KR102094742B1 - 유기 반도체 고분자, 유기 박막 트랜지스터 및 전자 소자 - Google Patents
유기 반도체 고분자, 유기 박막 트랜지스터 및 전자 소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102094742B1 KR102094742B1 KR1020130147627A KR20130147627A KR102094742B1 KR 102094742 B1 KR102094742 B1 KR 102094742B1 KR 1020130147627 A KR1020130147627 A KR 1020130147627A KR 20130147627 A KR20130147627 A KR 20130147627A KR 102094742 B1 KR102094742 B1 KR 102094742B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substituted
- unsubstituted
- group
- independently
- aryl
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 46
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 10
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 42
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 33
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 32
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 31
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 26
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 26
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 26
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 25
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 25
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 25
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 25
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 19
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 7
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical group C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- NDNNMJBUIRIZNP-UHFFFAOYSA-N 1,3-thiazole;thiophene Chemical class C=1C=CSC=1.C1=CSC=N1 NDNNMJBUIRIZNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- DOBRDRYODQBAMW-UHFFFAOYSA-N copper(i) cyanide Chemical compound [Cu+].N#[C-] DOBRDRYODQBAMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 4
- QKWILNTYPDJSME-UHFFFAOYSA-N pyrrolo[3,4-c]pyrrole-3,6-dione Chemical compound C1=NC(=O)C2=C1C(=O)N=C2 QKWILNTYPDJSME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- SZUVGFMDDVSKSI-WIFOCOSTSA-N (1s,2s,3s,5r)-1-(carboxymethyl)-3,5-bis[(4-phenoxyphenyl)methyl-propylcarbamoyl]cyclopentane-1,2-dicarboxylic acid Chemical compound O=C([C@@H]1[C@@H]([C@](CC(O)=O)([C@H](C(=O)N(CCC)CC=2C=CC(OC=3C=CC=CC=3)=CC=2)C1)C(O)=O)C(O)=O)N(CCC)CC(C=C1)=CC=C1OC1=CC=CC=C1 SZUVGFMDDVSKSI-WIFOCOSTSA-N 0.000 description 2
- GHYOCDFICYLMRF-UTIIJYGPSA-N (2S,3R)-N-[(2S)-3-(cyclopenten-1-yl)-1-[(2R)-2-methyloxiran-2-yl]-1-oxopropan-2-yl]-3-hydroxy-3-(4-methoxyphenyl)-2-[[(2S)-2-[(2-morpholin-4-ylacetyl)amino]propanoyl]amino]propanamide Chemical compound C1(=CCCC1)C[C@@H](C(=O)[C@@]1(OC1)C)NC([C@H]([C@@H](C1=CC=C(C=C1)OC)O)NC([C@H](C)NC(CN1CCOCC1)=O)=O)=O GHYOCDFICYLMRF-UTIIJYGPSA-N 0.000 description 2
- QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N (3S)-3-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[5-[(3aS,6aR)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoylamino]-3-methylbutanoyl]amino]-3-(4-hydroxyphenyl)propanoyl]amino]-4-[1-bis(4-chlorophenoxy)phosphorylbutylamino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound CCCC(NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](Cc1ccc(O)cc1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CCCCC1SC[C@@H]2NC(=O)N[C@H]12)C(C)C)P(=O)(Oc1ccc(Cl)cc1)Oc1ccc(Cl)cc1 QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N 0.000 description 2
- UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 1-[6-[2-[3-[3-[3-[2-[2-[3-[[2-[2-[[(2r)-1-[[2-[[(2r)-1-[3-[2-[2-[3-[[2-(2-amino-2-oxoethoxy)acetyl]amino]propoxy]ethoxy]ethoxy]propylamino]-3-hydroxy-1-oxopropan-2-yl]amino]-2-oxoethyl]amino]-3-[(2r)-2,3-di(hexadecanoyloxy)propyl]sulfanyl-1-oxopropan-2-yl Chemical compound O=C1C(SCCC(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(=O)N[C@@H](CSC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CO)C(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(N)=O)CC(=O)N1CCNC(=O)CCCCCN\1C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2CC/1=C/C=C/C=C/C1=[N+](CC)C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C1 UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 0.000 description 2
- -1 1-bromo-2-hexyl-decyl Chemical group 0.000 description 2
- MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-ol Chemical compound CCC(C)(C)O MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LHUILICNWUXFCZ-UHFFFAOYSA-N 3-dodecylthiophene-2-carbonitrile Chemical compound CCCCCCCCCCCCC=1C=CSC=1C#N LHUILICNWUXFCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PLXGRQSQSTVVQP-UHFFFAOYSA-N bis(2-methylbutan-2-yl) butanedioate Chemical compound CCC(C)(C)OC(=O)CCC(=O)OC(C)(C)CC PLXGRQSQSTVVQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 2
- 229940125797 compound 12 Drugs 0.000 description 2
- 229940126543 compound 14 Drugs 0.000 description 2
- 229940125898 compound 5 Drugs 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N methanol;hydrate Chemical compound O.OC GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- IMILVTHOOISGRW-UHFFFAOYSA-N 2-bromo-3-dodecylthiophene Chemical compound CCCCCCCCCCCCC=1C=CSC=1Br IMILVTHOOISGRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N N-bromosuccinimide Chemical compound BrN1C(=O)CCC1=O PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000000852 azido group Chemical group *N=[N+]=[N-] 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229940125773 compound 10 Drugs 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 125000000392 cycloalkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000000717 hydrazino group Chemical group [H]N([*])N([H])[H] 0.000 description 1
- 125000005638 hydrazono group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N jdtic Chemical compound C1([C@]2(C)CCN(C[C@@H]2C)C[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@@H]2NCC3=CC(O)=CC=C3C2)=CC=CC(O)=C1 ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- FYNROBRQIVCIQF-UHFFFAOYSA-N pyrrolo[3,2-b]pyrrole-5,6-dione Chemical group C1=CN=C2C(=O)C(=O)N=C21 FYNROBRQIVCIQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
- C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
- C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
- C08G61/124—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one nitrogen atom in the ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
- C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
- C08G61/126—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/025—Solid electrolytes
- H01G9/028—Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
하기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티를 포함하는 유기 반도체 고분자, 상기 유기 반도체 고분자를 포함하는 유기 박막 트랜지스터 및 전자 소자에 관한 것이다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1, R2, R3a, R3b, R4a, R4b, R5a 및 R5b, a1, a2, b1 및 b2는 명세서에서 정의한 바와 같다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1, R2, R3a, R3b, R4a, R4b, R5a 및 R5b, a1, a2, b1 및 b2는 명세서에서 정의한 바와 같다.
Description
유기 반도체 고분자, 유기 박막 트랜지스터 및 전자 소자에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 평판 표시 장치는 복수 쌍의 전기장 생성 전극과 그 사이에 들어 있는 전기 광학 활성층을 포함한다. 액정 표시 장치의 경우 전기 광학 활성층으로 액정층을 포함하고, 유기 발광 표시 장치의 경우 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함한다.
한 쌍을 이루는 전기장 생성 전극 중 하나는 통상 스위칭 소자에 연결되어 전기 신호를 인가받고, 전기 광학 활성층은 이 전기 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.
평판 표시 장치에서는 스위칭 소자로서 삼단자 소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 사용하며, 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 주사 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 신호를 전달하는 데이터선(data line)이 평판 표시 장치에 구비된다.
이러한 박막 트랜지스터 중에서, 규소(Si)와 같은 무기 반도체 대신 저분자 또는 고분자와 같은 유기 반도체(organic semiconductor)를 포함하는 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
유기 박막 트랜지스터는 유기 물질의 특성상 섬유(fiber) 또는 필름(film)과 같은 형태로 만들 수 있어서 가요성 표시 장치(flexible display device)의 핵심 소자로 주목받고 있다. 또한 유기 박막 트랜지스터는 잉크젯 인쇄와 같은 용액 공정(solution process)으로 제작할 수 있어서 증착 공정만으로 한계가 있는 대면적 평판 표시 장치에도 쉽게 적용할 수 있다.
일 구현예는 우수한 전하 이동도를 가지며 용액 공정이 가능한 유기 반도체 고분자를 제공한다.
다른 구현예는 상기 유기 반도체 고분자를 포함하는 유기 박막 트랜지스터를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 박막 트랜지스터를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티를 포함하는 유기 반도체 고분자를 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1, R2, R3a, R3b, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
b1 및 b2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
상기 헤테로방향족 모이어티는 하기 그룹 1에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
X는 각각 독립적으로 S 또는 Se이고,
Y는 S, Se 또는 CRaRb이고, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R10 내지 R41은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 1에서, R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소일 수 있고, R1, R2, R3a, R3b, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 유기 반도체 고분자는 하기 화학식 1a로 표현될 수 있다.
[화학식 1a]
상기 화학식 1a에서,
Ar1은 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티이고,
R1, R2, R3a, R3b, R4a, R4b, R5a, R5b, a1, a2, b1 및 b2는 전술한 바와 같고,
m 및 n 은 몰비이다.
상기 화학식 1a에서, Ar1은 상기 그룹 1에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 화학식 1a에서, R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소일 수 있고, R1, R2, R3a, R3b, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 m과 n의 비율은 약 1:9 내지 약 9:1일 수 있다.
상기 m과 n의 비율은 약 5:5일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 중첩하는 유기 반도체, 그리고 상기 유기 반도체와 전기적으로 연결되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 유기 반도체는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티를 포함하는 유기 반도체 고분자를 포함하는 유기 박막 트랜지스터를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 박막 트랜지스터를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
상기 전자 소자는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 및 유기 센서를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 반도체 고분자를 활성층으로 포함하는 전자 소자를 제공한다.
상기 전자 소자는 태양 전지, 유기 발광 표시 장치 및 유기 센서를 포함할 수 있다.
전하 이동성을 높이고 용해도를 개선한 유기 반도체 고분자를 제공한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S, Se 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 유기 반도체 고분자를 설명한다.
일 구현예에 따른 유기 반도체 고분자는 하기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티를 포함한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1, R2, R3a, R3b, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
b1 및 b2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
상기 헤테로방향족 모이어티는 예컨대 하기 그룹 1에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
X는 각각 독립적으로 S 또는 Se이고,
Y는 S, Se 또는 CRaRb이고, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R10 내지 R41은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
상기 유기 반도체 고분자는 p형 반도체 특성을 가지는 티오펜 모이어티와 n형 반도체 특성을 가지는 디케토피롤로피롤 모이어티를 함꼐 포함하여 바이폴라(bipolar) 특성을 가지는 고분자로, 낮은 에너지 밴드 갭을 가지며 분자 내 전하 이동과 분자간 전하 이동에 유리한 구조를 가질 수 있다. 이에 따라 높은 전하 이동성 및 낮은 누설 전류를 나타낼 수 있다. 또한 일반 유기 용매에 대한 용해도가 우수하여 용액 공정에 유리하고 양호한 가공성 및 박막 특성을 가질 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티에서, R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고, R1, R2, R3a, R3b, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합일 수 있다.
이 경우, 상기 모이어티에서 중심부에 위치하는 작용기들(R1, R2) 및/또는 중심부 측을 향해 배치되어 있는 작용기들(R3a, R3b, R5a 및 R5b)이 수소가 아닌 상기 알킬기 등의 치환기들로 치환됨으로써 치환기들 사이의 상호작용을 높이고 분자 배열도를 높여 분자 상호간 전하 이동성을 더욱 높일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티에서, R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고, R1, R2, R3a, R3b, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티에서, R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고, R1, R2, R3a, R3b, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 알킬기일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티에서, R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고, R1, R2, R3a, R3b, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C8 내지 C30 알킬기일 수 있다.
상기 유기 반도체 고분자는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 상기 헤테로방향족 모이어티가 소정 비율로 반복 단위를 이룰 수 있으며, 예컨대 하기 화학식 1a로 표현될 수 있다.
[화학식 1a]
상기 화학식 1a에서,
Ar1은 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티이고,
R1, R2, R3a, R3b, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
b1 및 b2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고,
m 및 n 은 몰비이다.
전술한 바와 마찬가지로, 일 예로, 상기 화학식 1a로 표현되는 모이어티에서, R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고, R1, R2, R3a, R3b, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 유기 반도체 고분자는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 상기 헤테로방향족 모이어티를 약 1:9 내지 약 9:1의 몰비로 포함할 수 있으며, 그 중에서 약 3:7 내지 약 7:3의 몰비로 포함할 수 있으며, 그 중에서도 약 5:5의 몰비로 포함할 수 있다.
상기 유기 반도체 고분자는 유기 반도체를 포함하는 다양한 소자에 적용될 수 있다. 예컨대 상기 유기 반도체 고분자는 유기 박막 트랜지스터에 적용될 수 있으며, 태양 전지, 유기 발광 표시 장치 및 유기 센서와 같은 전자 소자에서 활성층으로서 적용될 수 있다.
이하 상기 유기 반도체 고분자를 포함하는 유기 박막 트랜지스터의 일 예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 도시한 단면도이다.
투명한 유리, 실리콘 또는 플라스틱 따위로 만들어진 기판(110) 위에 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124)은 게이트 신호를 전달하는 게이트선(도시하지 않음)과 연결되어 있다. 게이트 전극(124)은 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 이들의 합금 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
게이트 전극(124) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 유기 물질 또는 무기 물질로 만들어질 수 있으며, 유기 물질의 예로는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)계 화합물, 폴리이미드(polyimide)계 화합물, 폴리아크릴(polyacryl)계 화합물, 폴리스티렌(polystyrene)계 화합물, 벤조시클로부탄(benzocyclobutane, BCB) 따위의 용해성 고분자 화합물을 들 수 있고, 무기 물질의 예로는 질화규소(SiNx) 및 산화규소(SiO2)를 들 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 게이트 전극(124)을 중심으로 마주하고 있다. 소스 전극(173)은 데이터 신호를 전달하는 데이터선(도시하지 않음)과 연결되어 있다. 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 이들의 합금 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 위에는 유기 반도체(154)가 형성되어 있다. 유기 반도체(154)는 전술한 유기 반도체 고분자로 만들어질 수 있다. 유기 반도체(154)는 전술한 유기 반도체 고분자를 용액 형태로 준비하여 예컨대 스핀 코팅, 슬릿 코팅 또는 잉크젯 인쇄와 같은 용액 공정으로 형성될 수 있다.
여기서는 유기 박막 트랜지스터의 일 예로서 바텀 게이트 구조의 유기 박막 트랜지스터를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 탑 게이트 구조의 유기 박막 트랜지스터 등 모든 구조의 유기 박막 트랜지스터에 동일하게 적용할 수 있다.
상기 유기 박막 트랜지스터는 다양한 전자 소자에 스위칭 소자 또는 구동 소자로 적용될 수 있으며, 상기 전자 소자는 예컨대 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 및 유기 센서를 포함할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
유기 반도체 고분자의 합성
합성예
1
[반응식 1]
2-브로모-3-도데실티오펜 19.0g(57.5 mmol)과 시안화구리(CuCN) 10.3 g (115.0 mmol)을 반응시켜 얻어진 2-시아노-3-도데실티오펜(1, 71 %)과 디에틸아민(diethyleamine) 0.1 당량을 디메틸포르름아미드(DMF)에 녹인 후, -70℃에서 약 40분간 H2S 가스로 버블한다. 이어서 온도를 올려 약 60 ℃에서 2시간 반응시킨 후, 에틸아세테이트와 물로 2-3회 추출, 세척 및 건조하여 2-티오아미노-3-도데실티오펜(2, 88%)를 얻는다. 이어서 2-티오아미노-3-도데실티오펜 13.5g(43.3 mmol)과 1.2 당량의 1-클로로-2-부타데카논의 에탄올 용액을 85℃에서 12시간 반응시켜 2-티아졸(3'-도데실)-3-도데실티오펜(3, 95%)을 얻는다. 상기 2-티아졸(3'-도데실)-3-도데실티오펜(3)과 N-브로모석신이미드(NBS)와 반응시켜 티오펜-티아졸 유도체를 얻는다(4, 91%). 이어서 티오펜-티아졸 유도체(4)를 2-시아노-3-도데실티오펜(1)의 생성 방법을 이용하여 화합물 5을 얻는다(75%). 이어서 삼염화철 (FeCl3) 5 mg, 나트륨 2.6 g 및 t-아밀알콜 100 ㎖의 혼합물을 20분 동안 110℃로 가열한 후, 화합물 5 및 디-tert-아밀 숙시네이트 1.2 당량의 혼합물을 적가한다. 이어서 반응 혼합물을 3시간 동안 110 ℃에서 교반한 후, 이를 물-메탄올 (2:1 v/v) 혼합물 300 mL 중의 아세트산 8.15 g 상에 부었다. 이어서 뷔흐너 여과 및 메탄올로의 철저한 세척으로부터 화합물 6을 수득한다. 이어서 화합물 6을 클로로포름 200 mL에 용해한 후 0 ℃로 냉각시키고, 이어서 브롬 2.2 당량을 클로로포름 200 mL에 녹여 1시간에 걸쳐 조금씩 첨가한다. 반응 완료 후, 혼합물을 물로 세척한다. 유기 상을 추출하고, 건조시키고 농축한다. 이어서, 화합물을 실리카 겔 칼럼 상에서 정제하여 1,4-디케토피롤로[3,4-c]피롤 (DPP) 유도체(7)을 얻는다 (47%). 이어서 1,4-디케토피롤로[3,4-c]피롤 (DPP) 유도체(7), K2CO3 1.5 당량 및 DMF 50 ㎖ 중의 1-브로모-2-헥실-데실 1.5 당량의 용액을 6시간 동안 140 ℃로 가열한다. 이어서 혼합물을 물로 세척하고, 디클로로메탄으로 추출한다. 이어서 실리카 겔 상에서의 칼럼 크로마토그래피 및 클로로포름/메탄올로부터의 침전에 의해 정제를 수행하여, 목적한 모노머-1(monomer-1)을 얻는다.
모노머-1의 1H-NMR 데이터는 다음과 같다:
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 0.65-0.88 (t, 24H), 1.25 (m, 24H), 1.29-1.60 (m, 40H), 2.10 (m, 2H), 2.44 (t, 4H), 2.62 (m, 4H), 2.79-3.04 (d, 4H), 6.70 (d, 2H).
합성예 2
[반응식 2]
질소 분위기에서 반응기에 합성예 1에서 수득한 모노머-1(monomer-1) 0.3 mmol과 비스(트리메틸스텐닐)티오펜 0.7 당량을 넣어, 약하게 가열하면서 무수톨루엔에 완전히 용해시킨다. 이어서 여기에 중합촉매로서 Pd(PPh3)4를 모노머-1 대비 10 mol%을 넣은 후에, 85 ℃에서 5-6시간 반응시킨다. 여기에, 모노머-1에 대하여 과량(5 당량)의 말단 캡핑제(end-capper)를 추가한 후, 24 시간 반응시켰다. 반응 후에 실온까지 식은 반응혼합액을 여과해서 수득한 고분자 고체를 염산수용액/클로로포름으로 2회, 암모니아수용액/클로로포름으로 2회, 물/클로로포름으로 2회 순서로 세척한 후, 메탄올, 아세톤, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름을 이용한 Soxhlet extraction으로 고분자를 회수하였다. 이어서 건조하여 고분자 1(Poly 1)을 얻는다. 수율은 45%이고, 겔 투과 크로마토그래피(gel permeation chromatography, GPC)로 측정된 수평균분자량은 18,000이다.
합성예
3
[반응식 3]
화합물 8 120g (223mmol)를 넣고 CHCl3:AcOH (1:1) 1L에 녹인 후 Hg(OAc)2 0.75 당량을 넣고 20분간 교반한다. 이어서 여기에 요오드 1.25 당량을 천천히 넣고 3시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝난 후 반응액을 여과하여 붉은색 침전물을 제거하고 유기층을 H2O(500ml), NaHCO3 수용액 (500ml*3), Na2S2O3(500ml), brine(500ml)로 세척한 후 유기층을 MgSO4 건조, 여과, 농축 후 헥산 용매로 칼럼을 통과시켜 정제하여 화합물 9을 얻는다(90%). 이어서 화합물 9와 당량의 화합물 10을 넣고 THF 50 ml에 용해시킨 후, Pd(PPh3)4 0.14 당량, 톨루엔 60 ml을 넣고 환류시키며 24시간 동안 반응시킨다. 이어서 헥산 200ml을 추가하고, 물 100ml로 세척한 후 유기층을 MgSO4 로 건조, 여과 및 농축하고 2L 둥근바닥 플라스크에 상기 생성물을 넣고 CH2Cl2 (80ml)에 용해시킨다. 다음으로 유기층을 MgSO4 로 건조, 여과 및 농축 후 헥산/클로로포름 용매로 칼럼을 통과시켜 정제하여 화합물 11을 얻는다 (수율 27%). 이어서 화합물 11과 과량의 시안화구리(CuCN)를 반응시켜 얻어진 화합물 12를 얻는다. 이어서 삼염화철 (FeCl3) 5 mg, 나트륨 2.6 g 및 t-아밀알콜 100 ㎖의 혼합물을 20분 동안 110℃로 가열한 후, 화합물 12 및 디-tert-아밀 숙시네이트 1.2 당량의 혼합물을 적가한다. 이어서 반응 혼합물을 3시간 동안 110℃에서 교반한 후, 이를 물-메탄올 (2:1 v/v) 혼합물 300 mL 중의 아세트산 8.15 g 상에 부었다. 이어서 뷔흐너 여과 및 메탄올로의 철저한 세척으로부터 화합물 13을 얻는다. 이어서 화합물 13을 클로로포름 200 mL에 용해시키고, 0 ℃로 냉각한 후 브롬 2.2 당량을 클로로포름 200 mL에 녹여 1시간에 걸쳐 조금씩 첨가하였다. 반응 완료 후, 혼합물을 물로 세척하고, 유기 상을 추출하고, 건조시키고 농축한다. 이어서, 화합물을 실리카 겔 칼럼 상에서 정제하여 화합물 14를 얻는다(45%). 이어서 화합물 14, K2CO3 1.5 당량 및 DMF 50 ㎖ 중의 1-브로모-2-헥실-데실 1.5 당량의 용액을 6시간 동안 140℃로 가열한다. 이어서 혼합물을 물로 세척하고, 디클로로메탄으로 추출한다. 이어서 실리카 겔 상에서의 칼럼 크로마토그래피 및 클로로포름/메탄올로부터의 침전에 의해 정제를 수행하여, 목적한 모노머-2(monomer-2)를 얻는다.
모노머-2의 1H-NMR 데이터는 다음과 같다:
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 0.65-0.88 (t, 30H), 1.25 (m, 24H), 1.29-1.60 (m, 80H), 2.10 (m, 2H), 2.44 (t, 4H), 2.62 (m, 8H), 2.79-3.04 (d, 4H), 6.70 (d, 2H).
합성예
4
[반응식 4]
질소 분위기에서 반응기에 실시예 3에서 수득한 모노머-2(monomer-2) 0.29 mmol과 비스(트리메틸스텐닐)티오펜 0.7 당량을 넣어, 약하게 가열하면서 무수톨루엔에 완전히 용해시킨다. 이어서 여기에 중합촉매로서 Pd(PPh3)4를 모노머-2 대비 10 mol% 을 넣은 후에, 85 ℃에서 5-6시간 반응시킨다. 여기에, 모노머-2에 대하여 과량(5 당량)의 말단캡핑제(end-capper)를 추가한 후, 24 시간 반응시킨다. 반응 후에 실온까지 식은 반응혼합액을 여과해서 수득한 고분자 고체를 염산수용액/클로로포름으로 2회, 암모니아수용액/클로로포름으로 2회, 물/클로로포름으로 2회 순으로 세척한 후, 메탄올, 아세톤, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름을 이용한 Soxhlet extraction으로 고분자를 회수하였다. 이어서 건조하여 고분자 2(Poly 2)를 얻는다. 수율은 47%이고, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정된 수평균분자량은 20,000이다.
유기 박막 트랜지스터의 제조
실시예
1
먼저 세정된 유리기판에 게이트 전극으로 사용되는 크롬을 스퍼터링법으로 1000Å 증착한 후 게이트 절연막으로 사용되는 SiO2를 CVD법으로 1000Å 증착한다. 이어서 그 위에 소스-드레인 전극으로 사용되는 ITO를 스퍼터링법으로 1200Å 증착한다. 기판은 유기반도체를 증착하기 전 이소프로필알콜을 이용하여 10분간 세척하여 건조하고 사용한다. 이어서 클로로포름에 10mM 농도로 희석시킨 옥타데실드리클로로실란 용액에 합성예 2에서 얻은 고분자 1을 30초간 담구었다가 아세톤으로 세척 후 건조한다. 이어서 건조된 고분자 1을 클로로포름에 1 wt% 농도로 용해시켜 유기반도체 용액을 준비한 후 상기 기판 위에 1000rpm으로 스핀코팅하여 1000Å 두께로 도포한다. 이어서 아르곤 분위기 하에서 100℃, 1시간 동안 베이킹하여 유기박막 트랜지스터를 제작한다.
실시예
2
합성예 2에서 얻은 고분자 1 대신 합성예 4에서 얻은 고분자 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기박막트랜지스터를 제작한다.
비교예
1
합성예 2에서 얻은 고분자 1 대신 폴리헥실티오펜 (P3HT, Aldrich사)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기박막 트랜지스터를 제작한다.
평가
실시예 1, 2와 비교예 1에 따른 유기박막트랜지스터의 전하 이동도 및 전류 점멸비(Ion/Ioff)를 계산한다.
유기박막트랜지스터의 전하 이동도는 포화영역(saturation region) 전류식으로부터 (ISD)1/2 과 VG를 변수로 한 그래프를 얻고 그 기울기로부터 구하였다:
상기 식에서, ISD는 소스-드레인 전류이고, m 또는 mFET는 전하 이동도이며, C0는 게이트절연막의 정전용량이고, W는 채널 폭이며, L은 채널 길이이고, VG는 게이트 전압이며, VT는 문턱전압이다.
차단누설전류(Ioff)는 오프 상태일 때 흐르는 전류로서, 오프 상태에서 최소전류로 구하였다. 전류점멸비(Ion/Ioff)는 온 상태의 최대 전류 값과 오프 상태의 최소 전류 값의 비로 구하였다.
그 결과는 표 1과 같다.
| 전하이동도 (cm2/Vs) | 전류 점멸비(Ion/Ioff) | |
| 실시예 1 | 0.17 | 1x104 |
| 실시예 2 | 0.23 | 3x104 |
| 비교예 1 | 0.045 | 1x103 |
표 1을 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 유기박막트랜지스터는 비교예 1에 따른 유기박막트랜지스터와 비교하여 전하이동도 및 전류 점멸비가 모두 개선된 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 기판 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 유기 반도체
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
140: 게이트 절연막 154: 유기 반도체
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
Claims (20)
- 하기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티를 포함하는 유기 반도체 고분자:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1, R2, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R3a 및 R3b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
b1 및 b2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
- 제1항에서,
상기 헤테로방향족 모이어티는 하기 그룹 1에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기 반도체 고분자:
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
X는 각각 독립적으로 S 또는 Se이고,
Y는 S, Se 또는 CRaRb이고, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R10 내지 R41은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
- 제1항에서,
R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고,
R1, R2, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합인
유기 반도체 고분자.
- 제1항에서,
하기 화학식 1a로 표현되는 유기 반도체 고분자:
[화학식 1a]
상기 화학식 1a에서,
Ar1은 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티이고,
R1, R2, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R3a 및 R3b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
b1 및 b2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고,
m 및 n 은 몰비이다.
- 제4항에서,
상기 Ar1은 하기 그룹 1에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기 반도체 고분자:
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
X는 각각 독립적으로 S 또는 Se이고,
Y는 S, Se 또는 CRaRb이고, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R10 내지 R41은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
- 제4항에서,
R4a 및 R4b는 각각 독립적으로 수소이고,
R1, R2, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합인
유기 반도체 고분자.
- 제4항에서,
m과 n의 비율은 1:9 내지 9:1인 유기 반도체 고분자.
- 제7항에서,
m과 n의 비율은 5:5인 유기 반도체 고분자.
- 게이트 전극,
상기 게이트 전극과 중첩하는 유기 반도체, 그리고
상기 유기 반도체와 전기적으로 연결되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극
을 포함하고,
상기 유기 반도체는 하기 화학식 1로 표현되는 모이어티와 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티를 포함하는 유기 반도체 고분자를 포함하는 유기 박막 트랜지스터:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1, R2, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R3a 및 R3b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
b1 및 b2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
- 제9항에서,
상기 헤테로방향족 모이어티는 하기 그룹 1에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기 박막 트랜지스터:
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
X는 각각 독립적으로 S 또는 Se이고,
Y는 S, Se 또는 CRaRb이고, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R10 내지 R41은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
- 제10항에서,
상기 화학식 1에서
R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고,
R1, R2, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합인
유기 박막 트랜지스터.
- 제10항에서,
상기 유기 반도체 고분자는 하기 화학식 1a로 표현되는 유기 박막 트랜지스터:
[화학식 1a]
상기 화학식 1a에서,
Ar1은 황(S) 및 셀레늄(Se) 중 적어도 하나를 가지는 헤테로방향족 모이어티이고,
R1, R2, R4a, R4b, R5a 및 R5b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R3a 및 R3b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
b1 및 b2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고,
m 및 n 은 몰비이다.
- 제12항에서,
상기 Ar1은 하기 그룹 1에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기 박막 트랜지스터:
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
X는 각각 독립적으로 S 또는 Se이고,
Y는 S, Se 또는 CRaRb이고, 여기서 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
R10 내지 R41은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이다.
- 제12항에서,
R4a 및 R4b 는 각각 독립적으로 수소이고,
R1, R2, R5a 및 R5b 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 히드록시기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합인
유기 박막 트랜지스터.
- 제12항에서,
상기 화학식 1a의 m과 n의 비율은 1:9 내지 9:1인 유기 박막 트랜지스터.
- 제12항에서,
상기 화학식 1a의 m과 n의 비율은 5:5인 유기 박막 트랜지스터.
- 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 유기 박막 트랜지스터를 포함하는 전자 소자.
- 제17항에서,
액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 및 유기 센서를 포함하는 전자 소자.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유기 반도체 고분자를 활성층으로 포함하는 전자 소자.
- 제19항에서,
태양 전지, 유기 발광 표시 장치 또는 유기 센서를 포함하는 전자 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/134,651 US9166168B2 (en) | 2012-12-24 | 2013-12-19 | Organic semiconductor polymer, organic thin film transistor, and electronic device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20120152154 | 2012-12-24 | ||
| KR1020120152154 | 2012-12-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140082563A KR20140082563A (ko) | 2014-07-02 |
| KR102094742B1 true KR102094742B1 (ko) | 2020-03-30 |
Family
ID=51733466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130147627A KR102094742B1 (ko) | 2012-12-24 | 2013-11-29 | 유기 반도체 고분자, 유기 박막 트랜지스터 및 전자 소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102094742B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102400724B1 (ko) * | 2020-10-13 | 2022-05-23 | 한국화학연구원 | 신축성을 갖는 유기 반도체 고분자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101450137B1 (ko) * | 2008-01-25 | 2014-10-13 | 삼성전자주식회사 | 유기반도체용 공중합체 및 이를 이용한 유기박막트랜지스터 및 유기 전자소자 |
| JP5611217B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2014-10-22 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | 有機半導体デバイスに使用するためのジケトピロロピロールポリマー |
| US9067942B2 (en) * | 2009-04-08 | 2015-06-30 | Basf Se | Pyrrolopyrrole derivatives, their manufacture and use as semiconductors |
| KR101746873B1 (ko) * | 2009-05-27 | 2017-06-14 | 바스프 에스이 | 유기 반도체 장치에 사용하기 위한 디케토피롤로피롤 중합체 |
-
2013
- 2013-11-29 KR KR1020130147627A patent/KR102094742B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140082563A (ko) | 2014-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101314998B1 (ko) | 헤테로아센 화합물, 이를 포함하는 유기 박막 및 당해 박막을 포함하는 전자 소자 | |
| KR101473131B1 (ko) | [1]벤조티에노[3,2-ｂ][1]벤조티오펜 화합물 및 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 유기 전자 소자 | |
| KR100572926B1 (ko) | 폴리티에닐티아졸 유도체 및 이를 이용한 유기박막트랜지스터 | |
| KR102043985B1 (ko) | 축합다환 헤테로방향족 화합물, 이를 포함하는 유기 박막 및 상기 유기 박막을 포함하는 전자 소자 | |
| JP2009170906A (ja) | 高分子半導体化合物、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタを製造する方法 | |
| JP7575870B2 (ja) | 化合物、有機薄膜、薄膜トランジスタ及び電子素子 | |
| KR101102158B1 (ko) | 신규한 유기 고분자 반도체, 이를 이용한 유기 고분자반도체 박막의 형성방법 및 이를 이용한 유기박막트랜지스터 | |
| EP3434679B1 (en) | Organic compound, organic thin film, and electronic device | |
| KR20120079822A (ko) | 유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 트랜지스터와 전자 소자 | |
| KR102277812B1 (ko) | 비대칭 축합다환 헤테로방향족 화합물, 이를 포함하는 유기 박막 및 상기 유기 박막을 포함하는 전자 소자 | |
| KR101377924B1 (ko) | 페닐렌 비닐렌-올리고아릴렌 비닐렌 교호공중합체, 이의제조방법 및 이를 포함하는 유기박막 트랜지스터 | |
| KR101888617B1 (ko) | 유기 반도체 화합물, 이를 포함하는 유기 박막, 상기 유기 박막을 포함하는 전자 소자 및 유기 박막의 제조방법 | |
| KR102094742B1 (ko) | 유기 반도체 고분자, 유기 박막 트랜지스터 및 전자 소자 | |
| KR102564943B1 (ko) | 유기 화합물, 유기 박막 및 전자 소자 | |
| KR102631401B1 (ko) | 화합물, 박막 트랜지스터 및 전자 소자 | |
| EP1953155B1 (en) | Composition containing thiazole rings, organic semiconductor polymer containing the composition, organic active layer containing the organic semiconductor polymer, organic thin film transistor containing the organic active layer, electronic device containing the organic thin film transistor and method of preparing the same | |
| KR20070055074A (ko) | 신규한 방향족 엔다이인 유도체, 이를 이용한 유기 반도체및 전자소자 | |
| KR102590966B1 (ko) | 유기 화합물, 유기 박막 및 전자 소자 | |
| US9166168B2 (en) | Organic semiconductor polymer, organic thin film transistor, and electronic device | |
| US11066418B2 (en) | Compound and thin film transistor and electronic device | |
| KR102232857B1 (ko) | 유기 화합물, 유기 박막 및 전자 소자 | |
| KR20220125056A (ko) | 고분자, 연신성 고분자 박막 및 전자 소자 | |
| KR102392669B1 (ko) | 유기 화합물, 유기 박막 및 전자 소자 | |
| KR20210014566A (ko) | 고분자, 유기 박막, 박막 트랜지스터 및 전자 소자 | |
| KR20200062034A (ko) | 화합물, 박막 트랜지스터 및 전자 소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |