KR100668763B1 - 액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터 - Google Patents

액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터 Download PDF

Info

Publication number
KR100668763B1
KR100668763B1 KR1020040029086A KR20040029086A KR100668763B1 KR 100668763 B1 KR100668763 B1 KR 100668763B1 KR 1020040029086 A KR1020040029086 A KR 1020040029086A KR 20040029086 A KR20040029086 A KR 20040029086A KR 100668763 B1 KR100668763 B1 KR 100668763B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
carbon atoms
thin film
film transistor
organic
Prior art date
Application number
KR1020040029086A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050103787A (ko
Inventor
권순기
김윤희
정성욱
안준환
김형선
이기숙
허준
박정철
신홍현
이현욱
Original Assignee
경상대학교산학협력단
주식회사 대림화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경상대학교산학협력단, 주식회사 대림화학 filed Critical 경상대학교산학협력단
Priority to KR1020040029086A priority Critical patent/KR100668763B1/ko
Publication of KR20050103787A publication Critical patent/KR20050103787A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100668763B1 publication Critical patent/KR100668763B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • C09K19/3405—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom the heterocyclic ring being a five-membered ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3441—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier

Abstract

본 발명은 주사슬에 방향족 및 지방족 사슬을 포함하는 하기 화학식 1로 나타내는 액정성 고분자 유기 반도체 화합물 및 이 화합물을 유기 반도체층으로 사용하는 유기 박막 트랜지스터에 관한 것이다.
화학식 1
Figure 112004017606660-pat00001
상기 식에서,
Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로
Figure 112004017606660-pat00002
을 나타내며, 여기서, l, m, o, p, q, r은 각각 0 내지 10 이하의 정수이고;
Ar3, Ar4, Ar5, Ar6, Ar7 및 Ar8 은 :
Figure 112004017606660-pat00003
Figure 112004017606660-pat00004
Figure 112004017606660-pat00005
중에서 각각 독립적으로 선택된 치환체 혹은 치환체 그룹이다. 여기서 Ar3, Ar4, Ar5, Ar6, Ar7 및 Ar 8의 화합물에 있어서 R2∼R19는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 25의 알킬기, 탄소수 1 내지 25의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 25의 알킬기 및/또는 알콕시기가 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, Ar9, Ar10, Ar11, 및 Ar12 는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 0 내지 30 이하의 헤테로 고리 방향족 화 합물, 탄소수 6 내지 30 이하의 불화 아릴기, 탄소수 1 내지 25의 알킬기 및/또는 알콕시기가 치환된 탄소수 6내지 30의 아릴기 및 불화 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, R1은 탄소수 1 내지 25의 폴리에틸렌옥시드기, 탄소수 1 내지 25의 폴리알킬렌 옥시드기, 탄소수 1 내지 25의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 25의 불화 알킬렌기, 탄소수 1 내지 25의 디알콕시기, 탄소수 1 내지 25의 폴리디메틸실록산기로 이루어진 군으로부터 선택되며, n은 100,000이하의 정수이다.
본 발명에 따른 유기 반도체 화합물은 높은 용해도로 인하여 용액공정으로 손쉽게 박막을 형성할 수 있기 때문에 유기 박막 트랜지스터의 제조시 제조원가를 절감할 수 있고, 우수한 액정성으로 인하여 분자간 배열이 용이하게 되어 뛰어난 결정성을 가지게 되며, 이러한 화합물을 적용하여 제조되는 유기 박막 트랜지스터는 다양한 치환체 및 치환체 그룹의 도입에 의한 분자내 혹은 분자간 전하의 이동을 용이하게 할 수 있음은 물론이고, 우수한 결정성 및 강한 파이-스태킹으로 인해 정공 및 전자의 이동도가 개선됨은 물론 우수한 점멸비를 가진다.
유기박막트랜지스터, 액정성 고분자 반도체, 전하 이동도, 점멸비,

Description

액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터{High molecular semiconductor lompounds having liguid crystalline properties and organic tuin film transistor utilizing same}
도 1은 기판/게이트/절연층/전극층(소스, 드레인)/반도체층으로 이루어지는 일반적인 유기 박막 트랜지스터의 구조를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 화학식 2로 나타내는 고분자 반도체 화합물의 제조과정을 나타내는 공정도이고,
도 3은 본 발명의 화학식 2로 나타내는 고분자 반도체 화합물의 FT-IR 및 1H-NMR 스펙트럼을 나타내는 도이고,
도 4는 본 발명의 화학식 2로 나타내는 고분자 반도체 화합물의 열중량분석 곡선을 나타내는 도이고,
도 5는 본 발명의 화학식 2로 나타내는 고분자 반도체 화합물의 시차열분석 곡선을 나타내는 도이고,
도 6은 본 발명의 화학식 2로 표시되는 고분자 반도체 화합물의 순환식 전압전류법(cyclic voltammetry) 곡선을 나타내는 도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 기판 12 : 절연층
13 : 유기 반도체층 14 : 소스
15 : 드레인 16 : 게이트
본 발명은 유기 박막 트랜지스터(OTFT)용 액정성 고분자 반도체 화합물 및 그의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 유기 박막 트랜지스터의 반도체층 재료로 사용되는 액정성을 가지는 새로운 고분자 유기 반도체 화합물의 용도에 관한 것이다.
21세기 정보통신의 발달과 개인 휴대용 통신기기에 대한 욕구는 크기가 작고, 중량이 가볍고, 두께가 얇고, 사용하기 편리한 정보통신기기를 가능하게 하는 초미세 가공, 초고집적회로를 제작할 수 있는 고성능 전기전자재료, 신개념의 디스플레이를 가능케 하는 새로운 정보통신재료를 필요로 하고 있다. 그 중에서도 유기 박막 트랜지스터(OTFT)는 휴대용 컴퓨터, 유기 EL소자, 스마트 카드(smart card), 전자 태그(electric tag), 호출기, 휴대전화 등의 디스플레이 구동기 및 현금 거래기, 인식표 등의 메모리 소자 등의 플라스틱 회로부의 중요한 구성요소로 사용될 수 있는 가능성으로 인하여 많은 연구의 대상이 되고 있다.
유기 반도체를 이용한 유기 박막 트랜지스터는 지금까지의 비정질 실리콘 및 폴리실리콘을 이용한 유기 박막 트랜지스터에 비해 제조공정이 간단하고, 저비용으 로 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 플렉서블 디스플레이의 구현을 위한 플라스틱 기판들과 호환성이 뛰어나다는 장점 등으로 인해 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다. 특히, 고분자 유기 반도체를 이용할 경우 용액공정으로 쉽게 박막을 형성할 수 있다는 장점 때문에 저분자 유기 반도체 화합물에 비해 제조 원가가 절감 될 수 있다는 장점을 가지고 있다.
현재까지 개발된 대표적인 고분자계 유기 박막 트랜지스터용 반도체 화합물로는 P3HT[폴리(3-헥실티오펜)]과 F8T2[폴리(9,9-디옥틸플루오렌-코-비티오펜)]이 있다.
OTFT의 성능은 여러 가지가 있으나, 그 중 중요한 평가척도는 전하이동도와 점멸비(on/off ratio)이며, 가장 중요한 평가척도는 전하이동도이다. 전하이동도는 반도체 재료의 종류, 박막형성방법(구조 및 형태학), 구동전압 등에 따라 다르게 나타난다.
도 1은 기판/게이트/절연층/전극층(소스, 드레인)/유기 반도체층으로 이루어지는 일반적인 유기 박막 트랜지스터의 구조를 나타내는 단면도이다. 상기 도면에서, 기판 상부에 게이트 전극이 형성되어 있다. 이 게이트 전극의 상부에는 절연층이 형성되어 있으며, 그 상부에 유기 반도체층 및 소스와 드레인 전극이 차례로 형성되어 있다. 상기 구조의 유기 박막 트랜지스터의 구동원리를 p-형 반도체의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 먼저, 소스와 드레인 사이에 전압을 인가하여 전류를 흘리면 낮은 전압하에서는 전압에 비례하는 전류가 흐르게 된다. 여기에 게이트에 양의 전압을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전기장에 의하여 양의 전하인 정공들 은 모두 반도체층의 상부로 밀려 올라가게 된다. 따라서, 절연층에 가까운 부분은 전도 전하가 없는 공핍층(depletion layer)이 생기게 되고, 이런 상황에서는 소스와 드레인 사이에 전압을 인가해도 전도 가능한 전하 운반자가 줄어들었기 때문에 낮은 전류의 양이 흐르게 될 것이다. 반대로 게이트에 음의 전압을 인가하면, 이 인가된 전압에 의한 전기장의 효과로 절연층의 가까운 부분에 양의 전하가 유도된 축적층(accumulation layer)이 형성된다. 이 때, 소스와 드레인 사이에는 전도 가능한 전하 운반자가 많이 존재하기 때문에, 더 많은 전류를 흘릴 수가 있다. 따라서, 소스와 드레인 사이에 전압을 인가한 상태에서 게이트에 양의 전압과 음의 전압을 교대로 인가하여 줌으로써 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류를 제어할 수 가 있다.
상기와 같은 원리로 구성되는 유기 박막 트랜지스터에 사용되는 것으로서는 전극(소스, 드레인), 높은 열안정성이 요구되는 기판 및 게이트전극, 높은 절연성과 유전상수를 가져야 하는 절연체, 그리고 전하를 잘 이동시키는 반도체 등이 있으나, 이 중에서 가장 극복해야 할 문제점이 많으며, 핵심적인 재료는 유기 반도체이다. 유기 반도체는 분자량에 따라 저분자 유기 반도체 및 고분자 유기 반도체로 나눌 수 있으며, 전자 또는 정공전달 여부에 따라 n-형 유기 반도체 또는 p-형 유기 반도체로 분류한다. 일반적으로, 유기 반도체층 형성시 저분자 유기 반도체를 이용하는 경우, 저분자 유기 반도체는 정제하기가 용이하여 불순물을 거의 제거할 수 있으므로 전하이동특성이 우수하다, 그러나, 이러한 유기 반도체는 스핀코팅 및 프린팅이 불가능하여 진공증착을 통해 박막을 제조해야 하므로, 고분자 유기 반도 체에 비해 제조공정이 복잡하고, 비용이 많이 드는 단점이 있다. 고분자 유기 반도체의 경우, 고순도의 정제가 어려우나, 내열성이 우수하고, 스핀코팅 및 프린팅이 가능하여 제조공정 및 비용, 대량생산에 있어서 유리한 장점이 있다.
유기 반도체 재료의 개발을 위해서 많은 연구가 현재까지 이루어지고 있지만, 아직까지 고분자계 반도체 재료의 개발은 저분자계 반도체 재료의 개발에 못 미치고 있는 실정이다. 따라서, 유연하고, 제조원가가 낮은 유기 박막 트랜지스터를 이용한 전자장치의 개발을 위해서는 고분자계 반도체 재료의 개발이 시급한 실정이다. 일반적으로, 고분자의 전하이동도는 저분자에 비해 떨어진다고 알려져 있지만, 제조공정이나 비용면에서 충분히 이를 극복할 수 있는 재료라고 할 수 있으며, 장차 유연한 디스플레이의 구현을 위해서는 반드시 고분자 반도체 재료의 개발이 먼저 이루어져야만 한다.
본 발명의 목적은 높은 용해도와 열안정성을 가지며, 고분자의 액정성으로 인해 고분자 사슬간 우수한 배열성을 가지는 새로운 유기 박막 트랜지스터용 액정성 고분자 유기 반도체 재료를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 현재까지 개발된 유기 박막 트랜지스터용 고분자 반도체 화합물들이 가지고 있는 특성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 지금까지 개발되지 않은 새로운 형태의 유기 박막 트랜지스터용 액정성 고분자 반도체 화합물 및 그 합성법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 고분자 반도체 화합물을 유기 반도체층으로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고분자 유기 반도체 화합물은 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112004017606660-pat00006
상기 식에서 :
Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로,
Figure 112004017606660-pat00007
를 나타내며, 여기서 l, m, o, p, q, r은 각각 0 내지 10이하의 정수이고;
Ar3, Ar4, Ar5, Ar6, Ar7 및 Ar8 은
Figure 112004017606660-pat00008
Figure 112004017606660-pat00009
Figure 112004017606660-pat00010
중에서 각각 독립적으로 선택된 치환체 혹은 치환체 그룹이며, 여기서 Ar3, Ar4, Ar5, Ar6, Ar7 및 Ar 8의 화합물에 있어서 R2∼R19는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 25의 알킬기, 탄소수 1 내지 25의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 25의 알킬기 및/또는 알콕시기가 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, Ar9, Ar10, Ar11, 및 Ar12 는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 0 내지 30 이하의 헤테로고리 방향족 화합물, 탄소수 6 내지 30 이하의 불화 아릴기, 탄소수 1 내지 25의 알킬기 및/또는 알콕시기가 치환된 탄소수 6내지 30의 아릴기 및 불화 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며,
R1은 탄소수 1 내지 25의 폴리에틸렌옥시드기, 탄소수 1 내지 25의 폴리알킬렌옥시드기, 탄소수 1 내지 25의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 25의 불화 알킬렌기, 탄소수 1 내지 25의 디알콕시기, 탄소수 1 내지 25의 폴리디메틸실록산기로 이루어진 군으로부터 선택되며, n은 100,000이하의 정수이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 고분자 유기 반도체 화합물은 유기 박막 트랜지스터 내의 유기 반도체층(channel material) 형성 물질로 사용된다.
상기 화학식 1의 고분자 유기 반도체 화합물은 매우 선형적(線型的)이며, 액정성을 가지고 있다. 따라서, 고분자 사슬간 팩킹 및 파이-스태킹이 잘 형성되며, 결정성이 우수하다. 지방족기들은 또한 이들 분자들의 용해도 및 유동성을 증가시켜 이들 분자들이 결정성을 갖는데 도움을 준다. 또한, 이들은 시차열량분석곡선에서도 알 수 있듯이, 두 개의 상전이온도를 가지는 것을 알 수 가 있다. 이는 고분자 유기 반도체 화합물이 액정성을 가지고 있다는 것을 간접적으로 보여주는 것으로서, 이러한 액정성은 이들 분자들이 우수한 결정성을 갖는 주요한 원인이 된다.
상기 화학식 1로 나타내는 고분자 유기 반도체 화합물의 구체적인 예로서, Ar1이 2-비티에닐-9,9-디헥실플루오렌기이거나 2-비티에닐-4,4-디옥틸시클로펜타 [2,1-b:3,4b']디티오펜기이고, Ar2가 비티오펜기이고, R1이 헥실렌기인 하기 화학식 2와 화학식 3으로 나타내는 고분자 유기 반도체 화합물을 들 수 있다.
화학식 2
Figure 112004017606660-pat00011
화학식 3
Figure 112004017606660-pat00012
상기 고분자 유기 반도체 화합물을 제조하기 위한 방법 중 하나는 다음과 같다. 즉, 알킬화반응, 브롬화반응, 그리냐드 커플링반응(Grignard coupling reaction) 등을 통하여 단량체들을 제조한 후에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스즈키 커플링반응(Suzuki coupling reaction)을 통하여 최종 화합물을 제조할 수 있다. 상기 방법 외에도 고분자 유기 반도체 물질을 스틸레결합반응(Stille coupling reaction)이나 야마모토결합반응(Yamamoto coupling reaction)으로 제조할 수 있고, 이 경우 고분자들의 수평균 분자량은 500 내지 100,000이며 1 내지 100의 분자 량 분포를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1의 고분자 유기 반도체 화합물은 유기 박막 트랜지스터의 유기 반도체층 형성용 물질로 사용될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
제조예 1. 화학식 2의 화합물
출발물질인 20.4 g(0.12 mol)의 비티오펜나트륨을 사용하여 건조된 테트라히드로퓨란(THF) 500 ㎖ 중에서 용해시킨 후, 이 용액에 30.7 g(0.11 mol, 0.9 당량)의 n-부틸리튬을 -40 ℃에서 서서히 첨가했다. 반응 혼합물을 상온에서 40 분간 교반한 후, 다시 반응 혼합물을 -40 ℃로 냉각하고, 이어서 10 g(0.04 mol, 0.34 당량)의 1,6-디브로모헥산을 첨가한 후, 상온에서 10 시간 동안 교반했다. 반응 혼합물을 물에 서서히 부어 반응을 종결하고, 이어서 디에틸에테르로 추출한 다음, 칼럼을 통하여 화합물(A)[1,6-비스(비테닐)헥산] 10 g을 얻었다. (수율 : 60 %, mp: 95℃)
1 g(2.4 mmol)의 상기 화합물 (A)를 N,N-디메틸포름아미드 20 ㎖에 용해시킨 다음, 0.94 g(5.3mmol, 2.2 당량)의 N-브로모숙신이미드를 N,N-디메틸포름아미드 5 ㎖ 에 용해시켜 0 ℃에서 서서히 첨가하고, 상온에서 10 시간동안 교반시켜 화합물(B) [1,6-비스(5-브로모비티에닐)헥산] 1.03 g을 얻었다. (수율 : 75 %, mp: 124 ℃)
0.5 g(0.87 mmol)의 상기 화합물 (B)와 0.376 g(0.89 mol)의 9,9-디헥실-2,7-디보론산을 2M-K2CO3 수용액 10 ㎖ 및 THF 25 ㎖에 용해시킨 다음, 질소기류하에서 Pd(PPh3)4를 첨가한 후, 24 시간 동안 환류시켰다. 여기에 과량(0.1 g)의 2-브로모티오펜을 첨가하고 6 시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 2N-HCl 수용액에 부어 반응을 종결하고, 이어서 클로로포름으로 추출했다. 이 추출물을 황산마그네슘을 사용하여 건조시킨 후, 농축하여 칼럼을 통하여 촉매를 제거하고, 메탄올에 침전시켜 고분자 반도체 화합물[폴리-(9,9-디헥실프루오렌-코-1,6-비스(비티에닐)헥산] 0.3 g을 얻었다. (수율 : 50%)
제조예 2. 화학식 2의 화합물
0.5 g(0.87 mmol)의 상기 화합물 (B)와 0.583 g(0.89 mol)의 2,6-비스(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-4,4-디옥틸시클로펜타[2,1-b:3,4b']디티오펜을 2M-K2CO3 수용액 10 ㎖ 및 THF 25 ㎖에 용해시킨 다음, 질소기류하에서 Pd(PPh3)4를 첨가한 후, 24 시간 동안 환류시켰다. 여기에 과량(0.1 g)의 2-브로모티오펜을 첨가하고, 6 시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 2N-HCl 수용액에 부어 반응을 종결하고, 이어서 클로로포름으로 추출했다. 이 추출물을 황산마그네슘을 사용하여 건조시킨 후, 농축하여 칼럼을 통하여 촉매를 제거하고, 메탄올에 침전시켜 고분자 반도체 화합물[폴리-(4,4-디옥틸시클로펜타[2,1-b:3,4b']디티오펜-코-1,6-비스(비테닐)헥산)] 0.28 g을 얻었다. (수율 : 40%)
실시예 1 : 고분자 반도체 화합물의 구조확인, 용해도 및 분자량 측정
상기 제조예 1에 따라 제조된 고분자 반도체 화합물의 구조 확인은 FT-IR 및 NMR 등의 분광학적인 방법으로 그 구조를 확인하였고, 도 3에 그 결과를 나타내었다. FT-IR 스펙트럼에서 790 cm-1 부근에서 티오펜의 C-S 스트레칭에 의한 피크를 확인하였고, 1H-NMR 스펙트럼에서는 0.71∼2.86 ppm 및 6.72∼7.68 ppm에서 각각 지방족 및 방향족 수소 피크를 확인함으로써 고분자 반도체 화합물이 합성되었음을 확인 할 수 있었다. 합성된 고분자 반도체 화합물의 분자량은 수평균분자량이 16,600, 중량평균분자량이 33,000이었으며, 분자량 분포는 1.99로 측정 되었다.
실시예 2 : 유기 반도체 화합물의 열적성질 평가
상기 제조예 1에 따라 제조된 고분자 반도체 화합물의 열적성질은 열중량분석 및 시차열량분석을 통하여 확인하였고, 그 결과를 도 4 와 도 5에 나타내었다. 열중량분석 결과 화합물의 5 wt% 중량감소는 435 ℃로 측정되었고, 이는 본 발명에서 합성된 고분자가 매우 우수한 열안정성을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 시차열량분석 결과 유리전이온도는 명확히 구별되지 않았으며, 72 ℃와 144 ℃에서 각각 Tm과 Ti를 관찰할 수가 있었다. 본 발명에서 합성된 고분자 반도체 화합물이 두개의 상전이점을 갖는 것이 관찰됨으로서 이 화합물이 액정성을 가지고 있다는 것을 알 수 있다.
실시예 3 : 고분자 반도체 화합물의 전기화학적 특성평가
상기 제조예 1에 따라 제조된 고분자 반도체 화합물의 전기화학적 특성 측정은 순환식 전압전류법(cyclic voltammetry)을 통하여 측정하였고, 그 결과를 도 6 에 나타내었다. 합성된 고분자 반도체 화합물의 HOMO는 5.67 eV이고, LUMO는 2.9 eV이였으며, 밴드갭은 2.77로 측정 되었다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 유기 반도체 화합물은 여러 가지 제조방법을 사용하여 제조할 수 있으며, 우수한 열적성질 및 액정성을 가지고 있다. 또한, 우수한 용해성으로 인하여 본 발명에 따른 고분자 반도체 화합물을 유기 박막 트랜지스터에 채용할 경우, 스핀코팅이나 프린팅 같은 용액 공정으로 손쉽게 박막을 형성할 수 있으므로, 유기 박막 트랜지스터를 이용한 전자장치의 제조비용을 절감할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 특정 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (5)

  1. 하기 화학식 1의 액정성을 가지는 고분자 유기 반도체 화합물.
    화학식 1
    Figure 112006021295885-pat00013
    상기 식에서 :
    Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로
    Figure 112006021295885-pat00014
    를 나타내며, 여기서, l, m, o, p, q, r은 각각 0 내지 2 이하의 정수이고,
    Ar3, Ar4, Ar5, Ar6, Ar7 및 Ar8 은
    Figure 112006021295885-pat00026
    ,
    Figure 112006021295885-pat00027
    ,
    Figure 112006021295885-pat00028
    중에서 각각 독립적으로 선택된 치환체 혹은 치환체 그룹이며, Ar3, Ar4, Ar5, Ar6, Ar7 및 Ar8의 화합물에 있어서 R9, R10, R15, R16는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 25의 알킬기, 탄소수 1 내지 25의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 25의 알킬기 및/또는 알콕시기가 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며,
    R1은 탄소수 1 내지 25의 알킬렌기,
    n은 100,000이하의 정수이다.
  2. 제 1항에 있어서, Ar1이 2-비티에닐-9,9-디헥실플루오렌기이고, Ar2가 비티오펜기이고, R1이 헥실렌기인 하기 화학식 2로 나타내는 고분자 유기 반도체 화합물.
    화학식 2
    Figure 112004017606660-pat00018
  3. 제 1항에 있어서, Ar1이 2-비티에닐-4,4-디옥틸시클로펜타[2,1-b:3,4b']디티오펜기이고, Ar2가 비티오펜기이고, R1이 헥실렌기인 하기 화학식 3으로 나타내는 고분자 유기 반도체 화합물.
    화학식 3
    Figure 112004017606660-pat00019
  4. 제 1항에 따른 고분자 반도체 화합물을 유기 반도체층으로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 유기 박막 트랜지스터의 구조가 기판/게이트전극/절연층/유기 반도체층/소스, 드레인 전극, 또는 기판/게이트전극/절연층/소스, 드레인 전극/유기 반도체층인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
KR1020040029086A 2004-04-27 2004-04-27 액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터 KR100668763B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040029086A KR100668763B1 (ko) 2004-04-27 2004-04-27 액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040029086A KR100668763B1 (ko) 2004-04-27 2004-04-27 액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050103787A KR20050103787A (ko) 2005-11-01
KR100668763B1 true KR100668763B1 (ko) 2007-01-12

Family

ID=37281587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040029086A KR100668763B1 (ko) 2004-04-27 2004-04-27 액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100668763B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230134223A (ko) 2022-03-14 2023-09-21 경상국립대학교산학협력단 고분자 템플릿을 이용한 유기분자 박막 제조방법, 이를 이용한 결정질 유기분자 박막 및 유기박막 트랜지스터

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030055318A (ko) * 2000-11-28 2003-07-02 아베시아 리미티드 전계 효과 트랜지스터 및 전계 효과 물질 및 이들의 제조방법
US20040119049A1 (en) 2002-12-04 2004-06-24 Martin Heeney Mono-, oligo- and poly-bis(thienyl) arylenes and their use as charge transport materials

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030055318A (ko) * 2000-11-28 2003-07-02 아베시아 리미티드 전계 효과 트랜지스터 및 전계 효과 물질 및 이들의 제조방법
US20040119049A1 (en) 2002-12-04 2004-06-24 Martin Heeney Mono-, oligo- and poly-bis(thienyl) arylenes and their use as charge transport materials

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050103787A (ko) 2005-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101562423B1 (ko) 인다세노디티오펜 및 인다세노디셀레노펜 중합체 및 유기 반도체로서의 그 용도
TWI523884B (zh) 以交替式供體受體共聚物為主之高效溶液可加工半傳導性聚合物
US8153755B2 (en) Electronic devices
Fei et al. Conjugated copolymers of vinylene flanked naphthalene diimide
KR101443189B1 (ko) 신규한 다이케토피롤로피롤 중합체 및 이를 이용한 유기 전자 소자
KR20080107420A (ko) 불소 함유 화합물 및 그의 제조 방법, 불소 함유 중합체, 유기 박막, 및 유기 박막 소자
US20080142788A1 (en) Polythiophene electronic devices
CA2583020C (en) Poly(alkynylthiophene)s and electronic devices generated therefrom
Kong et al. New semiconducting polymers containing 3, 6-dimethyl (thieno [3, 2-b] thiophene or selenopheno [3, 2-b] selenophene) for organic thin-film transistors
Lim et al. Relationship between the liquid crystallinity and field‐effect‐transistor behavior of fluorene–thiophene‐based conjugated copolymers
KR101485398B1 (ko) 다이케토피롤로피롤 중합체 및 이를 함유하는 유기 전자 소자
KR101630173B1 (ko) 비대칭 헤테로고리-비닐렌-헤테로고리계 다이케토피롤로피롤 중합체, 이를 채용하고 있는 유기 전자 소자 및 이를 제조하기 위한 단량체
Zhang et al. Narrow band-gap copolymers with two acceptors of benzo [1, 2-c; 3, 4-c′] bis [1, 2, 5] thiadiazole and Benzo [c][1, 2, 5] thiadiazole: Synthesis, characteristics and application in field-effect transistors
KR100668763B1 (ko) 액정성을 가지는 새로운 고분자 반도체 화합물 및 그 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터
Zhang et al. Organic thin-film transistors based on thieno [3, 4-c] pyrrole-4, 6-dione conjugated polymer via oxidative polymerization
KR101072477B1 (ko) 고분자 곁사슬에 알킬티오펜 기가 치환된 유기 반도체 화합물 및 이를 이용한 유기 박막 트랜지스터
KR100598820B1 (ko) 액정성을 가지는 새로운 올리고머 유기반도체 화합물 및이를 이용한 유기박막트랜지스터
KR102143429B1 (ko) 다이케토피롤로피롤 중합체 및 이를 채용하고 있는 유기 전자 소자
Deng et al. A comparative study of bithiophene and thienothiophene based polymers for organic field-effect transistor applications
KR101816515B1 (ko) 퍼플루오르알킬 곁사슬이 도입된 신규 나프탈렌 다이이미드계 유기 반도체 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자
Agneeswari et al. Opto-electrical, charge transport and photovoltaic property modulation of 2, 5-di (2-thienyl) pyrrole-based polymers via the incorporation of alkyl, aryl and cyano groups on the pyrrole unit
KR101600031B1 (ko) 비대칭 다이케토피롤로피롤 중합체 및 이를 함유하는 유기 전자 소자
KR102099612B1 (ko) 다이케토피롤로피롤 중합체 및 이를 채용하고 있는 유기 전자 소자
KR20160088257A (ko) 비대칭 헤테로고리-비닐렌-헤테로고리계 다이케토피롤로피롤 중합체, 이를 채용하고 있는 유기 전자 소자 및 이를 제조하기 위한 단량체
Agustin Soluble Dithienothiophene (DTT) Derived Small Molecules for Organic Thin Film Transistor (OTFT) Application

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130108

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140210

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150108

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160108

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180508

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181227

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200103

Year of fee payment: 14