KR102001624B1 - Nitrogen-containing aromatic compound, organic semiconductor material and organic electronic devices - Google Patents

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Abstract

고전하 이동도, 용매 가용성, 산화 안정성, 양호한 제막성을 가지는 함질소 복소환 화합물 및 이를 포함하는 유기 반도체 재료, 그리고 이를 사용한 유기 반도체 소자를 제공한다. 함질소 복소환 화합물은 하기 일반식(1)로 표시되고, 유기 반도체 재료는 이 함질소 복소환 화합물을 포함한다. 또 이 함질소 복소환 화합물을 사용한 유기 반도체 소자 등의 전자 디바이스이며, 이 유기 반도체 소자는 상기 함질소 복소환 화합물을 포함하는 유기 반도체 재료를 박막층으로서 가진다. 유기 전자 디바이스로는 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 박막 태양전지, 정보 태그, 전자 인공 피부 시트나 시트형 스캐너 등의 대면적 센서, 액정 디스플레이, 전자 페이퍼 및 유기 EL 패널 등이 있다.

Figure 112014063615910-pct00019
A nitrogen-containing heterocyclic compound having high charge transportability, solvent solubility, oxidation stability and good film-forming property, an organic semiconductor material containing the same, and an organic semiconductor device using the same are provided. The nitrogen-containing heterocyclic compound is represented by the following general formula (1), and the organic semiconductor material includes this nitrogen-containing heterocyclic compound. And an organic semiconductor device using the nitrogen-containing heterocyclic compound. The organic semiconductor device has an organic semiconductor material containing the nitrogen-containing heterocyclic compound as a thin film layer. Examples of organic electronic devices include organic field effect transistors, organic thin film solar cells, information tags, large area sensors such as electronic artificial skin sheets and sheet type scanners, liquid crystal displays, electronic paper, and organic EL panels.
Figure 112014063615910-pct00019

Description

함질소 방향족 화합물, 유기 반도체 재료 및 유기 전자 디바이스{NITROGEN-CONTAINING AROMATIC COMPOUND, ORGANIC SEMICONDUCTOR MATERIAL AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICES} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a nitrogen-containing aromatic compound, an organic semiconducting material, and an organic electronic device. BACKGROUND OF THE INVENTION < RTI ID =

본 발명은 신규 함질소 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기 반도체 재료, 이 유기 반도체 재료를 사용하여 얻어지는 유기 반도체막, 및 유기 박막 트랜지스터 등의 유기 전자 디바이스에 관한 것이다. The present invention relates to a novel nitrogen aromatic compound and an organic semiconductor material containing the same, an organic semiconductor film obtained using the organic semiconductor material, and an organic electronic device such as an organic thin film transistor.

일반적으로 무기 반도체 재료의 실리콘을 사용하는 반도체 디바이스에서는, 그 박막형성에 있어서 고온 프로세스와 고진공 프로세스가 필수이다. 고온 프로세스를 필요로 함으로써 실리콘을 플라스틱 기판 위 등에 박막형성할 수 없고, 반도체 소자를 포함한 제품에 대하여, 가요성(可撓性; flexibility)의 부여나, 경량화를 실시하는 것은 어려웠다. 또 고진공 프로세스를 필요로 함으로써 반도체 소자를 포함한 제품의 대면적화와 저비용화가 어려웠다. Generally, in a semiconductor device using silicon of an inorganic semiconductor material, a high-temperature process and a high-vacuum process are required for forming the thin film. It is impossible to form a thin film on a plastic substrate or the like by requiring a high-temperature process, and it has been difficult to impart flexibility and lightness to a product including a semiconductor element. In addition, since a high-vacuum process is required, it is difficult to make a product including a semiconductor device large in size and low in cost.

그러므로 최근, 유기 반도체 재료를 유기 전자 부품으로서 이용하는 유기 전자 디바이스(예를 들면, 유기 전계 발광(유기 EL) 소자, 유기 박막 트랜지스터 소자 또는 유기 박막 광전 변환 소자 등)에 관한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 유기 반도체 재료들은 무기 반도체 재료와 비교하여 제작 프로세스 온도를 현저하게 저감할 수 있기 때문에 플라스틱 기판 위 등에 형성하는 것이 가능해 진다. 또한 용매에 대한 용해성이 크면서, 양호한 성막성(成膜性)을 가지는 유기 반도체 재료를 사용함으로써, 진공 프로세스를 필요로 하지 않는 도포법, 예를 들면 잉크젯 장치 등을 이용하여 박막형성이 가능해 지고, 결과적으로 무기 반도체 재료인 실리콘을 사용하는 반도체 소자에서는 어려웠던 대면적화와 저비용화의 실현이 기대된다. 이렇게, 유기 반도체 재료는 무기 반도체 재료와 비교하여 대면적화, 가요성, 경량화, 저비용화 등의 점에서 유리하기 때문에, 이러한 특성들을 살린 유기 반도체 제품에 대한 응용, 예를 들면 정보 태그, 전자 인공 피부 시트나 시트형 스캐너 등의 대면적 센서, 액정 디스플레이, 전자 페이퍼 및 유기 EL 패널 등의 디스플레이 등에 대한 응용이 기대되고 있다. Therefore, researches on organic electronic devices (for example, organic electroluminescence (organic EL) devices, organic thin film transistor devices, organic thin film photoelectric conversion devices, etc.) using organic semiconductor materials as organic electronic components have been studied. These organic semiconductor materials can be formed on a plastic substrate or the like because the temperature of the fabrication process can be remarkably reduced as compared with inorganic semiconductor materials. Further, by using an organic semiconductor material having a good film-forming property while being highly soluble in a solvent, it is possible to form a thin film by using a coating method which does not require a vacuum process, such as an inkjet apparatus As a result, it is expected that realization of large-sized and low-cost semiconductor devices using silicon as an inorganic semiconductor material is difficult. Since the organic semiconductor material is advantageous in terms of size, flexibility, weight, and cost as compared with an inorganic semiconductor material, applications to organic semiconductor products utilizing such characteristics, for example, information tags, Large-area sensors such as sheet and sheet type scanners, liquid crystal displays, electronic papers, displays such as organic EL panels, and the like.

이렇게, 광범위한 용도가 기대되는 유기 전자 디바이스에 사용되는 유기 반도체 재료에는 높은 전하 이동도가 요구된다. 예를 들면, 유기 박막 트랜지스터에서는 스위칭 속도나 구동하는 장치의 성능에 직접 영향을 주므로, 실용화를 위해서는 전하 이동도의 향상이 필수 과제이다. 또한 전술한 바와 같이, 도포법에 의한 유기 반도체 소자의 작성을 가능하게 하기 위해서는 용매 가용성, 산화 안정성, 양호한 제막성(製膜性)이 요구된다. Thus, a high charge mobility is required for an organic semiconductor material used in an organic electronic device in which a wide range of applications is expected. For example, since the organic thin film transistor directly affects the switching speed and the performance of the driving device, it is an essential task to improve the charge mobility for practical use. In addition, as described above, solvent solubility, oxidation stability, and good film formability (film formability) are required in order to enable the production of an organic semiconductor device by a coating method.

특히, 전하 이동도가 큰 것을 유기 반도체에 대한 요구 특성으로서 들 수 있다. 이 관점으로부터 최근, 비결정질 실리콘에 필적하는 전하 수송성을 가지는 유기 반도체 재료가 보고되고 있다. 예를 들면, 5개의 벤젠환이 직선상(直線狀)으로 축합한 탄화수소계 아센형(acene type) 다환 방향족 분자인 펜타센을 유기 반도체 재료로서 사용한 유기 전계 효과형 트랜지스터 소자(OFET)에서는 비결정질 실리콘 정도의 전하 이동도가 보고되고 있다(비특허문헌 1). 또 진공증착법을 이용하지 않고, 트리클로로벤젠의 희박 용액중에서 펜타센 결정을 형성시키는 방법도 제안되고 있지만, 제조방법이 어려워서 안정한 소자를 얻는 것에는 이르지 않고 있다(특허문헌 1). 펜타센과 같은 탄화수소계 아센형 다환 방향족 분자에서는 산화 안정성이 낮은 것도 과제로서 들 수 있다. Particularly, a large amount of charge mobility can be regarded as a required characteristic for an organic semiconductor. From this point of view, recently, an organic semiconductor material having charge transportability comparable to amorphous silicon has been reported. For example, in an organic field effect transistor device (OFET) in which pentacene, which is a hydrocarbon-based acene type polycyclic aromatic molecule condensed in a linear form with five benzene rings, is used as an organic semiconductor material, an amorphous silicon Have been reported (Non-Patent Document 1). A method of forming pentacene crystals in a dilute solution of trichlorobenzene without using a vacuum evaporation method has also been proposed. However, the production method is difficult and a stable element has not been obtained (Patent Document 1). In the hydrocarbon-based polycyclic aromatic molecule such as pentacene, oxidation stability is also low.

또, 티오펜환이 축환(縮環)한 펜타티에노아센(pentathienoacenes)은 펜타센과 비교하여 내산화성이 향상되어 있지만, 캐리어 이동도가 낮은 것 및 그 합성에 다공정을 필요로 함으로써(비특허문헌 2) 실용상 바람직한 재료가 아니었다. Pentathienoacenes having a thiophene ring condensed therein have improved oxidation resistance as compared with pentacene. However, since the carrier mobility is low and multiple steps are required for its synthesis (see Non-Patent Document 2) it was not a material that is practically preferable.

유기 반도체 재료를 박막형상으로 적층함으로써 구성되는 유기 박막 태양전지는, 개발 초기에는 유기 반도체 재료로서 메로시아닌 색소 등을 사용한 단층막으로 연구가 진척되어 왔지만, 정공을 수송하는 p형 유기 반도체층과 전자를 수송하는 n형 유기 반도체층을 가지는 다층막으로 함으로써, 광입력으로부터 전기출력에 대한 변환 효율(광전 변환 효율)이 향상되는 것이 발견된 이후, 다층막이 주류가 되어 오고 있다. 다층막의 검토가 실시되기 시작했을 때에 사용된 유기 반도체 재료는, p형 유기 반도체 재료층으로는 구리 프탈로시아닌(CuPc), n형 유기 반도체 재료층으로는 페릴렌이미드류(PTCBI)였다. 한편, 고분자를 사용한 유기 박막 태양전지에서는 p형 유기 반도체 재료로서 도전성 고분자를 사용하고, n형 유기 반도체 재료로서 풀러린(C60) 유도체를 사용하여 그들을 혼합하고, 열처리함으로써 미크로층 분리를 유기(誘起)해서 헤테로 계면을 늘리고, 광전 변환 효율을 향상시킨다는 이른바 벌크 헤테로 구조의 연구가 주로 실시되어 왔다. 여기서 사용되어 온 재료계는 주로, p형 유기 반도체 재료로는 폴리-3-헥실티오펜(P3HT), n형 유기 반도체 재료로는 C60 유도체(PCBM)였다. Organic thin film solar cells formed by laminating organic semiconductor materials in a thin film form have been studied as a single layer film using merocyanine dye or the like as an organic semiconductor material at the beginning of development, Layer film having an n-type organic semiconductor layer for transporting electrons has been found to improve the conversion efficiency (photoelectric conversion efficiency) from an optical input to an electric output, a multilayer film has become mainstream. The organic semiconductor material used when the multilayered film began to be studied was copper phthalocyanine (CuPc) as the p-type organic semiconductor material layer and perylene imide (PTCBI) as the n-type organic semiconductor material layer. On the other hand, in an organic thin film solar cell using a polymer, a conductive polymer is used as a p-type organic semiconductor material, a fullerene (C60) derivative is used as an n-type organic semiconductor material, Called bulk heterostructure research has been carried out mainly to increase the heterointerface and improve the photoelectric conversion efficiency. The material system used here was mainly poly-3-hexylthiophene (P3HT) as the p-type organic semiconductor material and C60 derivative (PCBM) as the n-type organic semiconductor material.

이렇게 유기 박막 태양전지에서는, 각 층의 재료는 초기 때부터 그다지 진전이 없고, 여전히 프탈로시아닌 유도체, 페릴렌이미드 유도체, C60 유도체가 사용되고 있다. 그러나, 유기 박막 태양전지의 가장 중요한 특성인 광전 변환 효율은 충분한 것이 아니었다. 광전 변환 효율을 향상시키기 위해서는 높은 전하 이동도를 가지는 유기 반도체 재료가 요구되고 있다. 또 상술한 유기 트랜지스터와 마찬가지로 도포법에 의한 반도체 소자의 작성을 가능하게 하기 위해서는 용매 가용성, 산화 안정성, 양호한 제막성이 요구된다. In this organic thin-film solar cell, the materials of each layer have not progressed much since the beginning, and phthalocyanine derivatives, perylene imide derivatives and C60 derivatives are still used. However, the photoelectric conversion efficiency, which is the most important characteristic of the organic thin film solar cell, was not sufficient. In order to improve photoelectric conversion efficiency, an organic semiconductor material having a high charge mobility is required. In addition, in order to make a semiconductor device by the coating method as in the case of the above-described organic transistor, solvent availability, oxidation stability, and good film-forming property are required.

그러므로 광전 변환 효율을 높이기 위해서 이러한 종래의 재료들을 대신하는 신규 재료의 개발이 열망되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 2에서는 플루오란텐 골격을 가지는 화합물을 사용한 유기 박막 태양전지가 개시되어 있지만, 만족한 광전 변환 효율을 주는 것이 아니다. Therefore, in order to increase the photoelectric conversion efficiency, development of new materials replacing these conventional materials is being eagerly desired. For example, Patent Document 2 discloses an organic thin film solar cell using a compound having a fluoranthene skeleton, but does not give satisfactory photoelectric conversion efficiency.

WO2003/016599호 공보WO2003 / 016599 일본국 공개특허공보 2009-290091호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-290091

Journal of Applied Physics, 92, 5259(2002) Journal of Applied Physics, 92, 5259 (2002) Journal Of American Chemical Society, Vol.127, 13281(2005) Journal of the American Chemical Society, Vol. 127, 13281 (2005)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하는 유기 반도체 재료로서 사용할 수 있는 신규 함질소 방향족 화합물과, 이를 포함하는 유기 반도체 재료 및 유기 반도체 재료를 사용하여 얻어지는 유기 전자 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide an organic electronic device obtained by using a novel nitrogen-containing aromatic compound, an organic semiconductor material containing the same, and an organic semiconductor material that can be used as an organic semiconductor material solving the problems of the above- .

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 높은 전하 이동성, 산화 안정성, 용매 가용성을 가지는 새로운 유기 반도체 재료를 발견하고, 이를 유기 반도체 소자에 사용함으로써 고(高)특성의 유기 전자 소자 디바이스가 얻어지는 것을 발견하여 본 발명에 도달했다. The present inventors have intensively studied and found that a novel organic semiconductor material having high charge mobility, oxidation stability, and solvent solubility is found and used in an organic semiconductor device to find a high-performance organic electronic device device. The invention has arrived.

본 발명은 하기 일반식(1)로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물에 관한 것이다. The present invention relates to a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (1).

Figure 112014063615910-pct00001
Figure 112014063615910-pct00001

식(1) 중, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~30의 지방족 탄화수소기, 탄소수 3~50의 방향족기, 탄소수 4~60의 방향족 치환 알킬기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알케닐기 또는 탄소수 5~60의 방향족 치환 알키닐기를 나타내고, R 중 적어도 1개는 탄소수 3~50의 방향족기, 탄소수 4~60의 방향족 치환 알킬기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알케닐기 또는 탄소수 5~60의 방향족 치환 알키닐기로부터 선택되는 기이다. n은 0~4의 정수를 나타낸다. n은 1~4의 정수를 나타낸다. In formula (1), each R independently represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms, an aromatic group of 3 to 50 carbon atoms, an aromatic substituted alkyl group of 4 to 60 carbon atoms, an aromatic substituted alkenyl group of 5 to 60 carbon atoms, And at least one of R represents an aromatic group having 3 to 50 carbon atoms, an aromatic substituted alkyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic substituted alkenyl group having 5 to 60 carbon atoms, or an aromatic substituted alkenyl group having 5 to 60 carbon atoms And a substituted alkynyl group. and n represents an integer of 0 to 4. n represents an integer of 1 to 4;

일반식(1)로 표시되는 화합물로는, 하기 일반식(2)로 표시되는 화합물이 있다.As the compound represented by the general formula (1), there is a compound represented by the following general formula (2).

Figure 112014063615910-pct00002
Figure 112014063615910-pct00002

식(2) 중, R은 일반식(1)의 R과 같은 의미이다. In the formula (2), R has the same meaning as R in the general formula (1).

또 본 발명의 다른 양태는, 하기 일반식(3)으로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물이다. Another embodiment of the present invention is a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (3).

Figure 112014063615910-pct00003
Figure 112014063615910-pct00003

식 중, X는 할로겐 원자, 수산기, 보론산, 보론산 에스테르, 또는 술포닐기를 나타낸다. n은 일반식(1)의 n과 같은 의미이다. Wherein X represents a halogen atom, a hydroxyl group, a boronic acid, a boronic acid ester, or a sulfonyl group. n has the same meaning as n in the general formula (1).

또 본 발명의 다른 양태는, 상기 일반식(3)과 하기 일반식(4)로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 상기 일반식(1)로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물의 제조방법이다. Another aspect of the present invention is a process for producing a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the above general formula (1), wherein the compound represented by the general formula (3) and the compound represented by the following general formula (4) to be.

Figure 112014063615910-pct00004
Figure 112014063615910-pct00004

식(4) 중, R은 일반식(1)의 R과 같은 의미이며, Y는 X와 반응하여 탈리(脫離)하는 관능기이다. In the formula (4), R is the same as R in the formula (1), and Y is a functional group which reacts with X to desorb.

또 본 발명의 다른 양태는, 상기 일반식(1)로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 반도체 재료이다.Another embodiment of the present invention is an organic semiconductor material characterized by containing the compound represented by the above general formula (1).

또 본 발명의 다른 양태는, 상기의 유기 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 반도체막이다. 또 본 발명의 다른 양태는, 상기의 유기 반도체 재료를 유기 용매에 용해하고, 조제된 용액을 도포·건조하는 공정을 거쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 유기 반도체막이다. Another aspect of the present invention is an organic semiconductor film characterized by containing the above organic semiconductor material. Another aspect of the present invention is an organic semiconductor film characterized by being formed by dissolving the organic semiconductor material in an organic solvent, and applying and drying the prepared solution.

또 본 발명의 다른 양태는, 상기의 유기 반도체 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스이다. 상기의 유기 전자 디바이스가, 발광 소자, 유기 박막 트랜지스터, 또는 광 기전력(起電力) 소자 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 유기 박막 트랜지스터인 것을 보다 바람직하게 들 수 있다. Another aspect of the present invention is an organic electronic device characterized by using the above organic semiconductor material. The above organic electronic device is preferably any one of a light emitting element, an organic thin film transistor, and a photo electromotive force (electromotive force) element, and more preferably an organic thin film transistor.

도 1은 유기 전계 효과 트랜지스터 소자의 일례를 도시한 모식단면도를 나타낸다.
도 2는 유기 전계 효과 트랜지스터 소자의 일례를 도시한 모식단면도를 나타낸다.
도 3은 유기 전계 효과 트랜지스터 소자의 일례를 도시한 모식단면도를 나타낸다.
도 4는 유기 전계 효과 트랜지스터 소자의 일례를 도시한 모식단면도를 나타낸다.
도 5는 광 기전력 소자의 한 구조예를 도시한 모식단면도를 나타낸다.
도 6은 광 기전력 소자의 한 구조예를 도시한 모식단면도를 나타낸다.
1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic field effect transistor element.
2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic field effect transistor element.
3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic field effect transistor element.
4 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic field effect transistor element.
5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a photovoltaic power device.
6 is a schematic sectional view showing an example of the structure of a photovoltaic power device.

본 발명의 함질소 방향족 복소환 화합물은 일반식(1)로 표시된다. The nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound of the present invention is represented by the general formula (1).

일반식(1)에 있어서, R은 독립적으로 수소, 탄소수 1~30의 지방족 탄화수소기, 탄소수 3~50의 방향족기, 탄소수 4~60의 방향족 치환 알킬기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알케닐기 또는 탄소수 5~60의 방향족 치환 알키닐기를 나타내고, R 중 적어도 1개는 탄소수 3~50의 방향족기, 탄소수 4~60의 방향족 치환 알킬기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알케닐기 또는 탄소수 5~60의 방향족 치환 알키닐기를 나타낸다. 이러한 기들은 또한 치환기를 가져도 되고, 1개 이상의 치환기를 가질 경우는, 탄소수의 계산에는 그러한 치환기들의 탄소수를 포함한다. 여기서, 방향족기는 방향족 탄화수소기, 및 방향족 복소환기를 포함하는 의미이며, 방향족기는 방향족 탄화수소기여도 방향족 복소환기여도 된다. In the general formula (1), R is independently hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms, an aromatic group of 3 to 50 carbon atoms, an aromatic substituted alkyl group of 4 to 60 carbon atoms, an aromatic substituted alkenyl group of 5 to 60 carbon atoms, At least one of R is an aromatic group having 3 to 50 carbon atoms, an aromatic substituted alkyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic substituted alkenyl group having 5 to 60 carbon atoms, or an aromatic substituted alkenyl group having 5 to 60 carbon atoms An aromatic substituted alkynyl group. These groups may also have substituents and, when having one or more substituents, include the number of carbon atoms of such substituents in the calculation of the number of carbon atoms. Here, the aromatic group means an aromatic hydrocarbon group and an aromatic heterocyclic group, and the aromatic group may be an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group.

이하, R이 탄소수 1~30의 지방족 탄화수소기, 탄소수 3~50의 방향족기, 탄소수 4~60의 방향족 치환 알킬기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알케닐기 또는 탄소수 5~60의 방향족 치환 알키닐기인 경우의 이러한 기들에 대해서 설명한다. R represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an aromatic group having 3 to 50 carbon atoms, an aromatic substituted alkyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic substituted alkenyl group having 5 to 60 carbon atoms, or an aromatic substituted alkynyl group having 5 to 60 carbon atoms These groups of cases will be described.

지방족 탄화수소기는 탄소수 1~16의 알킬기가 바람직하고, 구체예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-도데실기, n-테트라데실기, n-옥타데실기, n-도코실기, n-테트라코실기와 같은 직쇄 포화 탄화수소기, 이소부틸기, 네오펜틸기, 2-에틸헥실기, 2-헥실옥틸기, 4-데실도데실기 등의 분기 포화 탄화수소기, 알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로옥틸기, 4-부틸시클로헥실기, 4-도데실시클로헥실기 등의 포화 지환 탄화수소기, 시클로펜테닐기, 시클로펜타디에닐기, 시클로헥세닐기 등의 불포화 지환 탄화수소기를 예시할 수 있다. The aliphatic hydrocarbon group is preferably an alkyl group having from 1 to 16 carbon atoms and specific examples thereof include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n- , a straight chain saturated hydrocarbon group such as n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, n-tocodecyl group and n-tetracosyl group, isobutyl group, neopentyl group, Branched saturated hydrocarbon groups such as a hexyloctyl group and a 4-decyldodecyl group, saturated alicyclic hydrocarbons such as an alkyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, a 4-butylcyclohexyl group, An unsaturated alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, and a cyclohexenyl group.

알케닐기는 탄소수 2~10의 알케닐기가 바람직하고, 구체예로는 비닐기, 알릴기, 부테닐기 등을 예시할 수 있다. The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group.

알키닐기는 탄소수 2~10의 알키닐기가 바람직하고, 구체예로는 에티닐기, 프로피닐기, 부티닐기 등을 예시할 수 있다. The alkynyl group is preferably an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include an ethynyl group, a propynyl group, and a butynyl group.

방향족기는 탄소수 3~36의 방향족기가 바람직하고, 구체예로는 벤젠, 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 아줄렌, 헵탈렌, 옥탈렌, 인다센, 아세나프틸렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 트린덴, 플루오란텐(fluoranthene), 아세페난트릴렌, 아세안트릴렌, 트리페닐렌, 피렌, 크리센(chrysene), 테트라펜, 테트라센, 플레이아덴(pleiadene), 피센, 페릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라페닐렌, 헬리센(helicene), 헥사펜, 루비센, 코로넨, 트리나프틸렌, 헵타펜, 피란트렌, 오발렌(ovalene), 코라눌렌(corannulene), 풀미넨(fulminene), 안탄트렌, 제트렌(zethrene), 테릴렌(terrylene), 나프타세노나프타센, 트룩센(truxene), 푸란, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 크산텐, 옥산트렌(oxanthrene), 디벤조푸란, 페리크산테노크산텐(perixanthenoxanthene), 티오펜, 티에노티오펜, 디티에노티오펜, 티오크산텐, 티안트렌, 페녹사티인(phenoxathiin), 티오나프텐, 이소티아나프텐, 티오프텐, 티오판트렌, 디벤조티오펜, 피롤, 피라졸, 텔루라졸(tellurazole), 셀레나졸(selenazole), 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 푸라잔(furazan), 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 인돌리진, 인돌, 이소인돌, 인다졸, 푸린, 퀴놀리진(quinolizine), 이소퀴놀린, 카르바졸, 이미다졸, 나프티리딘, 프탈라진, 퀴나졸린, 벤조디아제핀(benzodiazepine), 퀴녹살린, 신놀린(cinnoline), 퀴놀린, 프테리딘(pteridine), 페난트리딘, 아크리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 페나진, 카르볼린, 페노텔루라진(phenotellurazine), 페노셀레나진(phenoselenazine), 페노티아진, 페녹사진, 안티리딘, 테베니딘(thebenidine), 퀸돌린, 퀴닌돌린, 아크린돌린, 프탈로페린, 트리페노디티아진, 트리페노디옥사진, 페난트라진, 안트라진, 벤조티아졸, 벤조이미다졸, 벤조옥사졸, 벤조이소옥사졸, 벤조이소티아졸, 인돌로카르바졸 또는 이러한 방향환들이 복수 연결된 방향족 화합물로부터 수소를 제외하고 생기는 기 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 크리센, 푸란, 티오펜, 티에노티오펜, 디티에노티오펜, 피롤, 카르바졸, 인돌로카르바졸 또는 이러한 방향환들이 복수 연결된 방향족 화합물로부터 수소를 제외하고 생기는 기를 들 수 있다. 한편, 방향환이 복수 연결된 방향족 화합물로부터 생기는 기인 경우, 연결되는 수는 2~10이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2~7이며, 연결되는 방향환은 동일해도 되고 달라도 된다. The aromatic group is preferably an aromatic group having 3 to 36 carbon atoms, and specific examples thereof include benzene, pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, octalene, indacene, acenaphthylene, phenalene, phenanthrene, And examples thereof include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, benzene, toluene, xylene, xylene, lanthanum, linden, fluoranthene, But are not limited to, pentacene, tetraphenylene, helicene, hexaphene, rubisene, coronene, trinaphthylene, heptapene, pyranthrene, ovalene, corannulene, fulminene, (S), anthanthrene, zethrene, terrylene, naphthacenonaphthacene, truxene, furan, benzofuran, isobenzofuran, xanthene, oxanthrene, dibenzofuran, Thiophene, thienothiophene, dithienothiophene, thioxanthene, thianthrene, phenothiine (phe noxathiin, thionaphthene, isothianaphthene, thioctene, thiopantrene, dibenzothiophene, pyrrole, pyrazole, tellurazole, selenazole, thiazole, isothiazole, oxa A furazan, a pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, indolizine, indole, isoindole, indazole, purine, quinolizine, isoquinoline, carbazole, imidazole, Naphthyridine, phthalazine, quinazoline, benzodiazepine, quinoxaline, cinnoline, quinoline, pteridine, phenanthridine, acridine, perimidine, phenanthroline, phenazine Phenothiazine, phenoselenazine, phenothiazine, phenoxazone, antithyridine, thebenidine, quadrone, quinin doline, acridone, phthalopherin, Phenanthridine, phenanthraquinone, anthracene, benzothiazole, benzoimidazole, benzooxane, Benzoisooxazole, benzoisothiazole, indolocarbazole or a group formed by removing hydrogen from an aromatic compound having plural aromatic rings linked thereto. And more preferably from aromatic compounds having multiple aromatic rings linked thereto, such as benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, chrysene, furan, thiophene, thienothiophene, dithienothiophene, pyrrole, carbazole, indolocarbazole, And the like. On the other hand, when the aromatic ring is a group derived from aromatic compounds having plural aromatic rings, the number of the aromatic rings to be connected is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 7, and the connected aromatic rings may be the same or different.

축합환인 경우, 2~5개의 환이 축합한 축합환인 것이 바람직하다. In the case of a condensed ring, it is preferably a condensed ring condensed with 2 to 5 rings.

여기서, 방향환이 복수 연결되어서 생기는 기는, 예를 들면 하기 식으로 표시된다. Here, the group in which a plurality of aromatic rings are connected is represented by the following formula, for example.

Figure 112014063615910-pct00005
Figure 112014063615910-pct00005

여기서, Ar1~Ar6은 치환 또는 무치환의 방향환을 나타낸다. 단 이 경우, 분기하여 연결하는 방향족기는 치환기로서는 취급하지 않는다. Here, Ar 1 to Ar 6 represent a substituted or unsubstituted aromatic ring. Provided that in this case, the aromatic group which is branched and connected is not treated as a substituent.

상기 방향환이 복수 연결되어서 생기는 기의 구체예로는 예를 들면, 비페닐, 터페닐, 비피리딘, 비피리미딘, 페닐나프탈렌, 디페닐나프탈렌, 페닐페난트렌, 피리딜벤젠, 피리딜페난트렌, 비티오펜, 터티오펜, 비디티에노티오펜, 페닐인돌로카르바졸 등으로부터 수소를 제외하고 생기는 기를 들 수 있다. Specific examples of groups in which a plurality of the aromatic rings are connected include, for example, biphenyl, terphenyl, bipyridine, bipyrimidine, phenylnaphthalene, diphenylnaphthalene, phenylphenanthrene, pyridylbenzene, pyridylphenanthrene, A group formed by excluding hydrogen from bithiophene, thothiophene, vithienothiophene, phenylindolocarbazole, and the like.

방향족 치환 알킬기는 탄소수 4~44의 방향족 치환 알킬기가 바람직하고, 방향족 치환 알케닐기는 탄소수 5~44의 방향족 치환 알케닐기가 바람직하고, 방향족 치환 알키닐기는 탄소수 5~44의 방향족 치환 알키닐기가 바람직하다. 이들 방향족 치환의 기는 상기 방향족기가 상기 알킬기, 상기 알케닐기, 상기 알키닐기에 치환한 기로서 해석된다. The aromatic substituted alkyl group is preferably an aromatic substituted alkyl group having 4 to 44 carbon atoms, and the aromatic substituted alkenyl group is preferably an aromatic substituted alkenyl group having 5 to 44 carbon atoms, and the aromatic substituted alkynyl group is preferably an aromatic substituted alkynyl group having 5 to 44 carbon atoms Do. The aromatic substitution group is interpreted as a group in which the aromatic group is substituted with the alkyl group, the alkenyl group and the alkynyl group.

상기 알킬기 또는 방향족기, 방향족 치환 알킬기, 방향족 치환 알케닐기 또는 방향족 치환 알키닐기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기는 반도체 재료의 성능을 해하지 않으면 한정되는 것이 아니지만, 치환기의 총수는 1~4, 바람직하게는 1~2이다. 한편, 방향환이 복수 연결된 방향족 화합물로부터 생기는 기도 마찬가지로 치환기를 가질 수 있다. 이들의 바람직한 치환기로는 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 알콕시기, 탄소수 1~20의 알킬티오기, 탄소수 2~10의 알케닐기, 탄소수 2~10의 알키닐기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알케닐기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알키닐기, 탄소수 2~10의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~10의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~10의 알킬술포닐기, 탄소수 1~10의 할로알킬기, 탄소수 2~10의 알킬아미드기, 탄소수 3~20의 트리알킬실릴기, 탄소수 4~20의 트리알킬실릴알킬기, 탄소수 5~20의 트리알킬실릴알케닐기, 탄소수 5~20의 트리알킬실릴알키닐기, 탄소수 5~20의 트리알킬실릴에티닐 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 탄소수 1~12의 알킬기, 탄소수 1~12의 알콕시기, 탄소수 1~12의 알킬티오기, 탄소수 2~8의 알케닐기, 탄소수 2~8의 알키닐기, 탄소수 2~8의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~8의 알콕시카르보닐옥시기를 들 수 있고, 구체예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-도데실기, n-테트라데실기, n-옥타데실기, n-도코실기, n-테트라코실기와 같은 직쇄 포화 탄화수소기, 이소부틸기, 네오펜틸기, 2-에틸헥실기, 2-헥실옥틸기, 4-데실도데실기 등의 분기 포화 탄화수소기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로옥틸기, 4-부틸시클로헥실기, 4-도데실시클로헥실기 등의 포화 지환 탄화수소기, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, i-프로폭시기, n-헥실옥시기, 메틸티오기, 에틸티오기, 에테닐기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐기, i-프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 에티닐기, 1-프로피닐기, 2-프로피닐기, 1-부티닐기, 2-부티닐기, 3-부티닐기, 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, 메톡시카르보닐옥시기, 에톡시카르보닐옥시기 등을 예시할 수 있다. 치환기를 2개 이상 가질 경우는 동일해도 되고 달라도 된다. The above alkyl group or aromatic group, aromatic substituted alkyl group, aromatic substituted alkenyl group or aromatic substituted alkynyl group may have a substituent. The substituent is not limited unless the performance of the semiconductor material is impaired. The total number of substituents is 1 to 4, Is 1 to 2. On the other hand, an aromatic ring derived from a plurality of aromatic rings may have a substituent as well. Preferred examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, An aromatic substituted alkenyl group having 5 to 60 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxycarbonyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkylsulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halo having 1 to 10 carbon atoms An alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, a trialkylsilyl group having 3 to 20 carbon atoms, a trialkylsilylalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, a trialkylsilylalkenyl group having 5 to 20 carbon atoms, a trialkylsilyl An alkynyl group, and a trialkylsilylethynyl group having 5 to 20 carbon atoms. More preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 8 carbon atoms, An n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, a n-hexyl group, a n-hexyl group and a n-hexyl group. A straight chain saturated hydrocarbon group such as an octyl group, an n-dodecyl group, a n-tetradecyl group, an n-octadecyl group, an n-tocodecyl group and an n-tetracosyl group, an isobutyl group, a neopentyl group, Branched saturated hydrocarbon groups such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, 4-butylcyclohexyl group and 4-dodecylclohexyl group; branched saturated hydrocarbon groups such as acyl group, 2-hexyloctyl group and 4-decyldodecyl group; Propyl group, 2-propyl group, 2-propenyl group, 2-propenyl group, 2-propenyl group, Butynyl group, 3-butynyl group, ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 2-butynyl group, A methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a methoxycarbonyloxy group, an ethoxycarbonyloxy group and the like. When two or more substituents are present, they may be the same or different.

일반식(1)에 있어서 n은 독립적으로 1~4의 정수를 나타낸다. 그러나, R 중 적어도 1개는 탄소수 3~50의 방향족기, 탄소수 4~60의 방향족 치환 알킬기, 탄소수 5~60의 방향족 치환 알케닐기 또는 탄소수 5~60의 방향족 치환 알키닐기로부터 선택되는 기이다. R은 4n개 존재할 수 있지만, 그 중 H 이외의 기는 1~4의 범위가 바람직하다. In the general formula (1), n independently represents an integer of 1 to 4. However, at least one of R is a group selected from an aromatic group having 3 to 50 carbon atoms, an aromatic substituted alkyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic substituted alkenyl group having 5 to 60 carbon atoms, or an aromatic substituted alkynyl group having 5 to 60 carbon atoms. There may be 4n R, but a group other than H is preferably in the range of 1 to 4.

일반식(1)로 표시되는 화합물 중에서도, 일반식(2)로 표시되는 화합물이 바람직한 것으로서 들 수 있다. 일반식(2)에 있어서, R은 일반식(1)의 R과 같은 의미를 가진다. 일반식(2)에 있어서, R은 8개 존재하지만, 그 중 H 이외의 기는 1~4의 범위가 바람직하다. Among the compounds represented by the general formula (1), the compounds represented by the general formula (2) are preferred. In the general formula (2), R has the same meaning as R in the general formula (1). In the general formula (2), there are eight Rs, and among them, a group other than H is preferably in the range of 1 to 4.

상기 일반식(3)으로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물은 일반식(1)로 표시되는 화합물의 중간체로서 유용하다. 일반식(3)에 있어서, X는 할로겐 원자, 수산기, 보론산, 보론산 에스테르, 또는 술포닐기를 나타낸다. 이 일반식(3)으로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물도 신규 화합물이다. The nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (3) is useful as an intermediate of the compound represented by the general formula (1). In the general formula (3), X represents a halogen atom, a hydroxyl group, a boronic acid, a boronic acid ester, or a sulfonyl group. The nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (3) is also a novel compound.

상기 일반식(3)으로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물과 상기 일반식(4)로 표시되는 화합물을 반응시킴으로써 상기 일반식(1)로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물을 제조할 수 있다. The nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (1) can be prepared by reacting the nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (3) with the compound represented by the general formula (4).

식(4) 중, R은 일반식(1)의 R과 같은 의미이며, Y는 X와 반응하여 탈리하는 관능기이다. In the formula (4), R is the same as R in formula (1), and Y is a functional group which reacts with X to desorb.

본 발명의 일반식(1)로 표시되는 화합물은, 예를 들면 New Journal of Chemistry, 34(7), 1243-1246(2010)에 제시되는 합성예를 참고로 하여 이하의 반응식(A), (B), (C)에 의해 합성할 수 있다. 일반식(3)으로 표시되는 화합물은 그 중간체로서 얻어진다. The compounds represented by the general formula (1) of the present invention can be synthesized by the following reaction formulas (A), (B) and B), and (C). The compound represented by the general formula (3) is obtained as an intermediate thereof.

Figure 112014063615910-pct00006
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Figure 112014063615910-pct00007
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Figure 112014063615910-pct00008
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즉, 원하는 치환기를 가지는 인돌 및 2-클로로벤즈알데히드를 원료로서 사용하고, 반응식(A), (B) 또는 (C)와 같은 환화 반응과 치환 반응을 실시함으로써, 원하는 일반식(1)로 표시되는 화합물을 얻을 수 있다. 또 2-클로로벤즈알데히드 대신에 2-브로모벤즈알데히드나, 2-요오드벤즈알데히드를 사용해도 동일한 것이 가능하다. Namely, by carrying out a cyclization reaction and a substitution reaction as shown in Reaction Scheme (A), (B) or (C) by using indole having a desired substituent and 2-chlorobenzaldehyde as raw materials, Compound can be obtained. Alternatively, 2-bromobenzaldehyde or 2-iodobenzaldehyde may be used instead of 2-chlorobenzaldehyde.

일반식(1)로 표시되는 화합물이 구체적인 예를 이하에 나타내지만, 본 발명의 화합물은 이들에 한정되는 것이 아니다. Specific examples of the compound represented by the general formula (1) are shown below, but the compounds of the present invention are not limited thereto.

Figure 112014063615910-pct00009
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Figure 112014063615910-pct00010
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Figure 112014063615910-pct00011
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본 발명의 유기 반도체 재료는 일반식(1)의 화합물을 포함하는 것이지만, 이 화합물을 50wt% 이상 함유하고 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90wt% 이상 함유하고 있는 것이 좋다. 일반식(1)의 화합물 자체가 유기 반도체 재료인 것도 바람직하다. 유기 반도체 재료 중에 일반식(1)의 화합물과 함께 포함되는 성분으로는 유기 반도체 재료로서의 성능을 해하지 않는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전하 수송성 화합물로 이루어지는 유기 반도체 재료인 것이 좋다. The organic semiconductor material of the present invention includes the compound of the general formula (1), but it preferably contains 50 wt% or more of the compound, more preferably 90 wt% or more. It is also preferable that the compound of the general formula (1) itself is an organic semiconductor material. The component contained in the organic semiconductor material together with the compound of the general formula (1) is not particularly limited as far as the performance as the organic semiconductor material is not impaired, but it is preferable that the organic semiconductor material is a charge transporting compound.

본 발명의 유기 반도체막은 상기 유기 반도체 재료로 형성된다. 유리하게는 상기의 유기 반도체 재료를 유기 용매에 용해하고, 조제된 용액을 도포·건조하는 공정을 거쳐서 형성된다. 이 유기 반도체막은 유기 전자 디바이스에서의 유기 반도체층으로서 유용하다. The organic semiconductor film of the present invention is formed of the organic semiconductor material. Advantageously, the organic semiconductor material is dissolved in an organic solvent, and the prepared solution is applied and dried. This organic semiconductor film is useful as an organic semiconductor layer in an organic electronic device.

이어서, 본 발명의 유기 반도체 재료로 형성되기 때문에 이루어지는 유기 반도체 재료를 구비하는 유기 전자 디바이스를, 유기 박막 트랜지스터 소자(OTFT 소자)를 예로서 도 1~도 4에 기초하여 설명한다. 본 발명의 유기 전자 디바이스는 유기 반도체 재료를 구비하는 유기 반도체 디바이스인 것이 바람직하다. Next, an organic electronic device including an organic semiconductor material which is formed by the organic semiconductor material of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 4, taking an organic thin film transistor element (OTFT element) as an example. The organic electronic device of the present invention is preferably an organic semiconductor device comprising an organic semiconductor material.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 OTFT 소자의 실시형태를 예시하는 것이며, 모두 OTFT 소자의 구조를 나타내는 모식적 단면도이다. 1, 2, 3, and 4 are schematic cross-sectional views illustrating the structure of an OTFT device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 OTFT 소자는 기판(1)의 표면 위에 게이트 전극(2)을 구비하고, 게이트 전극(2) 위에는 절연막층(3)이 형성되어 있고, 절연막층(3) 위에는 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 마련되고, 또한 유기 반도체층(4)이 형성되어 있다. The OTFT device shown in Fig. 1 has a gate electrode 2 on a surface of a substrate 1, an insulating film layer 3 on a gate electrode 2, and a source electrode 5 And a drain electrode 6 are formed, and an organic semiconductor layer 4 is formed.

도 2에 도시한 OTFT 소자는 기판(1)의 표면 위에 게이트 전극(2)을 구비하고, 게이트 전극(2) 위에는 절연막층(3)이 형성되고, 그 위에 유기 반도체층(4)이 형성되어 있고, 유기 반도체층(4) 위에는 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 마련되어 있다. The OTFT device shown in Fig. 2 has a gate electrode 2 on the surface of a substrate 1, an insulating film layer 3 on the gate electrode 2, and an organic semiconductor layer 4 on the gate electrode 2 A source electrode 5 and a drain electrode 6 are provided on the organic semiconductor layer 4.

도 3에 도시한 OTFT 소자는 기판(1)의 표면 위에 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 마련되고, 유기 반도체층(4), 절연막층(3)을 통해서 최표면에 게이트 전극(2)이 형성되어 있다. The OTFT device shown in Fig. 3 has a structure in which a source electrode 5 and a drain electrode 6 are provided on the surface of a substrate 1, and a gate electrode (not shown) is formed on the outermost surface through the organic semiconductor layer 4 and the insulating film layer 3 2 are formed.

도 4에 도시한 OTFT 소자에 있어서 본 발명에 따른 유기 반도체 디바이스는, 기판(1)의 표면 위에는 유기 반도체층(4), 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 마련되고, 절연막층(3)을 통해서 최표면에 게이트 전극(2)이 형성되어 있다. 4, the organic semiconductor device according to the present invention is characterized in that the organic semiconductor layer 4, the source electrode 5 and the drain electrode 6 are provided on the surface of the substrate 1, 3, the gate electrode 2 is formed on the outermost surface.

기판(1)에 사용되는 것으로는 예를 들면, 유리, 석영, 산화 알루미늄, 사파이어, 질화규소, 탄화규소 등의 세라믹스 기판, 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 갈륨인, 갈륨질소 등 반도체기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리나프탈렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 공중합체, 환상(環狀) 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리스티렌 등의 수지기판 등을 들 수 있다. 기판의 두께는 약 10㎛~약 2㎜로 할 수 있는데, 특히 가요성의 플라스틱 기판에서는 예를 들면 약 50~약 100마이크로미터, 강직한 기판, 예를 들면 유리 플레이트 또는 실리콘 웨이퍼 등에서는 약 0.1~약 2㎜로 할 수 있다. Examples of the substrate used for the substrate 1 include ceramics substrates such as glass, quartz, aluminum oxide, sapphire, silicon nitride and silicon carbide; semiconductor substrates such as silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphorus and gallium nitride; , Polyesters such as polynaphthalene terephthalate, and resin substrates such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, cyclic polyolefin, polyimide, polyamide and polystyrene. The substrate may have a thickness of about 10 탆 to about 2 탆. In the case of a flexible plastic substrate, for example, about 50 to about 100 탆 may be used. For a rigid substrate such as a glass plate or a silicon wafer, About 2 mm.

게이트 전극(2)은 금속박막, 도전성 폴리머막, 도전성의 잉크 또는 페이스트로부터 만든 도전성막 등이어도 되고, 혹은 예를 들면 중도(重度)로 도프한 실리콘과 같이, 기판 자체를 게이트 전극으로 할 수 있다. 게이트 전극 재료의 예로는, 알루미늄, 구리, 스테인리스, 금, 크롬, n도프 또는 p도프된 실리콘, 인듐 주석 산화물, 도전성 폴리머 예를 들면, 폴리스티렌술폰산을 도프한 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 카본블랙/그라파이트를 포함하는 도전성 잉크/페이스트, 또는 폴리머바인더 중에 콜로이드상의 은을 분산시킨 것 등을 예시할 수 있다. The gate electrode 2 may be a metal thin film, a conductive polymer film, a conductive film made of a conductive ink or paste, or may be a gate electrode, for example, a substrate doped with moderate severity . Examples of the gate electrode material include aluminum, copper, stainless steel, gold, chromium, n-doped or p-doped silicon, indium tin oxide, conductive polymers such as poly (3,4- ), A conductive ink / paste containing carbon black / graphite, or a dispersion of colloidal silver in a polymer binder.

게이트 전극(2)은 진공증착, 금속 또는 도전성 금속 산화물의 스퍼터링, 도전성 폴리머 용액 또는 도전성 잉크의 스핀코트, 잉크젯, 스프레이, 코팅, 캐스팅 등을 이용함으로써 작성할 수 있다. 게이트 전극(2)의 두께는 예를 들면, 약 10㎚~10㎛의 범위가 바람직하다. The gate electrode 2 may be formed by vacuum deposition, sputtering of metal or conductive metal oxide, spin coating of conductive polymer solution or conductive ink, inkjet, spraying, coating, casting or the like. The thickness of the gate electrode 2 is preferably in the range of, for example, about 10 nm to 10 mu m.

절연막층(3)은 일반적으로 무기 재료막 또는 유기 폴리머막으로 할 수 있다. 절연막층(3)으로서 바람직한 무기 재료의 예로는, 산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 티탄산 바륨, 티탄산 지르코늄바륨 등을 예시할 수 있다. 절연막층(3)으로서 바람직한 유기 화합물의 예로는, 폴리에스테르류, 폴리카보네이트류, 폴리(비닐페놀), 폴리이미드류, 폴리스티렌, 폴리(메타크릴레이트)류, 폴리(아크릴레이트)류, 에폭시 수지 등이 있다. 또 유기 폴리머 중에 무기 재료를 분산하여 절연층막으로서 사용해도 된다. 절연막층의 두께는 사용하는 절연 재료의 유전율에 따라 다르지만, 예를 들면 약 10㎚~10㎛이다. The insulating film layer 3 can be generally formed of an inorganic material film or an organic polymer film. Examples of the inorganic material preferable as the insulating film layer 3 include silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, barium titanate, and barium zirconium titanate. Examples of the organic compound that is preferable as the insulating film layer 3 include polyesters, polycarbonates, poly (vinylphenol), polyimides, polystyrene, poly (methacrylate) . An inorganic material may be dispersed in the organic polymer and used as an insulating layer film. The thickness of the insulating film layer depends on the dielectric constant of the insulating material to be used, and is, for example, about 10 nm to 10 탆.

상기 절연막층을 형성하는 수단으로는 예를 들면, 진공증착법, CVD법, 스퍼터링법, 레이저 증착법 등의 건식 성막법이나, 스핀코트법, 블레이드코트법, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스탬프법 등의 습식 제막법을 들 수 있고, 재료에 따라서 사용할 수 있다. Examples of the means for forming the insulating film layer include a dry film forming method such as a vacuum evaporation method, a CVD method, a sputtering method and a laser deposition method, a wet film forming method such as a spin coating method, a blade coating method, a screen printing method, A film forming method can be used, and it can be used depending on the material.

소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)은 후술하는 유기 반도체층(4)에 대하여 저(低)저항 옴(ohm)성 접촉을 부여하는 재료로 만들 수 있다. 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)으로서 바람직한 재료로는, 게이트 전극(2)에 바람직한 재료로서 예시한 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 금, 니켈, 알루미늄, 백금, 도전성 폴리머 및 도전성 잉크 등이 있다. 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)의 두께는 전형적으로는 예를 들면, 약 40㎚~약 10㎛, 보다 바람직하게는 두께가 약 10㎚~1㎛이다. The source electrode 5 and the drain electrode 6 may be made of a material which gives a low resistance ohmic contact to the organic semiconductor layer 4 to be described later. As a preferable material for the source electrode 5 and the drain electrode 6, those exemplified as preferable materials for the gate electrode 2 can be used. For example, gold, nickel, aluminum, platinum, a conductive polymer and a conductive ink . The thickness of the source electrode 5 and the drain electrode 6 is typically about 40 nm to about 10 mu m, and more preferably about 10 nm to 1 mu m in thickness.

소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)을 형성하는 수단으로는 예를 들면, 진공증착법, 스패터(spatter)법, 도포법, 열전사법, 인쇄법, 졸겔법 등을 들 수 있다. 제막 시 또는 제막 후, 필요에 따라서 패터닝을 실시하는 것이 바람직하다. 패터닝의 방법으로서, 예를 들면 포토레지스트의 패터닝과 에칭을 조합시킨 포토리소그래피법 등을 들 수 있다. 또 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄의 인쇄법, 마이크로 콘택트 프린팅법 등의 소프트리소그래피법 등, 이러한 수법들을 복수 조합시킨 수법을 이용하여 패터닝하는 것도 가능하다. Examples of means for forming the source electrode 5 and the drain electrode 6 include a vacuum deposition method, a spattering method, a coating method, a thermal transfer method, a printing method, and a sol-gel method. At the time of film formation or after film formation, it is preferable to perform patterning as required. As the patterning method, for example, a photolithography method in which patterning and etching of a photoresist are combined, and the like can be given. It is also possible to perform patterning using a combination of a plurality of these techniques such as inkjet printing, screen printing, offset printing, and soft lithography such as micro contact printing.

유기 반도체층(4)을 형성하는 수단으로는 예를 들면, 진공증착법, CVD법, 스퍼터링법, 레이저 증착법 등의 건식 성막법이나, 기판 위에 용액이나 분산액을 도포한 후에, 용매나 분산매를 제거함으로써 박막을 형성하는 습식 성막법을 들 수 있는데, 습식 성막법을 이용하는 것이 바람직하다. 습식 성막법으로는 스핀코트법, 블레이드코트법, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스탬프법 등을 예시할 수 있다. 예를 들면 스핀코트법을 이용할 경우, 본 발명의 유기 반도체 재료가 용해도를 가지는 적절한 용매에 용해시킴으로써 농도가 0.01wt%~10wt%의 용액을 조제한 후, 기판(1)에 형성한 절연막층(3) 위에 유기 반도체 재료용액을 적하하고, 이어서 500~6000회전으로 5~120초 회전함으로써 실시된다. 상기 용매로는 유기 반도체 재료가 가지는 각 용매에 대한 용해도와 제막 후의 막질(膜質)에 의해 선택되는데, 예를 들면 물, 메탄올로 대표되는 알코올류, 톨루엔으로 대표되는 방향족 탄화수소류, 헥산이나 시클로헥산 등으로 대표되는 지방족 탄화수소류, 니트로메탄이나 니트로벤젠 등의 유기 니트로 화합물, 테트라하이드로푸란이나 디옥산 등의 환상 에테르 화합물, 아세토니트릴이나 벤조니트릴 등의 니트릴계 화합물, 아세톤이나 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 아세트산에틸 등의 에스테르류, 디메틸술폭사이드, 디메틸아세트아미드, 술포란(sulfolane), N-메틸피롤리돈, 디메틸이미다졸리디논 등으로 대표되는 비프로톤성 극성 용매 등으로부터 선택되는 용매를 사용할 수 있다. 또 이러한 용매들은 2종류 이상을 조합시켜서 사용할 수도 있다. Examples of the means for forming the organic semiconductor layer 4 include a dry film forming method such as a vacuum vapor deposition method, a CVD method, a sputtering method and a laser vapor deposition method, or a method in which a solvent or a dispersion medium is removed after applying a solution or dispersion onto a substrate A wet film-forming method in which a thin film is formed, and it is preferable to use a wet film-forming method. Examples of the wet film forming method include a spin coating method, a blade coating method, a screen printing method, an inkjet printing method, a stamping method, and the like. For example, when spin coating is used, the organic semiconductor material of the present invention is dissolved in a suitable solvent having solubility to prepare a solution having a concentration of 0.01 wt% to 10 wt%, and then the insulating film layer 3 ), And then rotating the organic semiconductor material solution for 5 to 120 seconds at 500 to 6000 rpm. The solvent is selected depending on the solubility of the organic semiconductor material in each solvent and the film quality after film formation. Examples of the solvent include alcohols such as water and methanol, aromatic hydrocarbons such as toluene, and aromatic hydrocarbons such as hexane and cyclohexane , Organic nitric compounds such as nitromethane and nitrobenzene, cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane, nitrile compounds such as acetonitrile and benzonitrile, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone , Ethyl acetate and the like, and aprotic polar solvents such as dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, sulfolane, N-methylpyrrolidone, dimethylimidazolidinone, etc. . These solvents may be used in combination of two or more kinds.

상술한 방법에 의해, 본 발명의 유기 반도체 재료를 사용한 유기 전계 효과 트랜지스터 소자를 작성하는 것이 가능하다. 얻어진 유기 전계 효과 트랜지스터 소자에서는 유기 반도체층이 채널 영역을 이루고 있고, 게이트 전극에 인가되는 전압으로 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류가 제어됨으로써 온/오프 동작한다. With the above-described method, an organic field effect transistor device using the organic semiconductor material of the present invention can be produced. In the obtained organic field effect transistor device, the organic semiconductor layer forms a channel region, and the current flowing between the source electrode and the drain electrode is controlled by a voltage applied to the gate electrode, thereby performing on / off operation.

본 발명의 유기 반도체 재료로부터 얻어지는 유기 반도체 디바이스의 다른 적합한 양태 중 하나로서 광 기전력 소자를 들 수 있다. 구체적으로는 기판 위에, 양극, 유기 반도체층 및 음극을 가지는 광 기전력 소자로서, 상기 유기 반도체층이 상술한 본 발명의 유기 반도체 재료를 포함하는 유기 반도체 디바이스이다. One of the other suitable embodiments of the organic semiconductor device obtained from the organic semiconductor material of the present invention is a photovoltaic device. Specifically, the present invention is an organic electroluminescent device having an anode, an organic semiconductor layer, and a cathode on a substrate, wherein the organic semiconductor layer includes the organic semiconductor material of the present invention described above.

본 발명의 광 기전력 소자의 구조에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명의 광 기전력 소자의 구조는 도시한 것에 어떤 한정되는 것이 아니다. The structure of the opto-electromotive force element of the present invention will be described with reference to the drawings, but the structure of the opto-electromotive force element of the present invention is not limited to what is shown.

도 5는 본 발명에 사용되는 일반적인 광 기전력 소자의 구조예를 나타내는 단면도이며, 7은 기판, 8은 양극, 9는 유기 반도체층, 10은 음극을 각각 나타낸다. 또 도 6은 유기 반도체층이 적층되어 있는 경우의 구조예를 나타내는 단면도이며, 9-a는 p형 유기 반도체층, 9-b는 n형 유기 반도체층이다. 5 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a general photovoltaic device used in the present invention, in which 7 is a substrate, 8 is an anode, 9 is an organic semiconductor layer, and 10 is a cathode. 6 is a cross-sectional view showing an example of the structure in which the organic semiconductor layers are laminated. 9-a is a p-type organic semiconductor layer and 9-b is an n-type organic semiconductor layer.

기판은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 종래 공지의 구성으로 할 수 있다. 기계적, 열적강도를 가지고, 투명성을 가지는 유리 기판이나 투명성 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 투명성 수지 필름으로는 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 나일론, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오르알킬비닐에테르 공중합체, 폴리비닐플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리이미드, 폴리프로필렌 등을 들 수 있다. The substrate is not particularly limited, and for example, a conventionally known structure can be used. It is preferable to use a glass substrate or a transparent resin film having mechanical and thermal strength and transparency. Examples of the transparent resin film include polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polypropylene, polystyrene, polymethylmethacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, nylon, polyether ether Ketone, polysulfone, polyethersulfone, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polychloro Polytetrafluoroethylene, trifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyester, polycarbonate, polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyimide, polypropylene and the like.

전극재료로는, 한쪽 전극에는 일 함수가 큰 도전성 소재, 다른 한쪽 전극에는 일 함수가 작은 도전성 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 일 함수가 큰 도전성 소재를 사용한 전극은 양극이 된다. 이 일 함수가 큰 도전성 소재로는 금, 백금, 크롬, 니켈 등의 금속 이외에, 투명성을 가지는 인듐, 주석 등의 금속 산화물, 복합 금속 산화물(인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO) 등)이 바람직하게 사용된다. 여기서, 양극에 사용되는 도전성 소재는 유기 반도체층과 오믹(ohmic) 접합하는 것인 것이 바람직하다. 또한 후술하는 정공수송층을 사용한 경우에 있어서는, 양극에 사용되는 도전성 소재는 정공수송층과 오믹 접합하는 것인 것이 바람직하다. As the electrode material, it is preferable to use a conductive material having a large work function for one electrode and a conductive material having a small work function for the other electrode. An electrode using a conductive material having a large work function becomes an anode. In addition to metals such as gold, platinum, chromium and nickel, metal oxides such as indium and tin, complex metal oxides (indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), etc.) ) Is preferably used. Here, it is preferable that the conductive material used for the anode is ohmic-bonded to the organic semiconductor layer. In the case of using a hole transporting layer described below, it is preferable that the conductive material used for the anode is ohmic-bonded to the hole transporting layer.

일 함수가 작은 도전성 소재를 사용한 전극은 음극이 되는데, 이 일 함수가 작은 도전성 소재로는 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속, 구체적으로는 리튬, 마그네슘, 칼슘이 사용된다. 또 주석이나 은, 알루미늄도 바람직하게 사용된다. 또한 상기 금속으로 이루어지는 합금이나 상기 금속의 적층체로 이루어지는 전극도 바람직하게 사용된다. 또 음극과 전자수송층의 계면에 플루오르화 리튬이나 플루오르화 세슘 등의 금속 플루오르화물을 도입함으로써 추출 전류를 향상시키는 것도 가능하다. 여기서, 음극에 사용되는 도전성 소재는 유기 반도체층과 오믹 접합하는 것인 것이 바람직하다. 또한 후술하는 전자수송층을 사용한 경우에 있어서는, 음극에 사용되는 도전성 소재는 전자수송층과 오믹 접합하는 것인 것이 바람직하다. An electrode using a conductive material having a small work function becomes a negative electrode. As the conductive material having a small work function, an alkali metal or an alkaline earth metal, specifically, lithium, magnesium or calcium is used. Also, tin, silver and aluminum are preferably used. An electrode made of the metal or a laminate of the metal is also preferably used. It is also possible to improve the extraction current by introducing a metal fluoride such as lithium fluoride or cesium fluoride to the interface between the cathode and the electron transport layer. Here, the conductive material used for the cathode preferably is an ohmic contact with the organic semiconductor layer. In the case of using an electron transporting layer to be described later, it is preferable that the conductive material used for the cathode is an ohmic contact with the electron transporting layer.

-유기 반도체층- - Organic semiconductor layer -

유기 반도체층은 본 발명의 화합물을 포함한다. 즉, 식(1)로 표시되는 화합물을 포함하는 본 발명의 유기 반도체 재료를 사용하여 형성된다. 본 발명의 유기 반도체 재료는 p형 유기 반도체 재료(이하 p형 유기 재료라고 함), n형 유기 반도체 재료(이하 n형 유기 재료라고 함) 또는 양자에 사용된다. 식(1)로 표시되는 화합물을 2종 이상 사용하여 그 1 이상을 p형 유기 재료 성분으로 하고, 다른 1 이상을 n형 유기 재료 성분으로 할 수 있다. 또 p형 유기 재료 또는 n형 유기 재료의 한쪽을 식(1)로 표시되는 화합물을 포함하지 않는 화합물로 할 수도 있다. The organic semiconductor layer includes the compound of the present invention. That is, it is formed using the organic semiconductor material of the present invention including the compound represented by the formula (1). The organic semiconductor material of the present invention is used for a p-type organic semiconductor material (hereinafter referred to as a p-type organic material), an n-type organic semiconductor material (hereinafter referred to as an n-type organic material) At least one of the compounds represented by the formula (1) may be used as a p-type organic material component and at least one other may be used as an n-type organic material component. In addition, one of the p-type organic material or the n-type organic material may be a compound not containing the compound represented by the formula (1).

유기 반도체층은 식(1)로 표시되는 화합물을 적어도 1개 포함하는 유기 반도체 재료를 사용하여 형성된다. 식(1)로 표시되는 화합물은 p형 유기 재료 또는 n형 유기 재료로서 기능한다. The organic semiconductor layer is formed using an organic semiconductor material containing at least one compound represented by the formula (1). The compound represented by the formula (1) functions as a p-type organic material or an n-type organic material.

p형 유기 재료와 n형 유기 재료, 이러한 재료들은 혼합되어 있는 것이 바람직하고, p형 유기 재료와 n형 유기 재료가 분자 레벨로 상용되어 있거나, 상분리되어 있는 것이 바람직하다. 이 상분리 구조의 도메인 사이즈는 특별히 한정되는 것이 아니지만 통상 1㎚ 이상 50㎚ 이하의 사이즈이다. 또 p형 유기 재료와 n형 유기 재료가 적층되어 있는 경우는 p형 반도체 특성을 나타내는 p형 유기 재료를 가지는 층이 양극측, n형 반도체 특성을 나타내는 n형 유기 재료를 가지는 층이 음극측인 것이 바람직하다. 유기 반도체층은 5㎚~500㎚의 두께가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30㎚~300㎚이다. 적층되어 있는 경우는, 본 발명의 p형 유기 재료를 가지는 층은 상기 두께 중 1㎚~400㎚의 두께를 가지고 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15㎚~150㎚이다. It is preferable that the p-type organic material and the n-type organic material are mixed with each other, and the p-type organic material and the n-type organic material are preferably used at the molecular level or phase-separated. The domain size of the phase separation structure is not particularly limited, but is usually 1 nm or more and 50 nm or less in size. When the p-type organic material and the n-type organic material are stacked, the layer having the p-type organic material exhibiting the p-type semiconductor characteristic is on the anode side, and the layer having the n-type organic material exhibiting the n- . The thickness of the organic semiconductor layer is preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 30 nm to 300 nm. When stacked, the layer having a p-type organic material of the present invention preferably has a thickness of 1 nm to 400 nm, more preferably 15 nm to 150 nm, of the above thickness.

p형 유기 재료는 식(1)로 표시되는 화합물 중, p형 반도체 특성을 나타내는 것을 단독으로 사용해도 되고, 다른 p형 유기 재료를 포함해도 된다. 다른 p형 유기 재료로는 예를 들면, 폴리티오펜계 중합체, 벤조티아디아졸-티오펜계 유도체, 벤조티아디아졸-티오펜계 공중합체, 폴리-p-페닐렌비닐렌계 중합체, 폴리-p-페닐렌계 중합체, 폴리플루오렌계 중합체, 폴리피롤계 중합체, 폴리아닐린계 중합체, 폴리아세틸렌계 중합체, 폴리티에닐렌비닐렌계 중합체 등의 공역계 중합체나, H2 프탈로시아닌(H2Pc), 구리 프탈로시아닌(CuPc), 아연 프탈로시아닌(ZnPc) 등의 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민(TPD), N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-4,4'-디페닐-1,1'-디아민(NPD) 등의 트리아릴아민 유도체, 4,4'-디(카르바졸-9-일)비페닐(CBP) 등의 카르바졸 유도체, 올리고티오펜 유도체(터티오펜, 쿼터티오펜, 섹시티오펜(sexithiophene), 옥티티오펜(octithiophene) 등) 등의 저분자 유기 화합물을 들 수 있다. Among the compounds represented by the formula (1), the p-type organic material may be used singly or in combination with other p-type organic materials. Examples of other p-type organic materials include polythiophene polymers, benzothiadiazole-thiophene derivatives, benzothiadiazole-thiophene copolymers, poly-p-phenylene vinylene- (H2Pc), copper phthalocyanine (CuPc), copper phthalocyanine (CuPc), and copper phthalocyanine (Pb), or a conjugated polymer such as a p-phenylene type polymer, a polyfluorene type polymer, a polypyrrole type polymer, a polyaniline type polymer, a polyacetylene type polymer and a polythienylene vinylene type polymer. N, N'-di (3-methylphenyl) -4,4'-diphenyl-1,1'-diamine (TPD), zinc phthalocyanine , Triarylamine derivatives such as N, N'-dinaphthyl-N, N'-diphenyl-4,4'-diphenyl-1,1'-diamine (NPD) Carbazol derivatives such as benzothiophene-9-yl) biphenyl (CBP), and low molecular weight compounds such as oligothiophen derivatives (terthiophene, quaterthiophene, sexithiophene, octithiophene etc.) Based compounds.

n형 유기 재료는 식(1)로 표시되는 화합물 중, n형 반도체 특성을 나타내는 것을 단독으로 사용해도 되고, 다른 n형 유기 재료를 사용해도 된다. 다른 n형 유기 재료로는 예를 들면, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(NTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭비스벤즈이미다졸(PTCBI), N,N'-디옥틸-3,4,9,10-나프틸테트라카르복시디이미드(PTCDI-C8H), 2-(4-비페니릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD), 2,5-디(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸(BND) 등의 옥사졸 유도체, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ) 등의 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 포스핀옥사이드 유도체, 풀러린 화합물(C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94를 비롯하여 무치환인 것과, [6,6]-페닐 C61 부티르산 메틸에스테르([6,6]-PCBM), [5,6]-페닐 C61 부티르산 메틸에스테르([5,6]-PCBM), [6,6]-페닐 C61 부티르산 헥실에스테르([6,6]-PCBH), [6,6]-페닐 C61 부티르산 도데실에스테르([6,6]-PCBD), 페닐 C71 부티르산 메틸에스테르(PC70BM), 페닐 C85 부티르산 메틸에스테르(PC84BM) 등), 카본 나노튜브(CNT), 폴리-p-페닐렌비닐렌계 중합체에 시아노기를 도입한 유도체(CN-PPV) 등을 들 수 있다. Among the compounds represented by the formula (1), the n-type organic material may be used singly or in combination with other n-type organic materials. Other n-type organic materials include, for example, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride (NTCDA), 3,4,9,10-perylene tetracarboxylic dianhydride (PTCDA ), 3,4,9,10-perylene tetracarboxylic bisbenzimidazole (PTCBI), N, N'-dioctyl-3,4,9,10-naphthyltetracarboxydimide (PTCDI-C8H ), 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD) An oxazole derivative such as 3,4-oxadiazole (BND), an oxazole derivative such as 3- (4-biphenyl) -4-phenyl-5- (4-t-butylphenyl) (6,6] -Phenyl C61 (C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94 and the like) and a triazine derivative such as a triazine derivative such as a phenanthroline derivative, a phosphine oxide derivative, Phenyl] C61 butyric acid methyl ester ([6,6] -PCBM), [6,6] -phenyl C61 butyric acid hexyl ester ([6,6] ] -PCBH), [6,6] -phenyl C61 butyrate dodecyl ester ([6,6] (CNT), a derivative in which a cyano group is introduced into a poly-p-phenylenevinylene-based polymer (CN-COOH), a C7 butyric acid methyl ester (PC70BM), a phenyl C85 butyric acid methyl ester PPV).

본 발명의 광 기전력 소자에서는 양극과 유기 반도체층 사이에 정공수송층을 마련해도 된다. 정공수송층을 형성하는 재료로는, 폴리티오펜계 중합체, 폴리-p-페닐렌비닐렌계 중합체, 폴리플루오렌계 중합체 등의 도전성 고분자나, 프탈로시아닌 유도체(H2Pc, CuPc, ZnPc 등), 포르피린 유도체 등의 p형 반도체 특성을 나타내는 저분자 유기 화합물이 바람직하게 사용된다. 특히, 폴리티오펜계 중합체인 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)이나 PEDOT에 폴리스티렌술포네이트(PSS)가 첨가된 것이 바람직하게 사용된다. 정공수송층은 5㎚~600㎚의 두께가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30㎚~200㎚이다. In the photo-electromotive force device of the present invention, a hole transporting layer may be provided between the anode and the organic semiconductor layer. Examples of the material for forming the hole transport layer include conductive polymers such as polythiophene type polymers, poly-p-phenylenevinylene type polymers and polyfluorene type polymers, phthalocyanine derivatives (H2Pc, CuPc, ZnPc and the like) A low-molecular organic compound exhibiting a p-type semiconductor property is preferably used. In particular, polythiophene-based polymers such as polyethylene dioxythiophene (PEDOT) and PEDOT to which polystyrene sulfonate (PSS) is added are preferably used. The thickness of the hole transporting layer is preferably from 5 nm to 600 nm, more preferably from 30 nm to 200 nm.

또, 본 발명의 광 기전력 소자는 유기 반도체층과 음극 사이에 전자수송층을 마련해도 된다. 전자수송층을 형성하는 재료로서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상술한 n형 유기 재료(NTCDA, PTCDA, PTCDI-C8H, 옥사졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 포스핀옥사이드 유도체, 풀러린 화합물, CNT, CN-PPV 등)와 같이 n형 반도체 특성을 나타내는 유기 재료가 바람직하게 사용된다. 전자수송층은 5㎚~600㎚의 두께가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30㎚~200㎚이다. In the photo-electromotive force device of the present invention, an electron transporting layer may be provided between the organic semiconductor layer and the cathode. The material for forming the electron transporting layer is not particularly limited. The n-type organic material (NTCDA, PTCDA, PTCDI-C8H, oxazole derivative, triazole derivative, phenanthroline derivative, phosphine oxide derivative, fullerene compound, CNT , CN-PPV, and the like), an organic material exhibiting n-type semiconductor characteristics is preferably used. The thickness of the electron transporting layer is preferably 5 nm to 600 nm, more preferably 30 nm to 200 nm.

또, 본 발명의 광 기전력 소자는 1개 이상의 중간 전극을 통해서 2층 이상의 유기 반도체층을 적층(탠덤화)하여 직렬접합을 형성해도 된다. 예를 들면, 기판/양극/제1 유기 반도체층/중간 전극/제2 유기 반도체층/음극이라는 적층 구성을 들 수 있다. 이렇게 적층함으로써 개방 전압을 향상시킬 수 있다. 한편, 양극과 제1 유기 반도체층의 사이, 및 중간 전극과 제2 유기 반도체층의 사이에 상술한 정공수송층을 마련해도 되고, 제1 유기 반도체층과 중간 전극의 사이, 및 제2 유기 반도체층과 음극의 사이에 상술한 정공수송층을 마련해도 된다. In the photo-electromotive force element of the present invention, two or more organic semiconductor layers may be laminated (tandemized) through one or more intermediate electrodes to form a series junction. For example, a stacked structure of substrate / anode / first organic semiconductor layer / intermediate electrode / second organic semiconductor layer / cathode. By stacking in this way, the open-circuit voltage can be improved. On the other hand, the above-described hole transporting layer may be provided between the anode and the first organic semiconductor layer and between the intermediate electrode and the second organic semiconductor layer, and between the first organic semiconductor layer and the intermediate electrode, The above-described hole transporting layer may be provided between the anode and the cathode.

이러한 적층 구성의 경우, 유기 반도체층 중 적어도 1층이 식(1)로 표시되는 본 발명의 화합물을 포함하고, 다른 층에는 단락 전류를 저하시키지 않기 위해서 본 발명의 p형 유기 재료와는 밴드갭이 다른 p형 유기 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 p형 유기 재료로는 예를 들면, 상술한 폴리티오펜계 중합체, 폴리-p-페닐렌비닐렌계 중합체, 폴리-p-페닐렌계 중합체, 폴리플루오렌계 중합체, 폴리피롤계 중합체, 폴리아닐린계 중합체, 폴리아세틸렌계 중합체, 폴리티에닐렌비닐렌계 중합체 등의 공역계 중합체나, H2 프탈로시아닌(H2Pc), 구리 프탈로시아닌(CuPc), 아연 프탈로시아닌(ZnPc) 등의 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민(TPD), N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-4,4'-디페닐-1,1'-디아민(NPD) 등의 트리아릴아민 유도체, 4,4'-디(카르바졸-9-일)비페닐(CBP) 등의 카르바졸 유도체, 올리고티오펜 유도체(터티오펜, 쿼터티오펜, 섹시티오펜, 옥티티오펜 등) 등의 저분자 유기 화합물을 들 수 있다. In the case of such a laminated structure, at least one layer of the organic semiconductor layer contains the compound of the present invention represented by the formula (1), and in order not to lower the short-circuit current in the other layer, It is preferable to include other p-type organic materials. Examples of the p-type organic material include a polythiophene-based polymer, a poly-p-phenylenevinylene-based polymer, a poly-p-phenylene-based polymer, a polyfluorene-based polymer, a polypyrrole- , Polyacetylene-based polymers and polythienylene-vinylene-based polymers, phthalocyanine derivatives such as H2 phthalocyanine (H2Pc), copper phthalocyanine (CuPc) and zinc phthalocyanine (ZnPc), porphyrin derivatives, N, Phenyl-N, N'-di (3-methylphenyl) -4,4'-diphenyl-1,1'-diamine (TPD), N, N'-dinaphthyl- , Triarylamine derivatives such as 4'-diphenyl-1,1'-diamine (NPD), carbazole derivatives such as 4,4'-di (carbazol-9-yl) biphenyl (CBP) And low-molecular organic compounds such as an opene derivative (terthiophene, quaterthiophene, sexy thiophene, octthiophene, etc.).

또, 여기서 사용되는 중간 전극용의 소재로는 높은 도전성을 가지는 것이 바람직하고, 예를 들면 상술한 금, 백금, 크롬, 니켈, 리튬, 마그네슘, 칼슘, 주석, 은, 알루미늄 등의 금속이나, 투명성을 가지는 인듐, 주석 등의 금속 산화물, 복합 금속 산화물(인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO) 등), 상기한 금속으로 이루어지는 합금이나 상기한 금속의 적층체, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)이나 PEDOT에 폴리스티렌술포네이트(PSS)가 첨가된 것 등을 들 수 있다. 중간 전극은 광투과성을 가지는 것이 바람직하지만, 광투과성이 낮은 금속과 같은 소재라도 막두께를 얇게 함으로써 충분한 광투과성을 확보할 수 있을 경우가 많다. As the material for the intermediate electrode used herein, it is preferable to have a high conductivity, and for example, a metal such as gold, platinum, chromium, nickel, lithium, magnesium, calcium, tin, (Indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), etc.), an alloy of the above metals, a laminate of the above metals, a polyethylene dioxythiophene (PEDOT ) Or polystyrene sulfonate (PSS) added to PEDOT. Although the intermediate electrode preferably has light transmittance, it is often the case that even a material such as a metal having low light transmittance can secure sufficient light transmittance by making the film thickness thin.

유기 반도체층의 형성에는 스핀코트 도포, 블레이드코트 도포, 슬릿다이코트 도포, 스크린 인쇄 도포, 바코터(bar coater) 도포, 주형(鑄型) 도포, 인쇄 전사법, 침지 인상법, 잉크젯법, 스프레이법, 진공증착법 등 어느 방법을 이용해도 되고, 막두께 제어나 배향 제어 등, 얻고자 하는 유기 반도체층 특성에 따라서 형성 방법을 선택하면 된다. The formation of the organic semiconductor layer may be carried out by a spin coating method, a blade coating method, a slit die coating method, a screen printing application method, a bar coater application method, a mold type application method, a printing transfer method, Method, a vacuum evaporation method, or the like may be used. The formation method may be selected according to the properties of the organic semiconductor layer to be obtained, such as film thickness control and orientation control.

본 발명의 유기 반도체 디바이스는 본 발명의 유기 반도체 재료를 사용한 것이다. 이러한 유기 반도체 디바이스로는 발광 소자, 박막 트랜지스터, 또는 광 기전력 소자가 있는데, 박막 트랜지스터, 또는 광 기전력 소자인 것이 바람직하고, 유기 박막 트랜지스터인 것이 보다 바람직하다. The organic semiconductor device of the present invention uses the organic semiconductor material of the present invention. Such an organic semiconductor device includes a light emitting element, a thin film transistor, or a photovoltaic power element, preferably a thin film transistor or a photovoltaic power element, more preferably an organic thin film transistor.

본 발명의 유기 반도체 재료는 고전하 이동도, 용매 가용성, 산화 안정성, 양호한 제막성을 가지고 있고, 이를 사용한 유기 반도체 디바이스도 높은 특성을 발휘한다. 본 발명의 유기 반도체 재료의 특징을 살릴 수 있는 구체적인 유기 반도체 디바이스로는, 예를 들면 유기 전계 효과 트랜지스터나 유기 박막 태양전지를 나타낼 수 있고, 또한 이러한 유기 반도체 디바이스들을 포함시킴으로써 정보 태그, 전자 인공 피부 시트나 시트형 스캐너 등의 대면적 센서, 액정 디스플레이, 전자 페이퍼 및 유기 EL 패널 등의 디스플레이에 응용해 갈 수 있다. The organic semiconductor material of the present invention has high mobility, solvent solubility, oxidation stability, and good film forming property, and organic semiconductor devices using the organic semiconductor material exhibit high characteristics. Specific organic semiconductor devices capable of taking advantage of the characteristics of the organic semiconductor material of the present invention include, for example, organic field effect transistors and organic thin film solar cells. By including these organic semiconductor devices, A large area sensor such as a sheet or sheet type scanner, a liquid crystal display, an electronic paper, and an organic EL panel.

실시예Example

이하, 본 발명에 대하여 실시예에 의해 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명은 물론 이러한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 넘지 않는 한에 있어서 다양한 형태로 실시할 수 있다. 한편, 화합물 번호는 상기 화학식에 첨부한 번호에 대응한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is of course not limited to these embodiments, and can be carried out in various forms without departing from the gist of the present invention. On the other hand, the compound number corresponds to the number attached to the above formula.

합성예 1 Synthesis Example 1

화합물(100)의 합성 Synthesis of Compound (100)

Figure 112014063615910-pct00012
Figure 112014063615910-pct00012

환류관을 구비한 300㎖의 3구 플라스크에 5-브로모인돌(25g, 130㎜ol), 2-브로모벤즈알데히드(9.2g, 65㎜ol), 메탄올(180㎖)을 첨가하여 80℃에서 22시간 교반했다. 실온까지 냉각한 후, 용매증류제거를 실시했다. 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 정제하고, 얻어진 고체를 하룻밤 진공 건조(50℃)함으로써 적색 고체(A-1, 29.4g, 수율 81%)를 얻었다. 5-bromoindole (25 g, 130 mmol), 2-bromobenzaldehyde (9.2 g, 65 mmol) and methanol (180 ml) were added to a 300 ml three-necked flask equipped with a reflux condenser, And stirred for 22 hours. After cooling to room temperature, the solvent was removed by distillation. The residue was purified by silica gel column chromatography, and the obtained solid was dried in vacuo (50 DEG C) overnight to obtain a red solid (A-1, 29.4 g, yield 81%).

환류관을 구비한 200㎖의 3구 플라스크에 중간체(A-1)(29g, 51.9㎜ol), 요오드(5.3g, 2.1㎜ol), 아세토니트릴(87㎖)을 첨가하여 22시간 가열 환류했다. 실온까지 냉각한 후, 여과하였다. 그 후, 아세토니트릴 리슬러리를 실시 후, 50℃에서 하룻밤 진공 건조함으로써 백색 고체(A-2, 4.0g, 수율 11%)를 얻었다. Intermediate (A-1) (29 g, 51.9 mmol), iodine (5.3 g, 2.1 mmol) and acetonitrile (87 ml) were added to a 200 ml three-necked flask equipped with a reflux tube, . After cooling to room temperature, the mixture was filtered. Thereafter, the slurry was subjected to acetonitrile slurry, and then dried overnight at 50 ° C to obtain a white solid (A-2, 4.0 g, yield: 11%).

질소 분위기하, 환류관을 구비한 200㎖ 3구 플라스크에 탈수DMF(110㎖), 38% 테트라부틸암모늄하이드록시드메탄올 용액(8.9g, 12.7㎜ol), 중간체(A-2)(4g, 5.52㎜ol)를 첨가하여 120℃에서 48시간 교반했다. 실온까지 냉각한 후, 여과하였다. 그 후, 메탄올 가열 리슬러리, THF/MeOH 정석(晶析)을 실시함으로써 녹황색 화합물(A-3, 0.8g)을 얻었다. In a 200 ml three-necked flask equipped with a reflux tube, dehydrated DMF (110 ml), 38% tetrabutylammonium hydroxide methanol solution (8.9 g, 12.7 mmol) and intermediate (A-2) 5.52 mmol), which was stirred for 48 hours at 120 deg. After cooling to room temperature, the mixture was filtered. Thereafter, a methanol-heated slurry and THF / MeOH crystallization were carried out to obtain a greenish yellow compound (A-3, 0.8 g).

질소 분위기하, 3구 플라스크(100㎖)에 중간체(A-3, 1.0g, 1.78㎜ol), 페닐보론산(441mg, 3.56㎜ol, 2.0eq.), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(103mg, 0.089㎜ol, 0.05eq.), 톨루엔(7.0㎖), 에탄올(3.0㎖)을 첨가하여 실온에서 교반했다. 2.5M 탄산나트륨 수용액(985mg, 9.29㎜ol/H2O 3.72㎖)을 첨가하여 90℃에서 14시간 교반했다. 반응 용액을 실온까지 냉각한 후, 유기층을 물로 세정하고, 무수황산 마그네슘을 사용하여 건조, 여과한 후, 여과액을 농축했다. 얻어진 황녹색 고체(1.0g)를 THF(25g)에 용해시켜서, 실온에서 교반하면서 메탄올(125g)을 부어 넣었다(회수량 0.73g). 그 후, 실온에서 2시간 교반하여 석출물을 여과 분별했다. 이 조작을 4회 반복하여 고체 0.28g을 얻었다. 그 후, 25㎖의 나스 플라스크에 고체, THF(7g), 활성탄(0.07g)을 첨가하여 실온에서 30분 교반한 후, 여과했다. 여과액을 농축, 건조함으로써 황녹색 고체의 화합물(100) 0.1g을 얻었다. FDMS, m/z 556 (A-3, 1.0 g, 1.78 mmol), phenylboronic acid (441 mg, 3.56 mmol, 2.0 eq.), Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (103 mg, 0.089 mmol, 0.05 eq.), Toluene (7.0 ml) and ethanol (3.0 ml) were added thereto, followed by stirring at room temperature. 2.5M aqueous sodium carbonate solution (985 mg, 9.29 mmol / H 2 O 3.72 ml) was added, and the mixture was stirred at 90 ° C for 14 hours. After the reaction solution was cooled to room temperature, the organic layer was washed with water, dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered, and the filtrate was concentrated. The resulting yellowish green solid (1.0 g) was dissolved in THF (25 g) and methanol (125 g) was poured with stirring at room temperature (0.73 g recovery). Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to precipitate the precipitate by filtration. This operation was repeated four times to obtain 0.28 g of a solid. Thereafter, a solid, THF (7 g) and activated carbon (0.07 g) were added to a 25 ml Nasflask, stirred at room temperature for 30 minutes, and filtered. The filtrate was concentrated and dried to obtain 0.1 g of compound (100) as a yellowish green solid. FDMS, m / z 556

실시예 1 Example 1

막두께 150㎚의 ITO 기판 위에, 합성예 1에서 합성한 화합물(100)을 진공증착법에 의해 증착제막하여 막두께가 약 2.5㎜의 유기 반도체막을 형성한 후, 은을 진공증착법에 의해 170㎚ 증착제막했다. 얻어진 소자를 TOF법에 의해 전하 이동도를 평가했다. 그 결과 전계강도 51.0MV/㎝에 있어서, 정공 이동도가 3.9×10-22/Vs였다. A compound (100) synthesized in Synthesis Example 1 was vapor-deposited on an ITO substrate having a film thickness of 150 nm by vapor deposition to form an organic semiconductor film having a thickness of about 2.5 mm. Then, silver was vapor- I made it. The obtained device was evaluated for charge mobility by the TOF method. As a result, the hole mobility was 3.9 × 10 -2 cm 2 / Vs at an electric field intensity of 51.0 MV / cm.

실시예 2 Example 2

본 발명의 유기 반도체 재료의 특성을, 도 1에 도시한 구성의 유기 전계 효과 트랜지스터를 작성하고 평가했다. 먼저, 약 300㎚의 두께의 열성장 산화 규소층을 가지는 실리콘 웨이퍼(n도프)를, 황산-과산화수소 수용액으로 세정하고, 이소프로필알코올에서 펄펄 끓인 후 건조했다. 얻어진 실리콘 웨이퍼에 포토레지스트를 스핀코트 후, 포토마스크를 통해서 노광기에 의해 노광했다. 다음으로, 현상액으로 현상을 실시한 후, 이온 교환수로 세정하고 공기 건조했다. 그 패터닝된 포토레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼 위에, 진공증착법에 의해 두께 3㎚의 크롬, 또한 그 위에 50㎚의 금을 증착했다. 그 실리콘 웨이퍼를 리무버 용액에 담금으로써 실리콘 웨이퍼 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 제작했다. 소스 전극 및 드레인 전극이 작성된 실리콘 웨이퍼를 아세톤으로 세정하고, 또한 이소프로필알코올에서 펄펄 끓여서 건조한 유기 전계 효과 트랜지스터 기판을 제작했다. 채널 길이는 L=25㎛, 채널 폭은 W=15.6㎝였다. The characteristics of the organic semiconductor material of the present invention were evaluated by preparing and evaluating the organic field effect transistor having the structure shown in Fig. First, a silicon wafer (n-dope) having a thermally grown silicon oxide layer having a thickness of about 300 nm was washed with an aqueous sulfuric acid-hydrogen peroxide solution, boiled with isopropyl alcohol and dried. The obtained silicon wafer was spin-coated with a photoresist, and then exposed through a photomask using an exposure machine. Next, development was carried out with a developing solution, followed by washing with ion-exchanged water and air drying. On the silicon wafer coated with the patterned photoresist, 3 nm thick chromium and 50 nm gold were deposited thereon by a vacuum deposition method. The silicon wafer was immersed in a remover solution to prepare a source electrode and a drain electrode on a silicon wafer. A silicon wafer on which a source electrode and a drain electrode were formed was cleaned with acetone and further boiled with isopropyl alcohol to dryness, thereby preparing an organic field effect transistor substrate. The channel length was L = 25 mu m, and the channel width was W = 15.6 cm.

다음으로 실시예 1에서 얻은 화합물(100)을 진공증착법에 의해 증착제막하여 막두께가 50㎚인 유기 반도체막을 기판 위에 형성했다. 이렇게 하여 도 1에 도시한 구조를 가지는 유기 전계 효과 트랜지스터를 얻었다. 얻어진 유기 전계 효과 트랜지스터의 특성을 평가한 결과, 이동도; 4.0×10-12/Vs였다. Next, the compound (100) obtained in Example 1 was vapor-deposited by vacuum evaporation to form an organic semiconductor film having a film thickness of 50 nm on the substrate. Thus, an organic field effect transistor having the structure shown in Fig. 1 was obtained. As a result of evaluating the characteristics of the obtained organic field effect transistor, mobility; 4.0 × 10 -1 cm 2 / Vs.

비교예 1 Comparative Example 1

실시예 2에 있어서 화합물(100) 대신에, 펜타센을 사용하고, 동일한 조작을 실시하여 유기 전계 효과 트랜지스터 소자를 제작했다. 얻어진 소자를 실시예 2와 마찬가지로 평가한 결과, 이동도; 1.0×10-12/Vs였다. An organic field effect transistor device was fabricated in the same manner as in Example 2, except that pentacene was used instead of the compound (100). The obtained device was evaluated in the same manner as in Example 2, and as a result, mobility was measured. 1.0 × 10 -1 cm 2 / Vs.

이상과 같이 실시예 2와 비교예 1을 비교함으로써, 식(1)로 표시되는 구조가 유기 반도체로서 높은 특성을 가지고 있는 것이 명백해졌다. As described above, by comparing Example 2 and Comparative Example 1, it became clear that the structure represented by Formula (1) has high characteristics as an organic semiconductor.

본 발명의 함질소 방향족 복소환 화합물은, 분자구조 전체에 퍼진 공역구조를 가지고 있기 때문에 그 전자궤도도 분자구조 전체에 퍼져 있다. 또 그 입체구조는 높은 평면성을 가진다는 특징을 가지고 있기 때문에, 분자간의 패킹이 조밀해 지고, 그 결과 본 발명의 함질소 방향족 복소환 화합물은 높은 전하 이동 특성이 발현된다. 따라서, 본 발명의 유기 전자 디바이스는 높은 특성을 발현할 수 있게 되고, 예를 들면 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 박막 태양전지, 정보 태그, 전자 인공 피부 시트나 시트형 스캐너 등의 대면적 센서, 액정 디스플레이, 전자 페이퍼 및 유기 EL 패널 등의 디스플레이 등에 대한 응용을 생각할 수 있어서 그 기술적 가치는 큰 것이다. Since the nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound of the present invention has a conjugated structure spread throughout the molecular structure, its electron orbit is also distributed throughout the molecular structure. Further, since the three-dimensional structure has a high planarity, the packing between the molecules becomes dense, and as a result, the nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound of the present invention exhibits high charge transfer characteristics. Accordingly, the organic electronic device of the present invention is capable of exhibiting high characteristics and can be applied to a large-area sensor such as an organic field effect transistor, an organic thin film solar cell, an information tag, an electronic artificial skin sheet or a sheet type scanner, An electronic paper, and an organic EL panel, and the like, and thus its technical value is large.

1 기판, 2 게이트 전극, 3 절연층, 4 유기 반도체, 5 소스 전극, 6 드레인 전극, 7 기판, 8 양극, 9 유기 반도체층, 9-a 전자 공여성(供與性) 유기 반도체층, 9-b 전자 수용성 유기 반도체층, 10 음극. 1 substrate, 2 gate electrode, 3 insulating layer, 4 organic semiconductor, 5 source electrode, 6 drain electrode, 7 substrate, 8 anode, 9 organic semiconductor layer, 9-a electron donating organic semiconductor layer, 9 -b electron-accepting organic semiconductor layer, 10 cathode.

Claims (11)

하기 일반식(1)로 표시되는 것을 특징으로 하는 함질소 방향족 복소환 화합물.
Figure 112019053742454-pct00013

식(1) 중, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~30의 지방족 탄화수소기, 탄소수 6~50의 방향족 탄화수소기, 탄소수 2~50의 방향족 복소환기, 탄소수 7~60의 방향족 탄화수소 치환 알킬기, 탄소수 3~60의 방향족 복소환 치환 알킬기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알케닐기, 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알케닐기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알키닐기, 또는 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알키닐기를 나타내고,
R 중 적어도 1개는 탄소수 6~50의 방향족 탄화수소기, 탄소수 2~50의 방향족 복소환기, 탄소수 7~60의 방향족 탄화수소 치환 알킬기, 탄소수 3~60의 방향족 복소환 치환 알킬기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알케닐기, 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알케닐기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알키닐기, 또는 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알키닐기를 나타낸다. n은 1~4의 정수를 나타낸다.
A nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (1).
Figure 112019053742454-pct00013

In formula (1), each R independently represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group of 6 to 50 carbon atoms, an aromatic heterocyclic group of 2 to 50 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon- An aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group having 8 to 60 carbon atoms, an aromatic heterocyclic-substituted alkenyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon-substituted alkynyl group having 8 to 60 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group having 4 to 60 carbon atoms An aromatic heterocyclic substituted alkynyl group,
At least one of R is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 50 carbon atoms, an aromatic heterocyclic group having 2 to 50 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon-substituted alkyl group having 7 to 60 carbon atoms, an aromatic heterocyclic substituted alkyl group having 3 to 60 carbon atoms, An aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group, an aromatic heterocyclic-substituted alkenyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon-substituted alkynyl group having 8 to 60 carbon atoms, or an aromatic heterocyclic-substituted alkynyl group having 4 to 60 carbon atoms. n represents an integer of 1 to 4;
제1항에 있어서,
하기 일반식(2)로 표시되는 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 함질소 방향족 복소환 화합물.
Figure 112019053742454-pct00014

식 중, R은 청구항 제1항에 기재된 일반식(1)의 R과 같은 의미이다.
The method according to claim 1,
A nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound characterized by comprising a compound represented by the following general formula (2).
Figure 112019053742454-pct00014

Wherein R is the same as R in the general formula (1) described in claim 1.
하기 일반식(3)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 함질소 방향족 복소환 화합물.
Figure 112019053742454-pct00015

식 중, X는 할로겐 원자, 수산기, 보론산, 보론산 에스테르, 또는 술포닐기를 나타낸다. n은 청구항 제1항에 기재된 일반식(1)의 n과 같은 의미이다.
A nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (3).
Figure 112019053742454-pct00015

Wherein X represents a halogen atom, a hydroxyl group, a boronic acid, a boronic acid ester, or a sulfonyl group. n is the same as n in the general formula (1) described in claim 1.
하기 일반식(3)으로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물과 하기 일반식(4)로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 특징으로 하는, 하기 일반식(1)로 표시되는 함질소 방향족 복소환 화합물의 제조방법.
Figure 112019053742454-pct00016

Figure 112019053742454-pct00017

Figure 112019053742454-pct00018

식(1) 중, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~30의 지방족 탄화수소기, 탄소수 6~50의 방향족 탄화수소기, 탄소수 2~50의 방향족 복소환기, 탄소수 7~60의 방향족 탄화수소 치환 알킬기, 탄소수 3~60의 방향족 복소환 치환 알킬기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알케닐기, 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알케닐기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알키닐기, 또는 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알키닐기를 나타내고,
R 중 적어도 1개는 탄소수 6~50의 방향족 탄화수소기, 탄소수 2~50의 방향족 복소환기, 탄소수 7~60의 방향족 탄화수소 치환 알킬기, 탄소수 3~60의 방향족 복소환 치환 알킬기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알케닐기, 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알케닐기, 탄소수 8~60의 방향족 탄화수소 치환 알키닐기, 또는 탄소수 4~60의 방향족 복소환 치환 알키닐기를 나타낸다. n은 1~4의 정수를 나타낸다.
식(3) 중, X는 할로겐 원자, 수산기, 보론산, 보론산 에스테르, 또는 술포닐기를 나타낸다. n은 일반식(1)의 n과 같은 의미이다.
식(4) 중, R은 일반식(1)의 R과 같은 의미이며, Y는 X와 반응하여 탈리(脫離)하는 관능기이다.
A nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (1), which is characterized by reacting a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (3) with a compound represented by the following general formula (4) Gt;
Figure 112019053742454-pct00016

Figure 112019053742454-pct00017

Figure 112019053742454-pct00018

In formula (1), each R independently represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group of 6 to 50 carbon atoms, an aromatic heterocyclic group of 2 to 50 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon- An aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group having 8 to 60 carbon atoms, an aromatic heterocyclic-substituted alkenyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon-substituted alkynyl group having 8 to 60 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group having 4 to 60 carbon atoms An aromatic heterocyclic substituted alkynyl group,
At least one of R is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 50 carbon atoms, an aromatic heterocyclic group having 2 to 50 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon-substituted alkyl group having 7 to 60 carbon atoms, an aromatic heterocyclic substituted alkyl group having 3 to 60 carbon atoms, An aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group, an aromatic heterocyclic-substituted alkenyl group having 4 to 60 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon-substituted alkynyl group having 8 to 60 carbon atoms, or an aromatic heterocyclic-substituted alkynyl group having 4 to 60 carbon atoms. n represents an integer of 1 to 4;
In the formula (3), X represents a halogen atom, a hydroxyl group, a boronic acid, a boronic acid ester, or a sulfonyl group. n has the same meaning as n in the general formula (1).
In the formula (4), R is the same as R in the formula (1), and Y is a functional group which reacts with X to desorb.
제1항에 기재된 함질소 방향족 복소환 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 반도체 재료. An organic semiconductor material characterized by containing the nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound according to claim 1. 제5항에 기재된 유기 반도체 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 반도체막. An organic semiconductor film formed of the organic semiconductor material according to claim 5. 제5항에 기재된 유기 반도체 재료를 유기 용매에 용해하고, 조제된 용액을 도포·건조하는 공정을 거쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 유기 반도체막. An organic semiconductor film formed by dissolving the organic semiconductor material according to claim 5 in an organic solvent, and applying and drying the prepared solution. 제5항에 기재된 유기 반도체 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스. An organic electronic device characterized by using the organic semiconductor material according to claim 5. 제8항에 있어서,
유기 전자 디바이스가, 발광 소자, 박막 트랜지스터, 또는 광 기전력(起電力) 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스.
9. The method of claim 8,
Wherein the organic electronic device is one of a light emitting element, a thin film transistor, or a photo electromotive force (electromotive force) element.
제8항에 있어서,
유기 전자 디바이스가, 박막 트랜지스터, 또는 광 기전력 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스
9. The method of claim 8,
An organic electronic device, characterized in that the organic electronic device is one of a thin film transistor or a photovoltaic power device
제8항에 있어서,
유기 전자 디바이스가, 유기 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스.
9. The method of claim 8,
Wherein the organic electronic device is an organic thin film transistor.
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