KR20180098307A - 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 - Google Patents

유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20180098307A
KR20180098307A KR1020187020638A KR20187020638A KR20180098307A KR 20180098307 A KR20180098307 A KR 20180098307A KR 1020187020638 A KR1020187020638 A KR 1020187020638A KR 20187020638 A KR20187020638 A KR 20187020638A KR 20180098307 A KR20180098307 A KR 20180098307A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
organic semiconductor
solvent
composition
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020187020638A
Other languages
English (en)
Inventor
요우지 스즈키
다케시 요코오
야스유키 아카이
준이치 다케야
Original Assignee
주식회사 다이셀
도꾜 다이가꾸
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 다이셀, 도꾜 다이가꾸 filed Critical 주식회사 다이셀
Publication of KR20180098307A publication Critical patent/KR20180098307A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L51/0032—
    • H01L51/0071—
    • H01L51/0074—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/15—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating characterised by the solvent used
    • 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
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen 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
    • 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
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • 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
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

유기 반도체 재료의 용해성이 우수하고, 저온 환경 하에서, 인쇄법을 사용하여, 높은 캐리어 이동도를 갖는 유기 반도체 디바이스를 형성할 수 있는 조성물을 제공한다. 본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 하기 유기 반도체 재료와 용제 (A)를 함유한다.
유기 반도체 재료: N자형 축환 파이 공액계 분자
용제 (A): 하기 식 (a)로 표현되는 화합물. 식 중, L은 단결합, -O-, -NH-C(=O)-NH-, -C(=O)-, 또는 -C(=S)-를 나타내고, k는 0 내지 2의 정수를 나타낸다. R1은 C1- 20알킬기, C2- 20알케닐기, C3- 20시클로알킬기, -ORa기, -SRa기, -O(C=O)Ra기, -RbO(C=O)Ra기, 또는 치환 혹은 비치환 아미노기를 나타낸다. t는 1 이상의 정수를 나타낸다.

Description

유기 반도체 디바이스 제조용 조성물
본 발명은 유기 반도체 재료인 N자형 축환 파이 공액계 분자를 용제에 용해한 상태에서 함유하는 조성물이며, 인쇄법에 의해 유기 반도체 디바이스를 제조하는 용도로 사용하는 조성물에 관한 것이다. 본원은 2015년 12월 22일에 일본에 출원한, 일본 특허 출원 제2015-250363호의 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
트랜지스터는 디스플레이나 컴퓨터 기기에 포함되는 중요한 반도체 디바이스이고, 현재, 폴리실리콘이나 아몰퍼스실리콘 등의 무기 반도체 재료를 사용하여 제조되고 있다. 무기 반도체 재료를 사용한 박막 트랜지스터의 제조는 플라스마 화학 기상 퇴적법(PECVD)이나 스퍼터법 등에 의해 행해지고, 제조 프로세스 온도가 높은 것, 제조 장치가 고액이고 비용이 늘어나는 것, 대면적의 박막 트랜지스터를 형성했을 때에 특성이 불균일해지기 쉬운 것이 문제였다. 또한, 제조 프로세스 온도에 의해 사용할 수 있는 기판이 제한되어, 유리 기판이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 유리 기판은 내열성은 높지만 충격에 약하고 경량화가 곤란하고 유연성이 부족하기 때문에, 유리 기판을 사용한 경우는 경량이고 유연한 트랜지스터를 형성하는 것은 곤란했다.
그래서, 근년, 유기 반도체 재료를 이용한 유기 반도체 디바이스에 관한 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 유기 반도체 재료를 사용하면, 도포법 등의 간편한 방법에 의해, 낮은 제조 프로세스 온도에서 유기 반도체 디바이스를 제조하는 것이 가능해지기 때문에, 내열성이 낮은 플라스틱 기판을 사용할 수 있고, 디스플레이 등의 일렉트로닉스 디바이스의 경량화, 플렉시블화, 저비용화를 실현하는 것이 가능해지기 때문이다.
특허문헌 1에는 유기 반도체 재료로서 N자형 축환 파이 공액계 분자가 기재되어 있다. 그리고, 상기 유기 반도체 재료를 용해하는 용제로서는, o-디클로로벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등을 사용하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 상기 용제는 유기 반도체 재료의 용해성이 낮고, 50℃ 이하의 제조 프로세스 온도에서는 유기 반도체 재료가 불용, 혹은 석출되는 경우가 많다. 그로 인해, 상기 용제를 사용하여 얻어진 유기 반도체 조성물을, 내열성이 낮은 플라스틱 기판 위로, 인쇄법에 의해 도포하여 막 형성하는 것은 곤란했다. 또한, 잉크젯 인쇄는 가열 조건 하에서는 노즐이 막히기 쉬워지기 때문에, 가열하지 않으면 용해 상태를 유지할 수 없는 용제는 사용 곤란했다. 또한, 상기 용제는 독성이 강하고, 건강에 대하여 유해하기 때문에, 사용하기 어렵다는 문제도 있었다.
국제 공개 제2014/136827호
따라서, 본 발명의 목적은, 유기 반도체 재료의 용해성이 우수하고, 저온 환경 하에서, 인쇄법을 사용하여, 높은 캐리어 이동도를 갖는 유기 반도체 디바이스를 형성할 수 있는 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 하기 식 (a)로 표현되는 화합물을 용제로서 사용하면, 저온에서도 유기 반도체 재료인 N자형 축환 파이 공액계 분자의 용해성이 우수하고, 유리 기판에 비해 내열성이 낮은 플라스틱 기판 상에도, 인쇄법에 의해 유기 반도체 디바이스를 형성할 수 있는 것을 알아냈다. 또한, 상기 용제로 상기 유기 반도체 재료를 용해하여 얻어지는 조성물을 기판 위에 도포하면, 유기 반도체 재료가 자기 조직화 작용에 의해 결정화하고, 높은 캐리어 이동도를 갖는 유기 반도체 디바이스를 형성할 수 있는 것을 알아냈다. 본 발명은 이들의 지견에 기초하여 완성시킨 것이다.
즉, 본 발명은, 하기 용제 (A)와 하기 유기 반도체 재료를 함유하는 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공한다.
용제 (A): 하기 식 (a)로 표현되는 화합물
Figure pct00001
(식 중, L은 단결합, -O-, -NH-C(=O)-NH-, -C(=O)-, 또는 -C(=S)-를 나타내고, k는 0 내지 2의 정수를 나타낸다. R1은 C1- 20알킬기, C2- 20알케닐기, C3- 20시클로알킬기, -ORa기, -SRa기, -O(C=O)Ra기, -RbO(C=O)Ra기(Ra는 C1- 7알킬기, C6- 10아릴기, 또는 상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 1가의 기를 나타내고, Rb는 C1- 7알킬렌기, C6- 10아릴렌기, 또는 상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 2가의 기를 나타낸다), 또는 치환 혹은 비치환 아미노기를 나타낸다. t는 1 이상의 정수를 나타내고, t가 2 이상의 정수인 경우, t개의 R1은 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, t가 2 이상의 정수인 경우, t개의 R1에서 선택되는 2 이상의 기는 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 환을 형성하고 있어도 된다. 단, L이 단결합인 경우, t는 3 이상의 정수이고, t개의 R1에서 선택되는 3 이상의 기는 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 2개 이상의 환을 형성한다)
유기 반도체 재료: 하기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 하기 식 (1-2)로 표현되는 화합물에서 선택되는 적어도 1종의 화합물
Figure pct00002
(식 중, X1, X2는 동일하거나 또는 상이하고, 산소 원자, 황 원자, 또는 셀레늄 원자이고, m은 0 또는 1, n1, n2는 동일하거나 또는 상이하고, 0 또는 1이다. R2, R3은 동일하거나 또는 상이하고, 불소 원자, C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기, 또는 티아졸릴기이고, 상기 알킬기가 함유하는 수소 원자의 1 또는 2 이상은 불소 원자로 치환되어 있어도 되고, 상기 아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기 및 티아졸릴기가 함유하는 수소 원자의 1 또는 2 이상은 불소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환되어 있어도 된다)
본 발명은 또한, 용제 (A)가, 치환기로서 5 내지 7원의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬기를 갖는 5 내지 7원의 환상 케톤; 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 갖고 있어도 되고, 벤젠환 또는 5 내지 7원의 지환이 테트라히드로푸란환에 축합한 축합환 화합물; 치환기로서 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기를 갖는 테트라히드로푸란; 1,3-디C1 - 3알킬-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논; 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인 상기한 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 용제 (A)가, 2-시클로펜틸시클로펜타논, 2-헵틸시클로펜타논, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 2,3-디히드로벤조푸란, 2,3-디히드로-2-메틸벤조푸란, 2,5-디메톡시테트라히드로푸란, 2,5-디메틸테트라히드로푸란 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인 상기한 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 하기 용제 (B)를 더 함유하는 상기한 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공한다.
용제 (B): 25℃에 있어서의 SP값이 6.0 내지 8.0[(cal/㎤)0.5]인 화합물
본 발명은 또한, 용제 (B)가, 탄소수 6 내지 18의 알칸 및 탄소수 6 내지 18의 디알킬에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인 상기한 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 용제 전량에 차지하는, 용제 (A)와 용제 (B)의 합계 함유량이 80중량% 이상이고, 용제 (A)와 용제 (B)의 함유량의 비(전자/후자; 중량비)가, 100/0 내지 75/25인 상기한 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 유기 반도체 재료가, 하기 식 (2)로 표현되는 화합물인 상기한 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제공한다.
Figure pct00003
(식 중, R4, R5는 동일하거나 또는 상이하고, C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기, 또는 티아졸릴기임)
즉, 본 발명은 하기에 관한 것이다.
[1] 하기 용제 (A)와 하기 유기 반도체 재료를 함유하는 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
용제 (A): 식 (a)로 표현되는 화합물
유기 반도체 재료: 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 식 (1-2)로 표현되는 화합물에서 선택되는 적어도 1종의 화합물
[2] 용제 (A)의 분자량이 70 내지 350인, [1]에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[3] 용제 (A)의 25℃에 있어서의 Fedors법에 의한 SP값이 8.0 내지 11.0[(cal/㎤)0.5]인, [1] 또는 [2]에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[4] 용제 (A)가, 치환기로서 5 내지 7원의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬기를 갖는, 5 내지 7원의 환상 케톤; 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 갖고 있어도 되는, 벤젠환 또는 5 내지 7원의 지환이 테트라히드로푸란환에 축합한 축합환 화합물; 치환기로서 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기를 갖는 테트라히드로푸란; 1,3-디C1 - 3알킬-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논; 및3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인, [1] 내지 [3]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[5] 용제 (A)가, 2-시클로펜틸시클로펜타논, 2-헵틸시클로펜타논, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 2,3-디히드로벤조푸란, 2,3-디히드로-2-메틸벤조푸란, 2,5-디메톡시테트라히드로푸란, 2,5-디메틸테트라히드로푸란 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인, [1] 내지 [3]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[6] 하기 용제 (B)를 더 함유하는, [1] 내지 [5]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
용제 (B): 25℃에 있어서의 SP값이 6.0 내지 8.0[(cal/㎤)0.5]인 화합물
[7] 용제 (B)가, 탄소수 6 내지 18의 알칸 및 탄소수 6 내지 18의 디알킬에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인, [6]에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[8] 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 용제 전량에 차지하는, 용제 (A)와 용제 (B)의 합계 함유량이 80중량% 이상이고, 용제 (A)와 용제 (B)의 함유량의 비(전자/후자; 중량비)가, 100/0 내지 75/25인, [6] 또는 [7]에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[9] 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 용제 전량에 차지하는 용제 (A)의 비율이 70중량% 이상인, [1] 내지 [8]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[10] 유기 반도체 재료가, 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 하기 식 (1-2)로 표현되는 화합물에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인, [1] 내지 [9]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[11] 유기 반도체 재료가, 식 (2)로 표현되는 화합물인, [1] 내지 [9]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[12] 유기 반도체 재료가, 식 (2-1) 내지 (2-6)으로 표현되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인, [1] 내지 [9]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[13] 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 전량에 있어서의 용제 (A)의 함유량이 70 내지 99.97중량%인, [1] 내지 [12]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[14] 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 전량에 있어서의 용제 (B)의 함유량이 0 내지 30중량%인, [6] 내지 [13]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
[15] 유기 반도체 재료의 함유량이, 용제 (A)(용제 (B)도 함유하는 경우는, 용제 (A)와 용제 (B)의 합계) 100중량부에 대하여 0.02중량부 이상인, [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 저온 환경 하에서도, 유기 반도체 재료인 N자형 축환 파이 공액계 분자의 용해성이 우수하고, 불용이나 석출의 문제가 발생하지 않는다. 그로 인해, 유리 기판에 비해 내열성은 낮지만, 충격에 강하고, 경량이고 또한 유연한 플라스틱 기판에도, 유기 반도체 디바이스를 직접 형성할 수 있고, 충격에 강하고, 경량이고 또한 유연한 디스플레이나 컴퓨터 기기를 형성할 수 있다. 또한, 잉크젯 인쇄 등의 인쇄법을 사용하여 유기 반도체 디바이스를 제조하는 것이 가능해, 비용의 대폭적인 삭감이 가능하다.
그리고, 본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 기판 위에 도포하면 유기 반도체 재료가 자기 조직화 작용에 의해 결정화되기 때문에, 높은 결정성을 갖고, 높은 캐리어 이동도를 갖는 유기 반도체 디바이스를 형성할 수 있다.
[유기 반도체 디바이스 제조용 조성물]
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 하기 유기 반도체 재료와 용제 (A)를 함유한다.
(용제 (A))
본 발명에 있어서의 용제 (A)는 하기 식 (a)로 표현되는 화합물이다. 본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 하기 식 (a)로 표현되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유한다.
Figure pct00004
상기 식 중, L은 단결합, -O-, -NH-C(=O)-NH-, -C(=O)-, 또는 -C(=S)-를 나타내고, k는 0 내지 2의 정수를 나타낸다. R1은 식 (a) 중의 환을 구성하는 원자에 결합하는 치환기이며, C1- 20알킬기, C2- 20알케닐기, C3- 20시클로알킬기, -ORa기, -SRa기, -O(C=O)Ra기, -RbO(C=O)Ra기(Ra는 C1- 7알킬기, C6- 10아릴기, 또는 상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 1가의 기를 나타내고, Rb는 C1- 7알킬렌기, C6- 10아릴렌기, 또는 상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 2가의 기를 나타냄), 또는 치환 혹은 비치환 아미노기를 나타낸다. t는 1 이상의 정수를 나타내고, t가 2 이상의 정수인 경우, t개의 R1은 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, t가 2 이상의 정수인 경우, t개의 R1에서 선택되는 2 이상의 기는, 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 환을 형성하고 있어도 된다. 단, L이 단결합인 경우, t는 3 이상의 정수이고, t개의 R1에서 선택되는 3 이상의 기는 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 2개 이상의 환을 형성한다.
R1에 있어서의 C1- 20(=탄소수 1 내지 20)알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-데실기, n-운데실기, n-테트라데실기 등의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 들 수 있다.
R1에 있어서의 C2- 20(=탄소수 2 내지 20)알케닐기로서는, 예를 들어 비닐기, 알릴기, 1-부테닐기 등의 직쇄 또는 분지쇄상의 알케닐기를 들 수 있다.
R1에 있어서의 C3- 20(=탄소수 3 내지 20)시클로알킬기로서는, 예를 들어 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로옥틸기 등의 탄소수 3 내지 20(바람직하게는 3 내지 15, 특히 바람직하게는 5 내지 8) 정도의 시클로알킬기;시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기 등의 탄소수 3 내지 20(바람직하게는 3 내지 15, 특히 바람직하게는 5 내지 8) 정도의 시클로알케닐기; 퍼히드로나프탈렌-1-일기, 노르보르닐기, 아다만틸기, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일기, 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데칸-3-일기 등의 가교환식 탄화수소기 등을 들 수 있다.
Ra에 있어서의 C1- 7(=탄소수 1 내지 7)알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기 등의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 들 수 있다.
Ra에 있어서의 C6- 10(=탄소수 6 내지 10)아릴기로서는, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 비페닐릴기 등을 들 수 있다.
Rb에 있어서의 C1-7(=탄소수 1 내지 7) 알킬렌기로서는, 예를 들어 메틸렌기, 메틸메틸렌기, 디메틸메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기 등의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬렌기 등을 들 수 있다.
Rb에 있어서의 C6- 10(=탄소수 6 내지 10)아릴렌기로서는, 예를 들어 페닐렌기 등을 들 수 있다.
상기 Ra에 있어서의 「상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 1가의 기」란, C1- 7알킬기 및 C6- 10아릴기에서 선택되는 2 이상의 기가 단결합 또는 연결기를 통해 결합한 기이다. 상기 연결기로서는, 예를 들어 카르보닐기(-CO-), 에테르 결합(-O-), 에스테르 결합(-COO-), 아미드 결합(-CONH-), 카르보네이트 결합(-OCOO-) 등을 들 수 있다.
상기 Rb에 있어서의 「상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 2가의 기」란, C1- 7알킬렌기 및 C6- 10아릴렌기에서 선택되는 2 이상의 기가 단결합 또는 연결기를 통해 결합한 기이다. 상기 연결기로서는, Ra에 있어서의 연결기와 동일한 예를 들 수 있다.
R1에 있어서의 치환 혹은 비치환 아미노기로서는, 예를 들어 아미노기; 메틸아미노, 에틸아미노, 이소프로필아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노기 등의 모노 또는 디(C1-3)알킬아미노기 등을 들 수 있다.
t가 2 이상의 정수인 경우, t개의 R1에서 선택되는 2개 이상의 기는 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 환을 형성하고 있어도 되고, 상기 형성하고 있어도 되는 환으로서는, 예를 들어 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄 등의 5 내지 7원의 지환 및 벤젠환 등을 들 수 있다.
L이 단결합인 경우, t는 3 이상의 정수이고, t개의 R1에서 선택되는 3개 이상의 기는 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 2개 이상의 환을 형성한다. 따라서, L이 단결합인 경우, 식 (a)로 표현되는 화합물은 3환 이상의 축합환이고, 상기 축합환은 치환기 R1을 더 갖고 있어도 된다.
식 (a)로 표현되는 화합물, 혹은 용제 (A)의 분자량으로서는, 예를 들어 350 이하 정도, 바람직하게는 70 내지 250, 특히 바람직하게는 80 내지 200이다.
또한, 식 (a)로 표현되는 화합물, 혹은 용제 (A)의, 25℃에 있어서의 Fedors법에 의한 SP값은, 예를 들어 7.0 내지 11.0[(cal/㎤)0.5], 바람직하게는 8.0 내지 11.0[(cal/㎤)0.5], 특히 바람직하게는 9.0 내지 10.5[(cal/㎤)0.5]이다.
식 (a)로 표현되는 화합물(혹은, 용제 (A))로서는, 그 중에서도, 치환기로서 5 내지 7원의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기를 갖는 5 내지 7원의 환상 케톤; 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 갖고 있어도 되는, 벤젠환 또는 5 내지 7원의 지환이 테트라히드로푸란환에 축합한 축합환 화합물; 치환기로서 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기를 갖는 테트라히드로푸란; 1,3-디C1-3알킬-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논; 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물이 바람직하다.
식 (a)로 표현되는 화합물(혹은, 용제 (A))의 구체예로서는, C1- 7(시클로)알킬시클로펜타논(예를 들어, 2-메틸시클로펜타논, 2-에틸시클로펜타논, 2-프로필시클로펜타논, 2-부틸시클로펜타논, 2-펜틸시클로펜타논, 2-시클로펜틸시클로펜타논, 2-헥실시클로펜타논, 2-헵틸시클로펜타논), C1- 7(시클로)알킬시클로헥사논(예를 들어, 2-메틸시클로헥사논, 2-에틸시클로헥사논, 2-프로필시클로헥사논, 2-부틸시클로헥사논, 2-펜틸시클로헥사논, 4-펜틸시클로헥사논, 2-헥실시클로헥사논, 2-헵틸시클로헥사논), 시클로헥실메틸에테르, 시클로헥실아민, 2,5-디메톡시테트라히드로푸란, 2,5-디메틸테트라히드로푸란, 2,3-디히드로벤조푸란, 2,3-디히드로-2-메틸벤조푸란, 2,3-디히드로-3-메틸벤조푸란, 시클로헥실아세테이트, 디히드로테르피닐아세테이트, 테트라히드로푸르푸릴아세테이트, 디프로필렌글리콜시클로펜틸메틸에테르, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 「(시클로)알킬」은 알킬 또는 시클로알킬을 나타낸다.
식 (a)로 표현되는 화합물(혹은, 용제 (A))로서는, 특히, 2-시클로펜틸시클로펜타논, 2-헵틸시클로펜타논, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 2,3-디히드로벤조푸란, 2,3-디히드로-2-메틸벤조푸란, 2,5-디메톡시테트라히드로푸란, 2,5-디메틸테트라히드로푸란 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물이, 유기 반도체 재료의 용해성이 우수한 점에서 바람직하다.
유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 용제 전량(100중량%)에 차지하는 식 (a)로 표현되는 화합물(혹은, 용제 (A))의 함유 비율(2종 이상을 조합하여 함유하는 경우는 그 총량)은, 예를 들어 50중량% 이상(예를 들어, 50 내지 100중량%), 바람직하게는 70중량% 이상(예를 들어, 70 내지 100중량%), 특히 바람직하게는 80중량% 이상(예를 들어, 80 내지 100중량%)이다. 식 (a)로 표현되는 화합물(혹은, 용제 (A))의 함유량이 상기 범위를 하회하면, 유기 반도체 재료의 용해성이 저하되는 경향이 있다.
(용제 (B))
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은, 상기 용제 (A) 이외에도, 일반적으로 전자 재료 용도로 사용되는 용제이며, 상기 용제 (A)와 상용하는 용제(=용제 (B))를 1종 또는 2종 이상 함유해도 된다.
용제 (B)로서는, 25℃에 있어서의 Fedors법에 의한 SP값이, 예를 들어 6.0 내지 8.0[(cal/㎤)0.5](특히, 7.0 내지 8.0[(cal/㎤)0.5])인 화합물이 바람직하다.
용제 (B)로서는, 예를 들어 탄소수 6 내지 18의 알칸, 탄소수 6 내지 18의 디알킬에테르 등을 들 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 18의 알칸으로서는, 예를 들어 헥산, 옥탄, 2-메틸옥탄, 노난, 2-메틸노난, 데칸, 테트라데칸, 옥타데칸 등의 직쇄 또는 분지쇄상 알칸(바람직하게는 탄소수 8 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄상 알칸, 특히 바람직하게는 탄소수 8 내지 12의 분지쇄상 알칸)을 들 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 18의 디알킬에테르로서는, 예를 들어 메틸헥실에테르, 헥실에테르(=디헥실에테르), 옥틸에테르(=디옥틸에테르), 비스(2-에틸헥실)에테르 등의 직쇄 또는 분지쇄상 디알킬에테르(바람직하게는 탄소수 10 내지 14의 직쇄 또는 분지쇄상 디알킬에테르, 특히 바람직하게는 탄소수 10 내지 14의 직쇄상 디알킬에테르)를 들 수 있다.
용제 (A)와 용제 (B)를 병용하는 경우, 그 혼합비(전자/후자; 중량비)는, 예를 들어 100/0 내지 75/25, 바람직하게는 100/0 내지 80/20이다. 용제 (B)의 비율이 과잉이 되면, 유기 반도체 재료의 용해성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 용제 (A)로서 2종류 이상의 용제를 조합하여 사용하는 경우에는 그 합계량이다. 용제 (B)에 대해서도 마찬가지이다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 용제 (A)와 용제 (B) 이외에도 다른 용제를 더 함유하고 있어도 되지만, 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 용제 전량(100중량%)에 있어서의 용제 (A)와 용제 (B)의 합계 함유량이 차지하는 비율(각각, 2종 이상을 조합하여 함유하는 경우는 그 총량)은, 예를 들어 50중량% 이상(예를 들어, 50 내지 100중량%), 바람직하게는 70중량% 이상(예를 들어, 70 내지 100중량%), 특히 바람직하게는 80중량% 이상(예를 들어, 80 내지 100중량%)이다. 따라서, 용제 (A), 용제 (B) 이외의 용제의 함유량은 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 용제 전량(100중량%)의, 예를 들어 50중량% 이하, 바람직하게는 30중량% 이하, 보다 바람직하게는 20중량% 이하, 특히 바람직하게는 10중량% 이하, 가장 바람직하게는 5중량% 이하이다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 용제 (A)와 필요에 따라 용제 (B)를 함유하기 때문에, 비교적 저온에서도 높은 유기 반도체 재료 용해성을 갖는다. 예를 들어, 40℃에 있어서의 상기 식 (1-1), 또는 하기 식 (1-2)로 표현되는 화합물의 용해도는 용제 (A) 100중량부(용제 (A)와 용제 (B)를 병용하는 경우는, 용제 (A)와 용제 (B)의 합계 100중량부)에 대하여, 예를 들어 0.02중량부 이상, 바람직하게는 0.03중량부 이상, 특히 바람직하게는 0.04중량부 이상이다. 용해도의 상한은, 예를 들어 1중량부, 바람직하게는 0.5중량부, 특히 바람직하게는 0.1중량부이다.
(유기 반도체 재료)
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은, 유기 반도체 재료로서, 하기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 하기 식 (1-2)로 표현되는 화합물에서 선택되는 적어도 1종을 함유한다.
Figure pct00005
(식 중, X1, X2는 동일하거나 또는 상이하고, 산소 원자, 황 원자, 또는 셀레늄 원자이고, m은 0 또는 1, n1, n2는 동일하거나 또는 상이하고, 0 또는 1이다. R2, R3은 동일하거나 또는 상이하고, 불소 원자, C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기, 또는 티아졸릴기이고, 상기 알킬기가 함유하는 수소 원자의 1 또는 2 이상은 불소 원자로 치환되어 있어도 되고, 상기 아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기 및 티아졸릴기가 함유하는 수소 원자의 1 또는 2 이상은 불소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환되어 있어도 된다)
X1, X2는 동일하거나 또는 상이하고, 산소 원자, 황 원자, 또는 셀레늄 원자이고, 그 중에서도 높은 캐리어 이동도를 나타내는 점에서 산소 원자 또는 황 원자가 바람직하고, 특히 황 원자가 바람직하다.
m은 0 또는 1이고, 바람직하게는 0이다.
n1, n2는 동일하거나 또는 상이하고, 0 또는 1이고, 용해성이 우수한 점에서 0이 바람직하다.
R2, R3에 있어서의 C1- 20알킬기로서는, 상기 R1에 있어서의 C1- 20알킬기와 동일한 예를 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 그 중에서도 C4- 15알킬기가 바람직하고, 특히 바람직하게는 C6-12알킬기, 가장 바람직하게는 C6-10알킬기이다.
R2, R3에 있어서의 C6- 10아릴기로서는, 상기 R1에 있어서의 C6- 10아릴기와 동일한 예를 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 그 중에서도 페닐기가 바람직하다.
상기 피리딜기로서는, 예를 들어 2-피리딜기, 3-피리딜기, 4-피리딜기 등을 들 수 있다.
상기 푸릴기로서는, 예를 들어 2-푸릴기, 3-푸릴기 등을 들 수 있다.
상기 티에닐기로서는, 예를 들어 2-티에닐기, 3-티에닐기 등을 들 수 있다.
상기 티아졸릴기로서는, 예를 들어 2-티아졸릴기 등을 들 수 있다.
아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기 및 티아졸릴기가 함유하는 수소 원자의 1 또는 2 이상은 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환되어 있어도 되고, 상기 탄소수 1 내지 10의 알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-데실기 등의 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 1 내지 6의 알킬기가 바람직하고, 특히 탄소수 1 내지 3의 알킬기가 바람직하다. 예를 들어, 아릴기가 함유하는 수소 원자의 적어도 하나를 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환한 기로서는, 예를 들어 톨릴기, 크실릴기 등을 들 수 있다.
또한, 아릴기가 함유하는 수소 원자의 적어도 하나를 불소 원자로 치환한 기로서는, 예를 들어 p-플루오로페닐기, 펜타플루오로페닐기 등을 들 수 있다.
R2, R3으로서는, 그 중에서도, 높은 캐리어 이동도를 갖는 점에서, 동일하거나 또는 상이하고, C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기, 또는 티아졸릴기가 바람직하다.
상기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 상기 식 (1-2)로 표현되는 화합물 중에서도 특히, 상기 식 (1-2)로 표현되는 화합물이, 200℃를 초과하는 고온 환경 하에서도 결정 상태를 유지할 수 있고, 열 안정성이 우수한 점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서의 유기 반도체 재료로서는, 특히 하기 식 (2)로 표현되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00006
상기 식 중, R4, R5는 동일하거나 또는 상이하고, C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기, 또는 티아졸릴기이고, 상기 R2, R3에 있어서의 C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기 및 티아졸릴기와 동일한 예를 들 수 있다. R4와 R5는 그 중에서도, 높은 캐리어 이동도를 갖는 점에서, 동일한 기인 것이 바람직하고, 특히 C1- 20알킬기, 페닐기, 푸릴기, 또는 티에닐기가 바람직하고, 특히 C1- 20알킬기(그 중에서도 C4-15알킬기가 바람직하고, 특히 바람직하게는 C6- 12알킬기, 가장 바람직하게는 C6-10알킬기이다)가 바람직하다.
본 발명에 있어서의 유기 반도체 재료로서는, 하기 식 (2-1) 내지 (2-6)으로 표현되는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물이 높은 캐리어 이동도를 갖는 점에서 특히 바람직하다.
Figure pct00007
상기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 상기 식 (1-2)로 표현되는 화합물은 국제 공개 제2014/136827호에 기재된 제조 방법 등에 의해 제조할 수 있다. 또한, 예를 들어 상품명 「C10-DNBDT-NW」, 「C6-DNBDT-NW」(이상, 파이크리스탈(주)제) 등의 시판품을 사용할 수도 있다.
상기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 상기 식 (1-2)로 표현되는 화합물은 칼코겐 원자에 의한 가교 부분을 굴곡점으로 하여 벤젠환이 양익에 연결되어 N자형 분자 구조를 형성하고, 양 말단의 벤젠환에 치환기가 도입된 구성을 갖는다. 그로 인해, 동일 정도의 환수를 갖는 직선형 분자에 비해 상기 용제 (A), 또는 용제 (A)와 용제 (B)의 혼합물에 대한 용해성이 높고, 저온 환경 하에서도 석출되기 어렵다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 상기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 상기 식 (1-2)로 표현되는 화합물 이외의 유기 반도체 재료를 함유하고 있어도 되지만, 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 유기 반도체 재료 전량(100중량%)에 있어서의 상기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 상기 식 (1-2)로 표현되는 화합물이 차지하는 비율(2종 이상 함유하는 경우는 그 총량이 차지하는 비율)은, 예를 들어 50중량% 이상(예를 들어, 50 내지 100중량%), 바람직하게는 70중량% 이상(예를 들어, 70 내지 100중량%), 특히 바람직하게는 80중량% 이상(예를 들어, 80 내지 100중량%)이다.
[유기 반도체 디바이스 제조용 조성물]
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 용제로서 상기 용제 (A)(필요에 따라, 용제 (A)와 용제 (B))와, 유기 반도체 재료로서 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 식 (1-2)로 표현되는 화합물에서 선택되는 적어도 1종의 화합물을 함유한다. 용제 및 유기 반도체 재료는 모두, 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은, 예를 들어 상기 용제 (A)(필요에 따라, 용제 (A)와 용제 (B))와 유기 반도체 재료를 혼합하고, 공기 분위기, 질소 분위기, 또는 아르곤 분위기 하에서, 70 내지 150℃ 정도의 온도에서 0.1 내지 5시간 정도 가열함으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 전량에 있어서의 용제의 함유량(2종 이상 함유하는 경우는 그 총량)은, 예를 들어 99.999중량% 이하이다. 그 하한은, 예를 들어 90.000중량%, 바람직하게는 93.000중량%, 특히 바람직하게는 95.000중량%이고, 상한은 바람직하게는 99.990중량%이다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 전량에 있어서의 용제 (A)의 함유량(2종 이상 함유하는 경우는 그 총량)은, 예를 들어 70 내지 99.97중량%이다. 용제 (A)의 함유량의 하한은, 바람직하게는 80중량%, 특히 바람직하게는 85중량%이고, 상한은 바람직하게는 95중량%, 특히 바람직하게는 92중량%이다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 전량에 있어서의 용제 (B)의 함유량(2종 이상 함유하는 경우는 그 총량)은, 예를 들어 0 내지 30중량%이다. 용제 (B)의 함유량의 하한은 바람직하게는 5중량%, 특히 바람직하게는 8중량%이고, 상한은 바람직하게는 20중량%, 특히 바람직하게는 15중량%이다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 중의 유기 반도체 재료(특히, 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 식 (1-2)로 표현되는 화합물)의 함유량(2종 이상 함유하는 경우는 그 총량)은, 예를 들어 용제 100중량부에 대하여, 예를 들어 0.02중량부 이상, 바람직하게는 0.03중량부 이상, 특히 바람직하게는 0.04중량부 이상이다. 유기 반도체 재료의 함유량의 상한은, 예를 들어 1중량부, 바람직하게는 0.5중량부, 특히 바람직하게는 0.1중량부이다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에는 상기 용제와 유기 반도체 재료 이외에도, 일반적으로 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 성분(예를 들어, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 셀룰로오스 수지, 부티랄 수지 등)을 필요에 따라 적절히 배합할 수 있다.
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은 용제로서 상기 용제 (A)(필요에 따라 용제 (A)와 용제 (B))를 사용하기 때문에, 비교적 저온에서도 유기 반도체 재료인 식 (1-1), 또는 식 (1-2)로 표현되는 화합물을 고농도로 용해할 수 있다. 그로 인해, 저온 환경 하(예를 들어, 20 내지 50℃, 바람직하게는 20 내지 40℃)에서도, 인쇄법 등의 웨트 프로세스에 의한 간편한 방법으로 용이하게 유기 반도체 디바이스의 형성이 가능하고, 비용의 대폭적인 삭감이 가능하다. 또한, 유리 기판에 비해 내열성은 낮지만, 충격에 강하고, 경량이고 또한 유연한 플라스틱 기판 위에 유기 반도체 디바이스를 직접 형성할 수 있고, 충격에 강하고, 경량이고 또한 유연한 디스플레이나 컴퓨터 기기를 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 기판 위에 도포하면, 조성물 중에 포함되는 유기 반도체 재료가 자기 조직화 작용에 의해 결정화하고, 높은 캐리어 이동도(예를 들어, 0.2㎠/Vs 이상, 바람직하게는 1.0㎠/Vs 이상, 특히 바람직하게는 4.0㎠/Vs 이상, 더욱 바람직하게는 5.0㎠/Vs 이상, 가장 바람직하게는 7.0㎠/Vs 이상)를 갖는 유기 반도체 디바이스가 얻어진다. 또한, 용제 (A)나 용제 (B)는 종래 사용의 1,2-디메톡시벤젠이나 o-디클로로벤젠에 비해 안전성이 우수한 점에서도 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
2-시클로펜틸시클로펜타논 50중량부와 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논 50중량부를 혼합하여, 용제 (1)을 제조했다.
25℃ 환경 하, 용제 (1) 중에, 유기 반도체 재료로서의 「C10-DNBDT-NW」를, 유기 반도체 재료 농도가 0.03중량%가 되도록 혼합하고, 질소 분위기, 차광 조건 하, 100℃에서 3시간 가열하여, 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 얻었다. 얻어진 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 대하여, 유기 반도체 재료의 용해를 눈으로 확인했다.
용해가 확인된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 대하여, -10℃/시간의 속도로 냉각하고, 각 온도에서의 유기 반도체 재료의 용해를 눈으로 확인하고, 유기 반도체 재료가 석출한 시점의 온도(℃)로부터, 용제 (1)에 대한 「C10-DNBDT-NW」의 용해성을 평가했다.
실시예 2 내지 9, 비교예 1, 2
표 1에 나타낸 용제를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제조하고, 유기 반도체 재료의 용해성을 평가했다.
Figure pct00008
실시예 10
25℃ 환경 하, 2,3-디히드로벤조푸란 중에, 유기 반도체 재료로서의 「C12-DNBDT-NW」를, 유기 반도체 재료 농도가 0.03중량%가 되도록 혼합하고, 질소 분위기, 차광 조건 하, 100℃에서 3시간 가열하여, 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 얻었다. 얻어진 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 대하여, 유기 반도체 재료의 용해를 눈으로 확인했다.
용해가 확인된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 대하여, -10℃/시간의 속도로 냉각하고, 각 온도에서의 유기 반도체 재료의 용해를 눈으로 확인하고, 유기 반도체 재료가 석출한 시점의 온도(℃)로부터, 2,3-디히드로벤조푸란에 대한 「C12-DNBDT-NW」의 용해성을 평가했다.
비교예 3, 4
표 2에 나타낸 용제를 사용한 것 이외는 실시예 10과 마찬가지로 하여 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제조하고, 유기 반도체 재료의 용해성을 평가했다.
Figure pct00009
실시예 11
25℃ 환경 하, 2,3-디히드로벤조푸란 중에, 유기 반도체 재료로서의 「C14-DNBDT-NW」를, 유기 반도체 재료 농도가 0.03중량%가 되도록 혼합하고, 질소 분위기, 차광 조건 하, 100℃에서 3시간 가열하여, 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 얻었다. 얻어진 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 대하여, 유기 반도체 재료의 용해를 눈으로 확인했다.
용해가 확인된 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 대하여, -10℃/시간의 속도로 냉각하고, 각 온도에서의 유기 반도체 재료의 용해를 눈으로 확인하고, 유기 반도체 재료가 석출한 시점의 온도(℃)로부터, 2,3-디히드로벤조푸란에 대한 「C14-DNBDT-NW」의 용해성을 평가했다.
비교예 5, 6
표 3에 나타낸 용제를 사용한 것 이외는 실시예 11과 마찬가지로 하여 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 제조하고, 유기 반도체 재료의 용해성을 평가했다.
Figure pct00010
실시예 및 비교예에서 사용한 유기 반도체 재료와 용제를 이하에 설명한다.
<유기 반도체 재료>
· C10-DNBDT-NW: 하기 식 (2-3)으로 표현되는 화합물, 상품명 「C10-DNBDT-NW」, 파이크리스탈(주)제
Figure pct00011
· C12-DNBDT-NW: 하기 식 (2-4)로 표현되는 화합물, 상품명 「C12-DNBDT-NW」, (주)다이셀제
Figure pct00012
· C14-DNBDT-NW: 하기 식 (2-6)으로 표현되는 화합물, 상품명 「C14-DNBDT-NW」, (주)다이셀제
Figure pct00013
<용제 (A)>
· CPCPAN: 2-시클로펜틸시클로펜타논, 도쿄 가세이 고교(주)제
· DMTHP: 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 도쿄 가세이 고교(주)제
· DHBF: 2,3-디히드로벤조푸란, 도쿄 가세이 고교(주)제
· DMTHF: 2,5-디메틸테트라히드로푸란, 도쿄 가세이 고교(주)제
<용제 (B)>
· 2MOC: 2-메틸옥탄, 도쿄 가세이 고교(주)제
· 2MNO: 2-메틸노난, 도쿄 가세이 고교(주)제
· DHE: 헥실에테르, 도쿄 가세이 고교(주)제
<그 밖의 용제>
· DMOB: 1,2-디메톡시벤젠, 도쿄 가세이 고교(주)제
· o-DCB: o-디클로로벤젠, 도쿄 가세이 고교(주)제
본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물은, 저온 환경 하에서도, 유기 반도체 재료인 N자형 축환 파이 공액계 분자의 용해성이 우수하고, 불용이나 석출의 문제가 발생하지 않는다. 그로 인해, 유리 기판에 비해 내열성은 낮지만, 충격에 강하고, 경량이고 또한 유연한 플라스틱 기판에도, 유기 반도체 디바이스를 직접 형성할 수 있고, 충격에 강하고, 경량이고 또한 유연한 디스플레이나 컴퓨터 기기를 형성할 수 있다. 또한, 인쇄법을 사용하여 유기 반도체 디바이스를 제조하는 것이 가능해, 비용의 대폭적인 삭감이 가능하다.
그리고, 본 발명의 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물을 기판 위에 도포하면 유기 반도체 재료가 자기 조직화 작용에 의해 결정화되기 때문에, 높은 결정성을 갖고, 높은 캐리어 이동도를 갖는 유기 반도체 디바이스를 형성할 수 있다.

Claims (7)

  1. 하기 용제 (A)와 하기 유기 반도체 재료를 함유하는 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
    용제 (A): 하기 식 (a)로 표현되는 화합물
    Figure pct00014

    (식 중, L은 단결합, -O-, -NH-C(=O)-NH-, -C(=O)-, 또는 -C(=S)-를 나타내고, k는 0 내지 2의 정수를 나타낸다. R1은 C1- 20알킬기, C2- 20알케닐기, C3- 20시클로알킬기, -ORa기, -SRa기, -O(C=O)Ra기, -RbO(C=O)Ra기(Ra는 C1- 7알킬기, C6- 10아릴기, 또는 상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 1가의 기를 나타내고, Rb는 C1- 7알킬렌기, C6- 10아릴렌기, 또는 상기 기의 2 이상이 단결합 혹은 연결기를 통해 결합한 2가의 기를 나타낸다), 또는 치환 혹은 비치환 아미노기를 나타낸다. t는 1 이상의 정수를 나타내고, t가 2 이상의 정수인 경우, t개의 R1은 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, t가 2 이상의 정수인 경우, t개의 R1에서 선택되는 2 이상의 기는 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 환을 형성하고 있어도 된다. 단, L이 단결합인 경우, t는 3 이상의 정수이고, t개의 R1에서 선택되는 3 이상의 기는 서로 결합하고, 식 중에 나타나는 환을 구성하는 1 또는 2 이상의 탄소 원자와 함께 2개 이상의 환을 형성한다)
    유기 반도체 재료: 하기 식 (1-1)로 표현되는 화합물 및 하기 식 (1-2)로 표현되는 화합물에서 선택되는 적어도 1종의 화합물
    Figure pct00015

    (식 중, X1, X2는 동일하거나 또는 상이하고, 산소 원자, 황 원자, 또는 셀레늄 원자이고, m은 0 또는 1, n1, n2는 동일하거나 또는 상이하고, 0 또는 1이다. R2, R3은 동일하거나 또는 상이하고, 불소 원자, C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기, 또는 티아졸릴기이고, 상기 알킬기가 함유하는 수소 원자의 1 또는 2 이상은 불소 원자로 치환되어 있어도 되고, 상기 아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기 및 티아졸릴기가 함유하는 수소 원자의 1 또는 2 이상은 불소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환되어 있어도 된다)
  2. 제1항에 있어서, 용제 (A)가, 치환기로서 5 내지 7원의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬기를 갖는 5 내지 7원의 환상 케톤; 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 갖고 있어도 되는, 벤젠환 또는 5 내지 7원의 지환이 테트라히드로푸란환에 축합한 축합환 화합물; 치환기로서 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기를 갖는 테트라히드로푸란; 1,3-디C1 - 3알킬-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논; 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 용제 (A)가, 2-시클로펜틸시클로펜타논, 2-헵틸시클로펜타논, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 2,3-디히드로벤조푸란, 2,3-디히드로-2-메틸벤조푸란, 2,5-디메톡시테트라히드로푸란, 2,5-디메틸테트라히드로푸란 및 3,4,5,11-테트라히드로아세나프텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 용제 (B)를 더 함유하는 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
    용제 (B): 25℃에 있어서의 SP값이 6.0 내지 8.0[(cal/㎤)0.5]인 화합물
  5. 제4항에 있어서, 용제 (B)가, 탄소수 6 내지 18의 알칸 및 탄소수 6 내지 18의 디알킬에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물인 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물에 포함되는 용제 전량에 차지하는, 용제 (A)와 용제 (B)의 합계 함유량이 80중량% 이상이고, 용제 (A)와 용제 (B)의 함유량의 비(전자/후자; 중량비)가 100/0 내지 75/25인 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 반도체 재료가, 하기 식 (2)로 표현되는 화합물인 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물.
    Figure pct00016

    (식 중, R4, R5는 동일하거나 또는 상이하고, C1- 20알킬기, C6- 10아릴기, 피리딜기, 푸릴기, 티에닐기, 또는 티아졸릴기이다)
KR1020187020638A 2015-12-22 2016-12-13 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물 Withdrawn KR20180098307A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015250363 2015-12-22
JPJP-P-2015-250363 2015-12-22
PCT/JP2016/087064 WO2017110584A1 (ja) 2015-12-22 2016-12-13 有機半導体デバイス製造用組成物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180098307A true KR20180098307A (ko) 2018-09-03

Family

ID=59090268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187020638A Withdrawn KR20180098307A (ko) 2015-12-22 2016-12-13 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20190006603A1 (ko)
EP (1) EP3396727A4 (ko)
JP (1) JP6910030B2 (ko)
KR (1) KR20180098307A (ko)
CN (1) CN108475728B (ko)
TW (1) TWI775735B (ko)
WO (1) WO2017110584A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3471160B1 (en) * 2016-06-09 2021-07-14 Daicel Corporation Composition for manufacturing organic semiconductor devices
JP7603287B2 (ja) * 2020-02-19 2024-12-20 株式会社ダイセル 新規な化合物及びその用途

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136827A1 (ja) 2013-03-05 2014-09-12 Jnc株式会社 カルコゲン含有有機化合物およびその用途

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4141787B2 (ja) * 2001-10-10 2008-08-27 セイコーエプソン株式会社 薄膜の形成方法、この方法に用いる溶液、電子デバイスの形成方法
WO2013187275A1 (ja) * 2012-06-12 2013-12-19 株式会社ダイセル 有機トランジスタ製造用溶剤又は溶剤組成物
JP6273980B2 (ja) * 2013-07-11 2018-02-07 セントラル硝子株式会社 紫外線遮蔽被膜付き板ガラスとその製造方法、及び紫外線遮蔽被膜付き板ガラスの被膜形成用塗布液
US10693080B2 (en) * 2013-11-21 2020-06-23 Daicel Corporation Solvent for producing organic transistor
JP6246150B2 (ja) * 2014-03-26 2017-12-13 富士フイルム株式会社 非発光性有機半導体デバイス用塗布液、有機トランジスタ、化合物、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料、有機トランジスタ用材料、有機トランジスタの製造方法および有機半導体膜の製造方法の提供
EP3270430B1 (en) * 2015-03-13 2020-12-09 FUJIFILM Corporation Organic semiconductor film formation composition, organic thin film transistor, electronic paper, and display device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136827A1 (ja) 2013-03-05 2014-09-12 Jnc株式会社 カルコゲン含有有機化合物およびその用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN108475728B (zh) 2023-04-18
EP3396727A1 (en) 2018-10-31
CN108475728A (zh) 2018-08-31
TWI775735B (zh) 2022-09-01
JPWO2017110584A1 (ja) 2018-12-13
US20190006603A1 (en) 2019-01-03
JP6910030B2 (ja) 2021-07-28
EP3396727A4 (en) 2019-08-07
WO2017110584A1 (ja) 2017-06-29
TW201730234A (zh) 2017-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI698036B (zh) 有機薄膜電晶體、有機薄膜電晶體的製造方法、有機薄膜電晶體用材料、有機薄膜電晶體用組成物、有機半導體膜、化合物
JP2014082247A (ja) 有機薄膜トランジスタ、有機半導体薄膜および有機半導体材料
WO2009063887A1 (ja) ポジ型感光性組成物、ポジ型永久レジスト及びポジ型永久レジストの製造方法
KR20180098307A (ko) 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물
JP6568800B2 (ja) 有機トランジスタ製造用溶剤
JP6228129B2 (ja) 有機トランジスタ製造用溶剤又は溶剤組成物
JP5895789B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物、ポリイミド膜、半導体素子および有機ｅｌ素子
KR20150023661A (ko) 유기 트랜지스터 제조용 용제 또는 용제 조성물
EP3495342B1 (en) Polymerizable triptycene derivative compound
KR20160002934A (ko) 신규 폴리카르복실산 무수물 및 그의 용도
KR102345789B1 (ko) 유기 반도체 디바이스 제조용 조성물
JP6399956B2 (ja) ヘテロアセン誘導体、その製造方法、有機半導体層、及び有機薄膜トランジスタ
JP6364876B2 (ja) ヘテロアセン誘導体、有機半導体層、及び有機薄膜トランジスタ
JP6421429B2 (ja) ヘテロアセン誘導体、有機半導体層、及び有機薄膜トランジスタ
TWI435877B (zh) 高效率低電壓之有機電激發光裝置及材料
WO2025089261A1 (ja) 有機トランジスタ
JP2013170126A (ja) 含フッ素芳香族化合物およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A15-nap-PA0105

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

PC1202 Submission of document of withdrawal before decision of registration

St.27 status event code: N-1-6-B10-B11-nap-PC1202

WITB Written withdrawal of application
P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000