JP6725098B2 - 有機トランジスタおよびガスセンサ - Google Patents

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Description

本出願は、２０１６年６月８日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第１０−２０１６−００７１２２４号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本明細書は、有機トランジスタおよびガスセンサに関する。
薄膜形態の電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＦＥＴ）は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、絶縁層、および半導体層から構成されているが、最近、単分子、高分子、およびオリゴマーのような有機物質を半導体層に適用した有機トランジスタに対する関心が高まっている。
有機物質の中でも、溶液工程用の単分子は、フレキシブル基板に適用可能で、低温工程が可能であり、大面積の適用が可能で工程性が向上し、経済的である。また、高分子対比、バッチ・ツー・バッチ（ｂａｔｃｈ−ｔｏ−ｂａｔｃｈ）の差がないことから、半導体層への適用時、商用化に有利である。
一方、有機トランジスタの構造は、ゲート電極の位置によって、上部ゲート（ｔｏｐ ｇａｔｅ）または下部ゲート（ｂｏｔｔｏｍ ｇａｔｅ）構造を有することができ、下部ゲート構造では、ソース／ドレイン電極が半導体層の上または下に位置するかによって、上部接触（ｔｏｐ ｃｏｎｔａｃｔ）または下部接触（ｂｏｔｔｏｍ ｃｏｎｔａｃｔ）構造に分けられる。
上部ゲート構造は、半導体層がソース電極およびドレイン電極と接触する面積が相対的に広いため、性能の面で有利であり得、半導体層上に上部電極を塗布するため、空気安定性の面で有利であり得る。反面、下部ゲート構造は、上部ゲート構造対比、安定性の面で不利であり得る。
有機トランジスタの性能は、電荷の移動度、ｏｎ−ｏｆｆ電流比率（ｏｎ／ｏｆｆ ｒａｔｉｏ）などで評価することができ、有機トランジスタの性能向上のために高性能の有機半導体の開発が必要である。
一方、ガスセンサは、様々な場所に設けられ、我々が生活する大気、環境中の有害物質および汚染物質をモニタリングする重要な役割を担っており、どれだけ速く反応できるかを示す迅速性、どれだけ微細な量が検出されても反応できるかを示す敏感性、どれだけ長く動作できるかを示す耐久性、そして、消費者がどれだけ負担なくセンサを使用できるかを示す経済性などの特性を要求している。また、既存の半導体工程技術と結合するためには、集積化、並びやすさの特性を有していなければならない。
このようなガスセンサの動作原理では、ガス量の変化に応じて抵抗値が変化することを利用した半導体型と、一定の周波数を持って振動している振動子にガスが吸着されると振動数が変化することを利用した振動子型とがある。大部分のガスセンサは、回路が簡単で、常温で安定した熱的特性を示す半導体型を用いている。
半導体型ガスセンサは、無機素材のシリコン半導体が原子間共有結合により半導体結晶をなす無機半導体型ガスセンサ、および導電性高分子の分子結合すなわち、ファンデルワールス相互作用で結合された有機半導体型ガスセンサがある。このうち、酸化スズベースのガスセンサは、センサ作動のために高い温度を必要としてマイクロヒータを内蔵した製品が市販されているが、この問題点によって薄膜化に困難がある。また、感度が５０ｐｐｍ以下のガス濃度は測定が不可能で、広範囲の適用に制限がある。
有機半導体ベースのガスセンサは、半導体素材を有機溶媒に溶解させて、多様な印刷工程により溶液状に製造可能なため、既存のガスセンサの製造費用を画期的に低減することができる。したがって、最近、インクジェット印刷などの印刷工程により有機半導体をセンシング物質として報告する印刷型ガスセンサについて活発に研究されているが、センシングのための多様な有機半導体素材に対する研究は相対的に不十分であるのが現状である。
本明細書は、有機トランジスタおよびガスセンサを提供する。
本明細書の一実施態様は、下記化学式１で表される化合物を含む有機半導体層を含む有機トランジスタを提供する。
［化学式１］
前記化学式１において、
ｎ１〜ｎ６はそれぞれ、１〜３の整数であり、
ｎ１〜ｎ６がそれぞれ２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
Ｘ１〜Ｘ６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
Ｙ１〜Ｙ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ"、Ｎ、ＳｉＲ"、Ｐ、またはＧｅＲ"であり、
［Ｐｕｓｈ］は、下記構造のうちのいずれか１つであり、
前記構造において、
ａ、ａ'、ｂおよびｂ'はそれぞれ、１〜５の整数であり、
ａが２以上の場合、２以上のＲ１１３は、互いに同一または異なり、
ａ'が２以上の場合、２以上のＲ１１４は、互いに同一または異なり、
ｂが２以上の場合、２以上のＲ１１５は、互いに同一または異なり、
ｂ'が２以上の場合、２以上のＲ１１６は、互いに同一または異なり、
Ｘ１１、Ｘ１４、Ｘ１５、Ｘ１７、Ｘ２０、Ｘ２２、Ｘ２３、Ｘ２４、Ｘ２５およびＸ２８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１６、Ｘ１８、Ｘ１９、Ｘ２１、Ｘ２６およびＸ２７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、またはＧｅであり、
［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、互いに同一または異なり、それぞれ下記構造のうちのいずれか１つであり、
前記構造において、
ｃは、１〜４の整数であり、
ｃが２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
Ｒ、Ｒ'、Ｒ''、Ｒ１〜Ｒ１６、Ｒ１０１〜Ｒ１１６およびＲ２０１〜Ｒ２０４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
Ｒ１〜Ｒ１６およびＲ１０１〜Ｒ１１６のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を含み、
は、前記化学式１に結合される部位である。
また、本明細書の一実施態様は、前記有機トランジスタを適用したガスセンサを提供する。
本明細書の一実施態様に係る有機トランジスタは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含む化合物を有機半導体層に適用することにより、性能に優れている。
本明細書の一実施態様に係る有機トランジスタは、結晶性および電荷移動度に優れた化合物を有機半導体層に適用することにより、性能に優れている。
〜 本発明の一実施態様に係る有機トランジスタを示す図である。 化合物１−ｂのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物１−ｃのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物１−ｃのＮＭＲデータを示す図である。 化合物１−ｄのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物１−ｄのＮＭＲデータを示す図である。 化合物１−ｆのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物１−ｆのＮＭＲデータを示す図である。 化合物１のＭＳスペクトルを示す図である。 化合物１のＮＭＲデータを示す図である。 化合物２−ｂのＮＭＲデータを示す図である。 化合物２−ｃのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物２−ｃのＮＭＲデータを示す図である。 化合物２−ｄのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物２−ｄのＮＭＲデータを示す図である。 化合物２−ｆのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物２−ｆのＮＭＲデータを示す図である。 化合物２のＭＳスペクトルを示す図である。 化合物２のＮＭＲデータを示す図である。 化合物５−ａのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物５−ａのＮＭＲデータを示す図である。 化合物５のＭＳスペクトルを示す図である。 化合物５のＮＭＲデータを示す図である。 （ａ）化合物１の吸光度を示す図である。 （ｂ）化合物２の吸光度を示す図である。 （ｃ）化合物５の吸光度を示す図である。 （ａ）化合物１のＣＶ測定結果を示す図である。 （ｂ）化合物２のＣＶ測定結果を示す図である。 （ｃ）化合物５のＣＶ測定結果を示す図である。 （ａ）化合物１のＤＳＣ測定結果を示す図である。 （ｂ）化合物２のＤＳＣ測定結果を示す図である。 （ｃ）化合物５のＤＳＣ測定結果を示す図である。 （ａ）１００℃で熱処理した化合物１の光学イメージを示す図である。 （ｂ）１００℃で熱処理した化合物２の光学イメージを示す図である。 （ｃ）１００℃で熱処理した化合物５の光学イメージを示す図である。 （ｄ）化合物１、化合物２および化合物５の結晶サイズ分布を示す図である。 （ａ）化合物１、化合物２および化合物５のＸＲＤ測定結果を示す図である。 （ｂ）化合物１の熱処理条件によるＸＲＤ測定結果を示す図である。 （ｃ）化合物２の熱処理条件によるＸＲＤ測定結果を示す図である。 （ｄ）化合物５の熱処理条件によるＸＲＤ測定結果を示す図である。 化合物２および化合物５のＧＩＷＡＸＳ測定結果を示す図である。 化合物１、２および５をフィルムに形成した後のＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）測定結果である。 化合物６のＮＭＲスペクトルを示す図である。 化合物６のＭＳスペクトルを示す図である。 化合物７−ｂのＮＭＲスペクトルを示す図である。 化合物７−ｂのＭＳスペクトルを示す図である。 化合物７のＮＭＲスペクトルを示す図である。 化合物７のＭＳスペクトルを示す図である。 、 本明細書の一実施態様に係る有機トランジスタの特性を評価して示す図である。 、 本明細書の一実施態様に係るガスセンサの特性を評価して示す図である。 １０：基板 ２０：ゲート電極 ３０：絶縁層 ４０：ソース電極 ５０：ドレイン電極 ６０：有機半導体層
以下、本明細書について詳細に説明する。
本明細書は、前記化学式１で表される化合物を含む有機半導体層を含む有機トランジスタを提供する。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
本明細書において、「隣接した」基は、当該置換基が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換基、または当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味することができる。例えば、ベンゼン環におけるオルト（ｏｒｔｈｏ）位に置換された２個の置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された２個の置換基は、互いに「隣接した」基と解釈されてもよい。
本明細書において、置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合された水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；カルボニル基；エステル基；ヒドロキシ基；アルキル基；シクロアルキル基；アルコキシ基；アリールオキシ基；アルキルチオキシ基；アリールチオキシ基；アルキルスルホキシ基；アリールスルホキシ基；アルケニル基；シリル基；シロキサン基；ホウ素基；アミン基；アリールホスフィン基；ホスフィンオキシド基；アリール基；およびヘテロ環基からなる群より選択された１または２以上の置換基で置換されているか、前記例示された置換基のうちの２以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいずれの置換基も有しないことを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。
本明細書において、
は、他の置換基または結合部に結合される部位を意味する。
本明細書において、ハロゲン基は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素になってもよい。
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜３０のものが好ましい。具体的には、下記のような構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、アミド基は、アミド基の窒素が水素、炭素数１〜３０の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数６〜３０のアリール基で置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、カルボニル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜３０のものが好ましい。具体的には、下記のような構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、エステル基は、エステル基の酸素が炭素数１〜２５の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数６〜３０のアリール基で置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１〜３０のものが好ましい。具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、１−メチル−ブチル、１−エチル−ブチル、ペンチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ヘキシル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ヘプチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、ｎ−オクチル、ｔｅｒｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、１−エチル−プロピル、１，１−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、４−メチルヘキシル、５−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数３〜３０のものが好ましく、具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、３−メチルシクロペンチル、２，３−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、３−メチルシクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、２，３−ジメチルシクロヘキシル、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜３０のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｉ−プロピルオキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、３，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブチルオキシ、ｎ−オクチルオキシ、ｎ−ノニルオキシ、ｎ−デシルオキシ、ベンジルオキシ、ｐ−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アミン基は、−ＮＨ２；アルキルアミン基；Ｎ−アリールアルキルアミン基；アリールアミン基；Ｎ−アリールヘテロアリールアミン基；Ｎ−アルキルヘテロアリールアミン基およびヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、１〜３０のものが好ましい。アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、９−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、Ｎ−フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、Ｎ−フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、Ｎ−アルキルアリールアミン基は、アミン基のＮにアルキル基およびアリール基が置換されたアミン基を意味する。
本明細書において、Ｎ−アリールヘテロアリールアミン基は、アミン基のＮにアリール基およびヘテロアリール基が置換されたアミン基を意味する。
本明細書において、Ｎ−アルキルヘテロアリールアミン基は、アミン基のＮにアルキル基およびヘテロアリールアミン基が置換されたアミン基を意味する。
本明細書において、アルキルアミン基、Ｎ−アリールアルキルアミン基、アルキルチオキシ基、アルキルスルホキシ基、Ｎ−アルキルヘテロアリールアミン基中のアルキル基は、前述したアルキル基の例示の通りである。具体的には、アルキルチオキシ基としては、メチルチオキシ基、エチルチオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオキシ基、ヘキシルチオキシ基、オクチルチオキシ基などがあり、アルキルスルホキシ基としては、メシル、エチルスルホキシ基、プロピルスルホキシ基、ブチルスルホキシ基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２〜３０のものが好ましい。具体例としては、ビニル、１−プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、１，３−ブタジエニル、アリル、１−フェニルビニル−１−イル、２−フェニルビニル−１−イル、２，２−ジフェニルビニル−１−イル、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ホウ素基は、−ＢＲ１００Ｒ２００であってもよいし、前記Ｒ１００およびＲ２００は、同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数３〜３０の単環もしくは多環のシクロアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。
本明細書において、ホスフィンオキシド基は、具体的には、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシドなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリール基は、単環式もしくは多環式であってもよい。
前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数６〜３０のものが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記アリール基が多環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数１０〜３０のものが好ましい。具体的には、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、
などになってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基、アリールスルホキシ基、Ｎ−アリールアルキルアミン基、Ｎ−アリールヘテロアリールアミン基、およびアリールホスフィン基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の通りである。具体的には、アリールオキシ基としては、フェノキシ基、ｐ−トリルオキシ基、ｍ−トリルオキシ基、３，５−ジメチル−フェノキシ基、２，４，６−トリメチルフェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、３−ビフェニルオキシ基、４−ビフェニルオキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、４−メチル−１−ナフチルオキシ基、５−メチル−２−ナフチルオキシ基、１−アントリルオキシ基、２−アントリルオキシ基、９−アントリルオキシ基、１−フェナントリルオキシ基、３−フェナントリルオキシ基、９−フェナントリルオキシ基などがあり、アリールチオキシ基としては、フェニルチオキシ基、２−メチルフェニルチオキシ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオキシ基などがあり、アリールスルホキシ基としては、ベンゼンスルホキシ基、ｐ−トルエンスルホキシ基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノアリールアミン基、置換もしくは非置換のジアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリアリールアミン基がある。前記アリールアミン基中のアリール基は、単環式アリール基であってもよく、多環式アリール基であってもよい。前記アリール基が２以上を含むアリールアミン基は、単環式アリール基、多環式アリール基、または単環式アリール基と多環式アリール基を同時に含んでもよい。例えば、前記アリールアミン基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、ヘテロ環基およびヘテロアリール基は、炭素でない原子、異種原子を１以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、Ｏ、Ｎ、Ｓｅ、およびＳなどからなる群より選択される原子を１以上含むことができる。炭素数は特に限定されないが、炭素数２〜３０のものが好ましく、前記ヘテロ環基およびヘテロアリール基は、単環式もしくは多環式であってもよい。ヘテロ環基およびヘテロアリール基の例としては、チオフェン基、フラニル基、ピロール基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリニル基（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロアリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノヘテロアリールアミン基、置換もしくは非置換のジヘテロアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリヘテロアリールアミン基がある。前記ヘテロアリール基が２以上を含むヘテロアリールアミン基は、単環式ヘテロアリール基、多環式ヘテロアリール基、または単環式ヘテロアリール基と多環式ヘテロアリール基を同時に含んでもよい。例えば、前記ヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基は、前述したヘテロアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、Ｎ−アリールヘテロアリールアミン基およびＮ−アルキルヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基の例示は、前述したヘテロアリール基の例示の通りである。
本明細書において、前記［Ｐｕｓｈ］は、化合物内において電子供与体として作用する。
本明細書において、前記［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、化合物内において電子受容体として作用する。
本明細書において、前記化学式１において、［Ｐｕｓｈ］は、前記化合物内において酸化（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）特性を有する。
本明細書において、前記化学式１において、［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、前記化合物内において還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）特性を有する。
本明細書において、前記［Ｐｕｓｈ］、［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、循環電圧電流法（ＣＶ、ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）を利用して測定した時、前記［Ｐｕｓｈ］は、［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］と比較して相対的に酸化特性を有し、前記［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、［Ｐｕｓｈ］と比較して相対的に還元特性を有する。
ただし、本明細書において、酸化特性および還元特性は相対的なもので、前記［Ｐｕｓｈ］は、酸化特性を有するものの、還元特性も併せて有することができ、前記［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、還元特性を有するものの、酸化特性も併せて有することができる。
本明細書の一実施態様に係る化合物において、［Ｐｕｓｈ］は、相対的に電子供与体として作用し、［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、電子受容体として作用する。この場合に、ＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）状態の電子は、相対的に［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］に集中（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）する。これによって、［Ｐｕｓｈ］と［Ｐｕｌｌ１］との間、および［Ｐｕｓｈ］と［Ｐｕｌｌ２］との間に分極が存在する。
本明細書は、前記［Ｐｕｓｈ］と［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｓｈ］と［Ｐｕｌｌ２］との間に、相対的に平面性に優れ、共役構造（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）を有するリンカーを導入し、電子が化合物内で速やかに［Ｐｕｌｌ］方向に移動させて、電子の集中を極大化させることができる。この場合、形成されたエキシトンが分子内で速やかに移動することができ、エキシトンの分極を極大化できて、低いバンドギャップの特性を有することができる。
本明細書において、エネルギー準位は、エネルギーの大きさを意味するものである。したがって、真空準位からマイナス（−）方向にエネルギー準位が表示される場合にも、エネルギー準位は、当該エネルギー値の絶対値を意味すると解釈される。例えば、ＨＯＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最高占有分子オービタル（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味する。また、ＬＵＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最低非占有分子オービタル（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１のＲ１〜Ｒ１６、Ｒ１０１〜Ｒ１１６およびＲ２０１〜Ｒ２０４が、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；ハロゲン基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、Ｒ１〜Ｒ１６およびＲ１０１〜Ｒ１１６のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１のＲ１〜Ｒ１６、Ｒ１０１〜Ｒ１１６およびＲ２０１〜Ｒ２０４が、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシリル基；または置換もしくは非置換のシロキサン基であり、Ｒ１〜Ｒ１６およびＲ１０１〜Ｒ１１６のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ１〜Ｘ６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、Ｏ、ＳｉＲＲ'、またはＳであり、ＲおよびＲ'は、前述した通りである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ１〜Ｙ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ"、Ｎ、またはＳｉＲ"であり、Ｒ''は、前述した通りである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ１１〜Ｘ２８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、Ｏ、ＳｉＲＲ'、またはＳであり、ＲおよびＲ'は、前述した通りである。
本明細書において、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を含むというのは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基だけでなく、シリル基またはシロキサン基で置換されたものも意味する。例えば、シリル基で置換されたアルキル基、シリル基で置換されたアルコキシ基であってもよい。
本明細書において、前記化学式１の化合物は、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含むことにより、結晶性が向上する効果がある。
本明細書において、前記化学式１の化合物は、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含むことにより、有機トランジスタの有機半導体層に適用した時、電荷の移動度、ｏｎ−ｏｆｆ電流比率といった有機トランジスタの性能が向上する効果がある。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化学式１−１または化学式１−２で表されてもよい。
［化学式１−１］
［化学式１−２］
前記化学式１−１および１−２において、
ｎ１〜ｎ６、［Ｐｕｓｈ］、［Ｐｕｌｌ１］、［Ｐｕｌｌ２］、Ｘ１〜Ｘ６、Ｙ１〜Ｙ４およびＲ１〜Ｒ１２の定義は、前記化学式１と同じであり、
ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５はそれぞれ、０〜５の整数であり、
ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５がそれぞれ２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化学式１−３〜化学式１−８のうちのいずれか１つで表されてもよい。
［化学式１−３］
［化学式１−４］
［化学式１−５］
［化学式１−６］
［化学式１−７］
［化学式１−８］
前記化学式１−３〜１−８において、
ｎ１〜ｎ６、［Ｐｕｓｈ］、［Ｐｕｌｌ１］、［Ｐｕｌｌ２］、Ｘ１〜Ｘ６、Ｘ１１〜Ｘ１８、Ｘ２３、Ｘ２４、Ｙ１〜Ｙ４、Ｒ１〜Ｒ１２、Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１１１およびＲ１１２の定義は、前記化学式１と同じであり、
ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５はそれぞれ、０〜５の整数であり、
ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５がそれぞれ２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；ハロゲン基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシリル基；または置換もしくは非置換のシロキサン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換の炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換の炭素数１〜５の直鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９およびＲ６０１〜Ｒ６０９は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換のメチル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ２は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ３は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ４は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ５は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ６は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ１は、Ｎである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ２は、Ｎである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ３は、Ｎである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ４は、Ｎである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１１は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１２は、Ｏである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１３は、Ｏである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１４は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１５は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１６は、Ｓｉである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１７は、Ｓｉである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１８は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ２３は、Ｓである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ２４は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］はそれぞれ、
であり、Ｒ２０１の定義は、前記化学式１で定義した通りである。
本明細書の一実施態様において、前記［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］はそれぞれ、
であり、Ｒ２０１は、置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２０１は、炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２０１は、炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２０１は、炭素数１〜１０の直鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２０１は、オクチル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２０１は、エチル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化合物のうちのいずれか１つである。
本明細書の一実施態様に係る化合物は、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含むことにより、結晶性が向上する効果がある。
本明細書の一実施態様に係る化合物は、バルキー（Ｂｕｌｋｙ）な側鎖（ｓｉｄｅ ｃｈａｉｎ）の構造を含むため、溶解度が向上できる。
また、本明細書の一実施態様に係る化合物は、弾性を付与することができる。この場合、フレキシブル素子の材料として使用できる。
本明細書の一実施態様に係る化合物は、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含むことにより、有機トランジスタの有機半導体層に適用した時、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基が含まれていない化合物を有機トランジスタに適用した場合より、電荷の移動度、ｏｎ／ｏｆｆ電流比率といった有機トランジスタの性能が向上する効果がある。
本明細書の一実施態様は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および前記有機半導体層と接する絶縁層を含む有機トランジスタを提供する。
本明細書において、前記有機半導体層の製造方法は、当技術分野で利用される方法であれば特に限定されず、真空蒸着法、スパッタリング、Ｅ−ビーム、熱蒸着、スピンコーティング、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティング、ドクターブレード、またはグラビアプリンティング法を用いて製造できる。
本明細書において、有機トランジスタは、上部ゲート（ｔｏｐ ｇａｔｅ）構造であってもよい。具体的には、基板上にソース電極およびドレイン電極が先に形成され、その後に、有機半導体層および絶縁層、ゲート電極が順次に形成される。図１には、これによる有機トランジスタ構造を示した。
本明細書において、有機トランジスタは、下部ゲート（ｂｏｔｔｏｍ ｇａｔｅ）構造のうち、下部接触（ｂｏｔｔｏｍ ｃｏｎｔａｃｔ）構造であってもよい。具体的には、基板上にゲート電極および絶縁層が順次に形成され、その後に、絶縁層上にソース電極およびドレイン電極が形成され、最後に、ソース電極およびドレイン電極上に有機半導体層が形成される。図２および図３には、これによる有機トランジスタ構造を示した。
本明細書において、有機トランジスタは、下部ゲート（ｂｏｔｔｏｍ ｇａｔｅ）構造のうち、上部接触（ｔｏｐ ｃｏｎｔａｃｔ）構造であってもよい。具体的には、基板上にゲート電極および絶縁層が順次に形成され、その後に、絶縁層上に有機半導体層が形成され、最後に、有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極が形成される。図４には、これによる有機トランジスタ構造を示した。
本明細書において、前記基板は、当技術分野で用いられる物質が使用できる。例えば、ガラス、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＰ）、ポリアクリレート（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリノルボルネン（Ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ）、およびポリエーテルスルホン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ：ＰＥＳ）のようなプラスチック基板またはガラス基板が使用できる。
また、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間に、表面処理として、ＨＭＤＳ（１，１，１，３，３，３−ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）やＯＴＳ（ｏｃｔｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）、ＯＴＤＳ（ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）をコーティングしても、しなくてもよい。
本明細書において、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極は、当技術分野で使用される物質であれば特に限定されない。例えば、導電性物質であれば可能である。具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、およびインジウムチン酸化物（ＩＴＯ）からなる群より選択された物質であってもよい。
本明細書において、前記ソース電極およびドレイン電極は、Ｅ−ビーム、フォトリソグラフィ方法を用いて製造できるが、これにのみ限定されるものではない。
本明細書において、絶縁層は、当技術分野で使用される物質であれば特に限定されない。例えば、絶縁率が高くてゲート電極上に形成しやすいシリコンジオキシド（ＳｉＯ２）を使用することができる。
本明細書において、前記絶縁層の製造方法は、当技術分野で利用される方法であれば特に限定されず、例えば、Ｅ−ビーム、フォトリソグラフィ方法を用いて製造できるが、これにのみ限定されるものではない。
本明細書において、前記有機トランジスタは、単層または多層に形成される。
本明細書は、前述の有機トランジスタを適用したガスセンサを提供する。具体的には、前記ガスセンサは、有機トランジスタを特定のガスに露出させることにより、有機トランジスタの有機半導体層がガス物質との接触により電気的特性が変化する特性を利用したものであってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、絶縁層、および前記化学式１の単位を含む化合物を含む有機半導体層が備えられる。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、有機半導体層に炭素ベースの物質をさらに含んでもよい。
本明細書において、炭素ベースの物質は、カーボンブラック、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）、活性炭、多孔性炭素（Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）、カーボンファイバー（Ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ）、およびカーボンナノワイヤ（Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｗｉｒｅ）からなる群より選択される１種以上を意味する。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、アンモニア（ＮＨ３）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、フッ酸（ＨＦ）、窒素酸化物、硫黄酸化物、および／またはエタノールを感知する。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、ガスセンサをそれぞれのガスの飽和蒸気圧に露出させ、センサをプローブステーションに連結して感度を測定してもよいが、これに限定されず、当業界で使用されるトランジスタの電極に連結されて電流値を測定できる装置でガスセンサの特性評価が可能である。
本明細書において、「感知」は、前記ガスセンサの有機半導体層表面と気体との相互作用によって、有機半導体層表面の伝導電子の密度が変化することを意味する。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、硫黄酸化物に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上であってもよい。具体的には、前記ガスセンサは、硫黄酸化物に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上９０％以下であってもよい。
本明細書において、「感度が空気対比０．１ｐｐｍ以上」は、空気中に０．１ｐｐｍ以上が存在すれば感知可能であることを意味することができる。例えば、「硫黄酸化物に対する感度が空気対比０．１ｐｐｍ以上」は、空気中に硫黄酸化物が０．１ｐｐｍだけ存在しても感知可能であることを意味することができる。
本明細書において、１％は、１０，０００ｐｐｍである。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、アンモニア（ＮＨ３）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上であってもよい。具体的には、前記ガスセンサは、アンモニア（ＮＨ３）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上９０％以下であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、エチレン（Ｃ２Ｈ４）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上であってもよい。具体的には、前記ガスセンサは、エチレン（Ｃ２Ｈ４）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上９０％以下であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、エタノールに対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０超過２０％以下であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上であってもよい。具体的には、前記ガスセンサは、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上９０％以下であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、フッ酸（ＨＦ）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上であってもよい。具体的には、前記ガスセンサは、フッ酸（ＨＦ）に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上９０％以下であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記ガスセンサは、窒素酸化物に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上であってもよい。具体的には、前記ガスセンサは、窒素酸化物に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上９０％以下であってもよい。
以下、本明細書を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本明細書の範囲が以下に詳述する実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。
製造例１．化合物１の製造
（１）化合物１−ｂの製造
１５０ｍＬのクロロホルム（ＣＨＣｌ３）に１−ａ（５．２９ｇ、６ｍｍｏｌ）を溶かした後、常温でＮ−ブロモスクシンイミド（Ｎ−ｂｒｏｍｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ、ＮＢＳ）（１．２８ｇ、７．２ｍｍｏｌ）を注入後、４８時間撹拌した。反応後、反応物を２５０ｍＬの水に入れて、ジクロロメタンで抽出した。その後、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（ヘキサン：ジクロロメタン＝２：１（溶離液））で精製して、化合物１−ｂを得た。（収率：７１％）
図５は、化合物１−ｂのＭＳスペクトルを示す図である。
（２）化合物１−ｃの製造
２００ｍＬのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）と２Ｍ炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）５０ｍＬに、化合物１−ｂ（４．０９２ｇ、４．２６ｍｍｏｌ）と２−アルデヒド−チオフェンボロニックエステル（２−ａｌｄｅｈｙｄｅ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ｂｏｒｏｎｉｃ ｅｓｔｅｒ）（０．９３５ｇ、６ｍｍｏｌ）を溶かし、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）触媒（０．２４２７ｇ、０．２１ｍｍｏｌ）を入れて、７０℃で７２時間撹拌した、反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（ヘキサン：ジクロロメタン＝１０：１〜１：１（溶離液））で精製して、化合物１−ｃを得た。（収率：７９％）
図６は、化合物１−ｃのＭＳスペクトルを示す図である。
図７は、化合物１−ｃのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（３）化合物１−ｄの製造
８０ｍＬのクロロホルム（ＣＨＣｌ３）に化合物１−ｃ（３ｇ、３．０３ｍｍｏｌ）を溶かし、Ｎ−ブロモスクシンイミド（Ｎ−ｂｒｏｍｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ、ＮＢＳ）（０．５９ｇ、３．３３ｍｍｏｌ）を入れて、常温で４８時間撹拌した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェートで（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（ヘキサン：ジクロロメタン＝１０：１〜１：１（溶離液））で精製して、化合物１−ｄを得た。（収率：８１％）
図８は、化合物１−ｄのＭＳスペクトルを示す図である。
図９は、化合物１−ｄのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（４）化合物１−ｆの製造
６０ｍＬのトルエンと６ｍＬのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に、化合物１−ｅ（１．１８ｇ、１．１０ｍｍｏｌ）と化合物１−ｄ（２．６２３ｇ、２．４５ｍｍｏｌ）を溶かし、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、Ｐｄ２ｄｂａ３）触媒（０．０５０４ｇ、０．０５５ｍｍｏｌ）とトリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）リガンド（０．０５７７ｇ、０．２２ｍｍｏｌ）を入れて、１１０℃で４８時間撹拌した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ヘキサン）を通して、化合物１−ｆを得る。（収率：５７％）
図１０は、化合物１−ｆのＭＳスペクトルを示す図である。
図１１は、化合物１−ｆのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（５）化合物１の製造
クロロホルム（ＣＨＣｌ３）３０ｍＬに、化合物１−ｆ（０．４０９ｇ、０．１５ｍｍｏｌ）と３−オクチルロダニン（３−ｏｃｔｙｌｒｈｏｄａｎｉｎｅ）（０．３６８１ｇ、１．５ｍｍｏｌ）を溶かし、常温でピペリジン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ）３滴を入れて、２４時間還流した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、クロロホルム（ＣＨＣｌ３））を通して、暗褐色の固体を得た。得られた固体をＣＨＣｌ３とヘキサンで２回または３回の再結晶を通して、化合物１を得た。（収率：６７％）
図１２は、化合物１のＭＳスペクトルを示す図である。
図１３は、化合物１のＮＭＲスペクトルを示す図である。
製造例２．化合物２の製造
（１）化合物２−ｂの製造
３０ｍＬのジクロロメタンに、２−ａと４−ジメチルアミノピリジン（４−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｙｒｉｄｉｎｅ、４−ＤＭＡＰ）（０．３６ｇ、２．９２ｍｍｏｌ）を溶かした後、０℃でトリエチルアミン（ｔｒｉｅｈｔｙｌａｍｉｎｅ、Ｅｔ３Ｎ）（３ｍＬ、２１．５１ｍｍｏｌ）とトリヘキシルクロロシラン（ｔｒｉｈｙｘｙｌｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ、ＣｌＳｉ（ｈｅｘ）３）（７．４６ｍＬ、２０．３７ｍｍｏｌ）を入れて、常温で１２時間撹拌した。反応後、反応物を１００ｍＬの水に入れてジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ヘキサン）で精製して、化合物２−ｂを得た。（収率：９４％）
図１４は、化合物２−ｂのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（２）化合物２−ｃの製造
７０ｍＬのトルエンに、化合物２−ｂ（５ｇ、６ｍｍｏｌ）とトリブチルチン−チオフェン（ｔｒｉｂｕｔｙｌｔｉｎ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（９．３３ｇ、２５ｍｍｏｌ）を溶かし、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、Ｐｄ２ｄｂａ３）触媒（０．４５８ｇ、０．０５ｍｍｏｌ）とトリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）リガンド（０．５２ｇ、２ｍｍｏｌ）を入れて、１１０℃で４８時間撹拌した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ヘキサン）を通して、化合物２−ｃを得た。（収率：５９％）
図１５は、化合物２−ｃのＭＳスペクトルを示す図である。
図１６は、化合物２−ｃのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（３）化合物２−ｄの製造
１００ｍＬのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）と化合物２−ｃ（３ｇ、３．５５ｍｍｏｌ）を溶かした後、−７８℃で２Ｍリチウムジイソプロピルアミド（ｌｉｔｈｉｕｍ ｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｉｄｅ、ＬＤＡ）（５．３２５ｍＬ、１０．６５ｍｍｏｌ）を徐々に注入した後、−７８℃で２時間撹拌した。同一温度でトリメチルチンクロライド（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｔｉｎｃｈｌｏｒｉｄｅ、Ｍｅ３ＳｎＣｌ）（１１ｍＬ、１１ｍｍｏｌ）を入れて、常温に徐々に上げた後、常温で３時間反応した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去して、化合物２−ｄを得た。（収率８３．４％）
図１７は、化合物２−ｄのＭＳスペクトルを示す図である。
図１８は、化合物２−ｄのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（４）化合物２−ｆの製造
３０ｍＬのトルエンと１０ｍＬのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に、化合物２−ｄ（０．９３ｇ、０．８０ｍｍｏｌ）と化合物２−ｅ（１．４８ｇ、２．０８ｍｍｏｌ）を溶かし、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、Ｐｄ２ｄｂａ３）触媒（０．０２９ｇ、０．０２５ｍｍｏｌ）を入れて、１１０℃で４８時間撹拌した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、クロロホルム（ＣＨＣｌ３））を通して、化合物２−ｆを得た。（収率：５９％）
図１９は、化合物２−ｆのＭＳスペクトルを示す図である。
図２０は、化合物２−ｆのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（５）化合物２の製造
クロロホルム（ＣＨＣｌ３）３０ｍＬに、化合物２−ｆ（０．４２ｇ、０．２ｍｍｏｌ）と３−オクチルロダニン（３−ｏｃｔｙｌｒｈｏｄａｎｉｎｅ）（０．３６８ｇ、１．５ｍｍｏｌ）を溶かし、常温でピペリジン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ）３滴を入れて、２４時間還流した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、クロロホルム（ＣＨＣｌ３））を通して、化合物２を得た。（収率：６１％）
図２１は、化合物２のＭＳスペクトルを示す図である。
図２２は、化合物２のＮＭＲスペクトルを示す図である。
製造例３．化合物５の製造
（１）化合物５−ａの製造
６０ｍＬのトルエンと６ｍＬのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に、化合物１−ｅ（０．８６ｇ、０．８ｍｍｏｌ）と化合物２−ｅ（１．３４ｇ、１．８８ｍｍｏｌ）を溶かし、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、Ｐｄ２ｄｂａ３）触媒（０．０５０４ｇ、０．０５５ｍｍｏｌ）とトリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）リガンド（０．０５７７ｇ、０．２２ｍｍｏｌ）を入れて、１１０℃で４８時間撹拌した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、クロロホルム（ＣＨＣｌ３））を通して、化合物５−ａを得る。（収率：５８％）
図２３は、化合物５−ａのＭＳスペクトルを示す図である。
図２４は、化合物５−ａのＮＭＲスペクトルを示す図である。
（２）化合物５の製造
クロロホルム（ＣＨＣｌ３）２０ｍＬに、化合物５−ａ（０．４０２ｇ、０．２０ｍｍｏｌ）と３−オクチルロダニン（３−ｏｃｔｙｌｒｈｏｄａｎｉｎｅ）（０．４９１ｇ、２．０ｍｍｏｌ）を溶かし、常温でピペリジン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ）３滴を入れて、２４時間還流した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ、ＭｇＳＯ４）で残留水を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム（溶離液：ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、クロロホルム（ＣＨＣｌ３））を通して、暗褐色の固体を得た。得られた固体をクロロホルム（ＣＨＣｌ３）とヘキサンで２回または３回の再結晶を通して、化合物５を得た。（収率：６６％）
図２５は、化合物５のＭＳスペクトルを示す図である。
図２６は、化合物５のＮＭＲスペクトルを示す図である。
図２７（ａ）は、化合物１の吸光度を示す図である。
図２７（ａ）において、化合物１（ａ）は溶液状態の化合物１を、化合物１（ｂ）は薄膜に形成された化合物１を、化合物１（ｃ）は薄膜に形成されてから１１０℃で熱処理された化合物１を意味する。
図２７（ｂ）は、化合物２の吸光度を示す図である。
図２７（ｂ）において、化合物２（ａ）は溶液状態の化合物２を、化合物２（ｂ）は薄膜に形成された化合物２を、化合物２（ｃ）は薄膜に形成されてから１１０℃で熱処理された化合物２を意味する。
図２７（ｃ）は、化合物５の吸光度を示す図である。
図２７（ｃ）において、化合物５（ａ）は溶液状態の化合物５を、化合物５（ｂ）は薄膜に形成された化合物５を、化合物５（ｃ）は薄膜に形成されてから１１０℃で熱処理された化合物５を意味する。
図２７（ａ）と図２７（ｃ）において、溶液状態の化合物１（ａ）および化合物５（ａ）のλｍａｘは７１０ｎｍと同一であるのに対し、薄膜状態の化合物１（ｂ）のλｍａｘは７７５ｎｍ、化合物５（ｂ）のλｍａｘは７６５ｎｍで化合物１（ｂ）が化合物５（ｂ）より赤色偏移（ｒｅｄ−ｓｈｉｆｔ）したことを確認することができる。これによって、化合物１がバルキー（ｂｕｌｋｙ）なサイドチェーン（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）を有しているにもかかわらず、フィルムパッキング（ｆｉｌｍ ｐａｃｋｉｎｇ）の面で向上した特性を示すことが分かる。
図２７（ｂ）と図２７（ｃ）においても、化合物２が化合物５よりバルキー（ｂｕｌｋｙ）なサイドチェーン（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）を有しているにもかかわらず、フィルムパッキング（ｆｉｌｍ ｐａｃｋｉｎｇ）の面で向上した特性を示すことが分かる。また、フィルムを１１０℃で熱処理した後の化合物２（ｃ）の振動ピーク（ｖｉｂｒｏｎｉｃ ｐｅａｋ）が大きく増加したことからみて、化合物２が優れた結晶性を有することが分かる。
図２８（ａ）、２８（ｂ）および２８（ｃ）はそれぞれ、化合物１、化合物２および化合物５のＣＶ測定結果を示す図である。これによって、それぞれの化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯエネルギーレベルを知ることができる。
図２９（ａ）、２９（ｂ）および２９（ｃ）はそれぞれ、化合物１、化合物２および化合物５のＤＳＣ測定結果を示す図である。これによって、化合物１、化合物２および化合物５がそれぞれ異なるＴｍとＴｃを有することが分かる。
図３０（ａ）は、１００℃で熱処理した後の化合物１の光学イメージを示す図である。
図３０（ｂ）は、１００℃で熱処理した後の化合物２の光学イメージを示す図である。
図３０（ｃ）は、１００℃で熱処理した後の化合物５の光学イメージを示す図である。
図３０（ｄ）は、化合物１、化合物２および化合物５の結晶サイズ分布を示す図である。
これによって、化合物５は結晶が小さいのに対し、化合物１および２は結晶が大きく形成されたことを確認することができる。
図３１（ａ）は、化合物１、化合物２および化合物５の製造直後のＸＲＤ測定結果を示す図である。
図３１（ｂ）は、化合物１の熱処理条件によるＸＲＤ測定結果を示す図である。
図３１（ｂ）において、化合物１（ａ）は化合物１の製造直後、化合物１（ｂ）は化合物１を３７３Ｋで熱処理した後、化合物１（ｃ）は化合物１を３９３Ｋで熱処理した後を示す。
図３１（ｃ）は、化合物２の熱処理条件によるＸＲＤ測定結果を示す図である。
図３１（ｃ）において、化合物２（ａ）は化合物２の製造直後、化合物２（ｂ）は化合物２を３７３Ｋで熱処理した後、化合物２（ｃ）は化合物２を３９３Ｋで熱処理した後を示す。
図３１（ｄ）は、化合物５の熱処理条件によるＸＲＤ測定結果を示す図である。
図３１（ｄ）において、化合物５（ａ）は化合物５の製造直後、化合物５（ｂ）は化合物５を３７３Ｋで熱処理した後、化合物５（ｃ）は化合物５を３９３Ｋで熱処理した後を示す。
図３１（ａ）により、化合物１および化合物２は、熱処理前にも結晶性を示すが、化合物５は、熱処理前には結晶性を示さないことを確認することができる。
図３１（ｂ）により、化合物１の場合、熱処理前後とも結晶性を示すことを確認することができ、図３１（ｃ）により、化合物２は、熱処理前にも結晶性を示すが、熱処理後に結晶性が大きく向上することを確認することができる。
図３１（ｄ）により、化合物５の場合、熱処理後に結晶性を示すが、化合物１および２に比べて結晶性がわずかであることを確認することができる。
図３２には、化合物２および化合物５の熱処理前後のＧＩＷＡＸＳ測定結果を示した。
図３２において、Ａｓは熱処理前を、ＴＡは熱処理後を意味する。化合物２および化合物５とも熱処理後に結晶方向が変化するとはいえ、化合物２の場合、化合物５の場合より結晶方向がフェースオン（ｆａｃｅ−ｏｎ）方向からエッジオン（ｅｄｇｅ−ｏｎ）方向に大きく変化することを確認することができる。
図３３は、化合物１、２および５をフィルムに形成した後のＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）測定結果である。
図３３において、（ａ）はフィルムに形成された化合物５を、（ｄ）はフィルムに形成されてから１４０℃で熱処理された化合物５を示す。
図３３において、（ｂ）はフィルムに形成された化合物１を、（ｅ）はフィルムに形成されてから１４０℃で熱処理された化合物１を示す。
図３３において、（ｃ）はフィルムに形成された化合物２を、（ｆ）はフィルムに形成されてから１４０℃で熱処理された化合物２を示す。
製造例４．化合物６の製造
化合物５−ａ（０．５２ｇ、０．２６ｍｍｏｌ）と３−エチルロダニン（０．４８ｇ、３ｍｍｏｌ）をクロロホルムに溶かした後、３滴のピペリジンを入れて、２４時間還流した。以後、反応物をジクロロメタンに入れて水で洗浄した後、溶媒を除去した。得られた反応物をシリカ精製し、さらにクロロホルムとメタノールで再結晶しフィルタして、０．５ｇの化合物６を得た。（収率：８４％）
図３４は、化合物６のＮＭＲスペクトルを示す図である。
図３５は、化合物６のＭＳスペクトルを示す図である。
製造例５．化合物７の製造
（１）化合物７−ｂの製造
化合物７−ａ（０．４６ｇ、０．７ｍｍｏｌ）、化合物２−ｅ（１．０７ｇ、１．５ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）（５８ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ）を、３０ｍＬのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）と２Ｍ炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）（７．５ｍＬ、１５ｍｍｏｌ）に溶かし、７０℃で４８時間撹拌した。以後、反応物をメタノールに沈殿させ、沈殿された反応物をフィルタした後、これをシリカ精製した。得られた化合物をクロロホルムとメタノールでさらに再結晶しフィルタして、０．６８ｇの化合物７−ｂを得た。（収率：５９％）
図３６は、化合物７−ｂのＮＭＲスペクトルを示す図である。
図３７は、化合物７−ｂのＭＳスペクトルを示す図である。
（２）化合物７の製造
化合物７−ｂ（０．４０ｇ、０．２４ｍｍｏｌ）と３−エチルロダニン（０．７４ｇ、４．６ｍｍｏｌ）をクロロホルムに溶かした後、３滴のピペリジンを入れて、２４時間還流した。以後、反応物をジクロロメタンに入れて水で洗浄した後、溶媒を除去した。得られた反応物をシリカ精製し、さらにクロロホルムとメタノールで再結晶しフィルタして、０．４１ｇの化合物７を得た。（収率：８７％）
図３８は、化合物７のＮＭＲスペクトルを示す図である。
図３９は、化合物７のＭＳスペクトルを示す図である。
実施例１．
洗浄したガラス基板に、フォトリソグラフィを用いて、金／ニッケル（Ａｕ／Ｎｉ）（１３／３ｎｍ）のソース、ドレイン電極を形成した。ソース、ドレイン電極が形成された基板をアセトン、蒸留水、イソプロピルアルコールで洗浄した後、１１０℃で１時間乾燥した。乾燥した基板を３０分間ＵＶ／オゾン処理した後、グローブボックスに入れた。化合物１を３ｍｇ／ｍＬの濃度にクロロベンゼンに溶かした溶液をグローブボックスに入れた基板上に１５００ｒｐｍでスピンコーティングし、１００℃で熱処理した。その後、ＣＹＴＯＰを２０００ｒｐｍでスピンコーティングし、９０℃で１時間熱処理して、絶縁層を形成した。前記絶縁層上にアルミニウム（Ａｌ）を５０ｎｍ熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）して、ゲート電極を形成した。
実施例２．
前記実施例１の製造方法において、化合物１が含まれた溶液を基板上にスピンコーティングした後、１２０℃で熱処理したことを除けば、実施例１と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
実施例３．
前記実施例１の製造方法において、化合物１が含まれた溶液を基板上にスピンコーティングした後、１４０℃で熱処理したことを除けば、実施例１と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
実施例４．
前記実施例１の製造方法において、化合物１の代わりに化合物２を用いたことを除けば、実施例１と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
実施例５．
前記実施例２の製造方法において、化合物１の代わりに化合物２を用いたことを除けば、実施例２と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
実施例６．
前記実施例３の製造方法において、化合物１の代わりに化合物２を用いたことを除けば、実施例３と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
比較例１．
前記実施例１の製造方法において、化合物１の代わりに化合物５を用いた以外は、実施例１と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
比較例２．
前記比較例１の製造方法において、化合物５が含まれた溶液を１２０℃で熱処理したことを除けば、比較例１と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
比較例３．
前記比較例１の製造方法において、化合物５が含まれた溶液を１４０℃で熱処理したことを除けば、比較例１と同様の方法で有機トランジスタを製造した。
表１および図４０には、本明細書の実施態様に係る有機トランジスタの特性を評価して示した。
図４０（ａ）と図４０（ｄ）は、本明細書の実施例１による有機トランジスタの特性を示す図である。
図４０（ｂ）と図４０（ｅ）は、本明細書の実施例４による有機トランジスタの特性を示す図である。
図４０（ｃ）と図４０（ｆ）は、本明細書の比較例１による有機トランジスタの特性を示す図である。
前記表１および図４０の結果から、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含む化合物（化合物１および２）を有機トランジスタの有機半導体層に適用した実施例１〜６が、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含まない化合物（化合物５）を有機トランジスタの有機半導体層に適用した比較例１〜３より、平均電荷移動度（ａｖｅｒａｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）、最大電荷移動度（ｈｉｇｈｅｓｔ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）、ｏｎ／ｏｆｆ電流比率といった有機トランジスタの性能が向上することを確認することができる。
実施例７．
洗浄したガラス基板に、フォトリソグラフィを用いて、金／ニッケル（Ａｕ／Ｎｉ）（１３／３ｎｍ）のソース、ドレイン電極を形成した。ソース、ドレイン電極が形成された基板をアセトン、蒸留水、イソプロピルアルコールで洗浄した後、１１０℃で１時間乾燥した。乾燥した基板を３０分間ＵＶ／オゾン処理した後、グローブボックスに入れた。化合物１を３ｍｇ／ｍＬの濃度に２−メチルテトラヒドロフラン（２−ｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）に溶かした溶液をグローブボックスに入れた基板上に１５００ｒｐｍでスピンコーティングし、１００℃で熱処理した。その後、ＣＹＴＯＰを２０００ｒｐｍでスピンコーティングし、９０℃で１時間熱処理して、絶縁層を形成した。前記絶縁層上にアルミニウム（Ａｌ）を５０ｎｍ熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）して、ゲート電極を形成した。
実施例８．
洗浄したガラス基板に、フォトリソグラフィを用いて、金／ニッケル（Ａｕ／Ｎｉ）（１３／３ｎｍ）のソース、ドレイン電極を形成した。ソース、ドレイン電極が形成された基板をアセトン、蒸留水、イソプロピルアルコールで洗浄した後、１１０℃で１時間乾燥した。乾燥した基板を３０分間ＵＶ／オゾン処理した後、グローブボックスに入れた。化合物２を３ｍｇ／ｍＬの濃度に２−メチルテトラヒドロフラン（２−ｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）に溶かした溶液をグローブボックスに入れた基板上に１５００ｒｐｍでスピンコーティングし、１４０℃で熱処理した。その後、ＣＹＴＯＰを２０００ｒｐｍでスピンコーティングし、９０℃で１時間熱処理して、絶縁層を形成した。前記絶縁層上にアルミニウム（Ａｌ）を５０ｎｍ熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）して、ゲート電極を形成した。
比較例４．
前記化合物６を用いて素子の作製を試みたが、化合物６が溶媒（２−メチルテトラヒドロフラン（２−ｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ））に溶けず、素子の作製が不可能であった。
比較例５．
前記化合物７を用いて素子の作製を試みたが、化合物７が溶媒（２−メチルテトラヒドロフラン（２−ｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ））に溶けず、素子の作製が不可能であった。
表２および図４１には、本明細書の実施態様に係る有機トランジスタの特性を評価して示した。
図４１（ａ）は、本明細書の実施例７による有機トランジスタの特性を示す図である。
図４１（ｂ）は、本明細書の実施例８による有機トランジスタの特性を示す図である。
前記表２および図４１の結果から、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含む化合物（化合物１および２）は、環境に優しい溶媒（２−ｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）にも溶解しやすく、有機トランジスタの有機半導体層への適用時（実施例７、８）、一般的な溶媒に溶解した場合（実施例１〜６）と類似の性能を示すことを確認することができる。
反面、比較例４および５から、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を側鎖（ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ）に含まない化合物（化合物６、７）の場合、環境に優しい溶媒に溶解しないことを確認することができる。
実施例９．
蒸留水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）、アセトン（ａｃｅｔｏｎｅ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の順にそれぞれ１０分ずつ洗浄されたフレキシブルなＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）基板上に、熱蒸着により５０ｎｍのアルミニウムゲート電極を蒸着した。以後、絶縁層として、シクロヘキサノン８０ｍｇ／ｍｌで溶かしたポリイミドをスピンコーティングし、９０℃で２分乾燥後、１０分間３６５ｎｍのＵＶ下で架橋した後、さらに９０℃で１０分間熱処理した。以後、絶縁層上に化合物１をクロロベンゼンに溶かしてスピンコーティングした。最後に、ソース電極とドレイン電極として、Ａｕを熱蒸着を利用して１３ｎｍの厚さに形成して、有機トランジスタベースのガスセンサを製造した。
図４２は、実施例９で製造されたガスセンサの性能測定結果を示す図である。図４２において、（ａ）ドレイン電圧−５Ｖ、ゲート電圧−２０Ｖの時、（ｂ）はドレイン電圧−４０Ｖ、ゲート電圧−２０Ｖの時、（ｃ）はドレイン電圧−５Ｖ、ゲート電圧−４０Ｖの時、（ｄ）はドレイン電圧−４０Ｖ、ゲート電圧−４０Ｖの時である。
実施例１０．
実施例９において、化合物１の代わりに化合物２を用いたことを除けば、実施例９と同様の方法でガスセンサを製造した。
図４３は、実施例１０で製造されたガスセンサの性能測定結果を示す図である。図４３において、（ａ）ドレイン電圧−５Ｖ、ゲート電圧−２０Ｖの時、（ｂ）はドレイン電圧−４０Ｖ、ゲート電圧−２０Ｖの時、（ｃ）はドレイン電圧−５Ｖ、ゲート電圧−４０Ｖの時、（ｄ）はドレイン電圧−４０Ｖ、ゲート電圧−４０Ｖの時である。

Claims (15)

  1. 下記化学式１で表される化合物を含む有機半導体層を含む有機トランジスタ：
    ［化学式１］
    前記化学式１において、
    ｎ１〜ｎ６はそれぞれ、１〜３の整数であり、
    ｎ１〜ｎ６がそれぞれ２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
    Ｘ１〜Ｘ６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
    Ｙ１〜Ｙ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ"、Ｎ、ＳｉＲ"、Ｐ、またはＧｅＲ"であり、
    ［Ｐｕｓｈ］は、下記構造のうちのいずれか１つであり、
    前記構造において、
    ａ、ａ'、ｂおよびｂ'はそれぞれ、１〜５の整数であり、
    ａが２以上の場合、２以上のＲ１１３は、互いに同一または異なり、
    ａ'が２以上の場合、２以上のＲ１１４は、互いに同一または異なり、
    ｂが２以上の場合、２以上のＲ１１５は、互いに同一または異なり、
    ｂ'が２以上の場合、２以上のＲ１１６は、互いに同一または異なり、
    Ｘ１１、Ｘ１４、Ｘ２３、Ｘ２４、Ｘ２５およびＸ２８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
    Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ２６およびＸ２７は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、またはＧｅであり、
    ［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］は、互いに同一または異なり、それぞれ下記構造のうちのいずれか１つであり、
    前記構造において、
    ｃは、１〜４の整数であり、
    ｃが２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
    Ｒ、Ｒ'、Ｒ''、Ｒ１〜Ｒ１６、Ｒ１０１〜Ｒ１１６およびＲ２０１〜Ｒ２０４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
    Ｒ１〜Ｒ１６およびＲ１０１〜Ｒ１１６のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を含み、
    は、前記化学式１に結合される部位である。
  2. 前記Ｒ１〜Ｒ１６、Ｒ１０１〜Ｒ１１６およびＲ２０１〜Ｒ２０４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；ハロゲン基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
    Ｒ１〜Ｒ１６およびＲ１０１〜Ｒ１１６のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基を含む、請求項１に記載の有機トランジスタ。
  3. 前記Ｒ１〜Ｒ１６、Ｒ１０１〜Ｒ１１６およびＲ２０１〜Ｒ２０４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシリル基；または置換もしくは非置換のシロキサン基であり、
    Ｒ１〜Ｒ１６およびＲ１０１〜Ｒ１１６のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換のシリル基、または置換もしくは非置換のシロキサン基である、請求項１に記載の有機トランジスタ。
  4. 前記Ｘ１〜Ｘ６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、Ｏ、ＳｉＲＲ'、またはＳである、請求項１に記載の有機トランジスタ。
  5. 前記Ｙ１〜Ｙ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ"、Ｎ、またはＳｉＲ"である、請求項１に記載の有機トランジスタ。
  6. 前記Ｘ１１〜Ｘ２８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、Ｏ、ＳｉＲＲ'、またはＳである、請求項１に記載の有機トランジスタ。
  7. 前記化学式１は、下記化学式１−１または化学式１−２で表されるものである、請求項１から６のいずれか一項に記載の有機トランジスタ：
    ［化学式１−１］
    ［化学式１−２］
    前記化学式１−１および１−２において、
    ｎ１〜ｎ６、［Ｐｕｓｈ］、［Ｐｕｌｌ１］、［Ｐｕｌｌ２］、Ｘ１〜Ｘ６、Ｙ１〜Ｙ４およびＲ１〜Ｒ１２の定義は、前記化学式１と同じであり、
    ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５はそれぞれ、０〜５の整数であり、
    ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５がそれぞれ２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
    Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
  8. 前記化学式１は、下記化学式１−４〜化学式１−８のうちのいずれか１つで表されるものである、請求項１から７のいずれか一項に記載の有機トランジスタ：
    ［化学式１−４］
    ［化学式１−５］
    ［化学式１−７］
    ［化学式１−８］
    前記化学式１−４〜１−８において、
    ｎ１〜ｎ６、［Ｐｕｓｈ］、［Ｐｕｌｌ１］、［Ｐｕｌｌ２］、Ｘ１〜Ｘ６、Ｘ１１〜Ｘ１４、Ｘ２３、Ｘ２４、Ｙ１〜Ｙ４、Ｒ１〜Ｒ１２、Ｒ１０１〜Ｒ１０２、Ｒ１１１およびＲ１１２の定義は、前記化学式１と同じであり、
    ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５はそれぞれ、０〜５の整数であり、
    ｎ２５、ｎ３５、ｎ４５およびｎ５５がそれぞれ２以上の場合、２以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
    Ｒ３０１〜Ｒ３０９、Ｒ４０１〜Ｒ４０９、Ｒ５０１〜Ｒ５０９、Ｒ６０１〜Ｒ６０９およびＲ７０１〜Ｒ７０８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のシロキサン基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
  9. 前記［Ｐｕｌｌ１］および［Ｐｕｌｌ２］はそれぞれ、
    であり、
    Ｒ２０１の定義は、請求項１と同じである、請求項１から８のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
  10. 前記化学式１は、下記化合物のうちのいずれか１つで表されるものである、請求項１から９のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
  11. 前記有機トランジスタは、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および前記有機半導体層と接する絶縁層を含む、請求項１に記載の有機トランジスタ。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の有機トランジスタを適用したガスセンサ。
  13. 前記有機半導体層が炭素ベースの物質をさらに含むものである、請求項１２に記載のガスセンサ。
  14. 前記ガスセンサは、アンモニア（ＮＨ３）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、フッ酸（ＨＦ）、窒素酸化物、硫黄酸化物、またはエタノールを感知するものである、請求項１２または１３に記載のガスセンサ。
  15. 前記ガスセンサは、硫黄酸化物に対する感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が空気（ａｉｒ）対比０．１ｐｐｍ以上９０％以下である、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
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