、それを用いた有機半導体材料、トランジスタ材料、半導体デバイス作製用インク、有機薄膜、有機半導体デバイス、有機トランジスタ、及び有機半導体デバイスの製造方法を提供できる。   According to the present invention, a novel organic compound having high heat resistance and solubility and useful as an organic semiconductor material, an organic semiconductor material using the same, a transistor material, an ink for manufacturing a semiconductor device, an organic thin film, an organic A semiconductor device, an organic transistor, and a method for manufacturing an organic semiconductor device can be provided.

本発明の有機トランジスタのいくつかの態様例を示す概略断面図であり、(a)はボトムコンタクト−ボトムゲート型有機トランジスタの態様例を示す概略断面図であり、(b)はトップコンタクト−ボトムゲート型有機トランジスタの態様例を示す概略断面図であり、(c)はトップコンタクト−トップゲート型有機トランジスタの態様例を示す概略断面図であり、(d)はトップ&ボトムコンタクト−ボトムゲート型有機トランジスタの態様例を示す概略断面図であり、(e)は静電誘導トランジスタの態様例を示す概略断面図であり、(f)はボトムコンタクト−トップゲート型有機トランジスタの態様例を示す断面概略図である。It is a schematic sectional drawing which shows some examples of the organic transistor of this invention, (a) is a schematic sectional drawing which shows the example of an aspect of a bottom contact-bottom gate type organic transistor, (b) is a top contact-bottom. It is a schematic sectional drawing which shows the example of an aspect of a gate type organic transistor, (c) is a schematic sectional drawing which shows the example of an aspect of a top contact-top gate type organic transistor, (d) is a top & bottom contact-bottom gate type It is a schematic sectional drawing which shows the example of an aspect of an organic transistor, (e) is a schematic sectional drawing which shows the example of an aspect of an electrostatic induction transistor, (f) is a cross section which shows the example of an aspect of a bottom contact-top gate type organic transistor FIG. 本発明の有機トランジスタの一態様例としてのトップコンタクト−ボトムゲート型有機トランジスタの製造方法を説明するための説明図であり、(a)〜(f)は上記製造方法の各工程を示す概略断面図である。It is explanatory drawing for demonstrating the manufacturing method of the top contact-bottom gate type organic transistor as one example of the organic transistor of this invention, (a)-(f) is a schematic cross section which shows each process of the said manufacturing method FIG. 本発明の有機半導体デバイスの一態様としての有機太陽電池デバイスの構造の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the structure of the organic solar cell device as one aspect | mode of the organic-semiconductor device of this invention. 実施例2の式(20)で表される有機化合物を用いて作製した実施例6の有機薄膜トランジスタの伝達特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transfer characteristic of the organic thin-film transistor of Example 6 produced using the organic compound represented by Formula (20) of Example 2. FIG. 実施例3の式(92)で表される有機化合物を用いて作製した実施例7の有機薄膜トランジスタの伝達特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transfer characteristic of the organic thin-film transistor of Example 7 produced using the organic compound represented by Formula (92) of Example 3. FIG. 実施例4の式(68)で表される有機化合物を用いて作製した実施例8の有機薄膜トランジスタの伝達特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transfer characteristic of the organic thin-film transistor of Example 8 produced using the organic compound represented by Formula (68) of Example 4. FIG. 実施例5の式(32)で表される有機化合物を用いて作製した実施例9の有機薄膜トランジスタの伝達特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transfer characteristic of the organic thin-film transistor of Example 9 produced using the organic compound represented by Formula (32) of Example 5. FIG.

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の有機化合物は、下記式(1)で表される構造を有する。
The present invention is described in detail below.
The organic compound of the present invention has a structure represented by the following formula (1).

式(1)中、Aは下記式で表される[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン   In the formula (1), A is represented by the following formula [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene

又はジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェン Or dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thiophene

から水素原子2個を除いた2価の連結基を表す。該2価の連結基は、電荷輸送性を有する部分構造であり、硫黄原子を含む縮環化合物から水素原子2個を除いたものであるため、大気安定性や電荷移動度が高い有機化合物を実現できる。また、前記2価の連結基は、縮環を構成する芳香環及び/又は複素環の数が4個又は6個であるため、溶媒溶解性に優れた有機化合物を実現できる。また、前記2価の連結基は、チエノ[3,2−b]チオフェンにおける2つのチオフェン骨格の両方に1個又は2個のベンゼン環が縮合した縮環化合物から水素原子2個を除いたものであるため、特に高い電荷移動度を有する有機化合物を実現できる。 Represents a divalent linking group in which two hydrogen atoms have been removed. The divalent linking group is a partial structure having a charge transporting property, and is obtained by removing two hydrogen atoms from a condensed ring compound containing a sulfur atom, so that an organic compound having high atmospheric stability and charge mobility can be obtained. realizable. In addition, since the divalent linking group has 4 or 6 aromatic rings and / or heterocyclic rings constituting the condensed ring, an organic compound having excellent solvent solubility can be realized. The divalent linking group is obtained by removing two hydrogen atoms from a condensed ring compound in which one or two benzene rings are condensed on both thiophene skeletons in thieno [3,2-b] thiophene. Therefore, an organic compound having a particularly high charge mobility can be realized.

式(1)中、Bは、下記式(2)で表される置換基(炭素数nのアルキレン基と、これに連結した置換基Zとから構成される置換基)を表す。   In formula (1), B represents a substituent represented by the following formula (2) (a substituent composed of an alkylene group having n carbon atoms and a substituent Z linked thereto).

式(2)中、nは、1乃至10の整数を表し、1乃至5の整数であることが好ましく、1乃至4の整数であることがより好ましい。nの値を前記の範囲とすることにより、すなわちアルキレン基の長さを特定の範囲内とすることにより、アルキレン基同士の分子間相互作用が小さくなり、溶媒への溶解性が向上する。また、nの値を前記の範囲とすることにより、すなわちアルキレン基の長さを特定の範囲内とすることにより、液晶相などの中間相が140℃以下の温度領域で発現しないため、有機化合物が耐熱性に優れるという効果も得られる。   In formula (2), n represents an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 5, and more preferably an integer of 1 to 4. By setting the value of n within the above range, that is, by setting the length of the alkylene group within a specific range, the intermolecular interaction between the alkylene groups is reduced and the solubility in a solvent is improved. In addition, by setting the value of n within the above range, that is, by setting the length of the alkylene group within a specific range, an intermediate phase such as a liquid crystal phase does not appear in a temperature range of 140 ° C. or lower. Has the effect of excellent heat resistance.

式(2)中、Zは炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素残基を表す。ここで言う環状の脂肪族炭化水素残基とは、環状の脂肪族炭化水素から水素原子1個を除いた残基を意味する。また、該残基と成り得る環状の脂肪族炭化水素とは、芳香族性を有しない、飽和または不飽和の炭素環を1つ以上含む化合物を意味し、該化合物は、炭素数1乃至10のアルキル基及び/又はフェニル基を置換基として有していてもよい。ただし、そのような置換基を有する脂肪族炭化水素から水素原子1個を除いた残基は、環状の脂肪族炭化水素の部分(置換基以外の部分)から水素原子1個を除いた残基であるものとする。すなわち、前記の環状の脂肪族炭化水素残基は、炭素数1乃至10のアルキル基及び/又はフェニル基を置換基として有していてもよい。   In formula (2), Z represents a cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 3 to 10 carbon atoms. The term “cyclic aliphatic hydrocarbon residue” as used herein means a residue obtained by removing one hydrogen atom from a cyclic aliphatic hydrocarbon. The cyclic aliphatic hydrocarbon which can be the residue means a compound having one or more saturated or unsaturated carbocycles having no aromaticity, and the compound has 1 to 10 carbon atoms. May have an alkyl group and / or a phenyl group as a substituent. However, a residue obtained by removing one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon having such a substituent is a residue obtained by removing one hydrogen atom from a cyclic aliphatic hydrocarbon part (part other than a substituent). Suppose that That is, the cyclic aliphatic hydrocarbon residue may have an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and / or a phenyl group as a substituent.

炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素残基と成り得る炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素の具体例としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、及びシクロデカン等の単環のシクロアルカン;シクロプロペン、シクロブテン、シクロヘキサン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネン、及びシクロデセン等の単環のシクロアルケン;デカヒドロナフタレン(デカリン)、ビシクロオクタン、及びアダマンタン等の二環式アルカン;ノルボルネン及びノルボルナジエン等の二環式アルケン;キュバン、バスケタン、及びハウサン等の多環式化合物等が挙げられる。炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素残基は、有機化合物の安定性の観点から、炭素数5乃至8の環状の脂肪族炭化水素残基であることが好ましく、炭素数5乃至8の単環のシクロアルカンから水素原子1個を除いた残基であることがより好ましい。   Specific examples of the cyclic aliphatic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms that can be a cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 3 to 10 carbon atoms include cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane. Monocyclic cycloalkanes such as cyclopropene, cyclobutene, cyclohexane, cycloheptene, cyclooctene, cyclononene, and cyclodecene; decahydronaphthalene (decalin), bicyclooctane, adamantane, etc. A bicyclic alkene such as norbornene and norbornadiene; a polycyclic compound such as cubane, basketane, and hausan. The cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 3 to 10 carbon atoms is preferably a cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 5 to 8 carbon atoms from the viewpoint of the stability of the organic compound, and has 5 to 8 carbon atoms. A residue obtained by removing one hydrogen atom from a monocyclic cycloalkane is more preferable.

尚、本発明において「無置換の脂肪族炭化水素残基」とは、脂肪族炭化水素環上に何も置換基を持たない脂肪族炭化水素残基を意味する。   In the present invention, the term “unsubstituted aliphatic hydrocarbon residue” means an aliphatic hydrocarbon residue having no substituent on the aliphatic hydrocarbon ring.

式(1)中、Dは、水素原子、アルキル基、芳香族残基、又は複素環残基を表す。式(1)のDが表すアルキル基としては、炭素数1乃至12のものが好ましく、炭素数4乃至10のものがより好ましく、炭素数4乃至10の直鎖のものがさらに好ましい。Dが表すアルキル基の炭素数を前記の範囲とすることにより、本発明の有機化合物は、良好な溶媒溶解性を示す。   In formula (1), D represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aromatic residue, or a heterocyclic residue. The alkyl group represented by D in Formula (1) preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and even more preferably a straight chain group having 4 to 10 carbon atoms. By setting the number of carbon atoms of the alkyl group represented by D within the above range, the organic compound of the present invention exhibits good solvent solubility.

式(1)のDが表す芳香族残基としては、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基、ベンゾピレニル基が挙げられる。これらのうち、フェニル基、ナフチル基が好ましく、フェニル基が特に好ましい。   Examples of the aromatic residue represented by D in the formula (1) include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, and a benzopyrenyl group. Of these, a phenyl group and a naphthyl group are preferable, and a phenyl group is particularly preferable.

式(1)のDが表す複素環残基としては、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピロリル基、インドレニル基、イミダゾリル基、カルバゾリル基、チエニル基、フリル基、ピラニル基、ピリドニル基等の非縮合系の複素環残基;ベンゾキノリル基、アントラキノリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基等の縮合系の複素環残基が挙げられる。これらのうち、ピリジル基、チエニル基が好ましく、チエニル基が特に好ましい。   The heterocyclic residue represented by D in the formula (1) includes pyridyl group, pyrazyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, pyrrolyl group, indoleenyl group, imidazolyl group, carbazolyl group, thienyl group, furyl group, pyranyl group. And non-condensed heterocyclic residues such as pyridonyl group; condensed heterocyclic residues such as benzoquinolyl group, anthraquinolyl group, benzothienyl group and benzofuryl group. Among these, a pyridyl group and a thienyl group are preferable, and a thienyl group is particularly preferable.

式(1)におけるAが表す2価の連結基と成り得る縮環化合物から水素原子2個を除く位置(即ち、縮環化合物に対するBおよびDの結合位置)は、縮環化合物の分子長軸方向に対して可能な限り平行になる位置であることが好ましい。すなわち、本発明の有機化合物を有機半導体デバイス、例えば有機トランジスタに用いる場合、棒状の分子構造を有する有機化合物を用いて薄膜を形成することにより、2価の連結基を構成する縮環化合物のπ共役平面が配列して電荷輸送に高効率な結晶構造をとることにより、高い移動度が達成される。   The position at which two hydrogen atoms are removed from the condensed ring compound that can be the divalent linking group represented by A in Formula (1) (that is, the bonding position of B and D to the condensed ring compound) is the molecular long axis of the condensed ring compound The position is preferably as parallel as possible to the direction. That is, when the organic compound of the present invention is used for an organic semiconductor device, for example, an organic transistor, a thin film is formed using an organic compound having a rod-like molecular structure, thereby forming a π of a condensed compound constituting a divalent linking group. High mobility is achieved by arranging the conjugate planes to form a highly efficient crystal structure for charge transport.

前述の理由から、式(1)におけるAが[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基である場合、[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンから水素原子2個を除く位置は2,7位又は3,8位であることが好ましく、式(1)におけるAがジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基である場合、[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンから水素原子2個を除く位置は2,9位又は3,10位であることが好ましい。すなわち、式(1)で表される有機化合物は、以下の4つの式の何れかで表されることが好ましい。   For the above reasons, when A in Formula (1) is a divalent linking group obtained by removing two hydrogen atoms from [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene, [1] benzothieno [ 3,2-b] [1] The position at which two hydrogen atoms are removed from benzothiophene is preferably in the 2,7-position or 3,8-position, and A in formula (1) is dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thiophene is a divalent linking group in which two hydrogen atoms have been removed, [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene The position excluding two hydrogen atoms from is preferably in the 2,9-position or the 3,10-position. That is, the organic compound represented by the formula (1) is preferably represented by any one of the following four formulas.

本発明の有機化合物の好ましい具体例を下記式(11)乃至(118)に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、下記式(11)乃至(118)で表される有機化合物は、式(1)におけるAが[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基である場合、[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンの2,7位に置換基B及び置換基D(水素原子含む)を有する有機化合物であり、式(1)におけるAがジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基である場合、[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンの2,9位に置換基B及び置換基D(水素原子含む)を有する有機化合物であるが、式(1)におけるAが[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基である場合、下記式中2,7位の置換基を3,8位にそれぞれ有する有機化合物や、式(1)におけるAがジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基である場合、下記式中2,9位の置換基をそれぞれ3,10位に有する化合物も本発明の有機化合物の好ましい具体例である。   Although the preferable specific example of the organic compound of this invention is shown to following formula (11) thru | or (118), this invention is not limited to these. In the organic compounds represented by the following formulas (11) to (118), A in formula (1) is obtained by removing two hydrogen atoms from [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene. In the case of a divalent linking group, [1] benzothieno [3,2-b] [1] an organic compound having a substituent B and a substituent D (including a hydrogen atom) at positions 2 and 7 of benzothiophene, When A in Formula (1) is a divalent linking group obtained by removing two hydrogen atoms from dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thiophene, 1] benzothieno [3,2-b] [1] An organic compound having a substituent B and a substituent D (including a hydrogen atom) at positions 2 and 9 of benzothiophene, but A in formula (1) is [1] ] Remove two hydrogen atoms from benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene In the following formula, an organic compound having a substituent at the 2nd and 7th positions at the 3rd and 8th positions, and A in the formula (1) is dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] a compound having two or nine-position substituents in the following formulas in the case where the divalent linking group is obtained by removing two hydrogen atoms from thiophene Is also a preferred specific example of the organic compound of the present invention.

<有機半導体材料、トランジスタ材料>
前述のように本発明の式(1)で表される有機化合物は、有機半導体材料に用いることができる。即ち、本発明に係る有機半導体材料は、本発明の式(1)で表される有機化合物を含有する。このような本発明に係る有機半導体材料は、有機トランジスタ等の有機半導体デバイスの材料として用いることが可能である。即ち、本発明に係るトランジスタ材料は、本発明の式(1)で表される有機化合物を含有する。
<Organic semiconductor materials, transistor materials>
As described above, the organic compound represented by the formula (1) of the present invention can be used for an organic semiconductor material. That is, the organic semiconductor material according to the present invention contains an organic compound represented by the formula (1) of the present invention. Such an organic semiconductor material according to the present invention can be used as a material for an organic semiconductor device such as an organic transistor. That is, the transistor material according to the present invention contains an organic compound represented by the formula (1) of the present invention.

<有機半導体デバイス、有機薄膜>
本発明に係る有機半導体材料を用いた有機トランジスタ等の有機半導体デバイスは、例えば、本発明の式(1)で表される有機化合物を含有する有機薄膜を基板上に形成することにより製造することができる。即ち、本発明に係る有機薄膜は、本発明の式(1)で表される有機化合物を含有する。本発明に係る有機半導体デバイスは、前記有機薄膜を含有する。本発明に係る有機トランジスタは、前記有機薄膜を含有する。
<Organic semiconductor devices, organic thin films>
An organic semiconductor device such as an organic transistor using the organic semiconductor material according to the present invention is manufactured by, for example, forming an organic thin film containing an organic compound represented by the formula (1) of the present invention on a substrate. Can do. That is, the organic thin film which concerns on this invention contains the organic compound represented by Formula (1) of this invention. The organic semiconductor device according to the present invention contains the organic thin film. The organic transistor according to the present invention contains the organic thin film.

本発明の有機薄膜の厚みは、その用途によって異なり、特に限定されるものではないが、通常は、0.1nm〜10μmであり、好ましくは0.5nm〜3μmであり、より好ましくは1nm〜1μmである。   The thickness of the organic thin film of the present invention varies depending on the application and is not particularly limited, but is usually 0.1 nm to 10 μm, preferably 0.5 nm to 3 μm, more preferably 1 nm to 1 μm. It is.

<有機薄膜の形成方法>
本発明の有機薄膜の形成方法としては、各種の方法を用いることができる。一般的に、上記有機薄膜の形成方法は、真空プロセスによる形成方法と、溶液プロセス等による塗布法とに大別され、何れを用いてもよい。上記真空プロセスによる有機薄膜の形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、分子積層法、CVD法、分子線エピタキシャル成長法、真空蒸着法等が挙げられる。また、溶液プロセス等による塗布法としては、スピンコート法、キャスティング(特にドロップキャスト法)、ディップコート法、スプレー法、ダイコーター法、ロールコーター法、バーコーター法、ブレードコーティング等の塗布法;フレキソ印刷、樹脂凸版印刷等の凸版印刷法;オフセット印刷法、ドライオフセット印刷法、パッド印刷法等の平板印刷法;グラビア印刷法等の凹版印刷法;シルクスクリーン印刷法、謄写版印刷法、リソグラフ印刷法等の孔版印刷法;インクジェット印刷法;マイクロコンタクト印刷法等が挙げられる。上記有機薄膜は、上記した1つの形成方法によって形成することも、上記した形成方法を複数組み合わせて形成することも可能である。以下、有機薄膜の形成方法について、詳細に説明する。
<Formation method of organic thin film>
Various methods can be used as a method for forming the organic thin film of the present invention. Generally, the method for forming the organic thin film is roughly classified into a forming method by a vacuum process and a coating method by a solution process or the like, and any of them may be used. Examples of the method for forming an organic thin film by the vacuum process include resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, molecular lamination, CVD, molecular beam epitaxial growth, and vacuum vapor deposition. Application methods such as solution process include spin coating, casting (particularly drop casting), dip coating, spray, die coater, roll coater, bar coater, blade coating, etc .; flexo Letterpress printing methods such as printing and resin letterpress printing; flat plate printing methods such as offset printing methods, dry offset printing methods and pad printing methods; intaglio printing methods such as gravure printing methods; silk screen printing methods, photocopier printing methods and lithographic printing methods And stencil printing method; inkjet printing method; microcontact printing method and the like. The organic thin film can be formed by the above-described one forming method, or can be formed by combining a plurality of the above-described forming methods. Hereinafter, the method for forming the organic thin film will be described in detail.

本発明の有機薄膜の形成方法としては、塗布法が好ましい。即ち、本発明の有機薄膜として、塗布法により形成された有機薄膜が好適である。塗布法では、本発明の式(1)で表される有機化合物を有機溶媒中に溶解又は分散させてなる塗布液を、有機薄膜を形成しようとする表面(以下「被着面」と称する)上に塗布(印刷を含む)し、乾燥させる(溶媒を留去する)ことにより、有機薄膜を形成する。   As a method for forming the organic thin film of the present invention, a coating method is preferable. That is, as the organic thin film of the present invention, an organic thin film formed by a coating method is suitable. In the coating method, a coating solution obtained by dissolving or dispersing the organic compound represented by the formula (1) of the present invention in an organic solvent is a surface on which an organic thin film is to be formed (hereinafter referred to as “attached surface”). An organic thin film is formed by applying (including printing) on the substrate and drying (evaporating the solvent).

上記塗布液に使用する有機溶媒としては、被着面上への上記有機化合物を含む有機薄膜の形成を可能とするものであれば、特に限定されるものではない。上記有機溶媒としては、具体的には、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、アニソール、エトキシベンゼン、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒;オクタフルオロペンタノール、ペンタフルオロプロパノール等のフッ化アルコール系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸エチル、炭酸ジエチル等のエステル系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、フェニルシクロヘキサン等の芳香族炭化水素系溶媒;ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、デカン、デカヒドロナフタレン等の炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。   The organic solvent used in the coating solution is not particularly limited as long as it can form an organic thin film containing the organic compound on the adherend surface. Specific examples of the organic solvent include halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, and chloronaphthalene; ether solvents such as diethyl ether, anisole, ethoxybenzene, and tetrahydrofuran; dimethylacetamide Amide solvents such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; Nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile and benzonitrile; Alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol and cyclohexanol; Octafluoropentanol and penta Fluorinated alcohol solvents such as fluoropropanol; ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl benzoate, diethyl carbonate; benzene, toluene, Ren, mesitylene, ethylbenzene, tetrahydronaphthalene, aromatic hydrocarbon solvents such as phenyl cyclohexane; hexane, cyclohexane, octane, decane, hydrocarbon solvents such as decahydronaphthalene and the like. These may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.

上記塗布液中における一般式(1)で表わされる有機化合物の含有量は、有機溶媒の種類や作成する有機薄膜の厚みにより異なり、一概に決めることは困難であるが、上記塗布液の全量に対して、0.001質量%〜20質量%の範囲内であることが好ましく、0.01質量%〜10質量%の範囲内であることがより好ましい。また、上記塗布液において、一般式(1)で表わされる有機化合物は、上記有機溶媒中に溶解又は分散していればよいが、均一な溶液として溶解している方が好ましい。   The content of the organic compound represented by the general formula (1) in the coating solution differs depending on the type of the organic solvent and the thickness of the organic thin film to be prepared, and it is difficult to determine it in general. On the other hand, it is preferably within a range of 0.001% by mass to 20% by mass, and more preferably within a range of 0.01% by mass to 10% by mass. Moreover, in the said coating liquid, although the organic compound represented by General formula (1) should just melt | dissolve or disperse | distribute in the said organic solvent, it is more preferable to melt | dissolve as a uniform solution.

上記塗布液は、必要に応じて、一般式(1)で表される有機化合物以外の他の有機半導体や各種の添加剤を含むことができる。   The said coating liquid can contain other organic semiconductors and various additives other than the organic compound represented by General formula (1) as needed.

上記添加剤としては、例えば、半導体性を示す半導体性高分子化合物や、絶縁性を示す絶縁性高分子化合物などが挙げられる。上記半導体性高分子化合物の具体例として、ポリアセチレン系高分子、ポリジアセチレン系高分子、ポリパラフェニレン系高分子、ポリアニリン系高分子、ポリチオフェン系高分子、ポリアリールアミン系高分子、ポリピロール系高分子、ポリチエニレンビニレン系高分子、ポリアニリン系高分子、ポリアズレン系高分子、ポリピレン系高分子、ポリカルバゾール系高分子、ポリセレノフェン系高分子、ポリフラン系高分子、ポリ(p−フェニレン)系高分子、ポリインドール系高分子、ポリピリダジン系高分子、ポリスルフィド系高分子、ポリパラフェニレンビニレン系高分子、ポリエチレンジオキシチオフェン系高分子、核酸や、これらの誘導体などが挙げられる。   Examples of the additive include a semiconducting polymer compound exhibiting semiconductivity and an insulating polymer compound exhibiting insulation. Specific examples of the semiconducting polymer compound include polyacetylene polymer, polydiacetylene polymer, polyparaphenylene polymer, polyaniline polymer, polythiophene polymer, polyarylamine polymer, polypyrrole polymer. , Polythienylene vinylene polymer, polyaniline polymer, polyazulene polymer, polypyrene polymer, polycarbazole polymer, polyselenophene polymer, polyfuran polymer, poly (p-phenylene) polymer high Examples thereof include molecules, polyindole polymers, polypyridazine polymers, polysulfides polymers, polyparaphenylene vinylene polymers, polyethylenedioxythiophene polymers, nucleic acids, and derivatives thereof.

一方、上記絶縁性高分子材料の具体例としては、アクリル系高分子、ポリエチレン系高分子、ポリメタクリレート系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリエチレンテレフタレート系高分子、ナイロン系高分子、ポリアミド系高分子、ポリエステル系高分子、ビニロン系高分子、ポリイソプレン系高分子、セルロース系高分子、共重合系高分子およびこれらの誘導体などが挙げられる。   On the other hand, specific examples of the insulating polymer material include acrylic polymer, polyethylene polymer, polymethacrylate polymer, polystyrene polymer, polyethylene terephthalate polymer, nylon polymer, polyamide polymer. Polyester polymer, vinylon polymer, polyisoprene polymer, cellulose polymer, copolymer polymer, and derivatives thereof.

半導体性高分子化合物、絶縁性高分子化合物等の高分子材料を使用するのであれば、塗布液の総量を1とした場合における高分子材料の使用量は、通常は0.5%〜95%、好ましくは1%〜90%、より好ましくは3%〜75%、最も好ましくは5%〜50%の範囲である。なお、高分子材料を使用しなくてもよい。   If a polymer material such as a semiconducting polymer compound or an insulating polymer compound is used, the amount of the polymer material used is generally 0.5% to 95% when the total amount of the coating solution is 1. , Preferably 1% to 90%, more preferably 3% to 75%, and most preferably 5% to 50%. It is not necessary to use a polymer material.

また、塗布液には、得られる効果を損なわない限りにおいて、その他の添加物、例えば、キャリア発生剤(ドーパント)、導電性物質、粘度調整剤、表面張力調整剤、レベリング剤、浸透剤、濡れ調製剤、レオロジー調整剤などを加えてもよい。上記のその他の添加物を添加する場合、上記のその他の添加物の添加量は、塗布液の総量を1とした場合、通常は0.01〜10質量%、好ましくは0.05〜5質量%、より好ましくは0.1〜3質量%の範囲である。   In addition, other additives such as a carrier generating agent (dopant), a conductive substance, a viscosity modifier, a surface tension modifier, a leveling agent, a penetrating agent, a wetting agent may be used in the coating solution as long as the obtained effect is not impaired. Preparation agents, rheology modifiers and the like may be added. When adding the above-mentioned other additives, the amount of the above-mentioned other additives is usually 0.01 to 10% by mass, preferably 0.05 to 5% by mass when the total amount of the coating solution is 1. %, More preferably in the range of 0.1 to 3% by mass.

上記塗布法では、有機薄膜の形成時における被着物(有機薄膜をその表面上に形成しようとする物体)や塗布液の温度等の環境も重要であり、被着物や塗布液の温度によっては、有機薄膜の特性が変化する(有機薄膜を後述する有機半導体デバイスに使用した場合には、有機半導体デバイスの特性が変化する)ので、有機薄膜の形成時の被着物及び塗布液の温度を注意深く選択することが好ましい。被着物及び塗布液の温度は、通常は、0乃至200℃であり、好ましくは10乃至120℃であり、より好ましくは15乃至100℃である。塗布液の温度は、当該塗布液に含まれる有機溶媒の種類等に大きく依存するため、注意が必要である。   In the above coating method, the environment such as the temperature of the adherend (the object on which the organic thin film is to be formed) and the coating solution at the time of forming the organic thin film is also important. Depending on the temperature of the deposit and the coating solution, Since the characteristics of the organic thin film change (when the organic thin film is used in an organic semiconductor device described later, the characteristics of the organic semiconductor device change), the temperature of the deposit and the coating solution during the formation of the organic thin film is carefully selected. It is preferable to do. The temperature of the adherend and the coating solution is usually 0 to 200 ° C., preferably 10 to 120 ° C., more preferably 15 to 100 ° C. Care must be taken because the temperature of the coating solution largely depends on the type of the organic solvent contained in the coating solution.

上記塗布法により形成される有機薄膜の厚みは、通常、0.1nm乃至10μmであり、好ましくは0.5nm乃至3μmであり、より好ましくは1nm乃至1μmである。   The thickness of the organic thin film formed by the coating method is usually 0.1 nm to 10 μm, preferably 0.5 nm to 3 μm, and more preferably 1 nm to 1 μm.

次に、上述の塗布法に類似した有機薄膜の形成方法として、水面上に上記塗布液を滴下することにより一般式(1)で表わされる有機化合物を含む有機薄膜の単分子膜を作製し、その単分子膜を被着面上に移し積層させるラングミュアプロジェクト法;一般式(1)で表わされる有機化合物を含む液晶状態や融液状態の有機薄膜形成用材料を毛管現象で基板間に導入する方法等も採用できる。   Next, as a method for forming an organic thin film similar to the above-described coating method, a monomolecular film of an organic thin film containing an organic compound represented by the general formula (1) is prepared by dropping the coating liquid on the water surface, Langmuir project method of transferring and laminating the monomolecular film on the adherend surface; introducing a liquid crystal state or melt state organic thin film forming material containing an organic compound represented by the general formula (1) between the substrates by capillary action Methods can also be adopted.

さらに、他の有機薄膜の形成方法として、前述した真空プロセスによって一般式(1)で表される有機化合物を含む有機薄膜を形成する方法についても説明する。   Furthermore, as another method for forming an organic thin film, a method for forming an organic thin film containing the organic compound represented by the general formula (1) by the vacuum process described above will be described.

この方法としては、上記有機化合物を含む有機薄膜形成用材料を、ルツボや金属のボート等の容器中で真空下に加熱することで蒸発させ、蒸発した有機薄膜形成用材料を、被着物の被着面に付着(蒸着)させる方法、すなわち、真空蒸着法が好ましく採用される。この蒸着の際の真空度は、通常は1.0×10−1Pa以下であり、好ましくは1.0×10−3Pa以下である。また、蒸着時の被着物の温度によっては、有機薄膜の特性が変化する。有機薄膜を後述する有機半導体デバイス(例えば有機薄膜トランジスタ)の半導体層として使用した場合には、これにより、有機半導体デバイスの特性が変化するので、蒸着時の被着物の温度を注意深く選択することが好ましい。蒸着時の被着物の温度は、通常は0乃至250℃であり、好ましくは5乃至200℃であり、より好ましくは10乃至180℃であり、さらに好ましくは15乃至150℃であり、特に好ましくは20乃至130℃である。また、蒸着速度は、通常は0.001nm/秒乃至10nm/秒であり、好ましくは0.01nm/秒乃至1nm/秒である。また、上記塗布液により形成される有機薄膜の厚みは、通常は1nm乃至1μmであり、好ましくは5nm乃至500nmであり、より好ましくは10nm乃至300nmである。In this method, the organic thin film forming material containing the organic compound is evaporated by heating under vacuum in a container such as a crucible or a metal boat, and the evaporated organic thin film forming material is applied to the adherend. A method of adhering (depositing) to the contact surface, that is, a vacuum deposition method is preferably employed. The degree of vacuum at the time of this vapor deposition is usually 1.0 × 10 −1 Pa or less, preferably 1.0 × 10 −3 Pa or less. Moreover, the characteristics of the organic thin film change depending on the temperature of the adherend during vapor deposition. When an organic thin film is used as a semiconductor layer of an organic semiconductor device (for example, an organic thin film transistor) to be described later, this changes the characteristics of the organic semiconductor device, so it is preferable to carefully select the temperature of the deposit during vapor deposition. . The temperature of the adherend during vapor deposition is usually 0 to 250 ° C, preferably 5 to 200 ° C, more preferably 10 to 180 ° C, still more preferably 15 to 150 ° C, and particularly preferably. 20 to 130 ° C. The deposition rate is usually 0.001 nm / second to 10 nm / second, preferably 0.01 nm / second to 1 nm / second. Moreover, the thickness of the organic thin film formed with the said coating liquid is 1 nm thru | or 1 micrometer normally, Preferably it is 5 nm to 500 nm, More preferably, it is 10 nm to 300 nm.

<有機半導体デバイスの製造方法、半導体デバイス作製用インク>
本発明の有機半導体デバイスの製造方法は、半導体デバイス作製用インクを基板上に塗布し、乾燥させることにより半導体層を形成することを含んでいる。本発明の半導体デバイス作製用インクは、前述した塗布法により有機薄膜を形成する工程を含む有機半導体デバイスの製造に好適に使用されるものである。
本発明の半導体デバイス作製用インクは、一般式(1)で表される有機化合物を含有する有機半導体材料又はトランジスタ材料を含有するものであり、通常は、さらに有機溶媒を含有しており、前述した塗布法に使用される塗布液に相当する。そのような有機溶媒を含有する本発明の半導体デバイス作製用インクは、一般式(1)で表わされる有機化合物を有機溶媒中に溶解又は分散させることで調製することができる。
<Manufacturing method of organic semiconductor device, ink for manufacturing semiconductor device>
The method for producing an organic semiconductor device of the present invention includes forming a semiconductor layer by applying an ink for producing a semiconductor device onto a substrate and drying it. The ink for producing a semiconductor device of the present invention is suitably used for production of an organic semiconductor device including a step of forming an organic thin film by the coating method described above.
The ink for producing a semiconductor device of the present invention contains an organic semiconductor material or transistor material containing an organic compound represented by the general formula (1), and usually further contains an organic solvent, which is described above. It corresponds to the coating solution used in the applied coating method. The ink for producing a semiconductor device of the present invention containing such an organic solvent can be prepared by dissolving or dispersing the organic compound represented by the general formula (1) in the organic solvent.

<有機トランジスタ及びその製造方法>
次に、式(1)で表される有機化合物を含む有機半導体材料を用いた有機半導体デバイスの一つである有機トランジスタ及びその製造方法について説明する。
<Organic transistor and manufacturing method thereof>
Next, an organic transistor which is one of organic semiconductor devices using an organic semiconductor material containing an organic compound represented by the formula (1) and a method for manufacturing the same will be described.

まず、有機トランジスタについて詳述する。有機トランジスタは、式(1)で表わされる有機化合物を含む薄膜(有機薄膜)からなる少なくとも1つの有機半導体層と、該有機半導体層に接して互いに離隔するように配設されたソース電極及びドレイン電極と、上記有機半導体層におけるソース電極に接する表面とドレイン電極に接する表面との間の領域(チャンネル領域)に対向するようには配設されたゲート電極とを備えている。そして、ソース電極及びドレイン電極間に流れる電流を、ゲート電極に印加する電圧によって制御するものである。   First, the organic transistor will be described in detail. The organic transistor includes at least one organic semiconductor layer made of a thin film (organic thin film) containing an organic compound represented by the formula (1), and a source electrode and a drain disposed so as to be in contact with and separated from the organic semiconductor layer. An electrode, and a gate electrode disposed so as to face a region (channel region) between a surface in contact with the source electrode and a surface in contact with the drain electrode in the organic semiconductor layer. The current flowing between the source electrode and the drain electrode is controlled by the voltage applied to the gate electrode.

一般に、有機トランジスタとしては、ゲート電極が絶縁膜からなる絶縁体層で有機半導体層と絶縁されている構造(Metal−Insulator−Semiconductor;MIS構造)の有機トランジスタがよく用いられる。MIS構造のうちで絶縁膜に金属酸化膜を用いるものはMOS(Metal−Oxide−Semiconductor)構造と呼ばれる。他の構造の有機トランジスタとしては、有機半導体層に対してショットキー障壁を介してゲート電極が形成されている構造(Metal−Semiconductor;MES構造)もあるが、有機半導体材料を用いた有機トランジスタの場合、MIS構造がよく用いられる。   In general, an organic transistor having a structure (Metal-Insulator-Semiconductor: MIS structure) in which a gate electrode is insulated from an organic semiconductor layer by an insulator layer made of an insulating film is often used as the organic transistor. A MIS structure using a metal oxide film as an insulating film is called a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) structure. Another example of the organic transistor is a structure in which a gate electrode is formed on the organic semiconductor layer through a Schottky barrier (Metal-Semiconductor; MES structure). In some cases, the MIS structure is often used.

図1は、本発明に係る有機トランジスタの態様例を示す概略断面図である。図1(a)乃至図1(f)に態様例を示す有機トランジスタ10A乃至10Fは、ソース電極1、有機半導体層2、ドレイン電極3、絶縁体層4、ゲート電極5、及び基板6を備えている。有機トランジスタ10A乃至10Fのいずれにおいても、有機半導体層2は、式(1)で表わされる有機化合物を含む有機半導体材料を用いた薄膜にて形成されている。なお、各層2,4及び電極1,3,5の配置は、図1(a)乃至図1(f)として例示列挙するように有機トランジスタの用途により適宜選択できる。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of an organic transistor according to the present invention. Organic transistors 10A to 10F shown in FIG. 1 (a) to FIG. 1 (f) include a source electrode 1, an organic semiconductor layer 2, a drain electrode 3, an insulator layer 4, a gate electrode 5, and a substrate 6. ing. In any of the organic transistors 10A to 10F, the organic semiconductor layer 2 is formed of a thin film using an organic semiconductor material containing an organic compound represented by the formula (1). The arrangement of the layers 2 and 4 and the electrodes 1, 3, and 5 can be appropriately selected depending on the use of the organic transistor as exemplified in FIGS. 1A to 1F.

有機トランジスタ10A乃至10D及び10Fは、基板6、ソース電極1、及びドレイン電極3と平行な方向に電流が流れるので、横型トランジスタと呼ばれる。有機トランジスタ10Aは、有機半導体層2の下面(基板6に近い側の面)上にソース電極1及びドレイン電極3が配置され、更にその下方に絶縁体層4を介してゲート電極5が配置されていることから、ボトムコンタクト−ボトムゲート構造と呼ばれる。有機トランジスタ10Bは、有機半導体層2の上面にソース電極1及びドレイン電極3が配置され、絶縁体層4の下面にゲート電極5が配置されていることから、トップコンタクト−ボトムゲート構造と呼ばれる。有機トランジスタ10Cは、有機半導体層2上にソース電極1及びドレイン電極3並びに絶縁体層4を設け、さらにその上にゲート電極5を形成していることから、トップコンタクト−トップゲート構造と呼ばれている。有機トランジスタ10Dは、有機半導体層2の下面にソース電極1が配置され、上面にドレイン電極3が配置されていることから、トップ&ボトムコンタクト−ボトムゲート構造と呼ばれている。有機トランジスタ10Fは、有機半導体層2の上面に絶縁体層4を介装してゲート電極5が配置されていることから、ボトムコンタクト−トップゲート構造と呼ばれている。   The organic transistors 10A to 10D and 10F are called lateral transistors because current flows in a direction parallel to the substrate 6, the source electrode 1, and the drain electrode 3. In the organic transistor 10A, the source electrode 1 and the drain electrode 3 are disposed on the lower surface of the organic semiconductor layer 2 (the surface on the side close to the substrate 6), and the gate electrode 5 is disposed below the insulator electrode 4 via the insulator layer 4. Therefore, it is called a bottom contact-bottom gate structure. The organic transistor 10B is called a top contact-bottom gate structure because the source electrode 1 and the drain electrode 3 are disposed on the upper surface of the organic semiconductor layer 2, and the gate electrode 5 is disposed on the lower surface of the insulator layer 4. The organic transistor 10C is called a top contact-top gate structure because the source electrode 1, the drain electrode 3, and the insulator layer 4 are provided on the organic semiconductor layer 2, and the gate electrode 5 is further formed thereon. ing. The organic transistor 10D is called a top & bottom contact-bottom gate structure because the source electrode 1 is disposed on the lower surface of the organic semiconductor layer 2 and the drain electrode 3 is disposed on the upper surface. The organic transistor 10F is called a bottom contact-top gate structure because the gate electrode 5 is disposed on the upper surface of the organic semiconductor layer 2 with the insulator layer 4 interposed therebetween.

有機トランジスタ10Eは、ソース電極1及びドレイン電極3と垂直な方向に電流が流れる、縦型の構造をもつ有機トランジスタの1種であって、静電誘導トランジスタ(SIT)である。有機トランジスタ10Eは、互いに平行にかつ離間するように配設されたソース電極1及びドレイン電極3と、ソース電極1及びドレイン電極3の間に挟持されるように配設された有機半導体層2と、ソース電極1及びドレイン電極3に平行なメッシュ状に有機半導体層2中に埋め込まれた複数のゲート電極5とを備えている。有機トランジスタ10Eは、有機半導体層2中の電流の流れが平面状に広がるので、図1(e)中に矢印で示すように一度に大量のキャリア8がソース電極1側からドレイン電極3側へ移動できる。なお、図1(e)には、基板6を示していないが、通常の場合、有機トランジスタ10Eにおけるソース電極1及びドレイン電極3の外側には、基板6と同様の基板が設けられる。   The organic transistor 10E is a kind of organic transistor having a vertical structure in which current flows in a direction perpendicular to the source electrode 1 and the drain electrode 3, and is an electrostatic induction transistor (SIT). The organic transistor 10E includes a source electrode 1 and a drain electrode 3 disposed so as to be parallel and spaced apart from each other, and an organic semiconductor layer 2 disposed so as to be sandwiched between the source electrode 1 and the drain electrode 3. A plurality of gate electrodes 5 embedded in the organic semiconductor layer 2 in a mesh shape parallel to the source electrode 1 and the drain electrode 3. In the organic transistor 10E, since the current flow in the organic semiconductor layer 2 spreads in a planar shape, a large amount of carriers 8 are transferred from the source electrode 1 side to the drain electrode 3 side at a time as indicated by an arrow in FIG. Can move. Although FIG. 1E does not show the substrate 6, in the normal case, a substrate similar to the substrate 6 is provided outside the source electrode 1 and the drain electrode 3 in the organic transistor 10 </ b> E.

各態様例における各構成要素について説明する。基板6は、その上に形成される各構成要素が剥離することなく保持できることが必要である。基板6としては、例えば、樹脂板、樹脂フィルム、紙、ガラス板、石英板、セラミック板等の絶縁性基板;金属又は合金等からなる導電性基板上にコーティング等により絶縁層を形成した基板;樹脂と無機材料との組み合わせ等のような各種組合せからなる基板;半導体基板(例えばシリコンウェハー)等の導電性基板等が使用できる。上記樹脂板及び樹脂フィルムを構成する樹脂の例としては、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、ポリアミド、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、ポリエーテルイミド等が挙げられる。基板6として樹脂フィルム又は紙を用いると、有機トランジスタ10A乃至10D,10Fに可撓性を持たせることができ、有機トランジスタ10A乃至10D,10Fがフレキシブルで軽量となり、有機トランジスタ10A乃至10D,10Fの実用性が向上する。基板6の厚みは、通常1μm乃至10mmであり、好ましくは5μm乃至5mmである。   Each component in each embodiment will be described. The substrate 6 needs to be able to hold each component formed thereon without peeling off. Examples of the substrate 6 include an insulating substrate such as a resin plate, a resin film, paper, a glass plate, a quartz plate, and a ceramic plate; a substrate in which an insulating layer is formed by coating or the like on a conductive substrate made of metal or an alloy; A substrate composed of various combinations such as a combination of a resin and an inorganic material; a conductive substrate such as a semiconductor substrate (for example, a silicon wafer) can be used. Examples of the resin constituting the resin plate and the resin film include, for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyamide, polyimide, polycarbonate, cellulose triacetate, and polyetherimide. When a resin film or paper is used as the substrate 6, the organic transistors 10A to 10D and 10F can be made flexible. The organic transistors 10A to 10D and 10F are flexible and light, and the organic transistors 10A to 10D and 10F Practicality is improved. The thickness of the substrate 6 is usually 1 μm to 10 mm, preferably 5 μm to 5 mm.

ソース電極1、ドレイン電極3、ゲート電極5には、導電性を有する材料が用いられる。上記導電性を有する材料としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、コバルト、銅、鉄、鉛、錫、チタン、インジウム、パラジウム、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、リチウム、カリウム、ナトリウム等の金属及びそれらを含む合金;InO、ZnO、SnO、ITO(酸化インジウムスズ)等の導電性酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアセチレン等の導電性高分子化合物;シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素等の半導体;カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン等の炭素材料等が使用できる。また、導電性高分子化合物や半導体は、ドーピングが施されたものであってもよい。その場合、ドーピングに用いるドーパントとしては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸;スルホン酸等の酸性官能基を有する有機酸;PF、AsF、FeCl等のルイス酸;ヨウ素等のハロゲン原子;リチウム、ナトリウム、カリウム等の金属原子等が挙げられる。ホウ素、リン、砒素等はシリコン等の無機半導体用のドーパントとしても多用されている。また、上記のドーパント中にカーボンブラックや金属粒子等の粒子を分散した導電性の複合材料も用いられる。なお、有機半導体層2と接触するソース電極1及びドレイン電極3には、コンタクト抵抗を低減させるための適切な仕事関数の選択や、表面処理等が重要である。For the source electrode 1, the drain electrode 3, and the gate electrode 5, a conductive material is used. Examples of the conductive material include platinum, gold, silver, aluminum, chromium, tungsten, tantalum, nickel, cobalt, copper, iron, lead, tin, titanium, indium, palladium, molybdenum, magnesium, calcium, and barium. Metals such as lithium, potassium and sodium and alloys containing them; conductive oxides such as InO 2 , ZnO 2 , SnO 2 and ITO (indium tin oxide); polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene vinylene, Conductive polymer compounds such as polydiacetylene; semiconductors such as silicon, germanium, and gallium arsenide; carbon materials such as carbon black, fullerene, carbon nanotubes, graphite, and graphene can be used. Further, the conductive polymer compound or the semiconductor may be doped. In that case, as a dopant used for doping, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid; organic acids having an acidic functional group such as sulfonic acid; Lewis acids such as PF 5 , AsF 5 and FeCl 3 ; halogen atoms such as iodine A metal atom such as lithium, sodium or potassium. Boron, phosphorus, arsenic and the like are also frequently used as dopants for inorganic semiconductors such as silicon. Further, a conductive composite material in which particles such as carbon black and metal particles are dispersed in the above dopant is also used. Note that, for the source electrode 1 and the drain electrode 3 that are in contact with the organic semiconductor layer 2, selection of an appropriate work function for reducing contact resistance, surface treatment, and the like are important.

また、ソース電極1とドレイン電極3との間の距離(チャネル長)は、有機トランジスタ10A乃至10Fの特性を決める重要なファクターとなる。該チャネル長は、通常0.01乃至300μm、好ましくは0.1乃至100μmである。チャネル長が短ければ取り出せる電流量は増えるが、逆にコンタクト抵抗の影響等の短チャネル効果が発生し、制御が困難となるため、適正なチャネル長が必要である。ソース電極1及びドレイン電極3の長さ(チャネル幅)は、通常10乃至10000μm、好ましくは100乃至5000μmである。また、このチャネル幅は、電極の構造をくし型構造とすること等により、さらに長いチャネル幅を形成することが可能であり、必要な電流量やデバイスの構造等に応じて適切な長さにする必要がある。   The distance (channel length) between the source electrode 1 and the drain electrode 3 is an important factor that determines the characteristics of the organic transistors 10A to 10F. The channel length is usually 0.01 to 300 μm, preferably 0.1 to 100 μm. If the channel length is short, the amount of current that can be extracted increases, but conversely, short channel effects such as the influence of contact resistance occur and control becomes difficult, so an appropriate channel length is required. The length (channel width) of the source electrode 1 and the drain electrode 3 is usually 10 to 10,000 μm, preferably 100 to 5000 μm. In addition, this channel width can be made longer by forming the electrode structure into a comb structure, etc., and can be set to an appropriate length according to the required amount of current, device structure, etc. There is a need to.

ソース電極1及びドレイン電極3のそれぞれの構造(形)について説明する。ソース電極1とドレイン電極3との構造はそれぞれ同じであってもよく、また、異なっていてもよい。ボトムコンタクト構造の場合は、一般的にはリソグラフィー法を用いてソース電極1及びドレイン電極3を作製し、また、ソース電極1及びドレイン電極3は直方体に形成することが好ましい。最近は各種印刷方法による印刷精度が向上してきており、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等の手法を用いて精度よくソース電極1及びドレイン電極3を作製することが可能となってきている。有機半導体層2上にソース電極1及びドレイン電極3のあるトップコンタクト構造の場合は、シャドウマスク等を用いて上記導電性を有する材料を蒸着することにより、ソース電極1及びドレイン電極3を作製できる。インクジェット印刷等の手法を用いてソース電極1及びドレイン電極3の電極パターンを直接印刷形成することも可能となってきている。ソース電極1及びドレイン電極3の長さは前記のチャネル幅と同じである。ソース電極1及びドレイン電極3の幅には特に規定は無いが、電気的特性を安定化できる範囲で、デバイスの面積を小さくするために、短い方が好ましい。ソース電極1及びドレイン電極3の幅は、通常は、0.1乃至1000μmであり、好ましくは0.5乃至100μmである。ソース電極1及びドレイン電極3の厚みは、通常は、0.1乃至1000nmであり、好ましくは1乃至500nmであり、より好ましくは5乃至200nmである。ソース電極1及びドレイン電極3には、配線が連結されているが、配線もソース電極1及びドレイン電極3とほぼ同様の材料により作製される。   The structures (shapes) of the source electrode 1 and the drain electrode 3 will be described. The structures of the source electrode 1 and the drain electrode 3 may be the same or different. In the case of the bottom contact structure, it is generally preferable to form the source electrode 1 and the drain electrode 3 using a lithography method, and to form the source electrode 1 and the drain electrode 3 in a rectangular parallelepiped. Recently, printing accuracy by various printing methods has been improved, and it has become possible to produce the source electrode 1 and the drain electrode 3 with high accuracy using techniques such as ink jet printing, gravure printing, and screen printing. In the case of a top contact structure in which the source electrode 1 and the drain electrode 3 are provided on the organic semiconductor layer 2, the source electrode 1 and the drain electrode 3 can be produced by vapor-depositing the conductive material using a shadow mask or the like. . It has also become possible to directly print and form the electrode patterns of the source electrode 1 and the drain electrode 3 using a technique such as inkjet printing. The lengths of the source electrode 1 and the drain electrode 3 are the same as the channel width. The widths of the source electrode 1 and the drain electrode 3 are not particularly limited, but are preferably shorter in order to reduce the area of the device within a range where the electrical characteristics can be stabilized. The width of the source electrode 1 and the drain electrode 3 is usually 0.1 to 1000 μm, preferably 0.5 to 100 μm. The thicknesses of the source electrode 1 and the drain electrode 3 are usually 0.1 to 1000 nm, preferably 1 to 500 nm, more preferably 5 to 200 nm. Although wiring is connected to the source electrode 1 and the drain electrode 3, the wiring is also made of the same material as the source electrode 1 and the drain electrode 3.

絶縁体層4としては、絶縁性を有する材料が用いられる。前記絶縁性を有する材料としては、例えば、ポリパラキシリレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のポリマー及びこれらポリマーの構成単位を2種以上組み合わせた共重合体;二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル等の(強誘電性でない)酸化物;SrTiO、BaTiO等の強誘電性酸化物;窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物;硫化物、フッ化物等の誘電体等を使用できる。また、上記絶縁性を有する材料として、ポリマー中に上記誘電体(ただし上記ポリマーとは異なる材料)の粒子を分散させた材料も使用できる。上記絶縁性を有する材料としては、リーク電流を少なくするために電気絶縁特性が高いものが好ましく、これにより、絶縁体層4の膜厚を薄膜化し、絶縁容量を高くすることができ、取り出せる電流を多くすることができる。また、有機半導体材料の移動度を向上させるためには、絶縁体層4は、当該絶縁体層4の表面の表面エネルギーを低下させることができる、凹凸がないスムースな膜であることが好ましい。そのために自己組織化単分子膜の絶縁体層4や、2層構成の絶縁体層4を形成させる場合がある。絶縁体層4の厚みは、材料によって異なるが、通常は0.1nm乃至100μm、好ましくは0.5nm乃至50μm、より好ましくは1nm乃至10μmである。As the insulator layer 4, an insulating material is used. Examples of the insulating material include polyparaxylylene, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinylphenol, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyester, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyurethane, polysulfone, fluororesin, Polymers such as epoxy resins and phenol resins, and copolymers in which two or more structural units of these polymers are combined; oxides (non-ferroelectric) such as silicon dioxide, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide; SrTiO 3 , BaTiO Ferroelectric oxides such as 3 ; nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride; dielectrics such as sulfides and fluorides can be used. In addition, as the material having the insulating property, a material in which particles of the dielectric (however, a material different from the polymer) are dispersed in a polymer can be used. As the material having the insulating property, a material having high electrical insulation characteristics is preferable in order to reduce the leakage current. Thereby, the thickness of the insulator layer 4 can be reduced, the insulation capacity can be increased, and the current that can be taken out. Can be more. Further, in order to improve the mobility of the organic semiconductor material, the insulator layer 4 is preferably a smooth film that can reduce the surface energy of the surface of the insulator layer 4 and has no unevenness. For this purpose, a self-assembled monolayer insulator layer 4 or a two-layer insulator layer 4 may be formed. The thickness of the insulator layer 4 varies depending on the material, but is usually 0.1 nm to 100 μm, preferably 0.5 nm to 50 μm, more preferably 1 nm to 10 μm.

有機半導体層2は、式(1)で表わされる本発明の有機化合物を含む有機半導体材料を用いた薄膜を有するものである。有機半導体層2の構造は、例えば、本発明に係る有機化合物を含む薄膜からなる層のみを有する単層構造として形成される。ただし、有機トランジスタの特性の改善、他の特性の付与等の目的のため、必要に応じて他の有機半導体材料や各種添加剤を、本発明に係る有機化合物に混合することも可能である。また、有機半導体層2は、本発明に係る有機化合物を含む薄膜からなる層を有する複層構造として形成することも可能である。   The organic semiconductor layer 2 has a thin film using an organic semiconductor material containing the organic compound of the present invention represented by the formula (1). The structure of the organic semiconductor layer 2 is formed, for example, as a single layer structure having only a layer made of a thin film containing the organic compound according to the present invention. However, for the purpose of improving the characteristics of the organic transistor, imparting other characteristics, etc., other organic semiconductor materials and various additives can be mixed with the organic compound according to the present invention as necessary. The organic semiconductor layer 2 can also be formed as a multilayer structure having a layer made of a thin film containing the organic compound according to the present invention.

有機半導体層2の厚みは、必要な機能を失わない範囲で、薄いほど好ましい。有機トランジスタ10A乃至10D,10F等の横型の有機トランジスタにおいては、有機半導体層2の厚みが所定以上の厚みを有していれば有機半導体トランジスタの特性は厚みに依存しない一方、有機半導体層2の厚みが厚くなると漏れ電流が増加してくることが多いため、有機半導体層2の厚みが適当な範囲内にあることが好ましい。有機半導体層2の厚みは、有機半導体層2に必要とされる機能を有機半導体層2が果たすために、通常、0.1nm乃至10μmであり、好ましくは0.5nm乃至3μmであり、より好ましくは1nm乃至1μmである。   The thickness of the organic semiconductor layer 2 is preferably as thin as possible without losing necessary functions. In the horizontal type organic transistors such as the organic transistors 10A to 10D and 10F, the characteristics of the organic semiconductor transistor do not depend on the thickness as long as the thickness of the organic semiconductor layer 2 has a predetermined thickness or more. Since the leakage current often increases as the thickness increases, the thickness of the organic semiconductor layer 2 is preferably within an appropriate range. The thickness of the organic semiconductor layer 2 is usually 0.1 nm to 10 μm, preferably 0.5 nm to 3 μm, and more preferably for the organic semiconductor layer 2 to perform the function required for the organic semiconductor layer 2. Is 1 nm to 1 μm.

有機トランジスタ10A乃至10Fでは、上述した各構成要素の間や、上述した各構成要素の露出した表面に必要に応じて他の層を設けてもよい。例えば、上記有機トランジスタ10A乃至10Fにおける有機半導体層2上に直接又は他の層を介して、保護層を形成してもよい。これにより、有機トランジスタの電気的特性に対する湿度等の外気の影響を小さくして、有機トランジスタの電気的特性を安定化させることができる。また、有機トランジスタのオン/オフ比等の電気的特性を向上させることができる。   In the organic transistors 10A to 10F, other layers may be provided as necessary between the above-described components or on the exposed surfaces of the above-described components. For example, a protective layer may be formed on the organic semiconductor layer 2 in the organic transistors 10A to 10F directly or via another layer. Thereby, the influence of external air such as humidity on the electrical characteristics of the organic transistor can be reduced, and the electrical characteristics of the organic transistor can be stabilized. In addition, electrical characteristics such as the on / off ratio of the organic transistor can be improved.

上記保護層を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂、ポリオレフィン等の各種樹脂;酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素等の無機酸化物;及び窒化物等の誘電体等が好ましく、酸素の透過率、水分の透過率、及び吸水率の小さな樹脂(ポリマー)がより好ましい。上記保護層を構成する材料として、有機ELディスプレイ用に開発されているガスバリア性保護材料も使用できる。保護層の厚みは、その目的に応じて任意の厚みを採用できるが、通常100nm乃至1mmである。   Although it does not specifically limit as a material which comprises the said protective layer, For example, various resins, such as acrylic resins, such as an epoxy resin and polymethylmethacrylate, a polyurethane, a polyimide, polyvinyl alcohol, a fluororesin, polyolefin; silicon oxide, aluminum oxide, Inorganic oxides such as silicon nitride; and dielectrics such as nitrides are preferred, and resins (polymers) having low oxygen permeability, moisture permeability, and water absorption are more preferred. As a material constituting the protective layer, a gas barrier protective material developed for an organic EL display can also be used. The protective layer may have any thickness depending on the purpose, but is usually 100 nm to 1 mm.

また、有機半導体層2が形成される表面(基板6の表面、絶縁体層4の表面等)に、有機半導体層2の形成前に予め表面処理を行うことにより、有機トランジスタ10A乃至10Fの特性を向上させることが可能である。例えば、有機半導体層2が形成される表面の親水性/疎水性の度合いを調整することにより、その表面に形成される有機半導体層2の質(例えば、有機半導体層2を構成する薄膜の膜質や成膜性)を改良することができる。特に、有機半導体材料からなる有機半導体層2は、分子の配向等のような層の状態によってその特性が大きく変わることがある。そのため、有機半導体層2が形成される表面への表面処理によって、有機半導体層2が形成される表面とその表面上に形成される有機半導体層2との界面部分における分子配向が制御されると共に、有機半導体層2が形成される基材(基板6や絶縁体層4等)中のトラップ部位が低減され、これにより、有機トランジスタのキャリア移動度等の特性が改良されるものと考えられる。   In addition, the surface of the organic semiconductor layer 2 (the surface of the substrate 6, the surface of the insulator layer 4, etc.) is subjected to surface treatment before the formation of the organic semiconductor layer 2, whereby the characteristics of the organic transistors 10 </ b> A to 10 </ b> F. It is possible to improve. For example, by adjusting the degree of hydrophilicity / hydrophobicity of the surface on which the organic semiconductor layer 2 is formed, the quality of the organic semiconductor layer 2 formed on the surface (for example, the film quality of the thin film constituting the organic semiconductor layer 2) And film formability) can be improved. In particular, the characteristics of the organic semiconductor layer 2 made of an organic semiconductor material may vary greatly depending on the state of the layer such as molecular orientation. Therefore, the surface treatment on the surface on which the organic semiconductor layer 2 is formed controls the molecular orientation at the interface between the surface on which the organic semiconductor layer 2 is formed and the organic semiconductor layer 2 formed on the surface. It is considered that the trap site in the base material (substrate 6, insulator layer 4, etc.) on which the organic semiconductor layer 2 is formed is reduced, thereby improving characteristics such as carrier mobility of the organic transistor.

トラップ部位とは、未処理の基材中に存在する例えば水酸基等の官能基をさす。有機半導体層2が形成される基材中にこのような官能基が存在すると、電子が該官能基に引き寄せられ、この結果として、有機トランジスタのキャリア移動度が低下する。従って、有機半導体層2が形成される基材中のトラップ部位を低減することも、有機トランジスタのキャリア移動度等の特性改良には有効な場合が多い。   The trap site refers to a functional group such as a hydroxyl group present in an untreated substrate. When such a functional group exists in the base material on which the organic semiconductor layer 2 is formed, electrons are attracted to the functional group, and as a result, the carrier mobility of the organic transistor is lowered. Therefore, reducing trap sites in the base material on which the organic semiconductor layer 2 is formed is often effective for improving characteristics such as carrier mobility of the organic transistor.

上記した有機半導体層2が形成される基材の表面処理としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、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等による自己組織化単分子膜処理;ポリマー等による表面処理;塩酸、硫酸、酢酸等の酸による酸処理;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア等のアルカリによるアルカリ処理;オゾン処理;フッ素化処理;酸素プラズマやアルゴンプラズマ等のプラズマによるプラズマ処理;ラングミュア・ブロジェット膜の形成処理;その他の絶縁体や半導体の薄膜を形成する処理;機械的処理;コロナ放電等の電気的処理;繊維等を利用したラビング処理等、及び、これら処理の組み合わせを挙げることができる。   Examples of the surface treatment of the substrate on which the organic semiconductor layer 2 is formed include, for example, self-assembled monolayer treatment with hexamethyldisilazane, octyltrichlorosilane, octadecyltrichlorosilane, etc .; surface treatment with polymers, etc .; hydrochloric acid, Acid treatment with acids such as sulfuric acid and acetic acid; Alkaline treatment with alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide and ammonia; Ozone treatment; Fluorination treatment; Plasma treatment with plasma such as oxygen plasma and argon plasma; Langmuir・ Blodgett film forming treatment; Other insulator or semiconductor thin film forming treatments; Mechanical treatments; Electrical treatments such as corona discharge; Rubbing treatments using fibers, etc., and combinations of these treatments be able to.

図1に示した有機トランジスタ10A乃至10Fにおいて、基材に各種の層を設ける方法(基板6上に絶縁体層4を設ける方法、基板6上に有機半導体層2を設ける方法、絶縁体層4上に有機半導体層2を設ける方法等)としては、例えば真空蒸着法、塗布法、印刷法、ゾルゲル法等の各種方法が適宜採用できる。   In the organic transistors 10A to 10F shown in FIG. 1, a method of providing various layers on the base material (a method of providing the insulator layer 4 on the substrate 6, a method of providing the organic semiconductor layer 2 on the substrate 6, the insulator layer 4 As a method for providing the organic semiconductor layer 2 on the surface, various methods such as a vacuum deposition method, a coating method, a printing method, and a sol-gel method can be appropriately employed.

次に、本発明に係る有機トランジスタの製造方法について説明する。ここでは、図1(b)に示す態様例のトップコンタクト−ボトムゲート型有機トランジスタ10Bについて例示する。この製造方法は、前述の有機トランジスタ10A,10C乃至10F等の他の態様の有機トランジスタにも同様に適用しうるものである。図2は、本発明に係る有機トランジスタの一態様例を製造する為の工程を示す概略図である。   Next, the manufacturing method of the organic transistor according to the present invention will be described. Here, the top contact-bottom gate type organic transistor 10B of the embodiment shown in FIG. This manufacturing method can be similarly applied to organic transistors of other modes such as the organic transistors 10A, 10C to 10F described above. FIG. 2 is a schematic view showing a process for producing an embodiment of the organic transistor according to the present invention.

(1)基板6の表面処理
本発明に係る有機トランジスタ10Bの製造方法では、まず基板6を用意し(図2(a)参照)、基板6上に必要な各種の層や電極を設けることで有機トランジスタ10Bを作製する。基板6としては、前述した材料が用いられる。この基板6上に前述の表面処理等を行うことも可能である。基板6の厚みは、必要な機能を妨げない範囲で薄い方が好ましい。基板6の厚みは、基板6を構成する材料によっても異なるが、通常は、1μm乃至10mmであり、好ましくは5μm乃至5mmである。また、必要に応じて、基板6に電極の機能を持たせるようにすることもできる。
(1) Surface Treatment of Substrate 6 In the method of manufacturing the organic transistor 10B according to the present invention, first, the substrate 6 is prepared (see FIG. 2A), and various layers and electrodes necessary for the substrate 6 are provided. An organic transistor 10B is produced. As the substrate 6, the materials described above are used. It is also possible to perform the above-described surface treatment on the substrate 6. The thickness of the substrate 6 is preferably thin as long as necessary functions are not hindered. The thickness of the substrate 6 varies depending on the material constituting the substrate 6, but is usually 1 μm to 10 mm, preferably 5 μm to 5 mm. If necessary, the substrate 6 may have an electrode function.

(2)ゲート電極5の形成
次に、基板6上にゲート電極5を形成する(図2(b)参照)。ゲート電極5を構成する材料としては、前述した材料が用いられる。ゲート電極5を形成する方法としては、各種の方法を用いることができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、熱転写法、印刷法、ゾルゲル法等が採用できる。ゲート電極5を構成する材料(電極材料)の層を形成する場合、又はその層を形成した後に、必要に応じて所望の形状となるように層をパターニングすることが好ましい。層のパターニングの方法としても、各種の方法を用いうるが、例えば、フォトレジストのパターニングとエッチングとを組み合わせたフォトリソグラフィー法等が挙げられる。また、シャドウマスクを用いた蒸着法:スパッタ法;インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法;マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法;又はこれら手法を複数組み合わせた手法を利用して、層をパターニングすることも可能である。ゲート電極5の厚みは、ゲート電極5を構成する材料によっても異なるが、通常は、0.1nm乃至10μmであり、好ましくは0.5nm乃至5μmであり、より好ましくは1nm乃至3μmである。また、単一の導電性基板がゲート電極5と基板6とを兼ねるような場合には、その単一の導電性基板の厚みは、上述したゲート電極5の厚みの範囲より厚くてもよい。
(2) Formation of Gate Electrode 5 Next, the gate electrode 5 is formed on the substrate 6 (see FIG. 2B). As the material constituting the gate electrode 5, the materials described above are used. As a method for forming the gate electrode 5, various methods can be used. For example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a coating method, a thermal transfer method, a printing method, a sol-gel method, or the like can be employed. When forming a layer of a material (electrode material) constituting the gate electrode 5, or after forming the layer, it is preferable to pattern the layer so as to have a desired shape as necessary. Various methods can be used as the layer patterning method, and examples thereof include a photolithography method in which patterning and etching of a photoresist are combined. Also, evaporation method using shadow mask: sputtering method; printing method such as ink jet printing, screen printing, offset printing, letterpress printing, etc .; soft lithography method such as micro contact printing method; or a combination of these methods Thus, the layer can be patterned. Although the thickness of the gate electrode 5 varies depending on the material constituting the gate electrode 5, it is usually 0.1 nm to 10 μm, preferably 0.5 nm to 5 μm, more preferably 1 nm to 3 μm. When a single conductive substrate serves as both the gate electrode 5 and the substrate 6, the thickness of the single conductive substrate may be larger than the above-described thickness range of the gate electrode 5.

(3)絶縁体層4の形成
次に、ゲート電極5上に絶縁体層4を形成する(図2(c)参照)。絶縁体層4を構成する材料としては、前述した材料が用いられる。絶縁体層4の形成には、各種の方法を用いることができる。絶縁体層4の形成に用いることができる方法としては、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、キャスト、バーコート、ブレードコーティング等の塗布法;スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット等の印刷法;真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法、CVD法等のドライプロセス法等の各種の方法が挙げられる。絶縁体層4の形成方法として、その他、ゾルゲル法;アルミニウム上にアルマイト形成する方法や、シリコン上に酸化珪素を形成する方法のように金属又は半金属の表層を熱酸化法等により酸化させて酸化物膜を形成する方法等も採用できる。
(3) Formation of insulator layer 4 Next, the insulator layer 4 is formed on the gate electrode 5 (see FIG. 2C). As the material constituting the insulator layer 4, the materials described above are used. Various methods can be used to form the insulator layer 4. Examples of methods that can be used for forming the insulator layer 4 include spin coating, spray coating, dip coating, casting, bar coating, blade coating, and other coating methods; screen printing, offset printing, inkjet printing, and the like; Various methods such as a vacuum deposition method, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, an ion plating method, a sputtering method, an atmospheric pressure plasma method, and a dry process method such as a CVD method can be used. In addition to the sol-gel method; a method of forming alumite on aluminum or a method of forming silicon oxide on silicon, the surface layer of metal or metalloid is oxidized by a thermal oxidation method or the like as a method of forming the insulator layer 4. A method of forming an oxide film can also be employed.

なお、絶縁体層4と有機半導体層2とが接する部分においては、絶縁体層4と有機半導体層2との界面で有機半導体層2を構成する分子、例えば、上記式(1)で表される有機化合物の分子を良好に配向させるために、絶縁体層4に所定の表面処理を行うこともできる。絶縁体層4の表面処理の手法としては、基板6の表面処理と同様のものを用いることができる。絶縁体層4の厚みは、絶縁体層4の電気容量をあげることで、取り出す電気量を増やすことができるため、できるだけ薄いことが好ましい。ただし、絶縁体層4の厚みが薄いほどリーク電流が増えるため、絶縁体層4の厚みは、その機能を損なわない範囲で薄い方が好ましい。絶縁体層4の厚みは、通常は0.1nm乃至100μmであり、好ましくは0.5nm乃至50μmであり、より好ましくは5nm乃至10μmである。   It should be noted that in the portion where the insulator layer 4 and the organic semiconductor layer 2 are in contact with each other, the molecule constituting the organic semiconductor layer 2 at the interface between the insulator layer 4 and the organic semiconductor layer 2, for example, represented by the above formula (1). In order to satisfactorily orient the molecules of the organic compound, a predetermined surface treatment can be performed on the insulator layer 4. As a surface treatment method for the insulator layer 4, the same surface treatment as that for the substrate 6 can be used. The thickness of the insulator layer 4 is preferably as thin as possible because the amount of electricity taken out can be increased by increasing the electric capacity of the insulator layer 4. However, since the leakage current increases as the insulator layer 4 is thinner, the insulator layer 4 is preferably thinner as long as the function is not impaired. The thickness of the insulator layer 4 is usually 0.1 nm to 100 μm, preferably 0.5 nm to 50 μm, more preferably 5 nm to 10 μm.

(4)有機半導体層2の形成
上記一般式(1)にて表される本発明に係る有機化合物を含む有機半導体材料は、有機半導体層2の形成に使用される(図2(d)参照)。有機半導体層2を形成する方法としては、前述した各種の有機薄膜の形成方法を用いることができる。有機薄膜の形成方法として前述した塗布法を用いる場合、本発明の式(1)で表される有機化合物を含有する有機半導体材料又はトランジスタ材料を含有する半導体デバイス作製用インクを、基板6、絶縁体層4、ソース電極1、ドレイン電極3等に塗布し、乾燥させる。この方法により作製される有機半導体層2の膜厚は、機能を損なわない範囲で、薄い方が好ましい。膜厚が厚くなると漏れ電流が大きくなる懸念がある。有機半導体層2の厚みは、通常は1nm乃至1μmであり、好ましくは5nm乃至500nm、より好ましくは10nm乃至300nmである。
(4) Formation of Organic Semiconductor Layer 2 The organic semiconductor material containing the organic compound according to the present invention represented by the general formula (1) is used for forming the organic semiconductor layer 2 (see FIG. 2D). ). As a method for forming the organic semiconductor layer 2, the various organic thin film forming methods described above can be used. When the coating method described above is used as a method for forming an organic thin film, an ink for manufacturing a semiconductor device containing an organic semiconductor material or a transistor material containing an organic compound represented by the formula (1) of the present invention is used as an insulating material. It apply | coats to the body layer 4, the source electrode 1, the drain electrode 3, etc., and is dried. The film thickness of the organic semiconductor layer 2 produced by this method is preferably thinner as long as the function is not impaired. There is a concern that the leakage current increases as the film thickness increases. The thickness of the organic semiconductor layer 2 is usually 1 nm to 1 μm, preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 10 nm to 300 nm.

(5)有機半導体層2の後処理
このように形成された有機半導体層2(図2(d)参照)は、後処理によりさらに特性を改良することが可能である。例えば、熱処理を行うことで、成膜時に生じた膜中の歪みが緩和されること、ピンホールが低減されること、膜中の配列・配向が制御できること等の理由により、有機トランジスタの特性の向上や安定化を図ることができる。本発明に係る有機トランジスタの作製に際しては、この様な熱処理を行うことが特性の向上のために効果的である。当該熱処理は有機半導体層2を形成した後に基板6を加熱することによって行う。熱処理の温度は特に制限は無いが通常、室温から200℃程度で、好ましくは40乃至150℃、更に好ましくは45乃至120℃である。この時の熱処理時間については特に制限は無いが通常10秒から24時間、好ましくは30秒から3時間程度である。その時の雰囲気は大気中でもよいが、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下でもよい。その他、溶媒蒸気による膜形状のコントロール等が可能である。
(5) Post-treatment of organic semiconductor layer 2 The organic semiconductor layer 2 (see FIG. 2D) formed in this way can be further improved in characteristics by post-treatment. For example, by performing heat treatment, distortion in the film generated during film formation is alleviated, pinholes are reduced, and alignment / orientation in the film can be controlled. Improvement and stabilization can be achieved. In the production of the organic transistor according to the present invention, it is effective to improve the characteristics by performing such heat treatment. The heat treatment is performed by heating the substrate 6 after forming the organic semiconductor layer 2. The temperature of the heat treatment is not particularly limited, but is usually from room temperature to about 200 ° C., preferably 40 to 150 ° C., more preferably 45 to 120 ° C. The heat treatment time at this time is not particularly limited, but is usually about 10 seconds to 24 hours, preferably about 30 seconds to 3 hours. The atmosphere at that time may be air, but may be an inert atmosphere such as nitrogen or argon. In addition, the film shape can be controlled by solvent vapor.

また、その他の有機半導体層2の後処理方法として、酸素、水素等の酸化性若しくは還元性の気体、又は酸化性若しくは還元性の液体等を用いて処理することにより、酸化又は還元による特性変化を誘起することもできる。このような後処理方法は、例えば、膜中のキャリア密度の増加又は減少を目的として実施される。   Further, as another post-treatment method of the organic semiconductor layer 2, a characteristic change due to oxidation or reduction can be achieved by treatment with an oxidizing or reducing gas such as oxygen or hydrogen, or an oxidizing or reducing liquid. Can also be induced. Such a post-treatment method is carried out for the purpose of increasing or decreasing the carrier density in the film, for example.

また、ドーピングと呼ばれる手法において、微量のドーパント(元素、原子団、分子、又は高分子)を有機半導体層2に添加することにより、有機半導体層2の特性を変化させることができる。例えば、酸素等の酸化性気体;水素等の還元性気体;塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸;PF、AsF、FeCl等のルイス酸;ヨウ素等のハロゲン原子;ナトリウム、カリウム等の金属原子;テトラチアフルバレン(TTF)やフタロシアニン等のドナー化合物等のドーパントを有機半導体層2にドーピングすることができる。これは、有機半導体層2にガス状態のドーパントを接触させる方法(ドーパントがガスである場合)、溶液状態のドーパントに有機半導体層2を浸す方法(ドーパントが溶液状態である場合)、電気化学的なドーピング処理をする方法等により達成できる。これらのドーパントは、必ずしも有機半導体層2の形成後に添加しなくてもよく、有機半導体層2の材料(有機半導体材料)の合成時に添加したり、薄膜形成用組成物を用いて有機半導体層2を形成する場合には、その薄膜形成用組成物に添加したり、有機半導体層2を形成する工程段階で添加したりしてもよい。また、有機半導体層2を形成する材料(有機半導体材料)にドーパントを添加して共蒸着したり、有機半導体層2を形成する時の周囲の雰囲気にドーパントを混合したり(ドーパントを存在させた環境下で有機半導体層2を形成する)、さらにはドーパントのイオンを真空中で加速して有機半導体層2に衝突させてドーピングしたりすることも可能である。In addition, in a technique called doping, the characteristics of the organic semiconductor layer 2 can be changed by adding a trace amount of dopant (element, atomic group, molecule, or polymer) to the organic semiconductor layer 2. For example, oxidizing gases such as oxygen; reducing gases such as hydrogen; acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and sulfonic acid; Lewis acids such as PF 5 , AsF 5 and FeCl 3 ; halogen atoms such as iodine; sodium and potassium The organic semiconductor layer 2 can be doped with a dopant such as a metal atom; a donor compound such as tetrathiafulvalene (TTF) or phthalocyanine. This is because the organic semiconductor layer 2 is brought into contact with a gaseous dopant (when the dopant is a gas), the organic semiconductor layer 2 is immersed in a solution state dopant (when the dopant is in a solution state), electrochemical This can be achieved by a method of performing a proper doping process. These dopants do not necessarily need to be added after the formation of the organic semiconductor layer 2, and are added during the synthesis of the material (organic semiconductor material) of the organic semiconductor layer 2, or the organic semiconductor layer 2 using a thin film forming composition. May be added to the composition for forming a thin film, or may be added in the process step of forming the organic semiconductor layer 2. Further, a dopant is added to the material forming the organic semiconductor layer 2 (organic semiconductor material) and co-evaporation is performed, or the dopant is mixed in an ambient atmosphere when forming the organic semiconductor layer 2 (the dopant is present). The organic semiconductor layer 2 is formed under an environment), and further, dopant ions can be accelerated in a vacuum and collide with the organic semiconductor layer 2 for doping.

これらのドーピングの効果としては、キャリア密度の増加あるいは減少による電気伝導度の変化、キャリアの極性の変化(p型、n型)、フェルミ準位の変化等が挙げられる。   These doping effects include changes in electrical conductivity due to increase or decrease in carrier density, changes in carrier polarity (p-type and n-type), changes in Fermi level, and the like.

(6)ソース電極1及びドレイン電極3の形成
次に、有機半導体層2上にソース電極1及びドレイン電極3を形成する(図2(e)参照)。ソース電極1及びドレイン電極3の形成方法等は、ゲート電極5の形成方法等に準じたものとすることができる。また、ソース電極1及びドレイン電極3の形成においては、有機半導体層2との接触抵抗を低減するために、各種の添加剤等を用いることが可能である。
(6) Formation of Source Electrode 1 and Drain Electrode 3 Next, the source electrode 1 and the drain electrode 3 are formed on the organic semiconductor layer 2 (see FIG. 2E). The method for forming the source electrode 1 and the drain electrode 3 can be based on the method for forming the gate electrode 5. In forming the source electrode 1 and the drain electrode 3, various additives or the like can be used to reduce the contact resistance with the organic semiconductor layer 2.

(7)保護層7の形成
上述したソース電極1及びドレイン電極3を形成する工程で、有機トランジスタ10B(図1(b)参照及び図2(e)参照)が完成するが、必要に応じて、ソース電極1及びドレイン電極3の形成後に、有機半導体層2の上面で露出している部分、ソース電極1の上面、及びドレイン電極3の上面に保護層7を形成してもよい(図2(f)参照)。有機半導体層2の上面で露出している部分、ソース電極1の上面、及びドレイン電極3の上面の上に保護層7を形成することで、外気の影響を最小限にでき、また、有機トランジスタ10Bの電気的特性を安定化できるという利点がある。
(7) Formation of Protective Layer 7 In the step of forming the source electrode 1 and drain electrode 3 described above, the organic transistor 10B (see FIG. 1B and FIG. 2E) is completed. After the formation of the source electrode 1 and the drain electrode 3, a protective layer 7 may be formed on a portion exposed on the upper surface of the organic semiconductor layer 2, the upper surface of the source electrode 1, and the upper surface of the drain electrode 3 (FIG. 2). (Refer to (f)). By forming the protective layer 7 on the exposed portion of the upper surface of the organic semiconductor layer 2, the upper surface of the source electrode 1, and the upper surface of the drain electrode 3, the influence of outside air can be minimized, and the organic transistor There is an advantage that the electrical characteristics of 10B can be stabilized.

保護層7の材料としては、前述のものが使用される。また、保護層7の厚みは、その目的に応じて任意の厚みを採用できるが、通常は100nm乃至1mmである。保護層7を形成する方法としては、各種の方法を採用しうるが、保護層7が樹脂からなる場合には、例えば、樹脂を含有する溶液を塗布した後に乾燥させて樹脂層とする方法;樹脂のモノマーを塗布あるいは蒸着した後に重合させる方法等が挙げられる。樹脂層の形成後に架橋処理を行ってもよい。保護層7が無機物からなる場合には、保護層7を形成する方法として、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の真空プロセスによる形成方法;ゾルゲル法等の溶液プロセスによる形成方法等も用いることができる。   As the material for the protective layer 7, the above-mentioned materials are used. Moreover, the thickness of the protective layer 7 can employ | adopt arbitrary thickness according to the objective, However, Usually, they are 100 nm thru | or 1 mm. As a method of forming the protective layer 7, various methods can be adopted. When the protective layer 7 is made of a resin, for example, a method of applying a solution containing a resin and drying it to obtain a resin layer; Examples thereof include a method of polymerizing after applying or vapor-depositing a resin monomer. You may perform a crosslinking process after formation of a resin layer. When the protective layer 7 is made of an inorganic material, as a method for forming the protective layer 7, for example, a forming method by a vacuum process such as a sputtering method or a vapor deposition method; a forming method by a solution process such as a sol-gel method can be used. .

有機トランジスタにおいては、有機半導体層2上の他、各構成要素の間にも、必要に応じて保護層7を設けることができる。そのような保護層7は有機トランジスタの電気的特性の安定化に役立つ場合がある。   In the organic transistor, in addition to the organic semiconductor layer 2, a protective layer 7 can be provided between components as necessary. Such a protective layer 7 may help to stabilize the electrical characteristics of the organic transistor.

本発明に係る有機トランジスタは、有機半導体層2を構成する材料として、上記式(1)で表される有機化合物を含む有機半導体材料を用いるため、比較的低温プロセスで有機トランジスタを製造することが可能である。従って、本発明に係る有機トランジスタには、高温にさらされる条件下では使用できなかったプラスチック板やプラスチックフィルム等のフレキシブルな材料も基板6として用いることができる。その結果、本発明に係る有機トランジスタは、フレキシブルな材料を基板6として用いることで、軽量で柔軟性に優れた壊れにくい有機半導体デバイスを実現することが可能となる。従って、本発明に係る有機半導体デバイスは、アクティブマトリクス型のディスプレイのスイッチングデバイス等としても好適に利用することができる。   Since the organic transistor which concerns on this invention uses the organic-semiconductor material containing the organic compound represented by said Formula (1) as a material which comprises the organic-semiconductor layer 2, an organic transistor can be manufactured by a comparatively low-temperature process. Is possible. Therefore, a flexible material such as a plastic plate or a plastic film that could not be used under conditions exposed to a high temperature can be used as the substrate 6 in the organic transistor according to the present invention. As a result, the organic transistor according to the present invention can realize an organic semiconductor device that is lightweight and flexible and is not easily broken by using a flexible material as the substrate 6. Therefore, the organic semiconductor device according to the present invention can be suitably used as a switching device for an active matrix display.

本発明に係る有機トランジスタは、メモリー回路デバイス、信号ドライバー回路デバイス、信号処理回路デバイス等の、デジタルデバイス又はアナログデバイスとしても利用できる。さらにこれらを組み合わせることにより、ディスプレイや、IC(集積回路)カードや、ICタグ等の作製が可能となる。さらに、本発明に係る有機トランジスタは、化学物質等の外部刺激によりその特性に変化を起こすことができるので、センサーとしての利用も可能である。   The organic transistor according to the present invention can also be used as a digital device or an analog device such as a memory circuit device, a signal driver circuit device, and a signal processing circuit device. Further, by combining these, a display, an IC (integrated circuit) card, an IC tag, or the like can be manufactured. Furthermore, since the organic transistor according to the present invention can change its characteristics by an external stimulus such as a chemical substance, it can be used as a sensor.

(有機太陽電池デバイス)
本発明の一般式(1)で表わされる有機化合物を用いて、フレキシブルで低コストの有機太陽電池デバイスを簡便に作製することができる。有機太陽電池デバイスは、固体デバイスであるため柔軟性や寿命向上の点で有利であることが特長である。従来は、導電性ポリマーやフラーレン等を組み合わせた有機薄膜半導体を用いる太陽電池の開発が主流であったが、発電変換効率が問題となっている。
(Organic solar cell device)
A flexible and low-cost organic solar cell device can be easily produced using the organic compound represented by the general formula (1) of the present invention. Since the organic solar cell device is a solid-state device, it is advantageous in terms of flexibility and improved life. Conventionally, development of solar cells using organic thin film semiconductors combined with conductive polymers, fullerenes, and the like has been the mainstream, but power generation conversion efficiency is a problem.

一般に、有機太陽電池デバイスの構成はシリコン系の太陽電池と同様に、発電を行う層(発電層)を陽極と陰極とではさみ、光を吸収することで発生した正孔と電子を各電極で受け取ることで太陽電池として機能する。その発電層はp型のドナー材料とn型のアクセプター材料及びバッファー層等のその他の材料で構成されおり、その材料に有機材料が用いられているものを有機太陽電池という。   In general, the structure of an organic solar cell device is similar to that of a silicon-based solar cell, in which a layer for generating power (a power generation layer) is sandwiched between an anode and a cathode, and holes and electrons generated by absorbing light are absorbed by each electrode. By receiving it functions as a solar cell. The power generation layer is composed of a p-type donor material, an n-type acceptor material, and other materials such as a buffer layer, and an organic solar cell is used in which an organic material is used.

構造としては、ショットキー接合、ヘテロ接合、バルクヘテロ接合、ナノ構造接合、ハイブリッド等が挙げられ、各材料が効率的に入射光を吸収し、電荷を発生させ、発生した電荷(正孔と電子)を分離・輸送・収集することで太陽電池として機能する。   Structures include Schottky junctions, heterojunctions, bulk heterojunctions, nanostructure junctions, hybrids, etc. Each material efficiently absorbs incident light and generates charges, and the generated charges (holes and electrons) It functions as a solar cell by separating, transporting and collecting.

図3に、ヘテロ接合型の有機太陽電池デバイスの態様例(有機太陽電池デバイス20)の概略断面図を示す。   In FIG. 3, the schematic sectional drawing of the example (organic solar cell device 20) of a heterojunction type organic solar cell device is shown.

有機太陽電池デバイス20は、基板21と、基板21の上面上に形成された陽極22と、陽極22の上面上に形成された発電層23と、発電層23の上面上に形成された陰極24とを備えており、発電層23が、陽極22の上面上に形成されたp型層231と、p型層231の上面上に形成されたn型層232と、n型層232の上面上に形成されたバッファー層233とで構成されている。   The organic solar cell device 20 includes a substrate 21, an anode 22 formed on the upper surface of the substrate 21, a power generation layer 23 formed on the upper surface of the anode 22, and a cathode 24 formed on the upper surface of the power generation layer 23. And the power generation layer 23 is formed on the upper surface of the anode 22, the n-type layer 232 formed on the upper surface of the p-type layer 231, and the upper surface of the n-type layer 232. And the buffer layer 233.

次に、図3に示す有機太陽電池デバイス20を例に、有機太陽電池デバイスにおける各構成要素について説明する。   Next, each component in the organic solar cell device will be described by taking the organic solar cell device 20 shown in FIG. 3 as an example.

基板21の材料としては、先に述べた有機トランジスタ10A〜10D及び10Fの基板6と同様のものを使用できる。   As the material of the substrate 21, the same materials as those of the substrate 6 of the organic transistors 10A to 10D and 10F described above can be used.

有機太陽電池デバイス20における陽極22及び陰極24を構成する材料としては、先に述べた有機トランジスタ10A〜10Fのソース電極1、ドレイン電極3、及びゲート電極5を構成する材料と同様のものを使用できる。陽極22及び陰極24は、光を効率的に取り込む必要があるため、発電層23の吸収波長領域で透明性を有することが望ましい。また、有機太陽電池デバイス20が良好な太陽電池特性を有するためには、陽極22及び陰極24では、シート抵抗が20Ω/□以下であり、且つ、光の透過率が85%以上であることが好ましい。   As materials constituting the anode 22 and the cathode 24 in the organic solar cell device 20, the same materials as those constituting the source electrode 1, the drain electrode 3 and the gate electrode 5 of the organic transistors 10A to 10F described above are used. it can. Since the anode 22 and the cathode 24 need to capture light efficiently, it is desirable that the anode 22 and the cathode 24 have transparency in the absorption wavelength region of the power generation layer 23. In order for the organic solar cell device 20 to have good solar cell characteristics, the anode 22 and the cathode 24 have a sheet resistance of 20Ω / □ or less and a light transmittance of 85% or more. preferable.

発電層23は、本発明の一般式(1)で表される有機化合物を含む有機薄膜からなる層のみで構成された単層構造であっても、本発明の一般式(1)で表される有機化合物を含む有機薄膜からなる層を含む複数の層で構成された多層構造であってもよいが、一般的に、発電層23は、p型のドナー材料からなるp型層231と、n型のアクセプター材料からなるn型層232層と、バッファー層233とで構成されている。   The power generation layer 23 is represented by the general formula (1) of the present invention even if the power generation layer 23 has a single layer structure composed only of a layer made of an organic thin film containing the organic compound represented by the general formula (1) of the present invention. In general, the power generation layer 23 includes a p-type layer 231 made of a p-type donor material, and a multi-layer structure including a plurality of layers including an organic thin film containing an organic compound. It is composed of an n-type layer 232 made of an n-type acceptor material and a buffer layer 233.

p型層231を構成するp型のドナー材料としては、基本的に正孔を輸送できる化合物が挙げられ、具体的には、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリアニリン誘導体等のπ共役型ポリマー;カルバゾールやその他複素環側鎖にもつポリマーが挙げられる。また、p型のドナー材料としては、ペンタセン誘導体、ルブレン誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、インジゴ誘導体、キナクリドン誘導体、メロシアニン誘導体、シアニン誘導体、スクアリウム誘導体、ベンゾキノン誘導体等の低分子化合物も挙げられる。   As a p-type donor material constituting the p-type layer 231, a compound capable of transporting holes can be basically used. Specifically, a polyparaphenylene vinylene derivative, a polythiophene derivative, a polyfluorene derivative, a polyaniline derivative, etc. π-conjugated polymers; carbazole and other polymers having heterocyclic side chains. Examples of the p-type donor material include low molecular compounds such as pentacene derivatives, rubrene derivatives, porphyrin derivatives, phthalocyanine derivatives, indigo derivatives, quinacridone derivatives, merocyanine derivatives, cyanine derivatives, squalium derivatives, and benzoquinone derivatives.

n型層232を構成するn型のアクセプター材料としては、本発明の一般式(1)で表される有機化合物を含むn型のアクセプター材料を用いることができる。すなわち、n型層232は、本発明の一般式(1)で表される有機化合物を含む有機薄膜で構成されている。n型層232を構成するn型のアクセプター材料としては、本発明の一般式(1)で表される有機化合物を単独で使用してもよいし、本発明の一般式(1)で表される有機化合物と、他のアクセプター材料とを混合して使用してよい。混合する他のアクセプター材料としては、基本的に電子を輸送できる化合物であり、ピリジン又はその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、キノリン又はその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ベンゾフェナンスロリン類又はその誘導体を持つポリマー、シアノポリフェニレンビニレン誘導体(CN−PPV等)等の高分子材料;フッ素化フタロシアニン誘導体、ペリレン誘導体、ナフタレン誘導体、バソキュプロイン誘導体、C60やC70、PCBM等のフラーレン誘導体等の低分子材料等が挙げられる。   As the n-type acceptor material constituting the n-type layer 232, an n-type acceptor material containing an organic compound represented by the general formula (1) of the present invention can be used. That is, the n-type layer 232 is composed of an organic thin film containing an organic compound represented by the general formula (1) of the present invention. As the n-type acceptor material constituting the n-type layer 232, the organic compound represented by the general formula (1) of the present invention may be used alone, or represented by the general formula (1) of the present invention. The organic compound may be used in combination with other acceptor materials. Other acceptor materials to be mixed are basically compounds capable of transporting electrons, oligomers and polymers having pyridine or a derivative thereof as a skeleton, oligomers or polymers having a quinoline or a derivative thereof as a skeleton, benzophenanthrolines or Polymers having the derivatives, polymer materials such as cyanopolyphenylene vinylene derivatives (CN-PPV, etc.); low molecular materials such as fluorinated phthalocyanine derivatives, perylene derivatives, naphthalene derivatives, bathocuproine derivatives, fullerene derivatives such as C60, C70, PCBM Etc.

p型のドナー材料及びn型のドナー材料としては、それぞれ、光を効率的に吸収し、電荷を発生させることができるものが好ましく、且つ、吸光係数が高いものが好ましい。   As the p-type donor material and the n-type donor material, those capable of efficiently absorbing light and generating electric charges are preferable, and those having a high extinction coefficient are preferable.

バッファー層233の材料としては、銅フタロシアニン、三酸化モリブデン、カルシウム、酸化ニッケル、フッ化リチウム、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT:PSS)等が挙げられる。   Examples of the material of the buffer layer 233 include copper phthalocyanine, molybdenum trioxide, calcium, nickel oxide, lithium fluoride, and polyethylenedioxythiophene doped with polystyrene sulfonic acid (PEDOT: PSS).

有機太陽電池デバイス20における発電層23用の薄膜の形成方法としては、前述した有機トランジスタにおける有機半導体層の形成方法と同様の方法を採用できる。発電層23の厚みは、有機太陽電池デバイスの構成によって異なるが、厚いほど、光を十分に吸収するため及び短絡を防ぐことができ、薄いほど、発生した電荷を輸送する距離を短くすることができる。このため、発電層23の厚みは、10乃至500nm程度であることが好ましい。   As a method for forming a thin film for the power generation layer 23 in the organic solar cell device 20, a method similar to the method for forming the organic semiconductor layer in the organic transistor described above can be employed. The thickness of the power generation layer 23 varies depending on the configuration of the organic solar cell device. However, the thicker the layer is, the thicker the light is absorbed and the short circuit can be prevented. it can. For this reason, the thickness of the power generation layer 23 is preferably about 10 to 500 nm.

(光電変換デバイス)
本発明の有機半導体デバイスは、本発明の一般式(1)で表わされる有機化合物の半導体特性を利用することにより、光電変換デバイスとして利用可能である。
(Photoelectric conversion device)
The organic semiconductor device of the present invention can be used as a photoelectric conversion device by utilizing the semiconductor characteristics of the organic compound represented by the general formula (1) of the present invention.

光電変換デバイスとしては、固体撮像デバイスであるイメージセンサとして、動画や静止画等の映像信号をデジタル信号へ変換する機能を有する電荷結合デバイス(CCD)等が挙げられる。本発明の一般式(1)で表わされる有機化合物を含む有機半導体材料は、安価であり、大面積化加工性や、有機物固有のフレキシブル機能性等を活かすことにより光電変換デバイスの材料としての利用が期待される。光電変換デバイスとして、図3に示す有機太陽電池デバイス20と同様の構造を使用することができる。   Examples of the photoelectric conversion device include a charge coupled device (CCD) having a function of converting a video signal such as a moving image or a still image into a digital signal as an image sensor that is a solid-state imaging device. The organic semiconductor material containing the organic compound represented by the general formula (1) of the present invention is inexpensive and can be used as a material for a photoelectric conversion device by taking advantage of large area processability, flexible functionality unique to organic matter, and the like. There is expected. As a photoelectric conversion device, the same structure as the organic solar cell device 20 shown in FIG. 3 can be used.

(有機ELデバイス)
本発明の有機半導体デバイスは、有機ELデバイスとして利用可能である。
(Organic EL device)
The organic semiconductor device of the present invention can be used as an organic EL device.

有機ELデバイスは、固体で自己発光型の大面積カラー表示や照明等の用途に利用できることが注目され、数多くの開発がなされている。有機ELデバイスの構成としては、陰極と陽極からなる対向電極の間に、発光層及び電荷輸送層の2層を有する構造のもの;対向電極の間に積層された電子輸送層、発光層及び正孔輸送層の3層を有する構造のもの;及び3層以上の層を有する構造のもの等が知られており、また発光層が単層であるもの等が知られている。   Organic EL devices have attracted attention because they can be used in applications such as solid, self-luminous large-area color display and illumination, and many developments have been made. The organic EL device has a structure in which two layers of a light emitting layer and a charge transport layer are provided between a counter electrode composed of a cathode and an anode; an electron transport layer, a light emitting layer and a positive electrode laminated between the counter electrodes. Known are those having a structure having three layers of hole transport layers; and those having a structure having three or more layers, and those having a single light emitting layer.

本発明の有機半導体デバイスを、有機ELデバイスとして利用する場合において、一般式(1)で表わされる有機化合物を含む有機薄膜は、上記電荷輸送層、又は、電子輸送層として機能し得る。   When the organic semiconductor device of the present invention is used as an organic EL device, the organic thin film containing the organic compound represented by the general formula (1) can function as the charge transport layer or the electron transport layer.

(有機半導体レーザーデバイスについて)
本発明の一般式(1)で表わされる有機化合物は、半導体特性を有する化合物であることから、有機半導体レーザーデバイスとしての利用が期待される。
(About organic semiconductor laser devices)
Since the organic compound represented by the general formula (1) of the present invention is a compound having semiconductor characteristics, it is expected to be used as an organic semiconductor laser device.

すなわち、本発明の有機半導体デバイスに、共振器構造を組み込み、効率的にキャリアを注入して励起状態の密度を十分に高めることができれば、光が増幅されレーザー発振にいたることが期待される。従来、光励起によるレーザー発振が観測されるのみで、電気励起によるレーザー発振に必要とされる、高密度のキャリアを有機半導体デバイスに注入し、高密度の励起状態を発生させるのは非常に困難と提唱されているが、本発明の一般式(1)で表わされる化合物を含有する有機薄膜を含む有機半導体デバイスを用いることで、高効率な発光(電界発光)が起こる可能性が期待される。   That is, if a resonator structure is incorporated in the organic semiconductor device of the present invention and carriers are efficiently injected to sufficiently increase the density of the excited state, it is expected that light is amplified and laser oscillation occurs. Conventionally, only laser oscillation by optical excitation has been observed, and it is extremely difficult to inject high-density carriers required for laser oscillation by electrical excitation into an organic semiconductor device to generate a high-density excitation state. Although proposed, the use of an organic semiconductor device including an organic thin film containing the compound represented by the general formula (1) of the present invention is expected to cause highly efficient light emission (electroluminescence).

以下に実施例に基づき、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中、「部」は特に指定しない限り質量部を示す。「M」はモル濃度(mol/l)を示す。また、反応温度は、特に断りのない限り反応系内の内温を記載した。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, “parts” means parts by mass unless otherwise specified. “M” indicates molar concentration (mol / l). Moreover, the reaction temperature described the internal temperature in a reaction system unless there is particular notice.

以下の合成例で得られた各種の化合物は、必要に応じてES−MSスペクトル(エレクトロスプレー質量分析スペクトル)、プロトン核磁気共鳴分光スペクトル等のスペクトルを分析することにより、その構造式を確認した。これらスペクトルの測定に使用した測定機器は、以下の通りである。   The various compounds obtained in the following synthesis examples were confirmed for their structural formulas by analyzing spectra such as ES-MS spectrum (electrospray mass spectrometry spectrum) and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy spectrum as necessary. . The measuring instruments used for measuring these spectra are as follows.

ES−MSスペクトル:ガスクロマトグラフ質量分析計(株式会社島津製作所製、型式名「GCMS−QP2010SE」)
プロトン核磁気共鳴分光(以下、適宜、「H−NMR」という)スペクトル:核磁気共鳴装置(日本電子株式会社製、型式名「JNM−Lambda 400」)
ES-MS spectrum: gas chromatograph mass spectrometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model name “GCMS-QP2010SE”)
Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (hereinafter referred to as “ 1 H-NMR” as appropriate) spectrum: Nuclear magnetic resonance apparatus (manufactured by JEOL Ltd., model name “JNM-Lambda 400”)

〔実施例1〕(上記具体例の式(14)で表される本発明の一例の有機化合物の合成)
(工程1)下記式(a)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(a)で表される中間体化合物を合成した。
[Example 1] (Synthesis of an organic compound of an example of the present invention represented by the formula (14) in the above specific example)
(Step 1) Synthesis of Intermediate Compound Represented by the following Formula (a) In this step, an intermediate compound represented by the following formula (a) was synthesized according to the following reaction formula.

具体的には、窒素雰囲気下、−20℃において、[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン2.0部(8.3mmol)を塩化メチレン150mlに溶解して得られた溶液に、塩化アルミニウム4.0部(30.0mmol)を加えて、反応液を得た。反応液を−70℃まで冷却し、シクロヘキサンカルボニルクロリド4.9部(33.4mmol)を反応液に滴下し、−70℃で1.5時間撹拌した後、水75mlを加えてクエンチした。水を加えた反応液を室温に戻して固体を析出させ、析出した固体を濾取した。濾取した固体を水及びメタノールで洗浄し、粗生成物を得た。粗生成物をトルエン及びエタノールの混合溶媒で再結晶し、上記式(a)で表される中間体化合物2.4部(収率81%)を白色固体として得た。   Specifically, it was obtained by dissolving 2.0 parts (8.3 mmol) of [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene in 150 ml of methylene chloride at −20 ° C. in a nitrogen atmosphere. To the solution, 4.0 parts (30.0 mmol) of aluminum chloride was added to obtain a reaction solution. The reaction solution was cooled to −70 ° C., 4.9 parts (33.4 mmol) of cyclohexanecarbonyl chloride was added dropwise to the reaction solution, stirred for 1.5 hours at −70 ° C., and then quenched by adding 75 ml of water. The reaction solution to which water was added was returned to room temperature to precipitate a solid, and the precipitated solid was collected by filtration. The solid collected by filtration was washed with water and methanol to obtain a crude product. The crude product was recrystallized with a mixed solvent of toluene and ethanol to obtain 2.4 parts (yield 81%) of the intermediate compound represented by the above formula (a) as a white solid.

上記式(a)で表される中間体化合物のES−MSスペクトルの測定結果は、以下のとおりであった。
ES−MS(70eV):m/z=350(M
The measurement results of the ES-MS spectrum of the intermediate compound represented by the above formula (a) were as follows.
ES-MS (70 eV): m / z = 350 (M + )

(工程2)式(14)で表される有機化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、工程1で得られた式(a)で表される中間体化合物から式(14)で表される有機化合物を合成した。
(Step 2) Synthesis of organic compound represented by formula (14) In this step, the intermediate compound represented by formula (a) obtained in step 1 is represented by formula (14) according to the following reaction formula. An organic compound was synthesized.

具体的には、窒素雰囲気下、工程1で得られた上記式(a)で表される中間体化合物1.40部(4.0mmol)、水酸化カリウム0.61部(11.0mmol)、ジエチレングリコール92ml、及びヒドラジン1水和物6.1ml(51.0mmol)を混合し、混合物を得た。得られた混合物を、100℃に加熱して1時間撹拌した後、210℃に加熱して5時間撹拌した。その後、混合物を室温まで冷却し、固体を濾取した。得られた固体を水及びメタノールで洗浄した後、2回昇華精製を行い、上記式(14)で表される有機化合物0.98部(収率73%)を白色固体として得た。   Specifically, 1.40 parts (4.0 mmol) of the intermediate compound represented by the above formula (a) obtained in Step 1 in a nitrogen atmosphere, 0.61 part (11.0 mmol) of potassium hydroxide, 92 ml of diethylene glycol and 6.1 ml (51.0 mmol) of hydrazine monohydrate were mixed to obtain a mixture. The resulting mixture was heated to 100 ° C. and stirred for 1 hour, then heated to 210 ° C. and stirred for 5 hours. The mixture was then cooled to room temperature and the solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with water and methanol, and then purified by sublimation twice to obtain 0.98 part (yield 73%) of the organic compound represented by the above formula (14) as a white solid.

上記式(14)で表される有機化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトル及びES−MSスペクトルの測定結果は、以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.92−1.05(m,2H),1.15−1.28(m,3H),1.55−1.86(m,6H),2.64(d,2H),7.25(dd,1H),7.36−7.47(m,2H),7.68(d,1H),7.78(d,1H),7.86(dd,1H),7.91(dd,1H);
ES−MS(70eV):m/z=350(M
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum and ES-MS spectrum of the organic compound represented by the above formula (14) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.9-1.05 (m, 2H), 1.15-1.28 (m, 3H), 1.55-1.86 (m, 6H) ), 2.64 (d, 2H), 7.25 (dd, 1H), 7.36-7.47 (m, 2H), 7.68 (d, 1H), 7.78 (d, 1H) , 7.86 (dd, 1H), 7.91 (dd, 1H);
ES-MS (70 eV): m / z = 350 (M + )

〔実施例2〕(上記具体例の式(20)で表される本発明の一例の有機化合物の合成)
(工程3)下記式(b)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(b)で表される中間体化合物を合成した。
[Example 2] (Synthesis of an organic compound of an example of the present invention represented by the formula (20) in the above specific example)
(Step 3) Synthesis of Intermediate Compound Represented by the following Formula (b) In this step, an intermediate compound represented by the following formula (b) was synthesized according to the following reaction formula.

具体的には、窒素雰囲気下、−20℃において、[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン2.0部(8.3mmol)を塩化メチレン150mlに溶解して得られた溶液に、塩化アルミニウム4.0部(30.0mmol)を加えて、反応液を得た。反応液を−70℃まで冷却し、シクロヘキシルアセチルクロリド5.3部(33.1mmol)を反応液に滴下し、−70℃で1.5時間撹拌した後、水75mlを加えてクエンチした。水を加えた反応液を室温に戻して固体を析出させ、析出した固体を濾取した。濾取した固体を水及びメタノールで洗浄し、粗生成物を得た。粗生成物をトルエン及びエタノールの混合溶媒で再結晶し、上記式(b)で表される中間体化合物2.2部(収率73%)を白色固体として得た。   Specifically, it was obtained by dissolving 2.0 parts (8.3 mmol) of [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene in 150 ml of methylene chloride at −20 ° C. in a nitrogen atmosphere. To the solution, 4.0 parts (30.0 mmol) of aluminum chloride was added to obtain a reaction solution. The reaction solution was cooled to −70 ° C., and 5.3 parts (33.1 mmol) of cyclohexylacetyl chloride was added dropwise to the reaction solution, followed by stirring at −70 ° C. for 1.5 hours, and then quenched by adding 75 ml of water. The reaction solution to which water was added was returned to room temperature to precipitate a solid, and the precipitated solid was collected by filtration. The solid collected by filtration was washed with water and methanol to obtain a crude product. The crude product was recrystallized with a mixed solvent of toluene and ethanol to obtain 2.2 parts (yield 73%) of an intermediate compound represented by the above formula (b) as a white solid.

上記式(b)で表される中間体化合物のES−MSスペクトルの測定結果は、以下のとおりであった。
ES−MS(70eV):m/z=364(M
The measurement results of the ES-MS spectrum of the intermediate compound represented by the above formula (b) were as follows.
ES-MS (70 eV): m / z = 364 (M + )

(工程4)式(20)で表される有機化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、工程3で得られた式(b)で表される中間体化合物から式(20)で表される有機化合物を合成した。
(Step 4) Synthesis of organic compound represented by formula (20) In this step, the intermediate compound represented by formula (b) obtained in step 3 is represented by formula (20) according to the following reaction formula. An organic compound was synthesized.

具体的には、窒素雰囲気下、工程3で得られた上記式(b)で表される中間体化合物1.46部(4.0mmol)、水酸化カリウム0.61部(11.0mmol)、ジエチレングリコール92ml、及びヒドラジン1水和物6.1ml(51.0mmol)を混合し、混合物を得た。得られた混合物を、100℃に加熱して1時間撹拌した後、210℃に加熱して5時間撹拌した。その後、混合物を室温まで冷却し、固体を濾取した。得られた固体を水及びメタノールで洗浄した後、2回昇華精製を行い、上記式(20)で表される有機化合物1.12部(収率80%)を白色固体として得た。   Specifically, in a nitrogen atmosphere, 1.46 parts (4.0 mmol) of the intermediate compound represented by the above formula (b) obtained in Step 3, 0.61 part (11.0 mmol) of potassium hydroxide, 92 ml of diethylene glycol and 6.1 ml (51.0 mmol) of hydrazine monohydrate were mixed to obtain a mixture. The resulting mixture was heated to 100 ° C. and stirred for 1 hour, then heated to 210 ° C. and stirred for 5 hours. The mixture was then cooled to room temperature and the solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with water and methanol, and then purified by sublimation twice to obtain 1.12 parts (yield 80%) of the organic compound represented by the above formula (20) as a white solid.

上記式(20)で表される有機化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトル及びES−MSスペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.92−1.05(m,2H),1.15−1.39(m,4H),1.55−1.85(m,7H),2.79(quart,2H),7.30(dd,1H),7.38−7.48(m,2H),7.74(s,1H),7.80(d,1H),7.88(d,1H),7.92(d,1H);
ES−MS(70eV):m/z=350(M
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum and ES-MS spectrum of the organic compound represented by the above formula (20) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.9-1.05 (m, 2H), 1.15-1.39 (m, 4H), 1.55-1.85 (m, 7H) ), 2.79 (quart, 2H), 7.30 (dd, 1H), 7.38-7.48 (m, 2H), 7.74 (s, 1H), 7.80 (d, 1H) , 7.88 (d, 1H), 7.92 (d, 1H);
ES-MS (70 eV): m / z = 350 (M + )

〔実施例3〕(上記具体例の式(92)で表される本発明の一例の化合物の合成)
(工程5)下記式(e)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(e)で表される中間体化合物を合成した。
Example 3 (Synthesis of Compound of Example of the Present Invention Represented by Formula (92) of the above Specific Example)
(Step 5) Synthesis of intermediate compound represented by following formula (e) In this step, an intermediate compound represented by the following formula (e) was synthesized according to the following reaction formula.

具体的には、窒素雰囲気下、マグネシウム2.2部(90mmol)、臭化リチウム5.4部(62mmol)、及びテトラヒドロフラン20mlを混合し、そこへシクロヘキシルエチルブロミド14部(75mmol)を滴下し、60℃で2時間加熱してグリニャール試薬(シクロヘキシルエチルマグネシウムブロミド)を調製した。このグリニャール試薬を、2−ブロモ−6−メトキシナフタレン7.3部(31mmol)及び塩化[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)錯体0.85部(1.6mmol)をテトラヒドロフラン150mlに溶解して得られた溶液に滴下した後、2時間加熱還流させた。反応液を室温まで冷却した後、反応液に水を加えてクエンチした。水を加えた反応液から有機層をクロロホルムで抽出し、溶媒(テトラヒドロフラン及びクロロホルム)を留去した後、170℃に加熱しながら不純物を減圧除去して、上記式(e)で表される中間体化合物5.5部(収率69%)を白色固体として得た。   Specifically, under a nitrogen atmosphere, 2.2 parts (90 mmol) of magnesium, 5.4 parts (62 mmol) of lithium bromide, and 20 ml of tetrahydrofuran were mixed, and 14 parts (75 mmol) of cyclohexylethyl bromide was added dropwise thereto, A Grignard reagent (cyclohexylethylmagnesium bromide) was prepared by heating at 60 ° C. for 2 hours. This Grignard reagent was charged with 7.3 parts (31 mmol) of 2-bromo-6-methoxynaphthalene and 0.85 parts (1.6 mmol) of a [1,3-bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) chloride complex. After dropwise addition to a solution obtained by dissolving in 150 ml of tetrahydrofuran, the mixture was heated to reflux for 2 hours. The reaction solution was cooled to room temperature and then quenched by adding water to the reaction solution. The organic layer was extracted with chloroform from the reaction solution to which water was added, the solvent (tetrahydrofuran and chloroform) was distilled off, and then the impurities were removed under reduced pressure while heating to 170 ° C. to obtain an intermediate represented by the above formula (e). Body compound 5.5 parts (yield 69%) was obtained as a white solid.

上記式(e)で表される中間体化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.89−1.02(m,2H),1.10−1.35(m,4H),1.54−1.83(m,7H),2.74(t,2H),3.91(s,3H),7.08−7.13(m,2H),7.29(dd,1H),7.53(s,1H),7.64−7.68(m,2H)
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum of the intermediate compound represented by the above formula (e) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.89-1.02 (m, 2H), 1.10-1.35 (m, 4H), 1.54-1.83 (m, 7H) ), 2.74 (t, 2H), 3.91 (s, 3H), 7.08-7.13 (m, 2H), 7.29 (dd, 1H), 7.53 (s, 1H) , 7.64-7.68 (m, 2H)

(工程6)下記式(f)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(e)で表される中間体化合物から下記式(f)で表される中間体化合物を合成した。
(Step 6) Synthesis of Intermediate Compound Represented by Formula (f) below In this step, the intermediate compound represented by the following formula (f) is converted from the intermediate compound represented by the following formula (e) according to the following reaction formula. Body compounds were synthesized.

具体的には、窒素雰囲気下、工程5で得られた式(e)で表される中間体化合物3.9部(15mmol)をテトラヒドロフラン200mlに溶解して得られた溶液を−40℃に冷却し、そこにn−ブチルリチウムの1.6Mヘキサン溶液14ml(23mmol)を滴下した。反応溶液を、室温で1時間撹拌した後、0℃に冷却し、ジメチルジスルフィド2.2部(23mmol)を滴下し、室温で17.5時間撹拌した。その後、反応溶液に水を加えてクエンチした。水を加えた反応溶液から有機層を塩化メチレンで抽出した後、有機層を減圧濃縮することにより有機溶媒(テトラヒドロフラン、ヘキサン、及び塩化メチレン)を除去し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,溶媒クロロホルム)で精製し、下記式(f)で表される中間体化合物2.9部(収率62%)を白色固体として得た。   Specifically, in a nitrogen atmosphere, a solution obtained by dissolving 3.9 parts (15 mmol) of the intermediate compound represented by the formula (e) obtained in Step 5 in 200 ml of tetrahydrofuran was cooled to −40 ° C. Then, 14 ml (23 mmol) of a 1.6 M hexane solution of n-butyllithium was dropped. The reaction solution was stirred at room temperature for 1 hour, then cooled to 0 ° C., 2.2 parts (23 mmol) of dimethyl disulfide was added dropwise, and the mixture was stirred at room temperature for 17.5 hours. Thereafter, the reaction solution was quenched by adding water. The organic layer was extracted from the reaction solution to which water was added with methylene chloride, the organic layer was concentrated under reduced pressure to remove the organic solvent (tetrahydrofuran, hexane, and methylene chloride), and the resulting residue was subjected to column chromatography (silica gel). , Solvent chloroform) to obtain 2.9 parts (yield 62%) of an intermediate compound represented by the following formula (f) as a white solid.

この式(f)で表される中間体化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.90−1.02(m,2H),1.12−1.35(m,4H),1.55−1.82(m,7H),2.55(s,3H),2.74(t,2H),3.99(s,3H),7.05(s,1H),7.35(dd,1H),7.41(s,1H),7.48(s,1H),7.62(d,1H)
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum of the intermediate compound represented by the formula (f) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.90-1.02 (m, 2H), 1.12-1.35 (m, 4H), 1.55-1.82 (m, 7H) ), 2.55 (s, 3H), 2.74 (t, 2H), 3.99 (s, 3H), 7.05 (s, 1H), 7.35 (dd, 1H), 7.41 (S, 1H), 7.48 (s, 1H), 7.62 (d, 1H)

(工程7)下記式(g)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(f)で表される中間体化合物から下記式(g)で表される中間体化合物を合成した。
(Step 7) Synthesis of Intermediate Compound Represented by the following Formula (g) In this step, the intermediate compound represented by the following formula (g) is converted from the intermediate compound represented by the following formula (f) according to the following reaction formula. Body compounds were synthesized.

具体的には、窒素雰囲気下、工程6で得られた式(f)で表される中間体化合物2.6部(8.3mmol)を塩化メチレン25mlに溶解して得られた溶液を−78℃に冷却し、そこに三臭化ホウ素の4M塩化メチレン溶液4.3ml(17mmol)を滴下した。その後、反応溶液を室温で19時間撹拌した後、反応溶液に水を加えてクエンチした。水を加えた反応溶液から有機層を塩化メチレンで抽出した後、有機層を減圧濃縮することにより有機溶媒(塩化メチレン)を除去し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(充填剤:シリカゲル、展開溶媒:クロロホルム)で精製し、下記式(g)で表される中間体化合物2.4部(収率96%)を白色固体として得た。   Specifically, a solution obtained by dissolving 2.6 parts (8.3 mmol) of the intermediate compound represented by the formula (f) obtained in Step 6 in 25 ml of methylene chloride under a nitrogen atmosphere is −78. The mixture was cooled to 0 ° C., and 4.3 ml (17 mmol) of 4 M boron chloride bromide solution was added dropwise thereto. Thereafter, the reaction solution was stirred at room temperature for 19 hours, and then quenched by adding water to the reaction solution. After extracting the organic layer from the reaction solution to which water has been added with methylene chloride, the organic layer is concentrated under reduced pressure to remove the organic solvent (methylene chloride), and the resulting residue is subjected to column chromatography (filler: silica gel, development). Purification with a solvent (chloroform) gave 2.4 parts (yield 96%) of an intermediate compound represented by the following formula (g) as a white solid.

この式(g)で表される中間体化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.89−1.02(m,2H),1.10−1.35(m,4H),1.55−1.83(m,7H),2.42(s,3H),2.73(t,2H),6.56(s,1H),7.27−7.29(m,2H),7.48(s,1H),7.60(d,1H),7.94(s,1H)
The measurement result of the proton nuclear magnetic resonance spectrum of the intermediate compound represented by the formula (g) was as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.89-1.02 (m, 2H), 1.10-1.35 (m, 4H), 1.55-1.83 (m, 7H) ), 2.42 (s, 3H), 2.73 (t, 2H), 6.56 (s, 1H), 7.27-7.29 (m, 2H), 7.48 (s, 1H) , 7.60 (d, 1H), 7.94 (s, 1H)

(工程8)下記式(h)で表される中間体化合物の合成   (Step 8) Synthesis of an intermediate compound represented by the following formula (h)

本工程では、下記反応式に従って、下記式(g)で表される中間体化合物から下記式(h)で表される中間体化合物を合成した。
In this step, an intermediate compound represented by the following formula (h) was synthesized from an intermediate compound represented by the following formula (g) according to the following reaction formula.

具体的には、窒素雰囲気下、工程7で得られた式(g)で表される中間体化合物2.2部(7.3mmol)及びトリエチルアミン2.2部(22mmol)を塩化メチレン25mlに溶解して得られた溶液を0℃に冷却し、無水トリフルオロメタンスルホン酸4.2部(15mmol)を前記溶液に滴下した後、室温で17時間撹拌した。反応溶液を水でクエンチした。その後、反応溶液から有機層を塩化メチレンで抽出した後、有機層を減圧濃縮することにより有機溶媒(塩化メチレン)及びトリエチルアミンを除去し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(充填剤:シリカゲル、展開溶媒:クロロホルム)で精製し、下記式(h)で表される中間体化合物3.2部(収率94%)を白色固体として得た。   Specifically, 2.2 parts (7.3 mmol) of the intermediate compound represented by the formula (g) obtained in Step 7 and 2.2 parts (22 mmol) of triethylamine were dissolved in 25 ml of methylene chloride under a nitrogen atmosphere. The resulting solution was cooled to 0 ° C., and 4.2 parts (15 mmol) of trifluoromethanesulfonic anhydride was added dropwise to the solution, followed by stirring at room temperature for 17 hours. The reaction solution was quenched with water. Then, after extracting the organic layer from the reaction solution with methylene chloride, the organic layer was concentrated under reduced pressure to remove the organic solvent (methylene chloride) and triethylamine, and the resulting residue was subjected to column chromatography (filler: silica gel, development). Purification with a solvent (chloroform) gave 3.2 parts (yield 94%) of an intermediate compound represented by the following formula (h) as a white solid.

この式(h)で表される中間体化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.91−1.03(m,2H),1.13−1.35(m,4H),1.56−1.83(m,7H),2.60(s,3H),2.78(t,2H),7.33−7.37(m,1H),7.57(s,1H),7.63(s,1H),7.67(s,1H),7.68(s,1H),7.72(d,1H)
The measurement result of the proton nuclear magnetic resonance spectrum of the intermediate compound represented by the formula (h) was as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.9-1.03 (m, 2H), 1.13-1.35 (m, 4H), 1.56-1.83 (m, 7H) ), 2.60 (s, 3H), 2.78 (t, 2H), 7.33-7.37 (m, 1H), 7.57 (s, 1H), 7.63 (s, 1H) , 7.67 (s, 1H), 7.68 (s, 1H), 7.72 (d, 1H)

(工程9)下記式(i)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(h)で表される中間体化合物から下記式(i)で表される中間体化合物を合成した。
(Step 9) Synthesis of Intermediate Compound Represented by Formula (i) below In this step, an intermediate represented by the following formula (i) is converted from an intermediate compound represented by the following formula (h) according to the following reaction formula. Body compounds were synthesized.


具体的には、窒素雰囲気下、工程8で得られた式(h)で表される中間体化合物0.61部(1.4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)錯体0.081部(0.07mmol)、塩化リチウム0.24部(5.6mmol)、3−メチルチオ−2−ナフチル トリフルオロメタンスルホネート1.35部(4.2mmol)、及びtrans−1,2−ビス(トリブチルスタニル)エチレン1.7部(2.8mmol)をN,N−ジメチルホルムアミド30mlに加え、100℃で24時間反応させた。反応溶液を室温まで冷却し、水を加えてクエンチした。その後、水を加えた反応溶液から有機層をトルエンで抽出した。有機層を減圧濃縮することにより有機溶媒(N,N−ジメチルホルムアミド及びトルエン)を除去し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(充填剤:シリカゲル、展開溶媒:クロロホルム)で精製し、下記式(i)で表される中間体化合物0.15部(収率22%)を黄色固体として得た。

Specifically, in a nitrogen atmosphere, 0.61 part (1.4 mmol) of the intermediate compound represented by the formula (h) obtained in Step 8 and a tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) complex 0.081. Parts (0.07 mmol), 0.24 parts (5.6 mmol) of lithium chloride, 1.35 parts (4.2 mmol) of 3-methylthio-2-naphthyl trifluoromethanesulfonate, and trans-1,2-bis (tributyl ester). Nyl) ethylene (1.7 parts, 2.8 mmol) was added to N, N-dimethylformamide (30 ml) and reacted at 100 ° C. for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature and quenched by adding water. Then, the organic layer was extracted with toluene from the reaction solution to which water was added. The organic solvent (N, N-dimethylformamide and toluene) was removed by concentrating the organic layer under reduced pressure, and the resulting residue was purified by column chromatography (filler: silica gel, developing solvent: chloroform), and the following formula ( 0.15 parts (yield 22%) of the intermediate compound represented by i) was obtained as a yellow solid.

この式(i)で表される中間体化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトル及びES−MSスペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.92−1.03(m,2H),1.15−1.37(m,4H),1.57−1.85(m,7H),2.59(s,6H),2.78(t,2H),7.27−7.30(m,1H),7.41−7.48(m,2H),7.52(s,1H),7.59−7.68(m,2H),7.72−7.80(m,2H),7.82−7.92(m,1H),8.05−8.07(m,1H),8.10(s,1H);
ES−MS(70eV):m/z=482(M
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum and ES-MS spectrum of the intermediate compound represented by the formula (i) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.92 to 1.03 (m, 2H), 1.15 to 1.37 (m, 4H), 1.57 to 1.85 (m, 7H) ), 2.59 (s, 6H), 2.78 (t, 2H), 7.27-7.30 (m, 1H), 7.41-7.48 (m, 2H), 7.52 ( s, 1H), 7.59-7.68 (m, 2H), 7.72-7.80 (m, 2H), 7.82-7.92 (m, 1H), 8.05-8. 07 (m, 1H), 8.10 (s, 1H);
ES-MS (70 eV): m / z = 482 (M + )

(工程10)式(92)で表される有機化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(i)で表される中間体化合物から式(92)で表される有機化合物を合成した。
(Step 10) Synthesis of organic compound represented by formula (92) In this step, an organic compound represented by formula (92) is synthesized from an intermediate compound represented by formula (i) below according to the following reaction formula. did.

具体的には、窒素雰囲気下、工程9で得られた式(i)で表される中間体化合物0.14部(0.29mmol)、ヨウ素2.2部(9.3mmol)、及びクロロホルム9mlの混合物を100℃で7時間加熱還流した。混合物を室温まで冷却した後、亜硫酸水素ナトリウム水溶液でヨウ素をクエンチした。その後、混合物から有機層を分液し、有機層から有機溶媒(クロロホルム)を減圧除去して固体を得た。得られた固体を2回昇華精製することで、式(92)で表される有機化合物95mg(収率73%)を黄色固体として得た。   Specifically, in a nitrogen atmosphere, 0.14 part (0.29 mmol) of the intermediate compound represented by the formula (i) obtained in Step 9, 2.2 part (9.3 mmol) of iodine, and 9 ml of chloroform The mixture was heated to reflux at 100 ° C. for 7 hours. After the mixture was cooled to room temperature, iodine was quenched with aqueous sodium bisulfite. Thereafter, the organic layer was separated from the mixture, and the organic solvent (chloroform) was removed from the organic layer under reduced pressure to obtain a solid. The obtained solid was purified by sublimation twice to obtain 95 mg (yield 73%) of an organic compound represented by the formula (92) as a yellow solid.

この式(92)で表される化合物のES−MSスペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
ES−MS(70eV):m/z=450(M
The measurement results of the ES-MS spectrum of the compound represented by the formula (92) were as follows.
ES-MS (70 eV): m / z = 450 (M + )

〔実施例4〕(上記具体例の式(68)で表される本発明の一例の有機化合物の合成)
(工程11)下記式(j)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(j)で表される中間体化合物を合成した。
[Example 4] (Synthesis of an organic compound of an example of the present invention represented by the formula (68) of the above specific example)
(Step 11) Synthesis of Intermediate Compound Represented by Formula (j) below In this step, an intermediate compound represented by formula (j) below was synthesized according to the following reaction formula.

具体的には、実施例2と同様にして得た上記式(20)で表される有機化合物1.1部(3.2mmol)を塩化メチレン100mlに溶解して溶液を得た後、氷浴で冷やした上記溶液に、臭素0.6部(3.5mmol)を塩化メチレン10mlに溶解した溶液を滴下して、反応液を得た。反応液を室温に戻し、室温で15時間撹拌した後、亜硫酸水素ナトリウム水溶液を加えてクエンチした。反応液を濃縮して固体を析出させ、析出した固体を濾取した。濾取した固体を水及びメタノールで洗浄し、粗生成物を得た。粗生成物をクロロホルム及びエタノールの混合溶媒で再結晶し、上記式(j)で表される中間体化合物0.6部(収率45%)を白色固体として得た。   Specifically, 1.1 parts (3.2 mmol) of the organic compound represented by the above formula (20) obtained in the same manner as in Example 2 was dissolved in 100 ml of methylene chloride to obtain a solution, and then an ice bath A solution prepared by dissolving 0.6 part (3.5 mmol) of bromine in 10 ml of methylene chloride was added dropwise to the solution cooled in step 1 to obtain a reaction solution. The reaction solution was returned to room temperature and stirred at room temperature for 15 hours, and then quenched by adding an aqueous sodium hydrogen sulfite solution. The reaction solution was concentrated to precipitate a solid, and the precipitated solid was collected by filtration. The solid collected by filtration was washed with water and methanol to obtain a crude product. The crude product was recrystallized with a mixed solvent of chloroform and ethanol to obtain 0.6 parts (yield 45%) of an intermediate compound represented by the above formula (j) as a white solid.

この式(j)で表される中間体化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトル及びES−MSスペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.91−1.02(m,2H),1.13−1.36(m,4H),1.52−1.83(m,7H),2.78(t,3H),7.29(dd,1H),7.55(dd,1H),7.72(s,1H),7.72(d,1H),7.78(d,1H),8.04(d,1H)
ES−MS(70eV):m/z=428(M
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum and ES-MS spectrum of the intermediate compound represented by the formula (j) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.9-1.02 (m, 2H), 1.13-1.36 (m, 4H), 1.52-1.83 (m, 7H) ), 2.78 (t, 3H), 7.29 (dd, 1H), 7.55 (dd, 1H), 7.72 (s, 1H), 7.72 (d, 1H), 7.78 (D, 1H), 8.04 (d, 1H)
ES-MS (70 eV): m / z = 428 (M + )

(工程12)式(68)で表される有機化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、工程11で得られた式(j)で表される中間体化合物から式(68)で表される有機化合物を合成した。
(Step 12) Synthesis of organic compound represented by formula (68) In this step, the intermediate compound represented by formula (j) obtained in step 11 is represented by formula (68) according to the following reaction formula. An organic compound was synthesized.

具体的には、窒素雰囲気下、工程11で得られた上記式(j)で表される中間体化合物0.54部(1.3mmol)、フェニルボロン酸0.18部(1.5mmol)、炭酸カリウム0.35部(2.5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)錯体0.073部(0.06mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド50ml、及び水2.5mlの混合物を90℃に加熱し16時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却し、1Mの塩酸水溶液100ml中に加えて固体を析出させ、析出した固体を濾取した。濾取した固体を水及びメタノールで洗浄し、粗生成物を得た。粗生成物をクロロホルム及びエタノールの混合溶媒で再結晶し、上記式(68)で表される有機化合物0.4部(収率75%)を白色固体として得た。   Specifically, in a nitrogen atmosphere, 0.54 part (1.3 mmol) of the intermediate compound represented by the above formula (j) obtained in Step 11, 0.18 part (1.5 mmol) of phenylboronic acid, A mixture of 0.35 parts (2.5 mmol) of potassium carbonate, 0.073 parts (0.06 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) complex, 50 ml of N, N-dimethylformamide, and 2.5 ml of water was added. The mixture was heated to 0 ° C. and stirred for 16 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, added to 100 ml of 1M aqueous hydrochloric acid solution to precipitate a solid, and the precipitated solid was collected by filtration. The solid collected by filtration was washed with water and methanol to obtain a crude product. The crude product was recrystallized with a mixed solvent of chloroform and ethanol to obtain 0.4 part (yield 75%) of an organic compound represented by the above formula (68) as a white solid.

この式(68)で表される有機化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトル及びES−MSスペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.91−1.02(m,2H),1.11−1.37(m,4H),1.52−1.84(m,7H),2.78(t,2H),7.29(dd,1H),7.35−7.41(m,1H),7.46−7.51(m,2H),7.67−7.71(m,2H),7.69(d,1H),7.73(d,1H),7.79(d,1H),7.92(d,1H),8.11(d,1H)
ES−MS(70eV):m/z=426(M
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum and ES-MS spectrum of the organic compound represented by the formula (68) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.9-1.02 (m, 2H), 1.11-1.37 (m, 4H), 1.52-1.84 (m, 7H) ), 2.78 (t, 2H), 7.29 (dd, 1H), 7.35-7.41 (m, 1H), 7.46-7.51 (m, 2H), 7.67- 7.71 (m, 2H), 7.69 (d, 1H), 7.73 (d, 1H), 7.79 (d, 1H), 7.92 (d, 1H), 8.11 (d , 1H)
ES-MS (70 eV): m / z = 426 (M + )

〔実施例5〕(上記具体例の式(32)で表される本発明の一例の有機化合物の合成)
(工程13)下記式(k)で表される中間体化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、下記式(k)で表される中間体化合物を合成した。
[Example 5] (Synthesis of an organic compound of an example of the present invention represented by the formula (32) in the above specific example)
(Step 13) Synthesis of intermediate compound represented by following formula (k) In this step, an intermediate compound represented by the following formula (k) was synthesized according to the following reaction formula.

具体的には、窒素雰囲気下、−20℃において、[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン6.0部(25.0mmol)を塩化メチレン20mlに溶解して得られた溶液に、塩化アルミニウム12.3部(92.5mmol)を加えて、反応液を得た。反応液を−70℃まで冷却し、シクロヘキサンブタノイルクロリド20.8部(110mmol)を反応液に滴下し、−70℃で1.5時間撹拌した後、水210mlを加えてクエンチした。水を加えた反応液を室温に戻して固体を析出させ、析出した固体を濾取した。濾取した固体を水及びメタノールで洗浄し、粗生成物を得た。粗生成物をトルエン及びエタノールの混合溶媒で再結晶し、上記式(k)で表される中間体化合物4.5部(収率46%)を白色固体として得た。   Specifically, it was obtained by dissolving 6.0 parts (25.0 mmol) of [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene in 20 ml of methylene chloride at −20 ° C. in a nitrogen atmosphere. To the solution, 12.3 parts (92.5 mmol) of aluminum chloride was added to obtain a reaction solution. The reaction solution was cooled to −70 ° C., 20.8 parts (110 mmol) of cyclohexanebutanoyl chloride was added dropwise to the reaction solution, stirred for 1.5 hours at −70 ° C., and then quenched by adding 210 ml of water. The reaction solution to which water was added was returned to room temperature to precipitate a solid, and the precipitated solid was collected by filtration. The solid collected by filtration was washed with water and methanol to obtain a crude product. The crude product was recrystallized with a mixed solvent of toluene and ethanol to obtain 4.5 parts (yield 46%) of an intermediate compound represented by the above formula (k) as a white solid.

上記式(k)で表される中間体化合物のES−MSスペクトルの測定結果は、以下のとおりであった。
ES−MS(70eV):m/z=392(M
The measurement results of the ES-MS spectrum of the intermediate compound represented by the above formula (k) were as follows.
ES-MS (70 eV): m / z = 392 (M + )

(工程14)式(32)で表される有機化合物の合成
本工程では、下記反応式に従って、工程13で得られた式(k)で表される中間体化合物から式(32)で表される有機化合物を合成した。
(Step 14) Synthesis of organic compound represented by formula (32) In this step, the intermediate compound represented by formula (k) obtained in step 13 is represented by formula (32) according to the following reaction formula. An organic compound was synthesized.

具体的には、窒素雰囲気下、工程13で得られた上記式(k)で表される中間体化合物3.6部(9.1mmol)、水酸化カリウム1.39部(25.0mmol)、ジエチレングリコール210ml、及びヒドラジン1水和物13.9ml(116mmol)を混合し、混合物を得た。得られた混合物を、100℃に加熱して1時間撹拌した後、210℃に加熱して5時間撹拌した。その後、混合物を室温まで冷却し、固体を濾取した。得られた固体を水及びメタノールで洗浄した後、2回昇華精製を行い、上記式(32)で表される有機化合物2.55部(収率74%)を白色固体として得た。   Specifically, 3.6 parts (9.1 mmol) of the intermediate compound represented by the above formula (k) obtained in Step 13 in a nitrogen atmosphere, 1.39 parts (25.0 mmol) of potassium hydroxide, 210 ml of diethylene glycol and 13.9 ml (116 mmol) of hydrazine monohydrate were mixed to obtain a mixture. The resulting mixture was heated to 100 ° C. and stirred for 1 hour, then heated to 210 ° C. and stirred for 5 hours. The mixture was then cooled to room temperature and the solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with water and methanol, and then purified by sublimation twice to obtain 2.55 parts (yield 74%) of the organic compound represented by the above formula (32) as a white solid.

上記式(32)で表される有機化合物のプロトン核磁気共鳴分光スペクトル及びES−MSスペクトルの測定結果は以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ=0.78−0.91(m,2H),1.08−1.44(m,6H),1.60−1.73(m,6H),2.76(t,3H),7.28(dd,1H),7.36−7.47(m,2H),7.72(d,1H),7.79(d,1H),7.86(d,1H),7.91(d,1H)
ES−MS(70eV):m/z=378(M
The measurement results of the proton nuclear magnetic resonance spectrum and ES-MS spectrum of the organic compound represented by the above formula (32) were as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.78-0.91 (m, 2H), 1.08-1.44 (m, 6H), 1.60-1.73 (m, 6H) ), 2.76 (t, 3H), 7.28 (dd, 1H), 7.36-7.47 (m, 2H), 7.72 (d, 1H), 7.79 (d, 1H) , 7.86 (d, 1H), 7.91 (d, 1H)
ES-MS (70 eV): m / z = 378 (M + )

(本発明の有機化合物及び比較用の有機化合物の溶解度及び耐熱性の評価)
実施例1乃至5で得られた本発明の一例に係る式(14)、式(20)、式(92)、式(68)、及び式(32)で表される有機化合物と、AlkylBTBTの1種である下記表1に記載の構造を有する比較用の有機化合物1(2,7−ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン;特許文献4及び非特許文献3に記載)及びAlkylDNTTの1種である比較用の有機化合物2(2,9−ジデシルジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェン;特許文献6に記載)とについて、溶解度および耐熱性を評価した。溶解度は、溶媒としてクロロホルムを用い、室温で、又は50℃に加熱した状態で測定した。また、耐熱性は、示差走査熱量測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社(現:株式会社日立ハイテクサイエンス)製、型式名「DSC7020」)を用いて、相転移温度を測定し、最も低い温度領域で相転移が起こる温度を耐熱性として評価した。溶解度及び耐熱性の評価結果を表1に示す。
(Evaluation of Solubility and Heat Resistance of Organic Compound of the Present Invention and Comparative Organic Compound)
Organic compounds represented by Formula (14), Formula (20), Formula (92), Formula (68), and Formula (32) according to an example of the present invention obtained in Examples 1 to 5, and AlkylBTBT Comparative organic compound 1 (2,7-dioctyl [1] benzothieno [3, 2-b] [1] benzothiophene; Patent Document 4 and Non-Patent Document 3) having the structure described in Table 1 below, which is one type And a comparative organic compound 2 (2,9-didecyldinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thiophene), which is a kind of Alkyl DNTT; And the heat resistance was evaluated. The solubility was measured using chloroform as a solvent at room temperature or heated to 50 ° C. The heat resistance is measured by measuring the phase transition temperature using a differential scanning calorimeter (model name “DSC7020” manufactured by SII NanoTechnology Co., Ltd. (currently Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.)). The temperature at which the phase transition occurred in the region was evaluated as heat resistance. The evaluation results of solubility and heat resistance are shown in Table 1.

表1の結果より、本発明の一例に係る式(14)、式(20)、式(92)、式(68)、及び式(32)で表される有機化合物は、高い溶解性を有すると共に、AlkylBTBT(比較用の有機化合物1)やAlkylDNTT(比較用の有機化合物2)のような既知の有機半導体化合物と比較して高い耐熱性を有することは明らかである。   From the results of Table 1, the organic compounds represented by Formula (14), Formula (20), Formula (92), Formula (68), and Formula (32) according to an example of the present invention have high solubility. At the same time, it is clear that it has higher heat resistance than known organic semiconductor compounds such as AlkylBTBT (Comparative Organic Compound 1) and AlkyLDNTT (Comparative Organic Compound 2).

次に、実施例2〜5で得られた式(20)、式(92)、式(68)、及び式(32)で表される有機化合物を用いて作成した有機トランジスタを評価した。   Next, the organic transistor created using the organic compound represented by Formula (20), Formula (92), Formula (68), and Formula (32) obtained in Examples 2-5 was evaluated.

〔実施例6〕(実施例2で得られた式(20)で表される有機化合物を用いた有機トランジスタ10B(図1(b)参照)の作製及び評価)
オクタデシルトリクロロシラン処理を行った200nmのSiO熱酸化膜(図1(b)における絶縁体層4)付きnドープシリコンウェハー(面抵抗0.02Ω・cm以下、図1(b)におけるゲート電極5及び基板6を兼ねる)を真空蒸着装置内に設置し、装置内の真空度が1.0×10−3Pa以下になるまで排気した。このSiO熱酸化膜付きnドープシリコンウェハー上に、抵抗加熱蒸着法により、約60℃の基板温度(蒸着温度)の条件下で、実施例2で得られた式(20)で表される有機化合物を1Å/secの蒸着速度で50nmの厚さに蒸着し、有機半導体層(図1(b)における有機半導体層2)を形成した。
[Example 6] (Production and evaluation of organic transistor 10B (see FIG. 1B)) using the organic compound represented by formula (20) obtained in Example 2)
An n-doped silicon wafer with a 200 nm SiO 2 thermal oxide film (insulator layer 4 in FIG. 1B) treated with octadecyltrichlorosilane (surface resistance 0.02 Ω · cm or less, gate electrode 5 in FIG. 1B) And also the substrate 6) were placed in a vacuum vapor deposition apparatus and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 1.0 × 10 −3 Pa or less. On this n-doped silicon wafer with SiO 2 thermal oxide film, it is represented by the formula (20) obtained in Example 2 under the condition of a substrate temperature (deposition temperature) of about 60 ° C. by resistance heating vapor deposition. The organic compound was deposited to a thickness of 50 nm at a deposition rate of 1 kg / sec to form an organic semiconductor layer (organic semiconductor layer 2 in FIG. 1B).

次いで、この有機半導体層上に電極作製用シャドウマスクを取り付け、真空蒸着装置内に設置し、装置内の真空度が1.0×10−4Pa以下になるまで排気し、抵抗加熱蒸着法によって、金製の電極、すなわちソース電極(図1(b)におけるソース電極1)及びドレイン電極(図1(b)におけるドレイン電極3)を80nmの厚さに蒸着し、トップコンタクト−ボトムゲート型である本発明の一例に係る電界効果型の有機トランジスタ(チャネル長40μm、チャネル幅1.5mm)を得た。Next, a shadow mask for electrode preparation is attached on this organic semiconductor layer, placed in a vacuum deposition apparatus, evacuated until the degree of vacuum in the apparatus is 1.0 × 10 −4 Pa or less, and by resistance heating deposition A gold electrode, that is, a source electrode (source electrode 1 in FIG. 1B) and a drain electrode (drain electrode 3 in FIG. 1B) are vapor-deposited to a thickness of 80 nm, and a top contact-bottom gate type is used. A field effect organic transistor (channel length 40 μm, channel width 1.5 mm) according to an example of the present invention was obtained.

得られた有機トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザー(型式名「4200SCS」、TFFケースレーインスツルメンツ社製)を用いて半導体特性を測定した。   The obtained organic transistor was placed in a prober, and semiconductor characteristics were measured using a semiconductor parameter analyzer (model name “4200SCS”, manufactured by TFF Keithley Instruments).

図4は、本実施例で得られた有機トランジスタの半導体特性を示すグラフであり、ドレイン電圧を飽和領域である−60Vに固定し、ゲート電圧を20Vから−60Vまで走査し、ドレイン電流−ゲート電圧(トランスファー)特性を測定した結果を示している。具体的には、横軸にゲート電圧(Vg/V)をとり、縦軸にドレイン電流(−Id/A;左端目盛り)と、ドレイン電流の絶対値の平方根(|Id|1/2/A1/2;右端目盛り)とをとって、実施例6で作成した有機トランジスタの半導体特性を示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing the semiconductor characteristics of the organic transistor obtained in this example. The drain voltage is fixed at −60 V which is a saturation region, the gate voltage is scanned from 20 V to −60 V, and the drain current−gate. The results of measuring voltage (transfer) characteristics are shown. Specifically, the horizontal axis represents the gate voltage (Vg / V), the vertical axis represents the drain current (−Id / A; left end scale), and the square root (| Id | 1/2 / A) of the absolute value of the drain current. FIG. 18 is a graph showing the semiconductor characteristics of the organic transistor produced in Example 6 taking 1/2 .

図4に示した測定結果から、実施例6で作成した有機トランジスタの半導体特性を示す数値として、閾値電圧、キャリア移動度、及びオン/オフ比を求めた。半導体特性を示す各数値の求め方は以下の通りである。   From the measurement results shown in FIG. 4, the threshold voltage, the carrier mobility, and the on / off ratio were obtained as numerical values indicating the semiconductor characteristics of the organic transistor prepared in Example 6. The method for obtaining each numerical value indicating the semiconductor characteristics is as follows.

<閾値電圧>
図4に示したゲート電圧(Vg/V)と、ドレイン電流の絶対値の平方根(|Id|1/2/A1/2)との関係を示す曲線では、0V近傍で、傾きが大きく変化している。図4に示すゲート電圧(Vg/V)と、ドレイン電流の絶対値の平方根(|Id|1/2/A1/2)との関係を示す曲線では、曲線のうちで、傾きが略一定と見なせる範囲(図4に例示する測定結果では−60乃至−30V)を直線近似し、その近似線(図4中に破線で示す)を外挿した直線がX軸と交わる点(Id=0Aとなる点)の電圧値を、閾値電圧として求めた。
<Threshold voltage>
In the curve showing the relationship between the gate voltage (Vg / V) and the square root of the absolute value of the drain current (| Id | 1/2 / A 1/2 ) shown in FIG. 4, the slope changes greatly in the vicinity of 0V. doing. In the curve showing the relationship between the gate voltage (Vg / V) and the square root of the absolute value of the drain current (| Id | 1/2 / A 1/2 ) shown in FIG. 4, the slope of the curve is substantially constant. 4 (approx. -60 to -30 V in the measurement result illustrated in FIG. 4), and a straight line obtained by extrapolating the approximate line (indicated by a broken line in FIG. 4) intersects the X axis (Id = 0A). The voltage value at the point) was obtained as the threshold voltage.

<キャリア移動度>
飽和領域におけるドレイン電流−ゲート電圧特性は、下記の式(a)で表されることから、キャリア移動度は、式(a)を用いて算出した。
<Carrier mobility>
Since the drain current-gate voltage characteristics in the saturation region are expressed by the following formula (a), the carrier mobility was calculated using the formula (a).

Id=(1/2)W・μ・Cp(Vg−Vth)/L …(a)
但し、Id :ドレイン電流
W:チャネル幅
μ:キャリア移動度
Cp:絶縁体層4の静電容量
Vg:ゲート電圧
Vth:閾値電圧
L:チャネル長
Id = (1/2) W · μ · Cp (Vg−Vth) 2 / L (a)
Where Id: drain current
W: Channel width
μ: Carrier mobility
Cp: Capacitance of the insulator layer 4
Vg: gate voltage Vth: threshold voltage
L: Channel length

なお、今回の測定において、チャネル幅Wは1500μm、絶縁体層4の静電容量は17.3×10−9F、チャネル長Lは40μmである。また、ゲート電圧Vgは、飽和領域となる−60Vとした。In this measurement, the channel width W is 1500 μm, the capacitance of the insulator layer 4 is 17.3 × 10 −9 F, and the channel length L is 40 μm. The gate voltage Vg was set to −60 V that becomes a saturation region.

<オン/オフ比>
オン/オフ比は、ドレイン電流−ゲート電圧特性の測定範囲内において、ドレイン電流の最大値(Vd=−60Vの場合の電流値)と、ドレイン電流の最小値との比として算出した。
<On / off ratio>
The on / off ratio was calculated as a ratio between the maximum value of the drain current (current value when Vd = −60 V) and the minimum value of the drain current within the measurement range of the drain current-gate voltage characteristics.

以上の測定及び計算により、実施例6で得られた有機トランジスタは、キャリア移動度が3.7×10−2cm/Vsであり、閾値電圧が−18V、オン/オフ比Ion/Ioffが10であった。なお、実施例7〜9についても同様の方法で、キャリア移動度、閾値電圧、オン/オフ比を算出した。From the above measurement and calculation, the organic transistor obtained in Example 6 has a carrier mobility of 3.7 × 10 −2 cm 2 / Vs, a threshold voltage of −18 V, and an on / off ratio I on / I. off was 10 6. The carrier mobility, threshold voltage, and on / off ratio were calculated in the same manner for Examples 7 to 9.

〔実施例7〕(実施例3で得られた式(92)で表される有機化合物を用いた有機トランジスタ10B(図1(b)参照)の作製及び評価)
実施例2で得られた式(20)で表される有機化合物に代えて実施例3で得られた式(92)で表される有機化合物を使用し、かつ有機化合物の蒸着時の基板温度(蒸着温度)を約60℃から200℃に変更したこと以外は、実施例6と同様にして、本発明の一例に係る電界効果型の電界効果トランジスタ(チャネル長40μm、チャネル幅1.5mm)を得た。
[Example 7] (Production and evaluation of organic transistor 10B (see FIG. 1B) using the organic compound represented by formula (92) obtained in Example 3)
In place of the organic compound represented by the formula (20) obtained in Example 2, the organic compound represented by the formula (92) obtained in Example 3 was used, and the substrate temperature at the time of vapor deposition of the organic compound A field effect type field effect transistor according to an example of the present invention (channel length: 40 μm, channel width: 1.5 mm), except that (deposition temperature) was changed from about 60 ° C. to about 200 ° C. Got.

得られた有機トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧(トランスファー)特性を、実施例6と同様にして測定した。測定結果を図5に示す。図5に示すドレイン電流−ゲート電圧曲線より、実施例6と同様にして、本実施例の有機トランジスタの閾値電圧、キャリア移動度、及びオン/オフ比を求めた(閾値電圧を求めるための近似線を図5中に破線で示す)。その結果、本実施例の有機トランジスタは、キャリア移動度が2.6cm/Vsであり、閾値電圧が−21Vであり、オン/オフ比Ion/Ioffが10であった。The drain current-gate voltage (transfer) characteristics of the obtained organic transistor were measured in the same manner as in Example 6. The measurement results are shown in FIG. From the drain current-gate voltage curve shown in FIG. 5, the threshold voltage, carrier mobility, and on / off ratio of the organic transistor of this example were determined in the same manner as in Example 6 (approximation for determining the threshold voltage). The line is indicated by a broken line in FIG. 5). As a result, the organic transistor of this example had a carrier mobility of 2.6 cm 2 / Vs, a threshold voltage of −21 V, and an on / off ratio I on / I off of 10 8 .

〔実施例8〕(実施例4で得られた式(68)で表される有機化合物を用いた有機トランジスタ10B(図1(b)参照)の作製及び評価)
実施例2で得られた式(20)で表される有機化合物に代えて実施例4で得られた式(68)で表される有機化合物を使用したこと以外は、実施例6と同様にして、本発明の一例に係る電界効果型の電界効果トランジスタ(チャネル長40μm、チャネル幅1.5mm)を得た。
[Example 8] (Production and evaluation of organic transistor 10B (see FIG. 1B)) using the organic compound represented by formula (68) obtained in Example 4)
The same procedure as in Example 6 was used except that the organic compound represented by formula (68) obtained in Example 4 was used in place of the organic compound represented by formula (20) obtained in Example 2. Thus, a field effect type field effect transistor (channel length: 40 μm, channel width: 1.5 mm) according to an example of the present invention was obtained.

得られた有機トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧(トランスファー)特性を、実施例6と同様にして測定した。測定結果を図6に示す。図6に示すドレイン電流−ゲート電圧曲線より、実施例6と同様にして、本実施例の有機トランジスタの閾値電圧、キャリア移動度、及びオン/オフ比を求めた(閾値電圧を求めるための近似線を図6中に破線で示す)。その結果、本実施例の有機トランジスタは、キャリア移動度が0.22cm/Vsであり、閾値電圧が−23Vであり、オン/オフ比Ion/Ioffが10であった。The drain current-gate voltage (transfer) characteristics of the obtained organic transistor were measured in the same manner as in Example 6. The measurement results are shown in FIG. From the drain current-gate voltage curve shown in FIG. 6, the threshold voltage, carrier mobility, and on / off ratio of the organic transistor of this example were obtained in the same manner as in Example 6 (approximation for obtaining the threshold voltage). The line is shown as a broken line in FIG. 6). As a result, the organic transistor of this example had a carrier mobility of 0.22 cm 2 / Vs, a threshold voltage of −23 V, and an on / off ratio I on / I off of 10 7 .

〔実施例9〕(実施例5で得られた式(32)で表される有機化合物を用いた有機トランジスタ10B(図1(b)参照)の作製及び評価)
実施例2で得られた式(20)で表される有機化合物に代えて実施例5で得られた式(32)で表される有機化合物を使用したこと以外は、実施例6と同様にして、本発明の一例に係る電界効果型の電界効果トランジスタ(チャネル長40μm、チャネル幅1.5mm)を得た。
[Example 9] (Production and evaluation of organic transistor 10B (see FIG. 1B) using the organic compound represented by formula (32) obtained in Example 5)
The same procedure as in Example 6 was performed except that the organic compound represented by the formula (32) obtained in Example 5 was used instead of the organic compound represented by the formula (20) obtained in Example 2. Thus, a field effect type field effect transistor (channel length: 40 μm, channel width: 1.5 mm) according to an example of the present invention was obtained.

得られた有機トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧(トランスファー)特性を、実施例6と同様にして測定した。測定結果を図7に示す。図7に示すドレイン電流−ゲート電圧曲線より、実施例6と同様にして、本実施例の有機トランジスタの閾値電圧、キャリア移動度、及びオン/オフ比を求めた(閾値電圧を求めるための近似線を図7中に破線で示す)。その結果、本実施例の有機トランジスタは、キャリア移動度が1.1×10−3cm/Vsであり、閾値電圧が−25Vであり、オン/オフ比Ion/Ioffが10であった。The drain current-gate voltage (transfer) characteristics of the obtained organic transistor were measured in the same manner as in Example 6. The measurement results are shown in FIG. From the drain current-gate voltage curve shown in FIG. 7, the threshold voltage, carrier mobility, and on / off ratio of the organic transistor of this example were obtained in the same manner as in Example 6 (approximation for obtaining the threshold voltage). The line is indicated by a broken line in FIG. 7). As a result, the organic transistor of this example has a carrier mobility of 1.1 × 10 −3 cm 2 / Vs, a threshold voltage of −25 V, and an on / off ratio I on / I off of 10 5 . there were.

以上詳細に説明したように、本発明に係る有機化合物(有機半導体材料)は、高い耐熱性及び溶解性を有しており、かつ有機トランジスタの有機半導体層を形成する薄膜の材料として使用できる。本発明の有機化合物は、有機半導体層の材料として高いキャリア移動度を有しているので、本発明の有機化合物を用いた有機トランジスタは、応答速度(駆動速度)が高速で、トランジスタとしての性能が高いものであり、発光可能な有機薄膜発光トランジスタとしても利用できる。   As described above in detail, the organic compound (organic semiconductor material) according to the present invention has high heat resistance and solubility, and can be used as a thin film material for forming an organic semiconductor layer of an organic transistor. Since the organic compound of the present invention has a high carrier mobility as a material of the organic semiconductor layer, the organic transistor using the organic compound of the present invention has a high response speed (driving speed) and performance as a transistor. It can be used as an organic thin film light emitting transistor capable of emitting light.

上記に本発明の実施形態及び/又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び/又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。   Although several embodiments and / or examples of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will appreciate that these exemplary embodiments and / or embodiments are substantially without departing from the novel teachings and advantages of the present invention. It is easy to make many changes to the embodiment. Accordingly, many of these modifications are within the scope of the present invention.

本発明に係る有機化合物は、有機半導体材料として、有機トランジスタ等の有機半導体デバイスの材料として、好適に用いることができる。また、本発明に係る有機半導体デバイスは、有機トランジスタの他、ダイオード、コンデンサ、光電変換デバイス、色素増感太陽電池デバイス等の有機太陽電池デバイス、有機ELデバイス、有機半導体レーザーデバイス等の分野にも利用することが可能である。   The organic compound according to the present invention can be suitably used as an organic semiconductor material, as a material for an organic semiconductor device such as an organic transistor. In addition to organic transistors, the organic semiconductor device according to the present invention is also used in fields such as organic solar cell devices such as diodes, capacitors, photoelectric conversion devices, and dye-sensitized solar cell devices, organic EL devices, and organic semiconductor laser devices. It is possible to use.

1 ソース電極
2 有機半導体層
3 ドレイン電極
4 絶縁体層
5 ゲート電極
6 基板
7 保護層
10A〜10F 有機トランジスタ
20 有機太陽電池デバイス
21 基板
22 陽極
23 発電層
24 陰極
231 p型層
232 n型層
233 バッファー層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Source electrode 2 Organic-semiconductor layer 3 Drain electrode 4 Insulator layer 5 Gate electrode 6 Substrate 7 Protective layer 10A-10F Organic transistor 20 Organic solar cell device 21 Substrate 22 Anode 23 Power generation layer 24 Cathode 231 P-type layer 232 N-type layer 233 Buffer layer

本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

また、この出願は、2014年12月5日に日本で出願された特許出願、特願2014−246518に基づく優先権を請求する。本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願2014−246518の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。
This application claims a priority based on Japanese Patent Application No. 2014-246518 filed in Japan on December 5, 2014. This specification includes the content described in the specification and / or drawing of the Japan patent application 2014-246518 which is the foundation of the priority of this application. All publications, patents and patent applications cited herein are incorporated herein by reference in their entirety.

Claims (11)

下記式(1)
(式(1)中、Aは[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン又はジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チオフェンから水素原子2個を除いた2価の連結基を表し、Bは下記式(2)
(式(2)中、nは1乃至10の整数を表し、Zは炭素数1乃至10のアルキル基及び/又はフェニル基を置換基として有する炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素残基、又は無置換の炭素数3乃至10の環状の脂肪族炭化水素残基を表す)
で表される置換基を表し、Dは水素原子、アルキル基、芳香族残基、又は複素環残基を表す)
で表される有機化合物。
Following formula (1)
(In the formula (1), A represents [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene or dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b]. This represents a divalent linking group obtained by removing two hydrogen atoms from thiophene, and B represents the following formula (2)
(In the formula (2), n represents an integer of 1 to 10, and Z represents a cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 3 to 10 carbon atoms having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and / or a phenyl group as a substituent. Group or an unsubstituted cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 3 to 10 carbon atoms)
And D represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aromatic residue, or a heterocyclic residue)
An organic compound represented by
請求項1に記載の有機化合物であって、
nが1乃至4の整数である有機化合物。
The organic compound according to claim 1,
An organic compound in which n is an integer of 1 to 4.
請求項1又は2に記載の有機化合物であって、
Zが、炭素数1乃至10のアルキル基及び/又はフェニル基を置換基として有する炭素数5乃至8の環状の脂肪族炭化水素残基、又は無置換の炭素数5乃至8の環状の脂肪族炭化水素残基である有機化合物。
The organic compound according to claim 1, wherein
Z is a cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 5 to 8 carbon atoms having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and / or a phenyl group as a substituent, or an unsubstituted cyclic aliphatic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms Organic compounds that are hydrocarbon residues.
請求項1乃至3の何れか1項に記載の有機化合物を含有する有機半導体材料。   The organic-semiconductor material containing the organic compound of any one of Claims 1 thru | or 3. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の有機化合物を含有するトランジスタ材料。   The transistor material containing the organic compound of any one of Claims 1 thru | or 3. 請求項4に記載の有機半導体材料又は請求項5に記載のトランジスタ材料を含有する半導体デバイス作製用インク。   The ink for semiconductor device manufacture containing the organic-semiconductor material of Claim 4, or the transistor material of Claim 5. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の有機化合物を含有する有機薄膜。   The organic thin film containing the organic compound of any one of Claims 1 thru | or 3. 請求項7に記載の有機薄膜であって、
塗布法により形成された有機薄膜。
The organic thin film according to claim 7,
An organic thin film formed by a coating method.
請求項7又は8に記載の有機薄膜を含有する有機半導体デバイス。   The organic-semiconductor device containing the organic thin film of Claim 7 or 8. 請求項7又は8に記載の有機薄膜を含有する有機トランジスタ。   The organic transistor containing the organic thin film of Claim 7 or 8. 請求項6に記載の半導体デバイス作製用インクを基板上に塗布し、乾燥させることにより半導体層を形成することを含む有機半導体デバイスの製造方法。
The manufacturing method of the organic-semiconductor device including forming the semiconductor layer by apply | coating the ink for semiconductor device preparation of Claim 6 on a board | substrate, and making it dry.
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