KR20140072909A - 피롤로 피롤디온-티오펜퀴논 화합물, 및 그의 제조 방법 및 용도 - Google Patents
피롤로 피롤디온-티오펜퀴논 화합물, 및 그의 제조 방법 및 용도 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140072909A KR20140072909A KR1020147012314A KR20147012314A KR20140072909A KR 20140072909 A KR20140072909 A KR 20140072909A KR 1020147012314 A KR1020147012314 A KR 1020147012314A KR 20147012314 A KR20147012314 A KR 20147012314A KR 20140072909 A KR20140072909 A KR 20140072909A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- formula
- electrode layer
- compound
- carbon atoms
- total
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- -1 pyrrolopyrrolidone-thiophene Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 14
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 14
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 claims description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910000104 sodium hydride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012312 sodium hydride Substances 0.000 claims description 6
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 4
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- JGJLWPGRMCADHB-UHFFFAOYSA-N hypobromite Inorganic materials Br[O-] JGJLWPGRMCADHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- FGOBMLFQUXVQDJ-UHFFFAOYSA-N [Na].N#CCC#N Chemical compound [Na].N#CCC#N FGOBMLFQUXVQDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 62
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N malononitrile Chemical group N#CCC#N CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 3
- POXIZPBFFUKMEQ-UHFFFAOYSA-N 2-cyanoethenylideneazanide Chemical group [N-]=C=[C+]C#N POXIZPBFFUKMEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 240000007817 Olea europaea Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004896 high resolution mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OWNRRUFOJXFKCU-UHFFFAOYSA-N Bromadiolone Chemical group C=1C=C(C=2C=CC(Br)=CC=2)C=CC=1C(O)CC(C=1C(OC2=CC=CC=C2C=1O)=O)C1=CC=CC=C1 OWNRRUFOJXFKCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 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
- KVSNSLSRORDVPD-UHFFFAOYSA-N pyrrolo[3,2-b]pyrrole-5,6-dione;thiophene 1,1-dioxide Chemical compound O=S1(=O)C=CC=C1.C1=CN=C2C(=O)C(=O)N=C21 KVSNSLSRORDVPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004151 quinonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
- C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D487/04—Ortho-condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B23/00—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes
- C09B23/0008—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes substituted on the polymethine chain
- C09B23/005—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes substituted on the polymethine chain the substituent being a COOH and/or a functional derivative thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B23/00—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes
- C09B23/0008—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes substituted on the polymethine chain
- C09B23/005—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes substituted on the polymethine chain the substituent being a COOH and/or a functional derivative thereof
- C09B23/0058—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes substituted on the polymethine chain the substituent being a COOH and/or a functional derivative thereof the substituent being CN
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
- C09B57/004—Diketopyrrolopyrrole dyes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/611—Charge transfer complexes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
- H10K85/621—Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/655—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
화학식(I)에 나타난 피롤로 피롤디온-티오펜퀴논 화합물, 그의 제조 방법 및 그의 유기 반도체 재료로서의 용도가 개시된다. 화학식(I)의 화합물의 제조 방법은, 촉매성 Pd(PPh3)4의 존재 하에서, NaH, 화학식(II)에 나타난 α-브로민 치환된 피롤로 피롤디온-티오펜 올리고머 및 말로노니트릴 나트륨 염을 반응시키는 단계, 그 다음 화학식(I)의 화합물을 얻기 위해, 산화 반응을 수행하도록 반응계에 포화 브로민수를 첨가하는 단계를 포함한다. 화학식(I)의 화합물은 양호한 전계 효과 성능, 0.1 cm2V-1s-1 초과의 전자 이동성, 105의 온/오프 전류비를 갖으며 그의 성질은 공기 중에서 안정하다.
Description
본 발명은 전계 효과를 위한 유기 반도체 재료, 특히 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논 화합물, 그의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.
유기 전계 효과 트랜지스터(OFET)는 큰 면적 센서, RFID 태그, 전자 종이 및 큰 스크린 디스플레이에 대한 그의 잠재적 응용 가치 때문에 1986년에 처음 출시된 이후(문헌[Tsumura, A.; Koezuka, H.; Ando, T. Appl. Phys. Lett. 1986, 49, 1210]) 광범위한 관심을 불러일으켰다. 무기 트랜지스터에 비하여, OFET는 저비용, 경량 및 양호한 가요성의 이점을 갖는다. 최근 몇 해에, OFET는 빠르게 개발되고 가장 중요한 유기 전자 장치의 하나가 되었다(문헌[Zaumseil, J., Sirringhaus, H., Chem. Rev. 2007, 107, 1296-1323; Murphy, A. R., Frechet, J. M. J., Chem. Rev. 2007, 107, 1066-1096; Sun Y., Liu Y. Q., Zhu D. B., J. Mater. Chem., 2005, 15, 53-65.]).
현재, p-형 유기 반도체는 전계 효과 이동성에서 전통적 무기 si-기반 재료에 견줄 뿐 아니라(문헌[Klauk, H., Halik, M., Zschieschang, U., Schmid, G., Radlik, W., Weber, W., J. Appl. Phys. 2002, 92, 5259-5263；Katz, H. E., Chem. Mater. 2004, 16, 4748-4756.]), 공기중에서 양호한 안정성을 달성했다. 그러나, n-형 유기 반도체는 흔히 상대적으로 낮은 전계 효과 이동성 및 불량한 공기 안정성을 갖는다. 따라서 이의 개발은 p-형 반도체보다 늦다. 최근, n-형 반도체가 양극성 트랜지스터 및 논리 상보성 회로를 구축하는데 중요한 역할을 담당하기 때문에, 공기중에서 안정한 고성능 n-형 반도체 재료가 연구자의 더 큰 흥미를 불러일으키고 있다(문헌[Usta, H., Risko, C., Wang, Z. M., Huang, H., Deliomeroglu, M. K., Zhukhovitskiy, A., Facchetti, A., Marks, T. J., J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5586-5608; Ling, M. M., Erk, P., Gomez, M., Koenemann, M., Locklin, J., Bao, Z. N., Adv. Mater. 2007, 19, 1123-1127; Gsanger, M., Oh, J. H.; Konemann, M., Hoffken, H. W., Krause, A. M., Bao, Z. N., Wurthner, F., Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49, 740-743.]). 고성능 및 공기 안정성을 갖는 용액 가공성 n-형 반도체 재료에 관한 보고의 숫자는 빠르게 증가하며(문헌[Gao, X. K., Di, C. A., Hu, Y. B., Yang, X. D., Fan, H. Y., Zhang, F., Liu, Y. Q., Li, H. X., Zhu, D. B., J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3697-3699; Hu, Y. B., Gao, X. K., Di, C. A., Yang, X. D., Zhang, F., Liu, Y. Q., Li, H. X., Zhu, D. B., Chem. Mater. 2011, 23, 1204-1215.]), n-형 유기 반도체의 디자인과 합성은 주목받는 연구 분야가 되었다.
티오펜 올리고머의 퀴논-형 구조에 기반하고 새로운 n-형 반도체 재료로 사용되는 TCNQ-형 화합물은 훌륭한 종합 성능을 가져, 고성능, 공기중 안정성이 있고 이들의 일부는 용액 가공성이다. 그러므로, 이러한 TCNQ-형 화합물은 OFET에서 양호한 응용 전망을 보여준다(문헌[Handa, S., Miyazaki, E., Takimiya, K., Kunugi, Y., J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11684-11685; Suzuki, Y., Miyazaki, E., Takimiya, K., J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10453-10466; Suzuki, Y., Shimawaki, M., Miyazaki, E., Osaka, I., Takimiya, K., Chem. Mater. 2011, 23, 795-804.]). 요즘에는, 재료의 종합 성능을 증가시키는 최종 목적을 달성하기 위해, 이러한 종류의 재료의 디자인은 주로, 재료의 용해도 및 얇은 필름에서 분자의 축적의 질서도를 개선하기 위해 가용성 기로 올리고머 티오펜의 모핵을 개질하거나 또는 말단의 치환기의 종류를 조정하는 것을 포함한다. 그러나, 올리고머 티오펜의 모핵의 구조를 바꿔 분자 성능을 최적화시키는데 관한 보고는 없다.
본 발명의 목적은 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논 화합물, 그의 제조 방법 및 용도를 제공하는데 있다.
본 출원에서 제공되는 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논 화합물의 일반식은 화학식(I)에 나타난다:
화학식(I)에서, R이 수소, 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알킬, 또는 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알콕시이고, 바람직하게 총 탄소 원자수 8의 분지된 알킬 또는 총 탄소 원자수 16의 분지된 알킬이다.
본 발명에서 제공되는 화학식(I)으로 나타내는 화합물의 제조 방법은, 팔라듐(0) 테트라키스(트리페닐포스핀)(Pd(PPh3)4)의 촉매 작용 하에서, 2가 음이온 중간체를 형성하는 친핵성 치환 반응을 수행하기 위해 수소화나트륨, 화학식(II)로 나타내는 α-브로민 치환된 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머 및 말로노니트릴 나트륨 염을 균일하게 혼합하는 단계, 및 그 다음 산화 반응을 수행하도록 반응계에 포화된 브로민수를 첨가하는 단계를 포함한다. 반응 이후에 화학식(I)으로 나타내는 화합물이 얻어진다.
화학식(II)에서, R은 수소, 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알킬, 또는 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알콕시이고, 바람직하게 R이 총 탄소 원자수 8의 분지된 알킬 또는 총 탄소 원자수 16의 분지된 알킬이다.
이 방법의 반응식이 도 1에 나타난다.
방법에서, 수소화나트륨, 화학식(II)로 나타내는 α-브로민 치환된 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머 및 말로노니트릴 나트륨 염 및 포화된 브로민수의 비율은 4.63 내지 5.56 mmol : 0.58 내지 0.61 mmol : 1.39 내지 1.45 mmol : 25 내지 30 mL이고, 바람직하게 4.63 mmol : 0.58 mmol : 1.39 mmol : 25 mL이다.
친핵성 치환 반응(이름하여, 타카하시(Takahashi) 커플링 반응)의 단계에서, 온도는 90 내지 110 ℃, 바람직하게 100 ℃이다. 시간은 4 내지 6 시간, 바람직하게 4.5 시간이다. 이 친핵성 치환 반응 단계는 말로노니트릴 기에 의해 전구 화합물 α-브로민 치환된 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머에서 티오펜의 α-위치에 대한 치환을 달성한다.
산화 반응의 단계에서, 온도는 0 내지 25 ℃이며, 바람직하게 25 ℃이다. 시간은 2 내지 3 시간, 바람직하게 2.5 시간이다.
친핵성 치환 반응 및 산화 반응 모두 용매에서 및 비활성 대기 하에서 수행된다. 상기 용매는 나트륨에 의해 건조된 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라히드로퓨란, N,N-디메틸포름아미드 중 하나 이상으로부터 선택되며, 바람직하게 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르이다. 상기 비활성 대기는 질소 대기 또는 아르곤 대기이다.
이 방법에 사용되는 반응물 말로노니트릴 나트륨 염은 종래의 방법을 통해 수소화나트륨 및 말로노니트릴로부터 계내(in-situ)에서 형성된다. 반응계로부터의 짙은 보라색 침전물의 분리는 2가 음이온 중간체의 형성을 지시한다.
위에서 제공된 화학식(I)에 의해 나타내는 화합물의 제조 방법은, 산화 반응이 종결될 때, 추출을 위해 디클로로메탄을 반응계에 첨가하는 단계; 추출후 유기상들을 합하는 단계; 유기상을 포화 염화나트륨 수용액으로 세척하고, 유기상을 건조하고 및 컬럼 크로마토그래피를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 사용된 용리제는 부피비 1:2의 석유 에테르 및 디클로로메탄의 혼합 용액이다. 컬럼 크로마토그래피 이후 디클로로메탄으로의 재결정화가 수행되어 화학식(I)으로 나타내는 정제된 화합물을 얻는다.
유기 전계 효과 트랜지스터의 본 발명에서 제공되는 화학식(I)에 의해 나타내는 화합물로부터 형성되는 반도체 층이 또한 발명의 범위내에 있다.
본 발명은 또한, 밑에서 위로, 기재, 절연체 층, 반도체 층, 및 소스 전극층 및 같은 층에 위치된 드레인 전극층을 포함하며; 상기 소스 전극층 및 드레인 전극층은 서로 접촉하지 않으며; 상기 반도체 층을 형성하는 재료가 본 발명에서 제공되는 화학식(I)의 화합물인, n-형 유기 전계 효과 트랜지스터를 제공한다.
유기 전계 효과 트랜지스터의 기재를 형성하는 재료는 유리, 세라믹, 규소 웨이퍼 중 적어도 하나로부터 선택되며, 바람직하게 규소 웨이퍼이다.
상기 절연체 층을 형성하는 재료는 실리카, n-옥타데실트리클로로실란 개질 실리카, 산화 알루미늄, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리메틸메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 선택되며, 바람직하게 실리카이다. 상기 절연체 층의 두께는 300 내지 500 nm이며, 바람직하게 500 nm이다. n-옥타데실 트리클로로실란(OTS) 개질 실리카에서, OTS의 개질 방법은 종래의 방법이고 OTS 단일분자층 개질이다.
상기 소스 전극층 및 드레인 전극층을 형성하는 재료가 금, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나로부터 선택되며, 바람직하게 금이다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 두께는 20 내지 30 nm이며, 바람직하게 30 nm이다.
상기 반도체층의 두께는 50 내지 80 nm이며, 바람직하게 50 nm이다.
상술한 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터는 종래의 제조 방법에 의해 생산될 수 있다. 예컨대, 방법은, 상기 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터를 제공하기 위해, 밑에서 위로, 절연체 층, 반도체 층, 및 소스 전극층 및 드레인 전극층의 층들을 기재 상에 제조하는 단계를 포함한다.
방법에서, 상기 절연체 층을 제조하는 단계에서, 제조는 계내 열 성장 또는 플라스마 강화된 화학 증착을 포함한다. 상기 반도체 층을 제조하는 단계에서, 제조는 스핀 코팅, 드롭-캐스팅(drop-casting) 또는 진공 증발을 포함한다. 상기 소스 전극층 및 드레인 전극층을 제조하는 단계에서, 제조는 진공 증발, 플라스마 강화된 화학 증착 또는 프린팅을 포함한다.
본 발명은 모핵으로 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머를 갖고 디시아노메틸렌 말단을 갖는 퀴논-형 화합물을 제공한다. 본 발명은 또한 영가 Pd 촉매된 타카하시 커플링 반응 및 포화 브로민수의 산화 조건을 통해 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논을 성공적으로 합성하는 방법을 제공한다. 이 방법은 짧은 절차와 낮은 비용을 갖는다. 이러한 종류의 화합물은 피롤로-피롤디온 기의 도입 때문에 다음의 독특한 이점을 갖는다: 첫째, 다양한 치환기(예컨대, 다양한 종류의 알킬 사슬: 선형 사슬 또는 분지 사슬, 등)가 화합물의 용해도를 조절하고 및 얇은 필름에서 분자의 축적 질서를 개선하기 위해 피롤로-피롤디온 단위의 두 질소 원자에 도입될 수 있으며; 둘째, 합성 방법이 상당히 단순하며; 셋째, 공기-안정성 n-형 반도체상의 요구를 충족시키기 위해 화합물이 더 낮은 루모(LUMO) 에너지 수준을 갖도록 디시아노메틸렌 말단을 갖는 퀴논 구조가 유지된다. 이에, 이러한 종류의 화합물은 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터를 위한 훌륭한 반도체 재료이며 훌륭한 전계 효과 성능을 갖는다. 상기 화합물의 전자 이동성은 0.1 cm2V-1s-1을 초과한다(진공 증발을 통해 제조된 반도체 층의 전계 효과 장치의 전자 이동성은 0.3 cm2V-1s- 1이하이며; 스핀 코팅을 통해 제조된 반도체 층의 전계 효과 장치의 전자 이동성은 0.35 cm2V-1s-1이하이다). 화합물의 온/오프 전류비는 105에 달하며, 이러한 종류의 화합물은 공기중에서 안정한 성능을 갖는다. 따라서 이러한 화합물은 중요한 응용 가치를 갖는다.
도 1은 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논 분자의 합성도이다.
도 2는 반도체 활성층으로 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논 분자를 갖는 전계 효과 트랜지스터에 대한 개괄도이다.
도 3은 실시예 1의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 출력 특성 곡선이다.
도 4는 100 V의 소스 및 드레인 전압 하에서 실시예 1의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 전달 특성 곡선이다.
도 5는 실시예 2의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 출력 특성 곡선이다.
도 6은 100 V의 소스 및 드레인 전압 하에서 실시예 2의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 전달 특성 곡선이다.
도 2는 반도체 활성층으로 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논 분자를 갖는 전계 효과 트랜지스터에 대한 개괄도이다.
도 3은 실시예 1의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 출력 특성 곡선이다.
도 4는 100 V의 소스 및 드레인 전압 하에서 실시예 1의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 전달 특성 곡선이다.
도 5는 실시예 2의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 출력 특성 곡선이다.
도 6은 100 V의 소스 및 드레인 전압 하에서 실시예 2의 재료를 갖는 전계 효과 트랜지스터의 전달 특성 곡선이다.
본 발명은 작업 실시예와 함께 추가로 설명될 것이지만, 본 발명은 이러한 실시예에 제한되지 아니한다. 모든 언급된 방법은 달리 명시되지 않는 한 종래의 방법이다. 모든 언급된 재료는 달리 명시되지 않는 한 상업적으로 이용가능하다. 다음 실시예를 따라 제조되는 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터의 100 V의 소스 및 드레인 전압 하에서 출력 특성 곡선 및 전달 특성 곡선은 공기 하에서 6150 타입 프로브 스테이션 및 케이슬리(Keithley) 4200 타입 반도체 테스터에 의해 테스트된다.
실시예
1: 화합물(a)의 합성 및 n-형 유기
전계
효과 트랜지스터의 제조
1) 화합물(a)의 합성:
질소의 보호 하에서, 수소화나트륨(0.111 g, 4.63 mmol)이 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(10 mL)에 현탁되었고, 온도는 0 ℃로 낮춰졌다. 말로노니트릴(0.092 g, 1.39 mmol)이 시스템으로 천천히 첨가되고 그 다음 이 온도에서 10 분간 교반되었다. 얼음조가 제거되었고 시스템이 상온으로 데워졌고 30분간 교반되었다. R이 2-에틸-n-헥실 알킬 사슬(0.393 g, 0.58 mmol)인 α-브로민 치환된 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머 전구체 및 팔라듐(0) 테트라키스(트리페닐포스핀)(0.067g, 0.058 mmol)이 시스템에 순차적으로 첨가되었고, 시스템이 환류를 위해 가열되었다(온도는 100 ℃였다). 시간의 흐름에 따라, 짙은 보라색 침전물이 한 시간 후에 시스템으로부터 분리되어, 2가 음이온 중간체가 형성되었음을 지시했다. 시스템은 4.5 시간 후에 상온으로 냉각되었고, 그 다음 얼음조에서 0 ℃로 냉각되었다. 포화된 브로민수(25 mL)가 시스템에 적가되었고, 그 다음 시스템은 이 온도에서 30 분간 교반되었다. 시스템은 상온(25 ℃)으로 데워지고 2.5 시간 동안 교반되었다. 디클로로메탄(50 mL × 3)이 추출을 위해 시스템에 첨가되었고, 유기상들이 합쳐졌다. 결합된 유기상은 포화 염화나트륨 수용액으로 세척되었고, 무수 황산마그네슘으로 건조되었다. 유기상은 진공 하에서 여과되었고, 회전 증발되어 건조되었고 결과물인 잔여물은 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제되었다(석유 에테르:디클로로메탄 = 1:2). 디클로로메탄으로의 결정화 이후, 0.230 g 올리브 그린 분말 생성물이 61 % 수율로 얻어졌는데, 이는 본 발명에서 제공되는 일반 화학식(I)으로 커버되는 화합물(a)이다.
녹는점 : 329 ℃
화합물(a)의 구조 데이터는 다음과 같이 나타난다:
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.42 (d, J = 5.8 Hz, 2H), 7.38 (d, J = 5.8 Hz, 2H), 3.99 (m, 4H), 1.90 (m, 2H), 1.42-1.27 (m, 16H), 0.97-0.88 (m, 12H); 고분해능 질량 분석 (m/e): 계산값 650.2498, 측정값 650.2504.
화합물은 구조적으로 정확하고 표적 화합물임을 볼 수 있다.
2) n-형 유기 전계 효과 트랜지스터의 제조:
이 생성물은 0.1 내지 0.5 Å/s의 속도로 진공도 4×10-4 Pa의 조건하에서 n-옥타데실트리클로로실란(OTS) 개질된 실리카 층(두께 500 nm)의 Si 웨이퍼 기재 상에서 증발된다. 반도체 층은 50 nm의 두께로, 실시예 1에서 제조된 화학식(I)으로 커버된 화합물(a)을 포함한다. 그 다음 소스 전극 및 드레인 전극으로 금 전극이 30 nm의 두께로 진공하에서 부착되어, 본 발명의 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터를 제공한다.
도 2에서 나타나는 이 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터는 밑에서 위로, 기재, 절연체 층, 반도체 층, 및 소스 전극층 및 같은 층에 위치된 드레인 전극층을 포함하며; 상기 소스 전극층 및 드레인 전극층은 서로 접촉하지 않으며; 상기 반도체 층을 형성하는 재료가 실시예 1에서 제조된 화학식(I)으로 커버된 화합물(a)이었다.
기재를 형성하는 재료는 규소 웨이퍼이며; 상기 절연체 층을 형성하는 재료는 실리카이며; 상기 절연체 층의 두께는 500 nm이며; 상기 소스 전극층 및 드레인 전극층을 형성하는 재료는 금이며; 소스 전극층 및 드레인 전극층 모두의 두께는 30 nm이며; 상기 반도체 층의 두께는 50 nm이었다.
이 실시예에서 제조되는 유기 전계 효과 트랜지스터는 공기 하에서 6150 타입 프로브 스테이션 및 케이슬리 4200 타입 반도체 테스터에 의해 테스트되었다. 도 3 및 4는 상기 실시예에서 제조된 전계 효과 트랜지스터의 100 V의 소스 및 드레인 전압 하에서 출력 특성 곡선 및 전달 특성 곡선을 나타낸다. 도면들로부터 이 생성물을 기반으로 한 전계 효과 전자 이동성은 0.3 cm2V-1s-1이며, 온/오프 전류비는 105 이하임을 알 수 있다.
실시예
2: 화합물(b)의 합성 및 n-형 유기
전계
효과 트랜지스터의 제조
1) 화합물(b)의 합성:
질소의 보호 하에서, 수소화나트륨(0.111 g, 4.63 mmol)이 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(10 mL)에 현탁되었고, 온도는 0 ℃로 낮춰졌다. 말로노니트릴(0.092 g, 1.39 mmol)이 시스템으로 천천히 첨가되고 그 다음 이 온도에서 10 분간 교반되었다. 얼음조가 제거되었고 시스템이 상온으로 데워졌고 30분간 교반되었다. R이 2-헥실-n-데실 알킬 사슬(0.522 g, 0.58 mmol)인 α-브로민 치환된 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머 전구체 및 팔라듐(0) 테트라키스(트리페닐포스핀)(0.067g, 0.058 mmol)이 시스템에 순차적으로 첨가되었고, 시스템이 환류를 위해 가열되었다(온도는 100 ℃였다). 시간의 흐름에 따라, 짙은 보라색 침전물이 한 시간 후에 시스템으로부터 분리되어, 2가 음이온 중간체가 형성되었음을 지시했다. 시스템은 4.5 시간 후에 상온으로 냉각되었고, 그 다음 얼음조에서 0 ℃로 냉각되었다. 포화된 브로민수(25 mL)가 시스템에 적가되었고, 그 다음 시스템은 이 온도에서 30 분간 교반되었다. 시스템은 상온(25 ℃)으로 데워지고 2.5 시간 동안 교반되었다. 디클로로메탄(50 mL × 3)이 추출을 위해 시스템에 첨가되었고, 유기상들이 합쳐졌다. 합친 유기상은 포화 염화나트륨 수용액으로 세척되었고, 무수 황산마그네슘으로 건조되었다. 유기상은 진공하에서 여과되었고, 회전 증발되어 건조되었고 결과물인 잔여물은 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제되었다(석유 에테르:디클로로메탄 = 1:1). 디클로로메탄 및 석유 에테르의 혼합물로 재결정화 이후, 0.170 g 올리브 그린 분말 생성물이 34 % 수율로 얻어졌는데, 이는 본 발명에서 제공되는 화학식(I)으로 커버되는 화합물(b)이다.
녹는점 : 207 ℃
화합물(b)의 구조 데이터는 다음과 같이 나타난다:
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.42 (d, J = 5.6 Hz, 2H), 7.38 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.99 (m, 4H), 1.92 (m, 2H), 1.37-1.25 (m, 48H), 0.97-0.88 (m, 12H); 고분해능 질량 분석 (m/e): 계산값 874.5002, 측정값 874.5012.
화합물은 구조적으로 정확하고 표적 화합물임을 볼 수 있다.
2) n-형 유기 전계 효과 트랜지스터의 제조:
생성물은 트리클로로메탄 용액으로 배합되고 2000 rpm의 속도에서 n-옥타데실트리클로로실란(OTS) 개질된 실리카 층(두께 500 nm)의 Si 웨이퍼 기재 상에 균일하게 스핀-코팅된다. 반도체 층은 50 nm의 두께로, 이 실시예에서 제조된 화학식(I)으로 커버된 화합물(b)을 포함했다. 그 다음 소스 전극 및 드레인 전극으로 금 전극이 30 nm의 두께로 진공하에서 부착되어, 본 발명의 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터를 제공한다.
도 2에서 나타나는 이 n-형 유기 전계 효과 트랜지스터는 밑에서 위로, 기재, 절연체 층, 반도체 층, 및 소스 전극층 및 같은 층에 위치된 드레인 전극층을 포함하며; 상기 소스 전극층 및 드레인 전극층은 서로 접촉하지 않으며; 상기 반도체 층을 형성하는 재료가 실시예 2에서 제조된 화학식(I)으로 커버된 화합물(b)이었다.
기재를 형성하는 재료는 규소 웨이퍼이며; 상기 절연체 층을 형성하는 재료는 실리카이며; 상기 절연체 층의 두께는 500 nm이며; 상기 소스 전극층 및 드레인 전극층을 형성하는 재료는 금이며; 소스 전극층 및 드레인 전극층 모두의 두께는 30 nm이며; 상기 반도체 층의 두께는 50 nm이었다.
이 실시예에서 제조되는 유기 전계 효과 트랜지스터는 공기 하에서 6150 타입 프로브 스테이션 및 케이슬리 4200 타입 반도체 테스터에 의해 테스트되었다. 도 5 및 6은 상기 실시예에서 제조된 전계 효과 트랜지스터의 100 V의 소스 및 드레인 전압 하에서 출력 특성 곡선 및 전달 특성 곡선을 나타낸다. 도면들로부터 이 생성물을 기반으로 한 전계 효과 전자 이동성은 0.35 cm2V-1s-1 이하이며, 온/오프 전류비는 105 이하임을 알 수 있다.
Claims (10)
- 화학식(I)로 나타내는 피롤로-피롤디온-티오펜퀴논 화합물.
상기 화학식(I)에서, R은 수소, 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알킬, 또는 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알콕시이다. - 제1항에 있어서, 화학식(I)에서 R이 총 탄소 원자수 8의 분지된 알킬이거나 총 탄소 원자수 16의 분지된 알킬인 것을 특징으로 하는 화합물.
- 2가 음이온 중간체를 형성하기 위해, 팔라듐(0) 테트라키스(트리페닐포스핀)의 촉매작용 하에서, 수소화나트륨, 화학식(II)로 나타내는 α-브로민 치환된 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머 및 말로노니트릴 나트륨 염을 균일하게 혼합하여 친핵성 치환 반응을 수행하는 단계, 그 다음 화학식(I)로 나타내는 화합물을 제공하기 위해, 반응계에 포화된 브로민수를 첨가하여 산화 반응을 수행하는 단계를 포함하는, 제1항 또는 제2항의 화합물의 제조 방법.
상기 화학식(II)에서, R은 수소, 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알킬 또는 총 탄소 원자수 8 내지 20의 알콕시이다. - 제3항에 있어서, 화학식(II)에서 R이 총 탄소 원자수 8의 분지된 알킬 또는 총 탄소 원자수 16의 분지된 알킬인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 수소화나트륨, 화학식(II)로 나타내는 α-브로민 치환된 피롤로-피롤디온-티오펜 올리고머, 말로노니트릴 나트륨 염 및 포화된 브로민수의 비율이 4.63 내지 5.56 mmol : 0.58 내지 0.61 mmol : 1.39 내지 1.45 mmol : 25 내지 30 mL이고, 바람직하게는 4.63 mmol : 0.58 mmol : 1.39 mmol : 25 mL인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 친핵성 치환 반응의 단계에서, 온도가 90 내지 110 ℃이고, 바람직하게는 100 ℃이며; 기간이 4 내지 6 시간이고, 바람직하게는 4.5 시간이며; 산화 반응의 단계에서, 온도가 0 내지 25 ℃이고, 바람직하게는 25 ℃이며; 기간이 2 내지 3 시간이고, 바람직하게는 2.5 시간인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 친핵성 치환 반응 및 산화 반응 둘다가 용매에서 및 비활성 대기 하에서 수행되며, 상기 용매가 나트륨에 의해 건조된 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라히드로퓨란, N,N-디메틸포름아미드 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르이며; 상기 비활성 대기가 질소 대기 또는 아르곤 대기인 것을 특징으로 하는 방법.
- 반도체 층이 제1항 또는 제2항에 따른 하나 이상의 화합물로부터 형성된, 유기 전계 효과 트랜지스터의 반도체 층.
- 밑에서 위로, 기재, 절연체 층, 반도체 층, 및 같은 층에 위치된 소스 전극층과 드레인 전극층을 포함하며; 상기 소스 전극층과 드레인 전극층은 서로 접촉하지 않으며; 상기 반도체 층을 형성하는 재료가 제1항 또는 제2에 따른 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는, n-형 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제9항에 있어서, 기재를 형성하는 재료가 유리, 세라믹, 규소 웨이퍼, 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 규소 웨이퍼이며;
상기 절연체 층을 형성하는 재료가 실리카, n-옥타데실트리클로로실란 개질 실리카, 산화 알루미늄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리메틸메타크릴레이트, 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 실리카이며, 상기 절연체 층의 두께는 300 내지 500 nm이고, 바람직하게는 500 nm이며;
상기 소스 전극층 및 드레인 전극층을 형성하는 재료가 금, 은, 알루미늄, 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 금이며; 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 두께가 20 내지 30 nm이고, 바람직하게는 30 nm이며;
상기 반도체층의 두께가 50 내지 80 nm이고, 바람직하게는 50 nm인 것을 특징으로 하는 트랜지스터.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110306463.7A CN103044430B (zh) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | 并吡咯二酮-噻吩醌化合物及其制备方法与应用 |
| CN201110306463.7 | 2011-10-11 | ||
| PCT/CN2012/001366 WO2013053202A1 (zh) | 2011-10-11 | 2012-10-10 | 并吡咯二酮-噻吩醌化合物及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140072909A true KR20140072909A (ko) | 2014-06-13 |
Family
ID=48057314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020147012314A KR20140072909A (ko) | 2011-10-11 | 2012-10-10 | 피롤로 피롤디온-티오펜퀴논 화합물, 및 그의 제조 방법 및 용도 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140252341A1 (ko) |
| EP (1) | EP2778168A4 (ko) |
| JP (1) | JP2015501298A (ko) |
| KR (1) | KR20140072909A (ko) |
| CN (1) | CN103044430B (ko) |
| WO (1) | WO2013053202A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180120106A (ko) * | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 삼성전자주식회사 | 적외광 감지소자용 화합물, 적외광 감지소자, 이미지 센서 및 이를 포함하는 및 전자 장치 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104300005A (zh) * | 2014-09-25 | 2015-01-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 薄膜晶体管、阵列基板和显示装置 |
| CN108752367A (zh) * | 2018-06-10 | 2018-11-06 | 江西理工大学 | 高分子量共轭有机光电寡聚物的制备方法及其产物 |
| CN112375213A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-19 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种新型导电聚合物及其制备方法和应用 |
| CN113831348A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-24 | 天津大学 | 茚满二酮封端的吡咯并吡咯二酮醌式化合物及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101407574B (zh) * | 2008-12-01 | 2011-11-23 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 含二噻吩并吡咯的给体-受体型共轭聚合物及制法和应用 |
| BRPI1014578A2 (pt) * | 2009-04-08 | 2015-08-25 | Basf Se | Composto, material, camada ou componente semicondutor orgânico, dispositivo, semicondutor, e, uso de um composto. |
| EP2621927B1 (en) * | 2010-09-29 | 2020-02-12 | Basf Se | Semiconductors based on diketopyrrolopyrroles |
-
2011
- 2011-10-11 CN CN201110306463.7A patent/CN103044430B/zh active Active
-
2012
- 2012-10-10 JP JP2014534917A patent/JP2015501298A/ja active Pending
- 2012-10-10 EP EP12840822.6A patent/EP2778168A4/en not_active Withdrawn
- 2012-10-10 US US14/350,610 patent/US20140252341A1/en not_active Abandoned
- 2012-10-10 KR KR1020147012314A patent/KR20140072909A/ko not_active Application Discontinuation
- 2012-10-10 WO PCT/CN2012/001366 patent/WO2013053202A1/zh active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180120106A (ko) * | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 삼성전자주식회사 | 적외광 감지소자용 화합물, 적외광 감지소자, 이미지 센서 및 이를 포함하는 및 전자 장치 |
| US10950800B2 (en) | 2017-04-26 | 2021-03-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compounds for infrared light sensing devices, infrared light sensing devices, image sensors, and electronic devices including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2778168A1 (en) | 2014-09-17 |
| JP2015501298A (ja) | 2015-01-15 |
| CN103044430A (zh) | 2013-04-17 |
| EP2778168A4 (en) | 2015-08-05 |
| US20140252341A1 (en) | 2014-09-11 |
| CN103044430B (zh) | 2015-04-29 |
| WO2013053202A1 (zh) | 2013-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI410427B (zh) | 甲矽烷基乙炔基化雜環並化合物及利用其所製之電子裝置 | |
| JP6021922B2 (ja) | 半導体特性を有する化合物、ならびに関連する組成物およびデバイス | |
| Zhang et al. | Triphenylamine-containing D–A–D molecules with (dicyanomethylene) pyran as an acceptor unit for bulk-heterojunction organic solar cells | |
| CN105102462B (zh) | 含有氧族元素的有机化合物、其制造方法以及用途 | |
| US20060131570A1 (en) | Substituted anthracenes and electronic devices containing the substituted anthracenes | |
| KR101096981B1 (ko) | 신규한 축합고리 화합물 및 이를 이용한 유기전자소자 | |
| KR101622303B1 (ko) | ２，７―비스―（비닐）［１］벤조티에노［３，２―ｂ］벤조티오펜 뼈대에 기초한 고성능 유기 반도체 화합물 및이를 이용한 유기 반도체 박막 및 유기 박막 트랜지스터 | |
| TWI549327B (zh) | 有機場效電晶體及有機半導體材料 | |
| WO2006113205A2 (en) | Aryl-ethylene substituted aromatic compounds and their use as organic semiconductors | |
| KR20140072909A (ko) | 피롤로 피롤디온-티오펜퀴논 화합물, 및 그의 제조 방법 및 용도 | |
| Zhao et al. | Rational bridging affording luminogen with AIE features and high field effect mobility | |
| US8519087B2 (en) | Benzobis(thiadiazole)-based alternating copolymer and preparation thereof | |
| Zhou et al. | Improved photovoltaic performance of star-shaped molecules with a triphenylamine core by tuning the substituted position of the carbazolyl unit at the terminal | |
| WO2012019683A2 (en) | Anthra[2,3-b:7,6-b']dithiophene derivatives and their use as organic semiconductors | |
| EP2614068A1 (en) | Anthra[2,3-b:7,6b']dithiophene derivatives and their use as organic semiconductors | |
| KR100868863B1 (ko) | 신규한 축합고리 화합물 및 이를 이용한 유기전자소자 | |
| Um et al. | High-performance organic semiconductors for thin-film transistors based on 2, 7-divinyl [1] benzothieno [3, 2-b] benzothiophene | |
| JP2010056476A (ja) | ｎ型及びヘテロ接合型有機薄膜トランジスタ | |
| CN109134494B (zh) | 一类含极性取代基团蒽衍生物的电致发光材料及其制备方法与应用 | |
| TWI811309B (zh) | 基於3,7-雙(2-側氧吲哚啉-3-亞基)苯并[1,2-b:4,5-b']二呋喃-2,6-二酮二氰化物之材料及其在有機電子裝置中的用途 | |
| KR101728738B1 (ko) | 유기 반도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 채용한 유기 반도체 소자 | |
| JP6143257B2 (ja) | 有機半導体材料及びそれを用いた有機半導体デバイス | |
| Park et al. | Organic thin-film transistor based on dibenzothiophene | |
| CN118047792A (zh) | 有机化合物及其制备方法、应用、太阳能电池及其制备方法 | |
| CN117682978A (zh) | 有机化合物及其应用和有机电致发光器件及电子装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |