KR101881602B1 - 비대칭성 디벤조디티엔오티오펜 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식(Ⅰ)의 비대칭성 반도체 화합물에 관한 것이다:
화학식 (Ⅰ)
Figure 112012084088937-pat00022

여기서 R1 및 R2는 명세서에서 개시한 바와 같다. 상기 화합물은 박막 트랜지스터와 같은 전자 소자용 반도체 층에 유용하다. 상기 화합물을 포함하는 소자는 고 이동도 및 우수한 안정성을 보인다.

Description

비대칭성 디벤조디티엔오티오펜 화합물 {NON-SYMMETRICAL DIBENZODITHIENOTHIOPHENE COMPOUNDS}
본 발명은 고도의 전기적 성능을 제공하고, 용해성이 있고 공기 중에 안정한 반도체 화합물에 관한 것이다. 상기 화합물은 박막 트랜지스터(TFT) 및/또는 반도체 층을 포함하는 다른 전자 소자(electronic device)에 유용하다. 본 발명은 또한 이 화합물의 제조방법 및 그 이용방법에 관한 것이다.
TFT는 일반적으로 기판 상에 전기 전도성 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극, 소스 및 드레인 전극으로부터 게이트 전극을 분리하는 전기 절연 게이트 유전층, 및 게이트 유전층과 접촉하고 소스 및 드레인 전극을 연결하는 반도체 층으로 이루어진다. 성능은 트랜지스터의 전계효과(field effect) 이동도(전하 캐리어 이동도라 불리운다) 및 전류 온/오프 비로 측정될 수 있다. 고(high) 이동도 및 고 온/오프 비가 바람직하다.
유기 박막 트랜지스터(OTFTs)는 무선 주파수 식별 태그(RFID) 및 사이니지(signage), 리더(readers), 및 액정 디스플레이와 같은 디스플레이용 백플레인 스위칭 회로와 같은 애플리케이션에 사용될 수 있고, 이때 높은 스위칭 속도 및/또는 고밀도는 필수적이지 않다. 이들은 또한 물리적으로 콤팩트, 경량, 및 가요성과 같은 매력적인 기계적 특성을 갖는다.
유기 박막 트랜지스터는 스핀 코팅, 용액 캐스팅, 딥 코팅, 스텐실/스크린 프린팅, 플렉소그래피, 그라비아(gravure), 오프셋 프린팅, 잉크젯 프린팅, 마이크로-콘택 프린팅 등과 같은 저비용 용액-기반 패터닝 및 증착 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 박막 트랜지스터 회로를 제조하는데 이러한 용액-기반 공정을 이용하기 위해서, 용액 공정이 가능한 재료가 필요하다. 그러나, 용액 공정으로 형성된 유기 또는 폴리머 반도체는 제한된 용해성, 공기 감도(air sensitivity) 및 낮은 전계 효과 이동도 때문에 곤란한 경향이 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 새로운 화합물을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 다양한 구현예에서, 전자 소자에 유용한 반도체 화합물을 개시한다. 화합물은 대칭적이지 않은 또는 비대칭적인 디벤조디티엔오티오펜 또는 디나프토디티엔오티오펜이다.
본 발명의 구현예에서, 하기 화학식(Ⅰ)의 구조를 갖는 반도체 화합물을 개시한다.
화학식(Ⅰ)
Figure 112012084088937-pat00001
여기서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되며; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; n은 R2의 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; 및 p와 q는 독립적으로 0 또는 1이다.
보다 구체적인 구현예에서, 반도체 화합물은 하기 화학식(Ⅱ)의 구조를 가질 수 있다:
화학식(Ⅱ)
Figure 112012084088937-pat00002
여기서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되며; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 4의 정수이며; 및 n은 R2의 측쇄의 수로서 0 내지 4의 정수이다. 화학식(Ⅱ)의 구조는 p 및 q가 0인 경우에 얻어진다. 이 화합물은 또한 디벤조[d, d']디티엔오[2,3-b: 2',3'-b']티오펜이라 불린다.
일부 구현예에서, R1 및 R2는 동일하다. 다른 구현예에서, R1 및 R2는 독립적으로 알킬이다.
추가 구현예에서, m 및 n은 동일하다. 특히, m 및 n은 모두 1일수 있다.
반도체 화합물은 하기 화학식(Ⅲ)의 구조를 가질 수 있다.
화학식(Ⅲ)
Figure 112012084088937-pat00003
여기서 R3 및 R4는 독립적으로 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 구현예에서, R3 및 R4는 동일하며 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기 및 치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한 구현예에서, 폴리머 바인더; 및 하기 화학식(Ⅰ)의 반도체 화합물을 포함하는 반도체 조성물을 개시한다:
화학식(Ⅰ)
Figure 112012084088937-pat00004
여기서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되며; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; n은 R2 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; 및 p와 q는 독립적으로 0 또는 1이다.
폴리머 바인더는 스티렌계 폴리머, 또는 아릴아민계 폴리머, 또는 하기에서 개시하는 폴리머 목록에서 선택된 폴리머 바인더일 수 있다.
반도체 화합물 대 폴리머 바인더의 중량비는 5:1 내지 약 2:3일 수 있다.
또한 본 발명은 반도체 층을 포함하는 전자 소자로서, 반도체 층이 하기 화학식(Ⅰ)의 반도체 화합물을 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.
화학식(Ⅰ)
Figure 112012084088937-pat00005
여기서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되며; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; n은 R2 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; 및 p와 q는 독립적으로 0 또는 1이다.
반도체 층은 폴리머 바인더를 더 포함할 수 있다.
반도체 화합물을 포함하는 반도체 층은 공기 중에서 매우 안정하며 고 이동도를 갖는다. 이러한 반도체 화합물은 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 전자 소자에 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 TFT의 제1 구현예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 TFT의 제2 구현예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 TFT의 제3 구현예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 TFT의 제4 구현예를 도시한다.
도 5는 분자 모델 기술을 이용하여 추정된 디알킬-치환형 디벤조디티엔오티오펜의 평형 기하학적 구조(equilibrium geometry)의 컬러 모델 및 결정 구조를 나타낸다.
도 6은 분자 모델 기술을 이용하여 추정된 디알킬-치환형 디나프토디티엔오티오펜의 평형 기하학적 구조의 컬러 모델 및 결정 구조를 나타낸다.
본 명세서에서 기술하는 구성 요소, 방법 및 기기는 첨부되는 도면을 참조하여 보다 완전하게 이해될 수 있다. 이들 도면은 단지 본 발명의 설명에 있어서 용이함 및 편의를 바탕으로 한 도식적인 설명이고, 따라서 장치 또는 구성요소의 상대적 크기 및 치수를 나타내기 위한 의도 및/또는 예시적인 구현예의 범위를 한정하거나 제한하기 위한 의도가 아니다.
하기 기술에서 명확함을 위해 특정 용어를 사용하더라도, 이들 용어는 도면에서 설명을 위해 선택된 구현예의 특정 구조만을 나타내기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하거나 제한하기 위한 것은 아니다. 하기 설명 및 도면에서, 동일한 수치 지정은 동일한 작용의 구성 요소를 의미한다.
양과 관련하여 사용되는 수식어 “약(about)”은 명시된 값을 포함하며 문맥에 의해 지시되는 의미를 갖는다(예를 들어, 특정 양의 측정과 관련하여 적어도 오차 정도를 포함한다). 범위를 나타내는 문맥에서 사용되는 경우, 수식어 “약”은 또한 두 개의 종점의 절대값에 의해 한정되는 범위를 기술하는 것으로서 고려되어야 한다. 예를 들어, “약 2 내지 약 10”의 범위는 또한 “2 내지 10”의 범위를 기술한다.
용어 “포함하는(comprising)"은 본 발명에서 명명된 구성 요소의 존재를 필요로 하며 다른 구성 요소의 존재가 가능함을 의미한다. 용어 ”포함하는“은 용어 ”구성하는(consisting of)"을 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 이는 명명된 구성 요소의 제조로부터 발생할 수 있는 임의의 불순물과 함께, 명명된 구성 요소만의 존재도 의미한다.
용어 “실온(room temperature)"은 20℃ 내지 25℃ 범위의 온도를 의미한다.
본 발명은 반도체 화합물에 관한 것이다. 또한 반도체 화합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 반도체 화합물을 포함하는 반도체 층은 공기 중에서 매우 안정하며 고 이동도를 갖는다. 이러한 반도체 화합물은 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 전자 소자에 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 바텀(bottom)-게이트 바텀-콘택 TFT 구조를 도시한다. TFT(10)는 게이트 전극(30) 및 게이트 유전층(40)과 접촉하는 기판(20)을 포함한다. 게이트 전극(30)은 여기서 기판(20) 내에 오목한 부분(depression)에 있는 것으로 묘사되었지만, 게이트 전극은 기판 상부(top)에 또한 위치할 수 있다. 게이트 유전층(40)이 게이트 전극(30)을 소스 전극(50), 드레인 전극(60), 및 반도체 층(70)으로부터 분리하는 것은 중요하다. 반도체 층(70)은 소스(50) 및 드레인 전극(60)의 사이와 그 위에 존재한다(run over). 반도체는 소스(50) 및 드레인 전극(60) 사이의 채널 길이(80)를 갖는다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 바텀-게이트 탑(top)-콘택 TFT 구조를 도시한다. TFT(10)는 게이트 전극(30) 및 게이트 유전층(40)과 접촉하는 기판(20)을 포함한다. 반도체 층(70)은 게이트 유전층(40)의 상부에 위치하며 소스(50) 및 드레인 전극(60)으로부터 게이트 유전층을 분리한다.
도 3은 본 발명에 따른 바텀-게이트 바텀-콘택 TFT 구조를 도시한다. TFT(10)은 게이트 전극으로도 기능하며 게이트 유전층(40)과 접촉하는 기판(20)을 포함한다. 소스 전극(50), 드레인 전극(60), 및 반도체 층(70)은 게이트 유전층(40)의 상부에 위치한다.
도 4는 본 발명에 따른 탑-게이트 탑-콘택 TFT 구조를 도시한다. TFT(10)은 소스 전극(50), 드레인 전극(60), 및 반도체 층(70)과 접촉하는 기판(20)을 포함한다. 반도체 층(70)은 소스(50) 및 드레인 전극(60)의 사이와 그 위에 존재한다. 게이트 유전층(40)은 반도체 층(70)의 상부에 존재한다. 게이트 전극(30)은 게이트 유전층(40)의 상부에 있고 반도체 층(70)과 접촉하지 않는다.
보다 구체적인 구현예에서, 본 발명의 반도체 화합물은 하기 화학식(Ⅰ)의 구조를 갖는다:
화학식(Ⅰ)
Figure 112012084088937-pat00006
여기서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되며; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; n은 R2 측쇄의 수로서 0 내지 6의 정수이며; 및 p와 q는 독립적으로 0 또는 1이다. p 및 q의 값은 화합물이 페닐 고리 또는 나프탈렌 고리를 포함하는지 여부를 결정한다. 화학식(Ⅰ)의 화합물은 디아릴[d,d']디티엔오[2,3-b; 2',3'-b']티오펜이며, 또한 본 발명에서 “DADTT"로 언급될 수 있다.
보다 구체적인 구현예에서, 본 발명의 반도체 화합물은 하기 화학식(Ⅱ)의 구조를 가진다:
화학식(Ⅱ)
Figure 112012084088937-pat00007
여기서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되며; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 4의 정수이며; 및 n은 R2 측쇄의 수로서 0 내지 4의 정수이다. 화학식(Ⅱ)의 화합물은 디벤조[d,d']디티엔오[2,3-b: 2',3'-b']티오펜이며, 또한 본 발명에서 “DBDTT"로 언급될 수 있다.
용어 “알킬"은 전적으로 탄소 원자 및 수소 원자로 구성된 라디칼을 의미하며 완전히 포화되고 화학식 -CnH2n +1을 가진다. 상기 알킬 라디칼은 선형, 분지형, 또는 환형일 수 있다.
용어 “알켄일(alkenyl)"은 전적으로 탄소 원자 및 수소 원자로 구성된 라디칼을 의미하며 아릴 또는 헤테로아릴 구조의 일부가 아닌 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한다. 상기 라디칼은 선형, 분지형, 또는 환형일 수 있다.
용어 "알킨일(alkynyl)"은 전적으로 탄소 원자 및 수소 원자로 구성된 라디칼을 의미하며 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한다. 상기 알킨일 라디칼은 선형, 분지형, 또는 환형일 수 있다.
용어 "아릴"은 전적으로 탄소 원자 및 수소 원자로 구성된 방향족 라디칼을 의미한다. 아릴이 탄소 원자의 수적 범위와 관련하여 개시되는 경우, 치환된 방향족 라디칼을 포함하는 것으로 해석되면 안된다. 예를 들어, 구절 "6 내지 10의 탄소 원자를 포함하는 아릴"은 페닐기(6 탄소 원자) 또는 나프틸기(10 탄소 원자)만을 의미하는 것으로 해석되어야 하며, 메틸페닐기(7 탄소 원자)를 포함하는 것으로 해석되어서는 안된다.
용어 “헤테로아릴”은 탄소 원자, 수소 원자 및 하나 이상의 헤테로원자로 구성된 방향족 라디칼을 의미한다. 탄소 원자 및 헤테로원자는 라디칼의 환형 고리 또는 백본(backbone)에 존재한다. 상기 헤테로원자는 O, S, 및 N로부터 선택된다. 예시적인 헤테로아릴 라디칼은 티엔일 및 피리딜을 포함한다.
용어 “알콕시"는 산소 원자에 부착되는 알킬 라디칼, 즉 -O-CnH2n +1을 의미한다.
용어 “알킬티오"는 황 원자에 부착되는 알킬 라디칼, 즉 -S-CnH2n +1을 의미한다.
용어 “치환된(substituted)”은 명명된 라디칼에서 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐, -CN, -NO2, -COOH, 및 -SO3H와 같은 다른 작용기로 치환되는 것을 의미한다. 예시적인 치환된 알킬기는 퍼할로알킬기(perhaloalkyl group)이며, 이 때 알킬기에서 하나 이상의 수소 원자는 불소, 염소, 브롬, 및 요오드와 같은 할로겐 원자로 치환된다. 또한 전술한 작용기인 아릴기 또는 헤테로아릴기는 알킬기 또는 알콕시기 또는 알킬티오기로 치환될 수 있다. 예시적인 치환된 아릴기는 메틸페닐 및 메톡시페닐을 포함한다. 예시적인 치환된 헤테로아릴기는 도데실티엔일을 포함한다.
일반적으로, 알킬기, 알콕시기, 및 알킬티오기는 각각 독립적으로 약 4 내지 약 16의 탄소 원자를 포함하여, 1 내지 30의 탄소 원자를 함유한다. 유사하게, 아릴기는 독립적으로 6 내지 30의 탄소 원자를 함유한다. 헤테로아릴기는 독립적으로 4 내지 30의 탄소 원자를 함유한다. 구체적인 구현예에서, 아릴 및 헤테로아릴기는 약 3 내지 약 16의 탄소 원자를 갖는 알킬기로 치환된다.
구현예에서, 반도체 화합물은 2.3eV 이상의 높은 밴드 갭(band gap)을 가진다. 이러한 큰 밴드 갭은 전형적으로 반도체 화합물이 펜타센계 반도체와 비교할 때, 공기 중에서 더 나은 안정성을 가짐을 의미한다. 반도체 화합물은 결정질 또는 액체-결정질 구조를 가진다.
화학식(Ⅰ) 및 화학식(Ⅱ)의 일부 구체적인 구현예에서, R1 및 R2는 동일한 측쇄, m=1, 및 n=1 이다. 다른 구체적인 구현예에서, R1 및 R2는 알킬이다. 화학식(Ⅰ)의 구체적인 구현예에서, p 및 q는 동일하다(즉, 모두 0이거나 모두 1이다).
보다 구체적인 구현예에서, 반도체 화합물은 하기 화학식(Ⅲ)의 구조를 가진다:
화학식(Ⅲ)
Figure 112012084088937-pat00008
여기서 R3 및 R4는 독립적으로 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 알콕시기, 알킬티오기, 시아노기(CN) 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 두 R 측쇄는 2- 및 7-위치에 존재한다.
일부 구체적인 구현예에서, R3 및 R4는 동일하며, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다. 다른 구현예에서, R3 및 R4는 동일하며, 알킬기, 치환된 알킬기, 알켄일기, 치환된 알켄일기, 알킨일기, 치환된 알킨일기, 아릴기, 치환된 아릴기, 헤테로아릴기 및 치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
당해 기술분야에 알려진 다양한 방법이 본 발명의 반도체 화합물을 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 반응식 1은 제1 단계를 보여준다. 이 단계는 상업적으로 이용가능한 3-브로모벤조티오펜(1)으로 출발하여 알킬리튬 시약과 리튬-할로겐 치환 반응을 할 수 있으며, 이어서 무수 염화아연과 금속전이반응을 한다. 이어서 아연 음이온(2)은 더 반응성 있는 2-위치에서 위치선택적으로 2,3-디브로모벤조티오펜(3)과 네기시 크로스-커플링(Negishi cross-coupling)을 할 수 있다. 이어서 중간체(4)는 알킬리튬 시약을 가진 이음이온으로 전환될 수 있고, 디페닐설폰일 설파이드와 같은 황원(sulfur source)으로 켄치(quenched)하여 DADTT 코어(5)의 세 번째 티오펜 고리를 형성한다.
반응식 1
Figure 112012084088937-pat00009
반응식 2는 DADTT 코어에 알킬 치환기가 첨가되는 것을 보여주며, 이는 DBDTT 코어(5)로 나타난다. 먼저, DBDTT 코어(5)는 삼염화 알루미늄의 존재 하에서 치환된 산염화물과 반응하여 디케톤일 DBDTT(6)을 형성한다. 다음, 디케톤일 DBDTT(6)은 디에틸렌 글리콜의 수산화칼륨의 존재 하에서, 히드라진을 사용하여 수정된 울프-키시너(Wolff-Kishner) 환원을 하여 탈산소화된다. 이로써 디알킬-DBDTT(7)를 형성한다. 한 가지 이상의 산염화물이 둘 이상의 상이한 R 측쇄를 가진 화합물을 얻기 위해 사용될 수 있다.
반응식 2
Figure 112012084088937-pat00010
아릴 치환기는 브롬을 가진 DBDTT 코어(5)를 먼저 브롬화함으로써 얻어질 수 있다. 이어서 브롬화 화합물 중간체(8)는 표준 팔라듐-촉매 크로스-커플링 기술(standard palladium-catalyzed cross-coupling technique)을 이용하여 아실화될 수 있다. 반응식 3은 브롬 화합물(9)과 함께, 대표적인 예로써 스즈키-미야우라 커플링(Suzuki-Miyaura coupling)을 사용하여 디아릴-DBDTT(10)를 형성한다. 한 가지 이상의 브롬 화합물이 둘 이상의 상이한 아릴 측쇄를 가진 화합물을 얻기 위해 사용될 수 있다.
반응식 3
Figure 112012084088937-pat00011
반도체 화합물 자체는 불량한 필름-형성 특성을 가지며, 이는 결정질 또는 액체-결정질 성질에서 기인한다. 따라서, 반도체 층은 전형적으로 반도체 화합물 및 폴리머 바인더를 포함하는 반도체 조성물로부터 형성되며, 소자 성능을 상당히 향상시키는 균일막을 얻을 수 있다. 폴리머 바인더는 내부에 반도체 화합물이 분산되는 매트릭스를 형성하는 것으로 여겨진다.
임의의 적합한 폴리머는 반도체 조성물용 폴리머 바인더로서 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 폴리머는 비결정질 폴리머이다. 비결정질 폴리머는 반도체 화합물의 용융점 이하의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 비결정질 폴리머는 반도체 화합물의 용융점 이상의 유리 전이 온도를 갖는다. 구현예에서, 폴리머는 실온, 60Hz에서 측정시 4.5 이하, 바람직하게는 3.0 이하를 포함하는 3.5 이하의 유전상수를 갖는다. 구현예에서, 폴리머는 C, H, F, Cl, 또는 N 원자만을 함유하는 폴리머로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 폴리머는 임의의 극성기가 없는 탄화수소 폴리머 또는 탄화플루오르 폴리머와 같은 저극성 폴리머이다. 예를 들어, 폴리스티렌은 비결정질 폴리머이고, 약 2.6의 유전상수를 갖는다. 다른 저극성 폴리머의 목록은 하기를 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다: 플루오로폴리아릴에테르, 폴리(p-자일렌), 폴리(비닐 톨루엔), 폴리(α-메틸 스타이렌), 폴리(α-비닐나프탈렌), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소프렌, 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(2-메틸-1,3-부타디엔), 폴리(시클로헥실 메타크릴레이트), 폴리(클로로스티렌), 폴리(4-메틸 스티렌), 폴리(비닐, 시클로헥산), 폴리페닐렌, 폴리-p-페닐비닐리덴, 폴리(아릴렌 에테르), 폴리이소부틸렌, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르), 폴리[1,1-(2-메틸 프로판) 비스-(4-페닐) 카보네이트], 폴리(α-α-α'-α' 테트라플루오로-p-자일렌), 플루오르화 폴리이미드, 폴리(에틸렌/테트라플루오로에틸렌), 폴리(에틸렌/클로로트리플루오로에틸렌), 플루오르화 에틸렌/프로필렌 코폴리머, 폴리(스티렌-코-α-메틸 스티렌), 폴리(스티렌/부타디엔), 폴리(스티렌/2,4-디메틸스티렌), CYTOP, 폴리(프로필렌-코-1-부텐), 3폴리(스티렌-코-비닐 톨루엔), 폴리(스티렌-블록-부타디엔-블록-스티렌), 폴리(스티렌-블록-이소프렌-블록-스티렌), 테르펜 수지, 폴리(N-비닐카바졸), 폴리카바졸, 폴리트리아릴아민, 등.
특정 구현예에서, 폴리머 바인더는 스티렌계 폴리머이다. 스티렌계 폴리머는 하기 화학식(a)의 스티렌 단량체로부터 유래된 반복 단위를 함유한다:
화학식 (a)
Figure 112012084088937-pat00012
여기서 Rg, Rh, Rj, 및 Rk는 독립적으로 수소, 할로겐, 및 C1-C20 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되며; n은 0 내지 5의 정수이다. 스티렌 단량체는 스티렌(Rg, Rh, 및 Rj는 모두 수소이고, n=0이다), α-메틸 스티렌(Rg는 메틸이고, Rh 및 Rj는 수소이고, n=0이다) 또는 4-메틸 스티렌(Rg, Rh, 및 Rj는 모두 수소이고, n=1, Rk는 4-위치에서 메틸이다)일 수 있다. 용어 “스티렌계 폴리머”는 호모폴리머(homopolymer) 및 코폴리머를 모두 포함하는 것을 의미한다. 용어 “코폴리머”는 랜덤 및 블록 코폴리머를 포함하는 것을 의미한다.
다른 특정 구현예에서, 폴리머 바인더는 아릴아민계 폴리머이다. 아릴아민계 폴리머는 하기 화학식(b), 화학식(c), 또는 화학식(d)의 구조를 가진 단량체로부터 유래된 반복 단위를 가진다:
Figure 112012084088937-pat00013
화학식 (b)
Figure 112012084088937-pat00014
화학식 (c)
Figure 112012084088937-pat00015
화학식 (d)
여기서 Rm, Rn, Rp, Rq, 및 Rr는 독립적으로 수소, 할로겐, C1-C20 알킬기, 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며; p' 및 q'는 독립적으로 0 내지 5의 정수이며; 및 Rw는 C1-C20 알킬기, 아릴기, 및 치환된 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다. 용어 “아릴아민계” 폴리머는 폴리(N-비닐 카바졸), 폴리카바졸, 및 트리아릴아민계 폴리머를 포함하는 것을 의미한다.
구체적인 구현예에서, 스티렌계 폴리머 및 아릴아민계 폴리머는 폴리스티렌, 폴리(α-메틸 스티렌), 폴리(4-메틸 스티렌), 폴리(비닐 톨루엔), 폴리(α-메틸 스티렌-코-비닐 톨루엔), 폴리(스티렌-블록-부타디엔-블록-스티렌), 폴리(스티렌-블록-이소프렌-블록-스티렌), 테르펜 수지, 폴리(스티렌-코-2,4-디메틸스티렌), 폴리(클로로스티렌), 폴리(스티렌-코-α-메틸 스티렌), 폴리(스티렌/부타디엔), 폴리(N-비닐카바졸), 폴리카바졸, 및 폴리트리아릴아민을 포함한다. 하나 이상의 폴리머 바인더가 반도체 조성물에 사용될 수 있다.
일반적으로, 폴리머 바인더는 약 40,000 내지 약 1,000,000를 포함하여, 약 10,000 내지 약 2,000,000의 중량 평균 분자량(weight average molecular weight)을 가질 수 있다. 보다 구체적인 구현예에서, 폴리머 바인더는 스티렌계 폴리머이다. 특정 구현예에서, 스티렌계 폴리머는 약 40,000 내지 약 2,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는다. 일부 구현예에서, 스티렌계 폴리머는 약 100,000 내지 약 1,000,000의 분자량을 가진다. 바람직한 구현예에서, 폴리머 바인더는 약 40,000 내지 약 2,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리스티렌, 폴리(α-메틸 스티렌), 또는 폴리(4-메틸 스티렌)이다.
화학식(Ⅰ)의 반도체 화합물 대 폴리머 바인더의 중량비는 약 10:1 내지 약 1:2, 약 5:1 내지 약 2:3, 또는 약 3:2 내지 약 3:4를 포함하여, 약 99:1 내지 약 1:3일 수 있다. 일부 구현예에서, 화학식(Ⅰ)의 반도체 화합물 대 폴리머 바인더의 중량비는 약 1:1이다.
반도체 조성물은 반도체 화합물 및 폴리머 바인더가 용해되는 용매를 더 포함할 수 있다. 용액에 사용되는 예시적인 용매는 클로로벤젠, 클로로톨루엔, 디클로로벤젠, 디클로로에탄, 클로로포름, 트리클로로벤젠 등과 같은 염소화 용매; 프로판올, 부탄올, 헥산올, 헥산디올 등과 같은 알코올 및 디올; 헥산, 헵탄, 톨루엔, 데칼린, 자일렌, 에틸 벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 메틸 나프탈렌, 메시틸렌, 트리메틸 벤젠 등과 같은 탄화수소 또는 방향족 탄화수소; 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등과 같은 케톤; 에틸 아세테이트와 같은 아세테이트; 피리딘, 테트라히드로퓨란 등을 포함할 수 있다.
반도체 화합물 및 폴리머 바인더는 반도체 조성물의 약 0.1 내지 약 10 중량%, 또는 반도체 조성물의 약 0.1 내지 약 1.0 중량%를 포함하여, 반도체 조성물의 약 0.05 내지 약 20 중량%이다.
구현예에서, 반도체 화합물 및 폴리머 바인더를 포함하는 반도체 조성물은 약 2 내지 약 20 cps를 포함하여, 약 1.5 센티포이즈(cps) 내지 약 100 cps의 점도를 가질 수 있다. 고분자량의 폴리머 바인더의 사용은 반도체 조성물의 점도를 증가시킬 것이다. 결국, 이것은 잉크젯 프린팅 및 스핀 코팅과 같은 용액 증착 기술을 이용하여 균일한 반도체 층의 형성을 도울 것이다.
바텀-게이트 TFT는 제작하기에 일반적으로 더 간단하기 때문에 유용할 수 있다. 그러나, 이전의 반도체/폴리머 복합(composite) 시스템은 탑-게이트 소자에서 단지 고이동도를 얻는다. 본 발명의 반도체 조성물을 사용하는 경우, 고이동도는 도 1-3에서 보듯이 바텀-게이트 소자에서 또한 얻어질 수 있다.
반도체 층은 당해 기술분야에 알려진 공지의 방법을 사용하여 전자소자에서 형성될 수 있다. 구현예에서, 반도체 층은 용액 증착 기술을 사용하여 형성된다. 예시적인 용액 증착 기술은 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 로드 코팅, 딥 코팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스탬핑, 스텐실 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소그래피 프린팅 등을 포함한다.
증착된 후에, 반도체 조성물은 반도체 조성물에 사용된 반도체 화합물의 용융점보다 낮은 상승 온도에서 선택적으로 열처리(예를 들어, 건조 또는 어닐링)된다. 사용된 반도체 화합물에 따라서, 열처리 온도는 다양하다. 예를 들어, 열처리는 200℃ 이하, 150℃ 이하, 또는 100℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 반도체 층은 반도체 화합물의 용융점보다 높은 온도의 열처리 공정을 거치지 않을 것이다. 일부 구현예에서, 특히 화학식(Ⅰ)의 반도체 화합물을 사용하는 경우, 반도체 조성물로부터 반도체 층을 제조하는 동안 어닐링 단계를 거치지 않는다. 반도체 화합물의 용융점보다 높은 온도에서의 어닐링은 반도체 화합물 및 폴리머 바인더의 상당한 상 분리를 일으킬 뿐만 아니라, 반도체 화합물의 평균 결정 크기를 증가시킨다. 결국, 전자 소자는 불량한 전기적 성능을 보인다.
특정 구현예에서, 본 발명의 반도체 화합물은 특히 실온에서 결정질이며, 반도체 층에서 100nm 이하의 평균 결정 크기를 갖는다. 구체적인 구현예에서, 평균 결정 크기는 50nm 이하이다. 보다 구체적인 구현예에서, 평균 결정 크기는 35nm 이하이다. 결정질 반도체 화합물은 일반적으로 5nm 이상의 결정 크기를 갖는다. 평균 결정 크기는 X-선 회절, 투과 전자 현미경(transmission electron microscope, TEM), 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM), 원자력 현미경(atomic force microscopy, AFM) 등과 같은 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 평균 결정 크기의 측정은 구형 부피의 지름으로 표현된다. 그러나, 이것은 반도체 화합물의 결정이 특정 형태 또는 모양을 가져야됨을 의미하지는 않는다.
반도체 조성물을 사용하여 형성된 반도체 층은 깊이가 약 20 내지 약 100nm를 포함하여, 약 5nm 내지 약 1000nm 깊이일 수 있다. 특정 구조에서, 도 1에 보여진 구조와 같이, 반도체 층은 완전히 소스 및 드레인 전극을 덮는다.
TFT 성능은 이동도로 측정될 수 있다. 이동도는 cm2/V·sec 단위로 측정되며 고 이동도가 요구된다. 본 발명의 반도체 화합물을 포함하는 최종 TFT는 적어도 0.2 cm2/V·sec, 또는 적어도 0.5 cm2/V·sec를 포함하여, 적어도 0.1 cm2/V·sec의 전계 효과 이동도를 가질 수 있다. 본 발명의 TFT는 적어도 105, 또는 적어도 106을 포함하여, 적어도 104의 전류 온/오프 비를 가질 수 있다.
박막 트랜지스터는 일반적으로 또한 반도체 층 이외에 기판, 선택적 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 및 유전층을 포함한다.
기판은 실리콘, 유리판, 플라스틱 필름 또는 시트를 포함하는 재료로 구성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 구조적으로 가요성 소자를 위해 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드 시트 등과 같은 플라스틱 기판이 바람직할 수 있다. 기판의 두께는 특히 가요성 플라스틱 기판용으로 약 50 내지 약 100μm, 유리 또는 실리콘과 같은 경질 기판용으로 약 0.5 내지 약 10mm의 예시적인 두께와 함께 약 10μm 내지 10mm 이상일 수 있다.
유전층은 일반적으로 무기 재료 필름, 유기 폴리머 필름, 또는 유기-무기 복합 필름일 수 있다. 유전층으로 적합한 무기 재료의 예는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 바륨 티타네이트, 바륨 지르코늄 티타네이트 등을 포함한다. 적합한 유기 폴리머의 예는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리(비닐 페놀), 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 에폭시 수지 등을 포함한다. 유전층의 두께는 사용된 재료의 유전 상수에 따라 좌우되며 예를 들어, 약 10nm 내지 약 500nm일 수 있다. 유전층은 센티미터당 약 10-12 지멘스(S/cm) 이하의 전도성을 가질 수 있다. 유전층은 게이트 전극 형성에서 개시한 방법을 포함하여, 당해 기술분야에 알려진 공지의 방법을 사용하여 형성된다.
본 발명에서, 유전층은 표면 개질제로 개질된 표면일 수 있다. 두 개의 반도체 층은 이러한 개질된 유전층 표면과 직접적으로 접촉할 수 있다. 상기 접촉은 전부 또는 부분일 수 있다. 이러한 표면 개질은 또한 유전층 및 반도체 층 사이의 계면층을 형성하는 것으로 여겨질 수 있다. 특정 구현예에서, 유전층의 표면은 하기 화학식(A)의 유기실란제로 개질된다:
화학식 (A)
Figure 112012084088937-pat00016
여기서 R는 1 내지 약 20의 탄소 원자를 함유하는 알킬기, 치환된 알킬기, 아릴기, 또는 치환된 아릴기이며, R'는 수소 또는 알콕시이며; m은 1 내지 4의 정수이며; L은 연결 원자이며; t는 0 또는 1로서 연결 원자가 존재하는지 여부를 알려주며; v는 연결 원자 상 삼치환된 실릴기의 수를 나타낸다. (m+t) 합은 4를 넘지 않는다. t가 0인 경우, v는 자동적으로 1이다. 예시적인 유기실란은 옥틸트리클로로실란(OTS-8) (t=0, R=옥틸, m=1, R'=클로로, v=1), 도데실트리클로로실란, 옥타데실트리클로로실란, 헥사메틸디실라잔(HMDS) (L=NH, t=1, R=메틸, m=3, v=2), 페닐트리클로로실란, 메틸트리메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐메틸디클로로실란, (3-페닐프로필)디메틸클로로실란, (3-페닐프로필)메틸디클로로실란, 페닐트리메톡시실란, 펜에틸트리클로로실란 등을 포함한다. 구체적인 구현예에서, R는 페닐기를 포함한다. 폴리스티렌, 폴리실옥산, 또는 폴리실세스퀴옥산과 같은 다른 표면 개질제도 사용될 수 있다.
게이트 전극은 전기 전도성 재료로 이루어진다. 이는 얇은 금속 필름, 전도성 폴리머 필름, 전도성 잉크 또는 페이스트(paste)로 만들어진 전도성 필름, 또는 기판 자체, 예를 들어 고도로 도핑된 실리콘일 수 있다. 게이트 전극 재료의 예는 알루미늄, 금, 은, 크롬, 인듐 주석 산화물, 폴리스티렌 설포네이트-도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PSS-PEDOT)와 같은 전도성 폴리머 및 카본 블랙/흑연으로 이루어진 전도성 잉크/페이스트를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 게이트 전극은 진공 증발, 금속 또는 전도성 금속 산화물의 스퍼터링, 종래 리소그래피 및 에칭, 화학 기상 증착, 스핀 코팅, 캐스팅 또는 프린팅, 또는 다른 증착 공정에 의해 제조될 수 있다. 게이트 전극의 두께는 예를 들어, 금속 필름용으로 약 10 내지 약 200nm 및 전도성 폴리머용으로 약 1 내지 약 10μm 범위이다. 소스 및 드레인 전극으로의 사용을 위해 적합한 전형적인 재료는 알루미늄, 금, 은 크롬, 아연, 인듐, 아연-갈륨 산화물, 인듐 주석 산화물, 인듐-안티몬 산화물과 같은 전도성 금속 산화물, 전도성 폴리머 및 전도성 잉크와 같은 게이트 전극 재료의 예를 포함한다. 소스 및 드레인 전극의 전형적인 두께는 예를 들어, 약 100 내지 약 400nm의 특정 두께를 포함하여, 약 40nm 내지 약 1μm이다.
소스 및 드레인 전극으로의 사용을 위해 적합한 전형적인 재료는 금, 은, 니켈, 알루미늄, 백금, 전도성 폴리머, 및 전도성 잉크와 같은 게이트 전극 재료의 예를 포함한다. 구체적인 구현예에서, 전극 재료는 반도체에 낮은 접촉 저항을 제공한다. 전형적인 두께는 예를 들어, 약 100 내지 약 400nm의 특정 두께와 함께 약 40nm 내지 약 1μm이다. 본 발명의 OTFT 소자는 반도체 채널을 함유한다. 반도체 채널의 폭은 예를 들어, 약 100μm 내지 약 1mm의 특정 채널 폭과 함께 약 5μm 내지 약 5mm일 수 있다. 반도체 채널 길이는 예를 들어, 약 5μm 내지 약 100μm의 특정 채널 길이와 함께 약 1μm 내지 약 1mm일 수 있다.
예를 들어, 약 +10 볼트 내지 -80 볼트의 전압이 게이트 전극에 인가되는 경우 소스 전극은 접지되고 예를 들어 약 0 볼트 내지 약 80 볼트의 바이어스 전압이 드레인 전극에 인가되어서 반도체 채널을 지나 수송하는 전하 캐리어를 모은다. 전극은 당해 기술분야에서 알려진 공지의 방법을 사용하여 형성되거나 증착될 수 있다.
필요한 경우, 배리어(barrier) 층은 전기적 특성을 저하할 수 있는 빛, 산소 및 수분 등과 같은 환경 조건으로부터 보호하기 위해 TFT 상부에 또한 증착될 수 있다. 상기 배리어 층은 당해 기술분야에 알려져 있고 단순히 폴리머로 이루어질 수 있다.
OTFT의 다양한 구성요소는 임의의 순서로 기판 상에 증착될 수 있다. 그러나 일반적으로 게이트 전극 및 반도체 층은 모두 게이트 유전층과 접촉되어야한다. 또한, 소스 및 드레인 전극은 모두 반도체 층과 접촉되어야 한다. 구절 “임의의 순서”는 순차적 및 동시적 형성을 포함한다. 예를 들어, 소스 전극 및 드레인 전극은 동시 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 용어 “상(on)" 또는 ”위(upon)"의 기판은 기판 상부에 있는 층 및 구성요소를 위한 바닥 또는 지지체로서의 기판과 관련된 다양한 층 및 구성요소를 의미한다. 다시 말해, 모두 직접적으로 기판과 접촉하지는 않더라도, 모든 구성요소는 기판 상에 있다. 예를 들어, 하나의 층이 다른 층보다 기판과 더 가까워도 유전층 및 반도체 층 모두는 기판 상에 있다. 최종 TFT는 우수한 이동도 및 우수한 전류 온/오프 비를 갖는다.
본 발명에 대해 추가로 설명하기 위해 하기 실시예를 개시한다. 실시예는 단지 예시적이며, 여기서 열거된 재료, 조건, 또는 공정 파라미터와 관련하여 제조된 소자에 한정되는 것은 아니다. 모든 부분(parts)은 다른 언급이 없는 한 부피%이다.
실시예
분자 모델링 연구가 R3 및 R4가 -C5H11인 경우 화학식(Ⅱ)와 일치하는, 표지된 화합물 DBDTT-C5로 행해졌다. 분자 모델링 연구가 또한 p 및 q가 모두 1이며, R1 및 R2가 -C5H11이며 3- 및 9-위치에 있는 경우 화학식(Ⅰ)에 일치하는, 표지된 화합물 DNDTT-C5로 행해졌다. DNDTT-C5은 3,10-디펜틸-디나프토[d,d']디티엔오[2,3-b:2',3'-b']티오펜의 정식명을 갖는다. DBDTT-C5 및 DNDTT-C5를 하기에 나타낸 대칭인, 표지된 비교 화합물 1-C5와 비교했다. 상기 모델은 DMol3 패키지를 이용하여 Materials Studio 5.0으로 형성되어서, 밀도함수 방법(PBE)를 사용하고 이어서 최적화된 구조(HCTH)에 대해 단일점 에너지 계산을 완성하여 평형 기하학적 구조를 결정하였다.
Figure 112012084088937-pat00017
표 1은 결과를 나타낸다. 이는 세 화합물이 유사한 전자 특성을 가지며 유사한 전하-수송 능력을 가져야 함을 의미한다.
표 1
Figure 112012084088937-pat00018
이어서 DBDTT-C5 및 DNDTT-C5의 결정화가 다형체 모듈(COMPASS force field)를 사용하여 시뮬레이트 되었다. 도 5는 DBDTT-C5의 고체-상태 구조를 보여주는 컬러 모델이다. 도 6은 DNDTT-C5의 고체-상태 구조를 보여주는 컬러 모델이다. 두 분자는 π-π 스택킹(stacking)으로 인해 스택으로 정렬하며, 이는 홀 수송을 용이하게 한다. 특히, 황 원자는 서로 정렬했다. 알킬 사슬은 방향족 스택과 평행하게 정렬되고 고체 상태에서 장범위 규칙(longer range order)을 제공해야 한다. 이것은 상기 두 분자가 각각 효과적인 전하 수송에 적합한 결정 다형체를 형성할 수 있음을 의미한다.

Claims (20)

  1. 화학식(Ⅰ)의 구조를 갖는 반도체 화합물:
    화학식(Ⅰ)
    Figure 112018036052863-pat00019

    상기에서, R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기 또는 아릴기이고; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 1의 정수이며; n은 R2 측쇄의 수로서 0 내지 1의 정수이고; 및 p 및 q는 독립적으로 0 또는 1이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 화합물은 화학식(Ⅱ)의 구조를 갖는 반도체 화합물:
    화학식(Ⅱ)
    Figure 112018036052863-pat00029

    상기에서, m 및 n은 독립적으로 0 내지 1의 정수이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    R1 및 R2는 독립적으로 알킬인 반도체 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    m 및 n은 1인 반도체 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 화합물은 화학식(Ⅲ)의 구조를 갖는 반도체 화합물:
    화학식(Ⅲ)
    Figure 112018036052863-pat00030

    상기에서, R3 및 R4는 독립적으로 알킬기 또는 아릴기이다.
  6. 청구항 5에 있어서,
    R3 및 R4는 동일하고, 알킬기 또는 아릴기인 반도체 화합물.
  7. 폴리머 바인더; 및
    화학식(Ⅰ)의 반도체 화합물을 포함하는 반도체 조성물:
    화학식(Ⅰ)
    Figure 112018036052863-pat00031

    상기에서, R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기 또는 아릴기이고; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 1의 정수이며; n은 R2 측쇄의 수로서 0 내지 1의 정수이고; 및 p 및 q는 독립적으로 0 또는 1이다.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 반도체 화합물은 화학식(Ⅱ)의 구조를 갖는 반도체 조성물:
    화학식(Ⅱ)
    Figure 112018036052863-pat00032

    상기에서, m 및 n은 독립적으로 0 내지 1의 정수이다.
  9. 청구항 7에 있어서,
    m 및 n은 1인 반도체 조성물.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 반도체 화합물은 화학식(Ⅲ)의 구조를 갖는 반도체 조성물:
    화학식(Ⅲ)
    Figure 112018036052863-pat00033

    상기에서, R3 및 R4는 독립적으로 알킬기 또는 아릴기이다.
  11. 청구항 10에 있어서,
    R3 및 R4는 동일하고, 알킬기 또는 아릴기인 반도체 조성물.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 폴리머 바인더는 플루오로폴리아릴에테르, 폴리(p-자일렌), 폴리(비닐 톨루엔), 폴리(α-메틸 스타이렌), 폴리(α-비닐나프탈렌), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소프렌, 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(2-메틸-1,3-부타디엔), 폴리(시클로헥실 메타크릴레이트), 폴리(클로로스티렌), 폴리(4-메틸 스티렌), 폴리(비닐, 시클로헥산), 폴리페닐렌, 폴리-p-페닐비닐리덴, 폴리(아릴렌 에테르), 폴리이소부틸렌, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르), 폴리[1,1-(2-메틸 프로판) 비스-(4-페닐) 카보네이트], 폴리(α-α-α'-α'- 테트라플루오로-p-자일렌), 플루오르화 폴리이미드, 폴리(에틸렌/테트라플루오로에틸렌), 폴리(에틸렌/클로로트리플루오로에틸렌), 플루오르화 에틸렌/프로필렌 코폴리머, 폴리(스티렌-코-α-메틸 스티렌), 폴리(스티렌/부타디엔), 폴리(스티렌/2,4-디메틸스티렌), CYTOP, 폴리(프로필렌-코-1-부텐), 폴리(스티렌-코-비닐 톨루엔), 폴리(스티렌-블록-부타디엔-블록-스티렌), 폴리(스티렌-블록-이소프렌-블록-스티렌), 테르펜 수지, 폴리(N-비닐카바졸), 폴리카바졸 및 폴리트리아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 반도체 조성물.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 폴리머 바인더는 스티렌계 폴리머 또는 아릴아민계 폴리머인 반도체 조성물.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 반도체 화합물 대 폴리머 바인더의 중량비는 5:1 내지 2:3인 반도체 조성물.
  15. 반도체 층을 포함하는 전자 소자(device)로서, 상기 반도체 층은 화학식(Ⅰ)의 반도체 화합물을 포함하는 전자 소자:
    화학식 (Ⅰ)
    Figure 112018036052863-pat00034

    상기에서, R1 및 R2 각각은 독립적으로 알킬기 또는 아릴기이고; m은 R1 측쇄의 수로서 0 내지 1의 정수이며; n은 R2 측쇄의 수로서 0 내지 1의 정수이고; 및 p 및 q는 독립적으로 0 또는 1이다.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 반도체 화합물은 화학식(Ⅱ)의 구조를 갖는 전자 소자:
    화학식(Ⅱ)
    Figure 112018036052863-pat00035

    상기에서, m 및 n은 독립적으로 0 내지 1의 정수이다.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 반도체 화합물은 화학식(Ⅲ)의 구조를 갖는 전자 소자:
    화학식(Ⅲ)
    Figure 112018036052863-pat00036

    상기에서, R3 및 R4는 독립적으로 알킬기 또는 아릴기이다.
  18. 청구항 17에 있어서,
    R3 및 R4는 동일하고, 알킬기 또는 아릴기인 전자 소자.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 반도체 층은 폴리머 바인더를 추가로 포함하는 전자 소자.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 폴리머 바인더는 플루오로폴리아릴에테르, 폴리(p-자일렌), 폴리(비닐 톨루엔), 폴리(α-메틸 스타이렌), 폴리(α-비닐나프탈렌), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소프렌, 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(2-메틸-1,3-부타디엔), 폴리(시클로헥실 메타크릴레이트), 폴리(클로로스티렌), 폴리(4-메틸 스티렌), 폴리(비닐, 시클로헥산), 폴리페닐렌, 폴리-p-페닐비닐리덴, 폴리(아릴렌 에테르), 폴리이소부틸렌, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르), 폴리[1,1-(2-메틸 프로판) 비스-(4-페닐) 카보네이트], 폴리(α-α-α'-α'- 테트라플루오로-p-자일렌), 플루오르화 폴리이미드, 폴리(에틸렌/테트라플루오로에틸렌), 폴리(에틸렌/클로로트리플루오로에틸렌), 플루오르화 에틸렌/프로필렌 코폴리머, 폴리(스티렌-코-α-메틸 스티렌), 폴리(스티렌/부타디엔), 폴리(스티렌/2,4-디메틸스티렌), CYTOP, 폴리(프로필렌-코-1-부텐), 폴리(스티렌-코-비닐 톨루엔), 폴리(스티렌-블록-부타디엔-블록-스티렌), 폴리(스티렌-블록-이소프렌-블록-스티렌), 테르펜 수지, 폴리(N-비닐카바졸), 폴리카바졸 및 폴리트리아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 전자 소자.
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