KR101376080B1 - 폴리(알키닐티오펜) 및 이로부터 제조된 전자 디바이스 - Google Patents
폴리(알키닐티오펜) 및 이로부터 제조된 전자 디바이스 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101376080B1 KR101376080B1 KR1020070034262A KR20070034262A KR101376080B1 KR 101376080 B1 KR101376080 B1 KR 101376080B1 KR 1020070034262 A KR1020070034262 A KR 1020070034262A KR 20070034262 A KR20070034262 A KR 20070034262A KR 101376080 B1 KR101376080 B1 KR 101376080B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- poly
- thin film
- alkynylthiophene
- formula
- dielectric layer
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 7
- JESXATFQYMPTNL-UHFFFAOYSA-N 2-ethenylphenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1C=C JESXATFQYMPTNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 abstract description 4
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 abstract 1
- -1 for example Chemical group 0.000 description 58
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 47
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 18
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- COWMYIHKWXCWSF-UHFFFAOYSA-N 3-dec-1-ynylthiophene Chemical compound CCCCCCCCC#CC=1C=CSC=1 COWMYIHKWXCWSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 8
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OHKSAUNNMVWLRX-UHFFFAOYSA-N 2,5-dibromo-3-iodothiophene Chemical compound BrC1=CC(I)=C(Br)S1 OHKSAUNNMVWLRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- DAJPWFRWNKQZNX-UHFFFAOYSA-N CCCCCC(C=C1)=CC=C1C1=C(C#C)SC=C1 Chemical compound CCCCCC(C=C1)=CC=C1C1=C(C#C)SC=C1 DAJPWFRWNKQZNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 6
- LVEYOSJUKRVCCF-UHFFFAOYSA-N 1,3-bis(diphenylphosphino)propane Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(C=1C=CC=CC=1)CCCP(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 LVEYOSJUKRVCCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical group C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 5
- YNHIGQDRGKUECZ-UHFFFAOYSA-L bis(triphenylphosphine)palladium(ii) dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Pd+2].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 YNHIGQDRGKUECZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- LPJPSFRVEJPWBA-UHFFFAOYSA-N 2,5-dibromo-3-dec-1-ynylthiophene Chemical compound CCCCCCCCC#CC=1C=C(Br)SC=1Br LPJPSFRVEJPWBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 4
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LXNFWFBHBCFOBU-UHFFFAOYSA-N 2,5-dibromo-3-[2-(4-pentylphenyl)ethynyl]thiophene Chemical compound C1=CC(CCCCC)=CC=C1C#CC1=C(Br)SC(Br)=C1 LXNFWFBHBCFOBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021595 Copper(I) iodide Inorganic materials 0.000 description 3
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N N-bromosuccinimide Chemical compound BrN1C(=O)CCC1=O PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 3
- WMJMABVHDMRMJA-UHFFFAOYSA-M [Cl-].[Mg+]C1CCCCC1 Chemical compound [Cl-].[Mg+]C1CCCCC1 WMJMABVHDMRMJA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000001204 arachidyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 229940117389 dichlorobenzene Drugs 0.000 description 3
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000002960 margaryl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000001421 myristyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000001196 nonadecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000001400 nonyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000002958 pentadecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- RCHUVCPBWWSUMC-UHFFFAOYSA-N trichloro(octyl)silane Chemical compound CCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl RCHUVCPBWWSUMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002889 tridecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 125000002948 undecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGKRMQIQXMJVFZ-UHFFFAOYSA-N 3-iodothiophene Chemical compound IC=1C=CSC=1 WGKRMQIQXMJVFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- LSXDOTMGLUJQCM-UHFFFAOYSA-M copper(i) iodide Chemical compound I[Cu] LSXDOTMGLUJQCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004029 hydroxymethyl group Chemical group [H]OC([H])([H])* 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N mesitylene Substances CC1=CC(C)=CC(C)=C1 AUHZEENZYGFFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001827 mesitylenyl group Chemical group [H]C1=C(C(*)=C(C([H])=C1C([H])([H])[H])C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005003 perfluorobutyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)* 0.000 description 2
- 125000005004 perfluoroethyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)* 0.000 description 2
- 125000005005 perfluorohexyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)* 0.000 description 2
- 125000005007 perfluorooctyl group Chemical group FC(C(C(C(C(C(C(C(F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)* 0.000 description 2
- 125000005008 perfluoropentyl group Chemical group FC(C(C(C(C(F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)* 0.000 description 2
- 125000005009 perfluoropropyl group Chemical group FC(C(C(F)(F)F)(F)F)(F)* 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N succinimide Chemical compound O=C1CCC(=O)N1 KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 2
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 description 2
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- RMSGQZDGSZOJMU-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-2-phenylbenzene Chemical group CCCCC1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 RMSGQZDGSZOJMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZVWWYEHVIRMJIE-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-4-ethynylbenzene Chemical compound CCCCC1=CC=C(C#C)C=C1 ZVWWYEHVIRMJIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UEHHXMPCTKFUKR-UHFFFAOYSA-N 2,5-dibromo-3-(4-pentylphenyl)thiophene Chemical compound C1=CC(CCCCC)=CC=C1C1=C(Br)SC(Br)=C1 UEHHXMPCTKFUKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BGZPKQBSVBAONY-UHFFFAOYSA-N 2,5-dibromo-3-ethynylthiophene Chemical compound BrC1=CC(C#C)=C(Br)S1 BGZPKQBSVBAONY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MJHLPKWONJUCFK-UHFFFAOYSA-N 3-ethynylthiophene Chemical compound C#CC=1C=CSC=1 MJHLPKWONJUCFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APGNXGIUUTWIRE-UHFFFAOYSA-N 4-Pentylphenylacetylene Chemical compound CCCCCC1=CC=C(C#C)C=C1 APGNXGIUUTWIRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007818 Grignard reagent Substances 0.000 description 1
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021523 barium zirconate Inorganic materials 0.000 description 1
- DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N barium(2+);dioxido(oxo)zirconium Chemical compound [Ba+2].[O-][Zr]([O-])=O DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000031709 bromination Effects 0.000 description 1
- 238000005893 bromination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L copper;diiodide Chemical compound I[Cu]I GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000004795 grignard reagents Chemical class 0.000 description 1
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 125000004426 substituted alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229960002317 succinimide Drugs 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 125000004665 trialkylsilyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
- H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
- H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
-
- 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 potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/40—Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
본원 발명은, 화학식 1의 반도체 재료를 포함하는 전자 디바이스, 특히 박막 트랜지스터 디바이스에 관한 것이다.
화학식 1
위의 화학식 1에서,
R은 적합한 탄화수소 그룹 또는 헤테로원자 함유 그룹이고,
n은 반복 단위의 개수이다.
반도체 층, 폴리(3-알키닐티오펜), 전자 디바이스, 박막 트랜지스터 디바이스.
Description
도 1 내지 도 4는 본 발명의 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)의 대표적인 각종 양태들을 도시한 것이다.
우 이량(Wu, Yiliang) 등에 의해 반도체 중합체에 대한 미국 특허원 제_______호(대리인 도켓 번호 제20050539Q-US-NP호)가 동시 출원되었다.
연방정부의 후원을 받는 연구 개발에 관한 진술
전자 디바이스 및 이의 특정 부재는, 미국 표준 기술 연구소(NIST)에 의해 부여된 미국 연방정부 협력 협약 제70NANBOH3033호에 의거하여 후원된다. 미국 연방정부는 본 명세서에 예시된 디바이스 및 특정한 반도체 부재에 관한 특정한 권한을 갖는다.
본 발명은 일반적으로 폴리(3-알키닐티오펜), 치환된 폴리(3-알키닐티오펜) 및 이의 용도에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 박막 트랜지스터와 같은 유기 전자 장치에서 용액 가공 가능하고 실질적으로 안정한 채널 반도체로서 선택된 폴리(알키닐 치환된 티오펜) 부류에 관한 것이다.
용액 가공이 가능하며 용매 가용성이 뛰어난 폴리(3-알키닐티오펜)을 사용하여 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 목적하는 전자 디바이스를 제조할 수 있으며, 이러한 디바이스는 플라스틱 기판 위에 가요성 TFT를 제조하는 데 요망되는 특징인 기계적 내구성과 구조적 가요성을 갖는다. 가요성 TFT로 인하여, 구조적 가요성 및 기계적 내구성 특징을 갖는 전자 디바이스를 설계할 수 있다. 플라스틱 기판을 폴리(3-알키닐티오펜) 부재와 함께 사용함으로써, 종래의 강성 실리콘 TFT를 기계적으로 더욱 내구성이고 구조적으로 가요성인 TFT 디자인으로 변형시킬 수 있다. 이러한 점은, 대면적 디바이스, 예를 들면, 대면적 이미지 센서, 전자 종이 및 기타 디스플레이 매체에 특히 유용하다. 또한, 비교적 저가의 마이크로전자 디바이스, 예를 들면, 스마트 카드, 무선 인식(RFID: radio frequency identification) 태그 및 기억/저장 디바이스를 위한 집적 회로 논리 소자용으로 폴리(3-알키닐티오펜) TFT를 선택함으로써 이들 제품의 기계적 내구성과 유효 수명을 개선시킬 수 있다.
다수의 반도체 재료가 공기 노출시 안정하지 않은 것으로 사료되는데, 그 이 유는 공기 노출시 반도체 재료가 주위 산소에 의해 산화 도핑되어 전도도가 증가하기 때문이다. 그 결과, 이들 재료로부터 제조되는 디바이스에 대한 오프 전류가 커지고 이에 따라 전류 온/오프 비가 낮아진다. 따라서, 다수의 이들 재료에 있어서, 재료 가공 및 디바이스 제조 동안 주위 산소를 배제시켜 산화 도핑을 방지하거나 최소화시키도록 각별한 주의를 기울여야 한다. 이러한 예방조치로 인해 제조비용이 증가되므로, 특히 대면적 디바이스용 무정형 실리콘 기술에 대한 경제적인 대안으로서 특정 반도체 TFT의 이점이 상쇄된다. 이러한 단점 및 기타 단점은 본 발명의 양태에서 방지되거나 최소화된다.
또한, 진공 증착으로는 대면적 구성을 위한 일관된 박막 품질을 수득하기가 어렵다. 중합체 TFT, 예를 들면, 용액 중합에 의해 위치규칙적(regioregular) 폴리(3-알킬티오펜-2,5-디일)로 이루어진 위치규칙적 부재로부터 제조된 중합체 TFT는, 어느 정도의 이동도(mobility)을 제공하면서, 공기 중에서 산화 도핑되는 경향이 있다. 이들 재료를 사용하여 주위 조건에서 제조한 TFT는 일반적으로 오프 전류가 매우 크고 전류 온/오프 비가 매우 낮으며 성능이 급속하게 불량해진다. 따라서, 실제 저가의 TFT 디자인에 있어서, 성능이 주위 산소에 의해 부정적인 영향을 받지 않는, 안정하며 용액 가공 가능한 반도체 재료(예: 본 발명에 따르는 폴리(3-알키닐티오펜류)로 제조된 TFT)가 매우 유용하다.
도 1 내지 4는 본 발명의 대표적인 각종 양태들을 예시하고 있으며, 폴리(3- 데시닐티오펜)과 같은 폴리(3-알키닐티오펜)이 박막 트랜지스터 배열에서 채널 또는 반도체 재료로서 선택된다.
본 발명의 특징은, 마이크로전자 디바이스 분야, 예를 들면, TFT 디바이스에 유용한 반도체, 폴리(3-알키닐티오펜)을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은, 박층의 흡수 스펙트럼으로부터 측정한 밴드갭이 약 1 내지 약 3eV인 폴리(3-알키닐티오펜)을 제공하는 것으로, 당해 폴리(3-알키닐티오펜)은 TFT 반도체 채널 층 재료로서 사용하기에 적합하다.
본 발명의 또 다른 특징은, 마이크로전자 부재로 유용한 폴리(3-알키닐티오펜)을 제공하는 것으로, 당해 폴리(3-알키닐티오펜)은 메틸렌 클로라이드, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 클로로벤젠 등과 같은 일반적인 유기 용매에 대해, 예를 들면, 약 0.1중량% 이상 내지 약 95중량%의 가용성을 갖기 때문에, 스핀 코팅, 스크린 인쇄, 스탬프 인쇄, 침지 코팅, 용액 캐스팅, 젯 인쇄 등과 같은 용액 공정을 사용하여 경제적으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징은, 신규한 폴리(3-알키닐티오펜) 및 이의 디바이스를 제공하며, 당해 디바이스는 산소의 악영향에 대한 내성이 개선된다. 즉, 당해 디바이스는 전류 온/오프 비가 비교적 높고, 성능이 사실상 위치규칙적 폴리(3-알킬티오펜-3,5-디일) 또는 아센으로 제조된 유사한 디바이스만큼 급속히 불량해지지는 않는다.
또한, 본 발명의 양태는 폴리(3-알키닐티오펜) 및 이의 전자 디바이스를 기술한다. 본 발명의 양태들에서 에티닐과 같은 알키닐은, 예를 들면, 폴리(3-알키 닐티오펜) 중의 치환된 에티닐 그룹을 지칭한다. 본 발명의 양태들에서 폴리(3-알키닐티오펜)은, 예를 들면, 에티닐 그룹과 같은 임의로 치환된 알키닐을 한 쌍 이상 갖는 티오펜 반복 단위로 구성된 중합체를 지칭한다.
보다 특히, 본 발명은 화학식 1의 폴리(알키닐티오펜)에 관한 것이다.
위의 화학식 1에서,
R은 알킬 및 아릴 등과 같은 적합한 탄화수소 그룹이고,
n은 반복 단위의 개수이고, 예를 들면, 약 2 내지 약 5,000, 보다 특히 약 10 내지 약 1,000, 또는 약 20 내지 약 100의 수이다.
본 발명의 양태에서, 반복 단위는 중합체의 중요한 반복 단위로 간주될 수 있다. 중합체에서 반복 단위의 연결은 위치규칙적 중합체의 경우와 같이 동일하거나 위치불규칙적 중합체와 같이 상이할 수 있으며, 주로 방향적인 측면(directional aspect)이다. 반복 단위 A가 또 다른 반복 단위 B와 동일한 형태 또는 상이한 형태인지는 반복 단위 A와 반복 단위 B가 중합체 내에 있는 경우 방향적인 측면 또는 방향적인 의미(directional sense)와 무관하다.
본 발명의 양태에서, 위치규칙적 폴리(3-알키닐티오펜)의 특정 부류는 화학식 1 내지 8로 나타낸다.
화학식 1
위의 화학식 1 내지 8에서,
R'는 탄화수소 그룹, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코사닐, 하이드록시메틸, 하이드록시에틸, 하이드록시프로필, 하이드록시부틸, 하이드록시펜틸, 하이드록시헥실, 하이드록시헵틸, 하이드록시옥틸, 하이드록시노닐, 하이드록시데실, 하이드록시운데실, 하이드록시도데실, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 메톡시부틸, 메톡시펜틸, 메톡시옥틸, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로펜틸, 퍼플루오로헥실, 퍼플루오로헵틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로노닐, 퍼플루오로데실, 퍼플루오로운데실 또는 퍼플루오로도데실이고,
n은 약 2 내지 약 5,000, 약 10 내지 약 200, 또는 약 20 내지 약 100이다.
본 발명의 양태는, 예를 들면, 반응식 1에 따라 폴리(3-알키닐티오펜)을 제조하는 방법을 기술한다.
보다 특히, 2,5-디브로모-3-요오도티오펜은, 실온인 약 23 내지 약 26℃으로 부터 약 50℃ 이하의 온도에서 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 중의 N-브로모석신이미드(NBS) 약 2몰당량을 사용하여 3-요오도티오펜(제조원: Aldrich)을 브롬화시켜 제조하였다. 이어서, 2,5-디브로모-3-데시닐티오펜 또는 2,5-디브로모-3-(4-펜틸페닐)티오펜과 같은 2,5-디브로모-3-에티닐티오펜은, 2,5-디브로모-3-요오도티오펜을 상응하는 에티닐 화합물인 데시닐 화합물 5% 미만 또는 0 내지 5%, 또는 1-에티닐-4-부틸벤젠과 실온에서 트리에틸아민(Et3N) 중의 촉매량의 디클로로비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(Pd(PPh3)Cl2 및 구리(II) 요오다이드(CuI)의 존재하에 반응시킴으로써 제조하였다. 후속적으로, 폴리(3-데시닐티오펜)(1a) 또는 폴리(3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜)(2a)과 같은 폴리(3-에티닐티오펜)은, 환류 테트라하이드로푸란(THF) 중의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]디클로로니켈(II)(Ni(dppp)Cl2)의 존재하에 사이클로헥실마그네슘 클로라이드(C6H11MgCl)과 같은 그리냐드 시약 약 1몰당량을 첨가함으로써 생성된다.
R 치환체의 예는, 탄소수 약 4 내지 약 18(예를 들면, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 및 18의 범위내의 숫자들을 포함함)을 포함하는 탄소수 약 1 내지 약 30의 알킬(예: 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실 또는 에이코사닐 등); 탄소수 약 6 내지 약 54, 탄소수 약 6 내지 약 36, 탄소수 약 6 내지 약 24의 아릴(예: 티에닐, 페닐, 메틸페닐(톨릴), 에틸페닐, 프로필페닐, 부틸페닐, 펜틸페닐, 헥실페닐, 헵틸페닐, 옥틸페닐, 노닐 페닐, 데실페닐, 운데실페닐, 도데실페닐, 트리데실페닐, 테트라데실페닐, 펜타데실페닐, 헥사데실페닐, 헵타데실페닐, 옥타데실페닐 등)을 포함하며, 구체적으로 기술되지 않은 기타 적합한 탄화수소도 포함되는 것으로 사료된다.
헤테로원자 함유 그룹으로는, 예를 들면, 폴리에테르, 트리알킬실릴, 헤테로아릴 등이 포함되고, 보다 특히 티에닐, 푸릴 및 피리디아릴이 포함된다. 헤테로 성분은 황, 산소, 질소, 규소, 셀레늄 등과 같은 다수의 공지된 원자들로부터 선택될 수 있다.
특정하게 예시되는 폴리(3-알키닐티오펜)의 예는 화학식 1a의 화합물, 화학식 2a의 화합물 및 화학식 2b의 화합물이다.
위의 화학식 1a, 2a 및 2b에서,
n은 중합체에서 반복 단위의 개수로서, 약 20 내지 약 100이다.
본 발명의 양태에서, 폴리(3-알키닐티오펜)은 일반적인 피복 용매에 가용성 또는 거의 가용성이며, 예를 들면, 당해 중합체는 메틸렌 클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등과 같은 용매에 대한 가용성이 약 0.1중량% 이상, 보다 특히 약 0.5 내지 약 95중량%이다. 또한, 본 발명에 따르는 폴리(3-알키닐티오펜) 또는 치환된 티오펜은 TFT 디바이스에서 반도체 채널층으로서 제조되는 경우, 예를 들면, 약 10-9 내지 약 10-4S/cm, 보다 특히 약 10-8 내지 약 10-5S/cm의 안정한 전도도(통상적인 4-프루브 전도도 측정기로 측정)를 제공할 수 있는 것으로 사료된다.
용액으로부터, 두께가, 예를 들면, 약 10 내지 약 500nm 또는 약 100 내지 약 300nm인 박막으로서 제조되는 경우, 본 발명에 따르는 폴리(3-알키닐티오펜)은 펜타센과 같은 아센 또는 특정한 폴리(알킬티오펜)으로부터 제조된 유사한 디바이스보다 주위 조건에서 더욱 안정한 것으로 사료된다. 보호되지 않는 경우, 위에서 언급한 폴리(2-알키닐티오펜) 재료 및 디바이스는, 주위 산소에 노출된 후 폴리(3-알킬티오펜-2,5-디일)이 존재하는 상태에서 수 일 또는 수 시간보다 수 주 동안 안정하다고 믿기 때문에, 본 발명의 양태에서 폴리(3-알키닐티오펜)으로부터 제조된 디바이스는 더욱 높은 전류 온/오프 비를 제공할 수 있으며, 재료 준비, 디바이스 제작 및 평가 동안 주위 산소를 배제시키기 위한 엄격한 예방 조치를 수행하지 않는 경우에도, 사실상 이의 성능 특성은, 펜타센 또는 폴리(3-알킬티오펜-2,5-디일)처럼 급속하게 변하지는 않는다. 특히 저가 디바이스 제조를 위한, 산화 도핑을 방지하는 양태에서 본 발명의 폴리(3-알키닐티오펜)의 안정성은 일반적으로 불활성 분위기에서 취급되지 않아야 하기 때문에, 이의 가공은 보다 단순하고 보다 비용 효율적이며, 이의 제조는 대규모 공정에도 적용할 수 있다.
본 발명의 양태는, R이 적합한 탄화수소 그룹 또는 헤테로원자 함유 그룹이고, n이 반복 단위의 개수를 나타내는 화학식 1의 반도체 재료를 포함하는 전자 디바이스; 기판, 게이트 전극, 게이트 유전층, 소스 전극, 드레인 전극, 및 소스/드레인 전극 및 게이트 유전층과 접하는 화학식 1의 반도체층으로 구성된 박막 트랜지스터 디바이스; 및 화학식 1의 중합체에 관한 것이며, 이때 반도체 재료는 화학식 1 내지 화학식 8의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
화학식 1
화학식 2
화학식 3
화학식 4
화학식 5
화학식 6
화학식 7
화학식 8
위의 화학식 1 내지 8에서,
R'는 알킬 및 아릴 등과 같은 탄화수소 그룹이며, 보다 특히 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코사닐, 하이드록시메틸, 하이드록시에틸, 하이드록시프로필, 하이드록시부틸, 하이드록시펜틸, 하이드록시헥실, 하이드록시헵틸, 하이드록시옥틸, 하이드록시노닐, 하이드록시데 실, 하이드록시운데실, 하이드록시도데실, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 메톡시부틸, 메톡시펜틸, 메톡시옥틸, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로펜틸, 퍼플루오로헥실, 퍼플루오로헵틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로노닐, 퍼플루오로데실, 퍼플루오로운데실 또는 퍼플루오로도데실이고,
n은 약 2 내지 약 200이다.
또한, 본 발명의 양태는, 기판이 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 폴리이미드로 이루어진 플라스틱 시트이고, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 각각 독립적으로 금, 니켈, 알루미늄, 백금, 산화인듐주석 또는 전도성 중합체로 구성되고, 게이트 유전체가 질화규소 또는 산화규소로 이루어진 유전층인 TFT 디바이스; 기판이 유리 또는 플라스틱 시트이고, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 각각 금을 포함하고, 게이트 유전층이 유기 중합체 폴리(메타크릴레이트) 또는 폴리(비닐 페놀)로 구성된 TFT 디바이스; 폴리(3-알키닐티오펜) 층이 스핀 코팅, 스탬프 인쇄, 스크린 인쇄 또는 젯 인쇄의 용액 공정으로 형성된 디바이스; 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 유전층 및 반도체층이 스핀 코팅, 용액 캐스팅, 스탬프 인쇄, 스크린 인쇄 또는 젯 인쇄 등의 용액 공정으로 형성된 디바이스; 및 기판이 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 폴리이미드로 이루어진 플라스틱 시트이고, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 유기 전도성 중합체 폴리스티렌 설포네이트 도핑된 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)으로부터 제조되거나 중합체 결합제 중의 콜로이드성 은 분산액의 전도성 잉크/페이스트 화합물로부터 제 조되고, 게이트 유전층이 유기 중합체 또는 무기 산화물 입자-중합체 복합체에 관한 것이며, 이때 TFT 디바이스(디바이스(들))에는 TFT와 같은 전자 디바이스가 포함된다.
도 1에는, 기판(16), 이와 접하는 금속 접촉부(18)(게이트 전극) 및 절연 유전층(14)을 포함하며, 게이트 전극에서 게이트의 일부 또는 전부가 유전층(14)과 접하고, 게이트의 일부 또는 전부가, 2개의 금속 접촉부(20) 및 (22)(소스 전극 및 드레인 전극)가 상부에 침착되어 있는 절연 유전층(14)과 접하는, TFT 배열(10)이 도식적으로 예시되어 있다. 금속 접촉부(20) 및 (22) 위 및 이들 사이에는 폴리(3-데시닐티오펜)과 같은 반도체 중합체 층(12)이 존재한다. 게이트 전극은 기판 및 유전층 등 전반에 걸쳐 포함될 수 있다.
도 2에는, 기판(36), 게이트 전극(38), 소스 전극(40), 드레인 전극(42), 절연 유전층(34), 및 폴리(3-데시닐티오펜) 반도체층(32)을 포함하는 또 다른 TFT 배열(30)이 도식적으로 예시되어 있다.
도 3에는, 게이트 전극으로서 작용할 수 있는 대량으로 n-도핑된 실리콘 웨이퍼(56), 열 성장된 이산화규소 유전층(54), 폴리(3-데시닐티오펜) 반도체층(52), 소스 전극(60), 드레인 전극(62) 및 게이트 전극 접촉부(64)를 포함하는 추가의 TFT 배열(50)이 도식적으로 예시되어 있다.
도 4에는, 기판(76), 게이트 전극(78), 소스 전극(80), 드레인 전극(82), 폴리(3-데시닐티오펜) 반도체층(72) 및 절연 유전층(74)을 포함하는 TFT 배열(70)이 도식적으로 예시되어 있다.
또한, 기재되어 있지 않은 기타 디바이스, 특히 TFT 디바이스를, 예를 들면, 공지된 TFT 디바이스를 참조하여 고안할 수 있다.
본 발명의 몇 가지 양태에서, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4의 각각의 트랜지스터 배열 위에 임의의 보호층을 혼입시킬 수 있다. 도 4의 TFT 배열에서, 절연 유전층(74)은 보호층으로서 작용할 수도 있다.
본원의 명세서 및 도면에 따르는 양태 및 추가의 참조 사항에서, 기판층은, 목적하는 용도에 따라, 일반적으로 규소, 유리판, 플라스틱 필름 또는 시트 등의 형태의 각종 적절한 형태를 포함하는 규소 물질일 수 있다. 구조적으로 가요성인 디바이스 용으로는, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드 시트 등과 같은 플라스틱 기판을 선택할 수 있다. 기판의 두께는, 예를 들면, 약 10㎛ 내지 10mm를 초과할 수 있으며, 특히 가요성 플라스틱 기판의 경우, 약 50 내지 약 100㎛이고, 유리 또는 규소와 같은 강성 기판용으로는 약 1 내지 약 10mm일 수 있다.
게이트 전극을 소스 전극 및 드레인 전극으로부터 분리시키며 반도체 층과 접하는 절연 유전층은 일반적으로 무기 재료 필름, 유기 중합체 필름 또는 유기-무기 복합체 필름일 수 있다. 유전층의 두께는, 예를 들면, 약 10nm 내지 약 1㎛, 또는 보다 구체적으로 약 100nm 내지 약 500nm이다. 유전층으로 적합한 무기 재료의 예로는 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 티탄산바륨, 티탄산 지르콘산 바륨 등이 포함되며, 유전층으로 적합한 유기 중합체의 예로는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리(비닐 페놀), 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리(메타크릴레이트), 폴리(아크릴레이트), 에폭시 수지 등이 포함되고, 무기-유기 복합 재료의 예로는 폴리에스테르, 폴리이미드, 에폭시 수지 등과 같은 중합체에 분산된 나노 범위 크기의 금속 산화물 입자가 포함된다. 절연 유전층의 두께는, 사용되는 유전체 재료의 유전 상수에 따라, 일반적으로 약 50nm 내지 약 500nm이다. 보다 특히, 유전체 재료의 유전 상수는, 예를 들면, 약 3 이상이며, 약 300nm의 적합한 유전층 두께에서는 목적하는 정전용량, 예를 들면, 약 10-9 내지 약 10-7F/㎠이 제공될 수 있다.
본원에서 설명된 폴리(3-알키닐티오펜)을 포함하는 활성 반도체층은, 예를 들면, 유전층 및 소스/드레인 전극 사이에서 이들과 접하며 배치되고, 당해 반도체 층의 두께는 일반적으로, 예를 들면, 약 10nm 내지 약 1㎛, 또는 약 40 내지 약 100nm이다. 당해 반도체 층은 일반적으로 본 발명의 폴리(3-알키닐티오펜)을 용액 가공함으로써 제조될 수 있다.
게이트 전극은 금속 박막, 전도성 중합체 필름, 또는 전도성 잉크 또는 페이스트로부터 제조된 전도성 필름이거나, 기판 자체(예를 들면, 대량 도핑된 규소)일 수 있다. 게이트 전극 재료의 예로는 알루미늄, 금, 크롬, 산화인듐주석; 전도성 중합체, 예를 들면, 폴리스티렌 설포네이트-도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PSS/PEDOT); 중합체 결합제에 포함된 카본 블랙/흑연 또는 콜로이드성 은 분산제, 예를 들면, 애치슨 콜로이즈 캄파니(Acheson Colloids Company)에서 제조한 일렉트로덱(Electrodag)을 포함하는 전도성 잉크/ 페이스트, 및 노엘 인더스트리즈(Noelle Industries)에서 제조한, 은 충전된 전기 전도성 열가소성 잉크 등을 포함하나, 이로 한정되지는 않는다. 게이트층은 진공 증발; 금속 또는 전도성 금속 산화물의 스퍼터링; 또는 스핀 코팅, 캐스팅 또는 인쇄에 의한 전도성 중합체 용액 또는 전도성 잉크의 코팅 또는 분산에 의해 제조할 수 있다. 게이트 전극층의 두께는, 예를 들면, 약 10nm 내지 약 10㎛이며, 예를 들면, 금속 필름의 경우 약 10 내지 약 200nm이고, 중합체 전도체의 경우 약 1 내지 약 10㎛이다.
소스 및 드레인 전극층은 반도체층에 낮은 옴 접촉 저항을 제공하는 재료로 제작할 수 있다. 소스 및 드레인 전극으로 사용하기에 적합한 통상의 재료로는 게이트 전극 재료, 예를 들면, 금, 니켈, 알루미늄, 백금, 전도성 중합체 및 전도성 잉크가 포함된다. 소스 및 드레인 전극층의 통상적인 두께는, 예를 들면, 약 40nm 내지 약 1㎛이며, 특정한 경우 약 100 내지 약 400nm이다. TFT 디바이스는 특정 너비(W) 및 길이(L)를 갖는 반도체 채널을 함유한다. 반도체 채널 너비는, 예를 들면, 약 10㎛ 내지 약 5mm이며, 특정한 경우 약 100㎛ 내지 약 1mm일 수 있다. 반도체 채널 길이는, 예를 들면, 약 1㎛ 내지 약 1mm이며, 특정한 경우 약 5㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
소스 전극은 접지되어 있으며, 일반적으로 약 +10 내지 약 -80V의 전압을 게이트 전극에 인가하는 경우, 일반적으로, 예를 들면, 약 0 내지 약 -80V의 바이어스 전압을 드레인 전극에 인가하여, 반도체 채널을 가로질러 이동되는 전하 캐리어를 수집한다.
본 발명의 TFT 디바이스의 여러 부재들에 대해 본원에 언급되지 않은 기타 공지된 재료들을 선택할 수도 있다.
이론에 한정시키고자 하는 것은 아니지만, 에티닐 그룹과 같은 알키닐은 산 소 노출로 인한 불안정성을 최소화시키거나 방지하는 작용을 우선적으로 하며, 이로써 주위 조건하에서의 용액 중의 폴리(3-알키닐티오펜)의 산화 안정성을 증가시키며, 알킬과 같은 R 치환체들이 이들 중합체가 에틸렌 클로라이드, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 클로로벤젠 및 디클로로벤젠 등과 같은 일반적인 용매 중에서 용해되도록 하는 것으로 사료된다.
생성된 생성물의 특정은 CdCl3 중에서 HNMR을 포함하는 다수의 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다.
[실시예 I]
폴리(3-데시닐티오펜)(1a)의
합성:
1) 2,5-디브로모-3-요오도티오펜
3-요오도티오펜(4.20g, 20mmol)을 실온에서 아르곤하에 DMF(50ml)에 용해시켰다. DMF(50ml) 중의 N-브로모석신이미드(NBS)(7.83g, 40mmol)을 상기 용액에 교반하면서 가하였다. 이어서, 생성된 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 반응 온도를 50℃로 승온시키고 이 온도는 추가로 3 내지 4시간 동안 유지시켰다. DMF 용매를 제거한 후, 생성된 액체를 에틸아세테이트에 용해시키고 물로 3회 세척하였다. 형성된 유기 상을 무수 황산마그네슘(MgSO4)에서 건조시키고, 용매를 제거하였다. 실리카에서 용출제로서 헥산을 사용하여 컬럼 크로마토그래피하여 추가로 정제하였다. 이와 같이 2,5-디브로모-3-요오도티오펜을 무색 액체로서 수득하였 다. 수율: 7g(95%).
2) 2,5-디브로모-3-데시닐티오펜
트리에틸아민(50ml) 중의 2,5-디브로모-3-요오도티오펜(3.43g, 9.3mmol) 및 1-데신(1.45g, 10.5mmol)의 용액에 디클로로비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(0.28g, 0.4mmol) 및 구리(I) 요오다이드(38mg, 0.2mmol)를 아르곤하에 0℃에서 첨가하였다. 당해 반응 혼합물을 아르곤하에 0℃에서 6시간 동안과 실온에서 20시간 동안 교반하였다. 용매를 증발시킨 후, 당해 생성물을 실리카 겔에서 용출제로서 헥산을 사용하여 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 이와 같이 2,5-디브로모-3-데시닐티오펜을 무색 액체로서 수득하였다. 수율: 3.32g(94%).
1H NMR(CDCl3 중): 6.88(s, 1H), 2.41(t, J = 7.0 Hz, 2H), 1.60(m, 2H), 1.45(m, 2H), 1.29(br, 10 H), 0.88(t, J = 6.4 Hz, 3H).
3) 폴리(3-데시닐티오펜)(1a)
무수 100ml 들이 3구 플라스크에 상기 제조된 2,5-디브로모-3-데시닐티오펜(1.89g, 5mmol) 및 무수 THF(50ml)를 채운다. 이어서, 디에틸 에테르(2.5ml, 5mmol) 중의 2M 사이클로헥실마그네슘 클로라이드를 시린지를 통해 플라스크에 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하고 Ni(dppp)Cl2(41mg, 0.075mmol)을 첨가하였다. 이어서, 당해 반응 혼합물을 12시간 동안 환류시켰다. 이어서, 당해 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 메탄올(200ml) 속으로 침전시키고, 여과하였다. 생성된 중합체를 메탄올(48시간), 아세톤(24시간) 및 헥산(24시간)의 순서대로 속슬렛 추출에 의해 정제하였다. 최종적으로, 고형 잔사를 클로로포름으로 용해시켰다. 용매를 제거한 후, 진한 보라색 고체를 진공하에 건조시켜 폴리(3-데시닐티오펜)(1a)을 수득하였다. 수율: 0.50g(46%).
1H NMR(CDCl3 중): 7.09-7.33(br), 2.56, 1.73, 1.51, 1.29, 0.87.
GPC(표준으로서 폴리스티렌 사용): Mn = 10,300; Mw/Mn = 2.18.
디바이스
제조 및 평가:
예를 들면, 도 3에 도식적으로 도시된 바와 같은 상부 접촉식 박막 트랜지스터 배열을 선택하였다. 당해 장치는 두께가 약 110nm인 열성장 산화규소층이 상부에 도포된 n-도핑된 실리콘 웨이퍼로 구성된다. 당해 웨이퍼는 게이트 전극으로서 기능하는 반면, 산화규소층은 게이트 유전체로서 작용하고 축전기로 측정한 정전용량이 약 30nF/㎠(나노패럿/평방센티미터)이다. 당해 실리콘 웨이퍼를 우선 이소프로판올 및 아르곤 플라즈마로 세정하고, 공기 건조시킨다. 이어서, 청정한 기판을 톨루엔 중의 옥틸트리클로로실란(OTS8)의 0.1M 용액 속에 60℃에서 20분 동안 침지시켰다. 후속적으로, 당해 웨이퍼를 톨루엔 및 이소프로판올로 세척하고, 공기 건조시켰다. 디클로로벤젠에 0.3중량%의 농도로 용해된 폴리(3-데시닐티오펜)(1a)을 사용하여 반도체층을 침착시켰다. 당해 용액을 우선 1㎛ 시린지 필터를 통해 여과시킨 다음, OTS8 실리콘 기판 상에 실온에서 120초 동안 1,000rpm에서 스핀피복시켜, 두께가 약 20 내지 약 50nm인 박막을 생성시킨다. 80℃에서 5 내지 10시간 동안 진공 오븐 속에서 건조시킨 후, 약 50nm의 금 소스 전극(gold sourse electrode) 및 금 드레인 전극(gold drain electrode)을 다양한 채널 길이와 너비를 갖는 새도우 마스크를 통해 진공 침착에 의해 반도체층의 상부에 침착시켜, 다양한 치수의 일련의 트랜지스터를 생성시킨다.
생성된 전계 효과 트랜지스터 성능은 키슬리(Keithley) 4200 SCS 반도체 특성화 시스템을 사용하여 주변 조건에서 블랙 박스 속에서 평가하였다. 캐리어 이동도(carrier mobility) μ를 수학식 1에 따라 포화 방식(게이트 전압, VG < 소스-드레인 전압, VSD)에서의 데이터로부터 계산하였다.
위의 수학식 1에서,
ISD는 포화 방식에서의 드레인 전류이고,
W 및 L은 각각 반도체 채널 너비 및 길이이고,
Ci는 게이트 유전층의 단위 영역당 정전용량이고,
VG 및 VT는 각각 게이트 전압 및 한계 전압이다.
당해 디바이스의 VT는 측정된 데이터를 ISD = 0으로 외삽함으로써 당해 디바이스의 VG와 포화 방식에서의 ISD의 제곱근과의 관계로부터 측정하였다.
전계 효과 트랜지스터의 또 다른 특성은 이의 전류 온/오프 비이다. 이는 고갈 영역에서의 소스-드레인 전류에 대한 축적 영역에서 포화 소스-드레인 전류의 비이다.
당해 디바이스의 전송 및 출력 특성은, 폴리(3-데시닐티오펜)(1a)이 p-형 반도체임을 밝혀준다. W = 5,000㎛ 및 L = 90㎛의 치수를 갖는 약 5개의 트랜지스터를 평가하면, 이동도가 약 1 내지 약 3㎠/Vs(volt per second), 보다 특히 0.001 내지 약 0.008㎠/Vs이다.
이동도: 0.008㎠V-1s-1
온/오프 비: 106.
실시예
II
폴리(3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜)(2a)의
합성:
1) 2,5-디브로모-3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜
트리에틸아민(50ml) 중의 2,5-디브로모-3-요오도티오펜(3.52g, 9.57mmol) 및 1-에티닐-4-펜틸벤젠(1.65g, 9.57mmol)의 용액에 디클로로비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(0.28g, 0.4mmol) 및 구리(I) 요오다이드(38mg, 0.2mmol)을 아르곤하에서 0℃에서 첨가하였다. 생성된 반응 혼합물을 아르곤하에 0℃에서 6시간 동안과 실온에서 20시간 동안 교반하였다. 용매를 증발시킨 후, 수득된 생성물을 실리카에서 용출제로서 헥산을 사용하여 컬럼 크로마토그래피함으로써 정제시켰다. 2,5-디 브로모-3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜을 무색 액체로서 수득하였다. 수율: 3g(73%).
1H NMR(CDCl3 중): 7.44(d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.16(d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.00(s, 1H), 2.61(t, J = 7.7 Hz, 2H), 1.61(m, 2H), 1.32(m, 4H), 0.89(t, J = 6.8 Hz, 3H).
2) 폴리(3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜)(2a)
무수 100ml 들이 3구 플라스크에 상기 제조된 2,5-디브로모-3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜(2.06g, 5mmol) 및 무수 THF(50ml)를 채운다. 이어서, 디에틸 에테르(2.5ml, 5mmol) 중의 2M 사이클로헥실마그네슘 클로라이드를 시린지를 통해 플라스크에 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하고 Ni(dppp)Cl2(41mg, 0.075mmol)을 첨가하였다. 이어서, 당해 반응 혼합물을 12시간 동안 환류시켰다. 이어서, 당해 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 메탄올(200ml) 속으로 침전시키고, 여과하였다. 생성된 중합체를 메탄올(48시간), 아세톤(24시간) 및 헥산(24시간)의 순서대로 속슬렛 추출에 의해 정제하였다. 최종적으로, 고형 잔사를 클로로포름으로 용해시켰다. 용매를 제거한 후, 암자주색 고체를 진공하에 건조시켜 폴리(3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜)(2a)을 수득하였다. 수율: 0.20g(16%).
1H NMR(in CDCl3): 7.41, 7.02, 2.51, 1.56, 1.32, 0.90.
GPC(표준으로서 폴리스티렌 사용): Mn = 3,600; Mw/Mn = 1.41.
디바이스
제조 및 평가:
반도체층으로서 폴리(3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜)(2a)을 사용하는 OTFT 디바이스를 제조하고 실시예 1의 디바이스 제조방법을 반복하여 유사하게 평가하였다. 당해 디바이스의 전송 및 출력 특성은, 폴리(3-(4-펜틸페닐)에티닐티오펜)(2a)이 p-형 반도체임을 밝혀준다. W = 5,000㎛ 및 L = 90㎛의 치수를 갖는 약 5개의 트랜지스터를 평가하면, 실시예 I의 디바이스와 유사한 바람직한 특성이 수득된다.
이동도: 0.001㎠V-1s-1
온/오프 비: 106.
본 발명은 용액 가공이 가능하며 용매 가용성이 뛰어난 폴리(3-알키닐티오펜)을 사용함으로써 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 목적하는 전자 디바이스를 제조할 수 있으며, 이러한 디바이스는 플라스틱 기판 위에 가요성 TFT를 제조하는 데 요망되는 특징인 기계적 내구성과 구조적 가요성을 갖는다. 플라스틱 기판을 폴 리(3-알키닐티오펜) 부재와 함께 사용함으로써, 종래의 강성 실리콘 TFT를 기계적으로 더욱 내구성이고 구조적으로 가요성인 TFT 디자인으로 변형시킬 수 있다. 이러한 점은, 대면적 디바이스, 예를 들면, 대면적 이미지 센서, 전자 종이 및 기타 디스플레이 매체에 특히 유용하다. 또한, 비교적 저가의 마이크로전자 디바이스, 예를 들면, 스마트 카드, 전파 식별 태그 및 기억/저장 디바이스를 위한 집적 회로 논리 소자용으로 폴리(3-알키닐티오펜) TFT를 선택함으로써 이들 제품의 기계적 내구성과 유효 수명을 개선시킬 수 있다.
Claims (9)
- 화학식 2a 또는 2b의 반도체 재료를 포함하는, 전자 디바이스.화학식 2a
화학식 2b
위의 화학식 2a 및 2b에서,n은 반복 단위의 개수이고, 2 내지 5,000이다. - 제1항에 있어서, n이 10 내지 200인, 전자 디바이스.
- 제1항에 있어서, n이 20 내지 100인, 전자 디바이스.
- 기판, 게이트 전극, 게이트 유전층, 소스 전극, 드레인 전극, 및 상기 소스/드레인 전극들 및 상기 게이트 유전층과 접하는 화학식 2a 또는 2b의 반도체 재료를 포함하는 반도체 층으로 구성된, 박막 트랜지스터 디바이스.화학식 2a
화학식 2b
위의 화학식 2a 및 2b에서,n은 반복 단위의 개수이고, 2 내지 5,000이다. - 제4항에 있어서, n이 10 내지 200인, 박막 트랜지스터 디바이스.
- 제4항에 있어서, n이 20 내지 100인, 박막 트랜지스터 디바이스.
- 제4항에 있어서, 상기 기판이 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 폴리이미드로 이루어진 플라스틱 시트이고, 상기 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 각각 독립적으로 은, 금, 니켈, 알루미늄, 크롬, 백금, 산화인듐주석 또는 전도성 중합체로 구성되고, 상기 게이트 유전층이 무기 질화물, 무기 산화물 또는 유기 중합체로 구성되는, 박막 트랜지스터 디바이스.
- 제4항에 있어서, 상기 기판이 유리 또는 플라스틱 시트이고, 상기 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 각각 독립적으로 은, 금 또는 크롬으로 구성되고, 상기 게이트 유전층이 폴리(메타크릴레이트) 또는 폴리(비닐 페놀)로 구성되고, 상기 반도체 층이 스핀 코팅, 스탬프 인쇄, 스크린 인쇄 또는 젯 인쇄의 용액 공정으로 형성되는, 박막 트랜지스터 디바이스.
- 제1항에 있어서, 박막 트랜지스터인, 전자 디바이스.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/398,931 US8049205B2 (en) | 2006-04-06 | 2006-04-06 | Poly(alkynylthiophene)s and electronic devices generated therefrom |
| US11/398,931 | 2006-04-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070100174A KR20070100174A (ko) | 2007-10-10 |
| KR101376080B1 true KR101376080B1 (ko) | 2014-03-19 |
Family
ID=38179641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070034262A KR101376080B1 (ko) | 2006-04-06 | 2007-04-06 | 폴리(알키닐티오펜) 및 이로부터 제조된 전자 디바이스 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8049205B2 (ko) |
| EP (1) | EP1843409B1 (ko) |
| JP (1) | JP5367953B2 (ko) |
| KR (1) | KR101376080B1 (ko) |
| CN (1) | CN101050267A (ko) |
| CA (1) | CA2583020C (ko) |
| TW (1) | TWI410443B (ko) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101243809B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2013-03-18 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막트랜지스터의 제조방법 및 이를 이용한 ｔｆｔ 어레이기판의 제조방법 |
| US20110024730A1 (en) * | 2008-02-13 | 2011-02-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Polymer, organic thin film using the same, and organic thin film device |
| FR2933238B1 (fr) * | 2008-06-27 | 2011-01-14 | Commissariat Energie Atomique | Nouveaux materiaux macromoleculaires semi-conducteurs organiques mesomorphes |
| GB2467293B (en) * | 2008-11-28 | 2013-07-10 | Cambridge Display Tech Ltd | Organic semiconductors |
| JP2010283072A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 有機薄膜トランジスタ、面状光源及び表示装置 |
| US8304512B2 (en) * | 2010-01-19 | 2012-11-06 | Xerox Corporation | Benzodithiophene based materials compositions |
| US8742403B2 (en) | 2011-03-08 | 2014-06-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Xanthene based semiconductor compositions |
| JP2013119589A (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 高分子化合物及び電子素子 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003292588A (ja) | 2002-01-11 | 2003-10-15 | Xerox Corp | ポリチオフェン類及びそれを用いたデバイス |
| JP2004115794A (ja) * | 2002-09-14 | 2004-04-15 | Merck Patent Gmbh | モノマー、オリゴマーおよびポリ（３−アルキニルチオフェン）ならびにそれらの電荷移動材料としての使用 |
| KR20050030118A (ko) * | 2003-09-23 | 2005-03-29 | 하.체. 스타르크 게엠베하 | 티오펜의 정제법 |
| KR20060004819A (ko) * | 2004-07-08 | 2006-01-16 | 삼성전자주식회사 | 올리고티오펜과 ｎ-형 방향족 화합물을 교호로 주쇄에포함하는 유기반도체 고분자 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3270958B2 (ja) * | 1994-05-12 | 2002-04-02 | 科学技術振興事業団 | ポリ（３−アルキルチオフェン）からなる導電体 |
| US5619357A (en) | 1995-06-06 | 1997-04-08 | International Business Machines Corporation | Flat panel display containing black matrix polymer |
| JPH0983040A (ja) * | 1995-09-12 | 1997-03-28 | Sharp Corp | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| US5969376A (en) | 1996-08-23 | 1999-10-19 | Lucent Technologies Inc. | Organic thin film transistor having a phthalocyanine semiconductor layer |
| US6107117A (en) | 1996-12-20 | 2000-08-22 | Lucent Technologies Inc. | Method of making an organic thin film transistor |
| US5777070A (en) | 1997-10-23 | 1998-07-07 | The Dow Chemical Company | Process for preparing conjugated polymers |
| US7250625B2 (en) | 2002-01-11 | 2007-07-31 | Xerox Corporation | Polythiophenes and electronic devices generated therefrom |
| US6770904B2 (en) | 2002-01-11 | 2004-08-03 | Xerox Corporation | Polythiophenes and electronic devices generated therefrom |
| US7132680B2 (en) * | 2003-06-09 | 2006-11-07 | International Business Machines Corporation | Organic field-effect transistor and method of making same based on polymerizable self-assembled monolayers |
| JP2006190757A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Konica Minolta Holdings Inc | 有機半導体層の形成方法および有機薄膜トランジスタの製造方法 |
| US7705111B2 (en) * | 2006-04-06 | 2010-04-27 | Xerox Corporation | Poly(alkynylthiophene)s |
-
2006
- 2006-04-06 US US11/398,931 patent/US8049205B2/en active Active
-
2007
- 2007-03-19 EP EP20070104414 patent/EP1843409B1/en active Active
- 2007-03-29 CA CA2583020A patent/CA2583020C/en active Active
- 2007-04-04 TW TW096112013A patent/TWI410443B/zh active
- 2007-04-04 JP JP2007098066A patent/JP5367953B2/ja active Active
- 2007-04-05 CN CNA2007100898768A patent/CN101050267A/zh active Pending
- 2007-04-06 KR KR1020070034262A patent/KR101376080B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003292588A (ja) | 2002-01-11 | 2003-10-15 | Xerox Corp | ポリチオフェン類及びそれを用いたデバイス |
| JP2004115794A (ja) * | 2002-09-14 | 2004-04-15 | Merck Patent Gmbh | モノマー、オリゴマーおよびポリ（３−アルキニルチオフェン）ならびにそれらの電荷移動材料としての使用 |
| KR20050030118A (ko) * | 2003-09-23 | 2005-03-29 | 하.체. 스타르크 게엠베하 | 티오펜의 정제법 |
| KR20060004819A (ko) * | 2004-07-08 | 2006-01-16 | 삼성전자주식회사 | 올리고티오펜과 ｎ-형 방향족 화합물을 교호로 주쇄에포함하는 유기반도체 고분자 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5367953B2 (ja) | 2013-12-11 |
| CA2583020A1 (en) | 2007-10-06 |
| CN101050267A (zh) | 2007-10-10 |
| CA2583020C (en) | 2013-03-26 |
| EP1843409A2 (en) | 2007-10-10 |
| TW200745203A (en) | 2007-12-16 |
| JP2007281475A (ja) | 2007-10-25 |
| US8049205B2 (en) | 2011-11-01 |
| EP1843409B1 (en) | 2015-05-13 |
| US20070235719A1 (en) | 2007-10-11 |
| TWI410443B (zh) | 2013-10-01 |
| EP1843409A3 (en) | 2012-09-05 |
| KR20070100174A (ko) | 2007-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101397662B1 (ko) | 전자 디바이스 | |
| US7834132B2 (en) | Electronic devices | |
| JP4874945B2 (ja) | 電子デバイス及び薄膜トランジスタ | |
| CA2613719C (en) | Thiophene electronic devices | |
| KR101376080B1 (ko) | 폴리(알키닐티오펜) 및 이로부터 제조된 전자 디바이스 | |
| KR101371041B1 (ko) | 관능화된 헤테로아센 및 이로부터 제조된 전자 디바이스 | |
| CA2583047C (en) | Semiconductors and electronic devices generated therefrom | |
| US7619055B2 (en) | Linked arylamine polymers and electronic devices generated therefrom | |
| US7705111B2 (en) | Poly(alkynylthiophene)s | |
| US7615607B2 (en) | Semiconductor polymers | |
| US7550760B2 (en) | Polyacenes and electronic devices generated therefrom | |
| KR101072477B1 (ko) | 고분자 곁사슬에 알킬티오펜 기가 치환된 유기 반도체 화합물 및 이를 이용한 유기 박막 트랜지스터 | |
| US7847052B2 (en) | Linked arylamine polymers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |