TWI606053B - 有機薄膜電晶體、化合物、有機半導體薄膜、有機半導體材料、有機薄膜電晶體用材料及有機半導體元件用塗佈溶液 - Google Patents

有機薄膜電晶體、化合物、有機半導體薄膜、有機半導體材料、有機薄膜電晶體用材料及有機半導體元件用塗佈溶液 Download PDF

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Description

有機薄膜電晶體、化合物、有機半導體薄膜、有機半導體材料、有機薄膜電晶體用材料及有機半導體元件用塗佈溶液
本發明是有關於一種有機薄膜電晶體、有機半導體薄膜及有機半導體材料等。詳細而言，本發明是有關於一種具有菲(phenanthrene)結構的化合物、含有該化合物的有機薄膜電晶體、含有該化合物的非發光性有機半導體元件用有機半導體材料、含有該化合物的有機薄膜電晶體用材料、以含有該化合物為特徵的非發光性有機半導體元件用塗佈溶液、含有該化合物的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜。
使用有機半導體材料的元件與以前的使用矽等無機半導體材料的元件相比較，可預見各種優越性，故備受關注。使用有機半導體材料的元件的例子可列舉：使用有機半導體材料作為光電轉換材料的有機薄膜太陽電池或固體攝像元件等光電轉換元件、或者非發光性的有機電晶體。使用有機半導體材料的元件與使用無機半導體材料的元件相比較，有可於更低的溫度下以更低的成本(cost)製作大面積的元件的可能性。進而，可藉由使分子 結構變化而容易地使材料特性變化，故材料的變化(variation)豐富，而可實現無機半導體材料的情況下無法實現的功能或元件。
例如於專利文獻1中記載有一種菲并二吡咯(phenanthrodipyrrole)化合物，且記載有藉由將該化合物用於有機發光元件，可實現高效率、低電壓、高亮度、長壽命。
另外，於專利文獻2中記載有一種具有將吡咯進行縮環而成的多環縮環結構的有機半導體化合物。然而，既未記載亦未暗示作為有機電晶體的用途。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-46687號公報
[專利文獻2]日本專利特表2012-513459號公報
如專利文獻1或專利文獻2所記載般，先前以來已知含有芳香族雜環的多環縮合化合物作為有機電致發光(Electroluminescence，EL)元件材料而有用。然而，作為有機EL元件材料而有用的化合物無法稱之為直接作為有機薄膜電晶體用半導體材料而有用。其原因在於：有機EL元件與有機薄膜電晶體中，對有機化合物所要求的特性不同。有機EL元件中通常必須於薄膜的膜厚方向(通常為幾奈米(nm)~幾百奈米(nm))上傳輸電荷，相對於此，有機薄膜電晶體中必須於薄膜面方向的電極間(通常為幾微米(μm)~幾百微米(μm))的長距離中傳輸電荷(載子)。因此，所需求的載子遷移率格外高。因此，作為有 機薄膜電晶體用半導體材料，需求分子的排列秩序高、結晶性高的有機化合物。另外，為了表現出高的載子遷移率，較佳為π共軛平面相對於基板而直立。另一方面，有機EL元件中，為了提高發光效率，需求發光效率高、且面內的發光均勻的元件。通常，結晶性高的有機化合物會成為產生面內的電場強度不均勻、發光不均勻、發光淬滅(quench)等發光缺陷的原因，故有機EL元件用材料理想的是降低結晶性而非晶性高的材料。因此，即便將構成有機EL元件材料的有機化合物直接轉用於有機半導體材料，亦無法直接獲得良好的電晶體特性。
實際上，於專利文獻1中雖記載了菲并二吡咯化合物，但專利文獻1中記載的菲并二吡咯化合物無法獲得充分的最高佔據分子軌域(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)的重疊，無法獲得充分的電晶體特性(載子遷移率低)。
另外，於專利文獻2中雖記載有具有將吡咯縮環而成的多環縮環結構的有機半導體化合物，但專利文獻2中並無將該文獻中記載的化合物用於有機電晶體的例子，本發明者等人使用專利文獻1中記載的化合物，結果無法獲得充分的電晶體特性(載子遷移率低)。
因此，本發明者等人為了解決此種先前技術的課題而進行了研究。本發明所欲解決的課題在於提供一種載子遷移率高、反覆驅動後的臨限電壓變化小、具有於有機溶劑中的高溶解性的 有機薄膜電晶體。
本發明者等人為了解決上述課題而進行了潛心研究，結果發現，藉由在菲結構上以可獲得充分的HOMO軌域的重疊的方式使噻吩、呋喃或吡咯縮環，可形成載子遷移率高、反覆驅動後的臨限電壓變化小、具有於有機溶劑中的高溶解性的有機薄膜。尤其發現反覆驅動後的臨限電壓變化亦小，從而完成了本發明。
作為用以解決上述課題的具體手段的本發明具有以下構成。
[1]一種有機薄膜電晶體，其特徵在於：於半導體活性層中含有下述通式(1)所表示的化合物，
(通式(1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A分別獨立地表示CR8或氮原子；R1~R8分別獨立地表示氫原子或取代基，至少一個表示取代基)。
[2]如[1]的有機薄膜電晶體，其中上述通式(1)為下述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)所表示的化合物，[化2]
(通式(2-1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R5、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；其中，R5並非-La-Ra所表示的基團；La分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Ra表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基(oxyethylene)單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Ra表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Ra表示氫原子的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)；[化3]通式(2-2)
(通式(2-2)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R4、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Lb及Lc分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rb及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Rb及Rc表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rb及Rc表示氫原子的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)；
(通式(2-3)中，A表示CR8或氮原子；R1~R6、R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Ld及Le分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-6)、通式(L-7)、通式(L-9)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rd及Re分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Rd及Re表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rd或Re的Ld或Le為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rd及Re表示氫原子的情形限於鄰接於Rd或Re的Ld或Le為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)；[化5]
(通式(L-1)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃(phenanthrodifuran)、菲并二噻吩(phenanthrodithiophene)、菲并二吡咯(phenanthrodipyrrole)骨架的鍵結位置，*表示與Ra~Re的任一個的鍵結位置；通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2；通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於La~Le的Ra~Re鍵結而形成稠環)。
[3]如[1]或[2]的有機薄膜電晶體，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的A分別獨立地表示CR8(R8表示氫原子或取代基)。
[4]如[1]至[3]中任一項的有機薄膜電晶體，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的R8為連結基鏈長為3.7Å以下的基團。
[5]如[2]至[4]中任一項的有機薄膜電晶體，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的La~Le全部為上述通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基。
[6]如[2]至[5]中任一項的有機薄膜電晶體，其中上述通式(2-1)或通式(2-2)中的La~Lc全部為上述通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-10)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基。
[7]如[2]至[5]中任一項所記載的有機薄膜電晶體，其中上述通式(2-3)中的Ld及Le分別獨立地為上述通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)所表示的二價連結基。
[8]如[2]至[7]中任一項的有機薄膜電晶體，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的Ra~Re全部為經取代或未經取代的烷基。
[9]一種化合物，其是由下述通式(1)所表示，
(通式(1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R8分別獨立地表示氫原子或取代基，至少一個表示取代基)。
[10]如[9]的化合物，其中上述通式(1)為下述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)所表示的化合物，
(通式(2-1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R5、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；其中，R5並非-La-Ra所表示的基團；La分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Ra分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Ra表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Ra的La為下述通 式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Ra表示氫原子的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)；
(通式(2-2)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R4、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Lb及Lc分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rb及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Rb及Rc表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rb及Rc表示氫原子的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)；
(通式(2-3)中，A表示CR8或氮原子；R1~R6、R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Ld及Le分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-6)、通式(L-7)、通式(L-9)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rd及Re分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Rd及Re表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rd或Re的Ld或Le為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rd及Re表示氫原子的情形限於鄰接於Rd或Re的Ld或Le為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)；[化10]
(通式(L-1)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃、菲并二噻吩或菲并二吡咯骨架的鍵結位置，*表示與Ra~Re的任一個的鍵結位置；通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2；通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於La~Le的Ra~Re鍵結而形成稠環)。
[11]如[9]或[10]的化合物，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的A分別獨立地表示CR8(R8表示氫原子或取代基)。
[12]如[9]至[11]中任一項的化合物，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的R8為連結基鏈長為3.7Å以下的基團。
[13]如[10]至[12]中任一項的化合物，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的La~Le全部為上述通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基。
[14]如[10]至[13]中任一項的化合物，其中上述通式(2-1)或通式(2-2)中的La~Lc全部為上述通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-10)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基。
[15]如[10]至[13]中任一項的化合物，其中上述通式(2-3)中的Ld及Le分別獨立地為上述通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)所表示的二價連結基。
[16]如[10]至[15]中任一項的化合物，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的Ra~Re全部為經取代或未經取代的烷基。
[17]一種非發光性有機半導體元件用有機半導體材料，其特徵在於含有如[9]至[16]中任一項的化合物。
[18]一種有機薄膜電晶體用材料，其特徵在於含有如[9]至[16]中任一項的化合物。
[19]一種非發光性有機半導體元件用塗佈溶液，其特徵在於含有如[9]至[16]中任一項的化合物。
[20]一種非發光性有機半導體元件用塗佈溶液，其特徵在於含有如[9]至[16]中任一項的化合物與聚合物黏合劑。
[21]一種非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，其特徵在於含有如[9]至[16]中任一項的化合物。
[22]一種非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，其特徵在於含有如[9]至[16]中任一項的化合物與聚合物黏合劑。
[23]如[21]或[22]的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，其是藉由溶液塗佈法所製作。
根據本發明，可提供一種載子遷移率高、反覆驅動後的臨限電壓變化小、具有於有機溶劑中的高溶解性的有機薄膜電晶體。
11‧‧‧基板
12‧‧‧電極
13‧‧‧絕緣體層
14‧‧‧半導體活性層(有機半導體層)
15a、15b‧‧‧電極
31‧‧‧基板
32‧‧‧電極
33‧‧‧絕緣體層
34a、34b‧‧‧電極
35‧‧‧半導體活性層(有機半導體層)
圖1為表示本發明的有機薄膜電晶體的一例的結構的剖面的概略圖。
圖2為表示本發明的實施例中作為FET特性測定用基板而製造的有機薄膜電晶體的結構的剖面的概略圖。
以下，對本發明加以詳細說明。以下記載的構成要件的說明有時是根據具代表性的實施形態或具體例來進行，但本發明不限定於此種實施形態。再者，於本說明書中，使用「~」表示的數值範圍是指包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。
本發明中，各通式的說明中未特別區分而使用的情形時的氫原子表示亦包含同位素(氘原子等)。進而，構成取代基的原子表示亦包含其同位素。
[有機薄膜電晶體]
本發明的有機薄膜電晶體的特徵在於：於半導體活性層中含有下述通式(1)所表示的化合物。
(通式(1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子。R1~R8分別獨立地表示氫原子或取代基，至少一個表示取代基)
藉由在半導體活性層中含有通式(1)所表示的化合物，本發明的有機薄膜電晶體的載子遷移率高，反覆驅動後的臨限電壓變化小，具有於有機溶劑中的高溶解性。
上述通式(1)所表示的化合物藉由在菲結構上以雜原子鍵結於2,7位上的方式使噻吩、呋喃或吡咯縮環而成為良好的HOMO軌域形狀，可獲得充分的HOMO軌域的重疊。藉此，可獲得載子 遷移率高的有機薄膜電晶體。
另一方面，為了減小反覆驅動後的臨限電壓變化，需要有機半導體材料的化學穩定性(特別是耐空氣氧化性、氧化還原穩定性)、薄膜狀態的熱穩定性、空氣或水分不易進入的高的膜密度、電荷不易蓄積的缺陷少的膜質等。可認為，上述通式(1)所表示的化合物滿足該些需求，故反覆驅動後的臨限電壓變化小。即，對於反覆驅動後的臨限電壓變化小的本發明的有機薄膜電晶體而言，半導體活性層具有高的化學穩定性或膜密度等，可長期作為電晶體而有效地發揮功能。
專利文獻1中雖記載有菲并二吡咯化合物，但縮環位置 與上述通式(1)不同，故HOMO軌域形狀成為欠佳的形狀，另外，因在氮原子上具有大體積的取代基而無法獲得充分的HOMO軌域的重疊，故載子遷移率低。另外，專利文獻2中並未記載具有與上述通式(1)所表示的化合物相同的骨架的化合物，而僅記載了通式(1)所表示的化合物的結構異構物，但此種結構異構物的載子遷移率低。
相對於此，本發明中，作為有機半導體材料，藉由以具有上述通式(1)所表示的骨架、且可獲得充分的HOMO軌域的重疊的方式設定，可獲得上述本發明的效果。另外，出乎意料的是亦可獲得反覆驅動後的臨限電壓變化小的效果。
以下，對本發明的化合物或本發明的有機薄膜電晶體等的較佳態樣加以說明。
<通式(1)所表示的化合物>
本發明的化合物的特徵在於由下述通式(1)所表示。本發明的化合物是於本發明的有機薄膜電晶體中含有於後述半導體活性層中。即，本發明的化合物可用作有機薄膜電晶體用材料。
(通式(1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A分別獨立地表示CR8或氮原子。R1~R8分別獨立地表示氫原子或取代基，至少一個表示取代基)
通式(1)中，R1~R8分別獨立地表示氫原子或取代基。其中，至少一個表示取代基。
通式(1)的R1~R8分別獨立地可取的取代基可列舉：鹵素原子、烷基(包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基等碳數1~11的烷基，2-乙基己基，環烷基，雙環烷基，三環烷基等)、烯基(包括1-戊烯基、環烯基、雙環烯基等)、炔基(包括1-戊炔基、三甲基矽烷基乙炔基、三乙基矽烷基乙炔基、三異丙基矽烷基乙炔基、2-對丙基苯基乙炔基 等)、芳基(包括苯基、萘基、對戊基苯基、3,4-二戊基苯基、對庚氧基苯基、3,4-二庚氧基苯基的碳數6~20的芳基等)、雜環基(亦可稱為雜環基(heterocyclic group)。包括2-己基呋喃基等)、氰基、羥基、硝基、醯基(包括己醯基、苯甲醯基等)、烷氧基(包括丁氧基等)、芳氧基、矽烷氧基、雜環氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、胺基(包括苯胺基)、醯基胺基、胺基羰基胺基(包括脲基)、烷氧基羰基胺基及芳氧基羰基胺基、烷基磺醯基胺基及芳基磺醯基胺基、巰基、烷硫基及芳硫基(包括甲硫基、辛硫基等)、雜環硫基、胺磺醯基、磺酸基、烷基亞磺醯基及芳基亞磺醯基、烷基磺醯基及芳基磺醯基、烷氧基羰基及芳氧基羰基、胺甲醯基、芳基偶氮基及雜環偶氮基、醯亞胺基、膦基(phosphino)、氧膦基(phosphinyl)、氧膦基氧基、氧膦基胺基、膦醯基、矽烷基、肼基(hydrazino)、其他公知的取代基。
另外，該些取代基亦可更具有上述取代基。另外，於上述通式(1)所表示的化合物為具有重複結構的高分子化合物的情形時，R1~R8亦可具有來源於聚合性基的基團。
該些基團中，R1~R6分別獨立地可取的取代基較佳為烷基、芳基、烯基、炔基、雜環基、烷氧基、烷硫基、後述的-La-Ra所表示的基團，更佳為碳數1~12的烷基、碳數6~20的芳基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~11的烷氧基、碳數5~12的雜環基、碳數1~12的烷硫基、後述的-La-Ra所表示的基團。
通式(1)中，X表示S原子、O原子或NR7，R7表示氫原子或取代基。
X較佳為S原子、O原子。通式(1)中，所含的2個X較佳為相同。
R7較佳為氫原子、烷基、芳基及/或後述的-Ld-Rd或-Le-Re所表示的基團，更佳為碳數1~14的烷基及/或後述的-Ld-Rd或-Le-Re所表示的基團，尤佳為碳數4~12的烷基及/或後述的-Ld-Rd或-Le-Re所表示的基團。就分子的直線性提高、可提高載子遷移率的觀點而言，較佳為R7為上述範圍的長鏈烷基、特別是長鏈的直鏈烷基。
於R7表示烷基的情形時，可為直鏈烷基，亦可為分支烷基，亦可為環狀烷基，就分子的直線性提高、可提高載子遷移率的觀點而言，較佳為直鏈烷基。
就分子的直線性提高、可提高載子遷移率的觀點而言，較佳為R7為後述的-Ld-Rd或-Le-Re所表示的基團。
於通式(1)中，A分別獨立地表示CR8或氮原子，較佳為表示CR8。於通式(1)中，所含的2個A可相同亦可互不相同，較佳為相同。
R8較佳為連結基鏈長為3.7Å以下的基團，更佳為連結基鏈長為1.0Å~3.7Å的基團，進而佳為連結基鏈長為1.0Å~2.1Å的基團。
此處，所謂連結基鏈長是指自菲結構的C-R8鍵的C原子起至 取代基R8的末端為止的長度。結構最適化計算可使用密度泛函理論(density functional theory)(Gaussian03(美國高斯(Gaussian)公司)/基底函數：6-31G*、交換相關泛函數(exchange-correlation functional)：B3LYP/LANL2DZ)來進行。再者，作為具代表性的取代基的分子長，丙基為4.6Å，吡咯基為4.6Å，丙炔基為4.5Å，丙烯基為4.6Å，乙氧基為4.5Å，甲硫基為3.7Å，乙烯基為3.4Å，乙基為3.5Å，乙炔基為3.6Å，甲氧基為3.3Å，甲基為2.1Å，氫原子為1.0Å。
R8較佳為氫原子、碳數2以下的經取代或未經取代的烷基、碳數2以下的經取代或未經取代的炔基、碳數2以下的經取代或未經取代的烯基、碳數2以下的經取代或未經取代的醯基，更佳為氫原子、碳數2以下的經取代或未經取代的烷基，尤佳為氫原子。
於R8表示碳數2以下的經取代的烷基的情形時，該烷基可取的取代基可列舉氰基、氟原子、氘原子等，較佳為氰基。R8所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烷基較佳為甲基、乙基、經氰基取代的甲基，更佳為甲基或經氰基取代的甲基，尤佳為經氰基取代的甲基。
於R8表示碳數2以下的經取代的炔基的情形時，該炔基可取的取代基可列舉氘原子等。R8所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的炔基可列舉乙炔基(ethynyl)、經氘原子取代的乙炔基(acetylene)，較佳為乙炔基。
於R8表示碳數2以下的經取代的烯基的情形時，該烯基可取的取代基可列舉氘原子等。R8所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烯基可列舉乙烯基、經氘原子取代的乙烯基，較佳為乙烯基。
於R8表示碳數2以下的經取代的醯基的情形時，該醯基可取的取代基可列舉氟原子等。R8所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的醯基可列舉甲醯基、乙醯基、經氟取代的乙醯基，較佳為甲醯基。
本發明中，上述通式(1)所表示的化合物較佳為上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)所表示的化合物，更佳為上述通式(2-1)或通式(2-2)所表示的化合物，就高溶解性的觀點而言，尤佳為上述通式(2-1)所表示的化合物，另一方面，就高遷移率的觀點而言，尤佳為上述通式(2-2)所表示的化合物。
首先，對上述通式(1)所表示的化合物為下述通式(2-1)所表示的化合物的情形加以說明。
(通式(2-1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子。R1~R5、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基。其中，R5並非-La-Ra所表示的基團。
La分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Ra分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。其中，Ra表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Ra表示氫原子的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)
[化14]
(通式(L-1)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃、菲并二噻吩、菲并二吡咯骨架的鍵結位置，*表示與Ra的鍵結位置。通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2。通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於La的Ra鍵結而形成稠環)通式(2-1)中，X表示S原子、O原子或NR7，R7表示氫原子或取代基。A表示CR8或氮原子。通式(2-1)中的X、R7、R8及A與通式(1)中的X、R7、R8及A分別為相同含意，較佳範圍亦相同。
另外，通式(2-1)中，R1~R5分別獨立地表示氫原子或取代基。通式(2-1)中的R1~R5與通式(1)中的R1~R6為相同含意，較佳範圍亦相同。
通式(2-1)中，La表示下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基。
通式(L-1)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃、菲并二噻吩或菲并二吡咯骨架的鍵結位置，*表示與Ra的鍵結位置。通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2。通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於La的Ra鍵結而形成稠環。
於上述La形成通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的連結基的情形時，通式(L-1)~通 式(L-12)的任一個所表示的二價連結基的鍵結數較佳為2~4，更佳為2或3。
尤其於上述通式(L-10)~通式(L-12)中，亦較佳為於*與Ra之間進一步插入通式(L-1)~通式(L-12)的任一個，上述La形成通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的連結基。
通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的取代基R'可列舉：作為上述通式(1)的R1~R8可取的上述其他取代基而例示的基團。
通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2。
上述通式(L-10)所表示的二價連結基為下述通式(L-10A)、通式(L-10B)及通式(L-10C)的任一個所表示的二價連結基，較佳為下述通式(L-10A)及通式(L-10B)的任一個所表示的二價連結基，更佳為下述通式(L-10B)所表示的二價連結基。
上述通式(L-12)所表示的二價連結基為下述通式 (L-12A)、通式(L-12B)及通式(L-12C)的任一個所表示的二價連結基，較佳為下述通式(L-12A)及通式(L-12B)的任一個所表示的二價連結基，更佳為下述通式(L-12B)所表示的二價連結基。
La較佳為上述通式(L-1)~通式(L-6)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，更佳為通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言，進而佳為通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，尤佳為通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-10)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，進而尤佳為通式(L-1)或通式(L-3)所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基。
於上述通式(2-1)中，Ra表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。其中，Ra表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Ra表示氫原子的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形。
於Ra為碳數1以上的經取代或未經取代的烷基的情形時，碳數較佳為2~18，就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言，更佳為3~12，尤佳為4~10，進而尤佳為4~8，進一步尤佳為4~6。
上述通式(1)所表示的化合物於上述La-Ra中含有烷基的情形時，若Ra所表示的烷基為上述範圍的下限值以上，則載子遷移率變高。另外，於含有La鄰接於Ra的通式(L-1)的情形時，若通式(L-1)所表示的伸烷基及Ra所表示的烷基鍵結而形成的烷基的碳數為上述範圍的下限值以上，則載子遷移率變高。
Ra可取的烷基可為直鏈、分支、環狀的任一種，就提高載子遷移率的觀點而言，較佳為直鏈烷基，更佳為碳數1~12的直鏈烷基，進而佳為碳數3~12的直鏈烷基，尤佳為碳數4~10的直鏈烷基，進而尤佳為碳數4~8的直鏈烷基，進一步尤佳為碳數4~6的直鏈烷基。R為具有取代基的烷基的情形的該取代基可列舉 鹵素原子等，較佳為氟原子。再者，於R為具有氟原子的烷基的情形時，該烷基的氫原子亦可全部經氟原子取代而形成全氟烷基。
於上述Ra為氧伸乙基的重複數為2以上的低聚氧伸乙基的情形時，所謂Ra所表示的「氧伸乙基」，於本說明書中是指-(OCH2CH2)xOY所表示的基團(氧伸乙基單元的重複數x表示2以上的整數，末端的Y表示氫原子或取代基)。再者，低聚氧伸乙基的末端的Y為氫原子的情形成為羥基。氧伸乙基單元的重複數x較佳為2~4，更佳為2~3。較佳為低聚氧伸乙基的末端的羥基經封端，即Y表示取代基。於該情形時，較佳為羥基經碳數為1~3的烷基封端，即Y為碳數1~3的烷基，更佳為Y為甲基或乙基，尤佳為甲基。
於上述Ra為矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基的情形時，矽氧烷單元的重複數較佳為2~4，更佳為2~3。另外，較佳為於Si原子上鍵結氫原子或烷基。於在Si原子上鍵結烷基的情形時，烷基的碳數較佳為1~3，例如較佳為甲基或乙基鍵結。於Si原子上可鍵結相同的烷基，亦可鍵結不同的烷基或氫原子。另外，構成低聚矽氧烷基的矽氧烷單元可全部相同亦可不同，較佳為全部相同。
限於鄰接於Ra的La為上述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形時，Ra可取經取代或未經取代的三烷基矽烷基。於Ra為經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形時，鍵結於Si原子的烷基的碳數較佳為1~3，例如較佳為甲基、乙基或異丙基鍵結。於Si 原子上可鍵結相同的烷基，亦可鍵結不同的烷基。Ra為具有取代基的三烷基矽烷基的情形的該取代基並無特別限制。
對上述通式(1)所表示的化合物為下述通式(2-2)所表示的化合物的情形加以說明。
(通式(2-2)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子。R1~R4、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基。
Lb及Lc分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rb及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。其中，Rb及Rc表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rb及Rc表示氫原子的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述 通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)
(通式(L-1)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃、菲并二噻吩、菲并二吡咯骨架的鍵結位置，*表示與Rb~Rc的任一個的鍵結位置。通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2。通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於Lb或Lc的Rb或Rc鍵結而形成稠環)
通式(2-2)中，X表示S原子、O原子或NR7，R7表示氫原子或取代基。A表示CR8或氮原子。通式(2-2)中的X、 R7、R8及A與通式(1)中的X、R7、R8及A分別為相同含意，較佳範圍亦相同。
另外，通式(2-2)中，R1~R4分別獨立地表示氫原子或取代基。通式(2-2)中的R1~R4與通式(1)中的R1~R6為相同含意，較佳範圍亦相同。
上述通式(2-2)中，Lb及Lc分別獨立地表示上述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的上述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基。Lb及Lc的較佳範圍與上述通式(2-1)中的La的較佳範圍相同。另外，Lb及Lc較佳為彼此相同。
上述通式(2-2)中，Rb及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。Rb及Rc的較佳範圍與上述通式(2-1)中的Ra的較佳範圍相同。另外，Rb及Rc較佳為彼此相同。
對上述通式(1)所表示的化合物為下述通式(2-3)所表示的化合物的情形加以說明。
[化20]通式(2-3)
(通式(2-3)中，A表示CR8或氮原子。R1~R6、R8分別獨立地表示氫原子或取代基。
Ld及Le分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-6)、通式(L-7)、通式(L-9)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rd及Re分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。其中，Rd及Re表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rd或Re的Ld或Le為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rd及Re表示氫原子的情形限於鄰接於Rd或Re的Ld或Le為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)
[化21]
(通式(L-1)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃、菲并二噻吩、菲并二吡咯骨架的鍵結位置，*表示與Rd~Re的任一個的鍵結位置。通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2。通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於Ld或Le的Rd或Re鍵結而形成稠環)
通式(2-3)中，A表示CR8或氮原子。通式(2-3)中的A及R8分別與通式(1)中的A及R8為相同含意，較佳範圍亦相同。
另外，通式(2-3)中，R1~R6分別獨立地表示氫原子或取代基。通式(2-3)中的R1~R6與通式(1)中的R1~R6為相同含意，較佳範圍亦相同。
上述通式(2-3)中，Ld及Le分別獨立地表示上述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的上述通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基。
於上述Ld及Le形成通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的連結基的情形時，通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基的鍵結數較佳為2~4，更佳為2或3。
尤其於上述通式(L-10)~通式(L-12)中，亦較佳為於*與Rd之間或*與Re之間進一步插入通式(L-1)~通式(L-12)的任一個，上述Ld及Le形成通式(L-1)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的連結基。
通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的取代基R'可列舉：作為上述通式(1)的R1~R8可取的上述其他取代基而例示的基團。
通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2。
Ld及Le較佳為上述通式(L-1)~通式(L-6)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，更佳為通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結 而成的二價連結基，就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言，進而佳為通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，尤佳為通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，進而尤佳為通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)所表示的二價連結基。另外，Ld及Le較佳為彼此相同。
上述通式(2-3)中，Rd及Re分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的低聚氧伸乙基、矽原子數為2以上的低聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。Rd及Re的較佳範圍與上述通式(2-1)中的Ra的較佳範圍相同。另外，Rd及Re較佳為彼此相同。
較佳為上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的Ra~Re全部為經取代或未經取代的烷基，更佳為碳數2以上的經取代或未經取代的烷基，尤佳為碳數3~12的經取代或未經取代的直鏈烷基，進而尤佳為碳數4~10的經取代或未經取代的直鏈烷基。經取代或未經取代的烷基中，上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的Ra~Re較佳為未經取代的烷基。
較佳為上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的La~Le全部為上述通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二 價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基。
就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言，更佳為上述通式(2-1)或通式(2-2)中的La~Lc全部為通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，尤佳為通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基。
就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言，上述通式(2-3)中的Ld及Le更佳為分別獨立地為上述通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，尤佳為上述通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基。
以下，將上述通式(1)所表示的化合物的具體例示於以下，但本發明中可使用的通式(1)所表示的化合物不應受到該些具體例的限定性解釋。
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
[化33]
[化34]
上述通式(1)所表示的化合物亦可採取重複結構，可為低分子亦可為高分子。於上述通式(1)所表示的化合物為低分子化合物的情形時，分子量較佳為3000以下，更佳為2000以下，進而佳為1000以下，尤佳為850以下。藉由將分子量設定為上述上限值以下，可提高於溶劑中的溶解性，故較佳。
另一方面，就薄膜的膜質穩定性的觀點而言，分子量較佳為 400以上，更佳為450以上，進而佳為500以上。
另外，於上述通式(1)所表示的化合物為具有重複結構的高分子化合物的情形時，重量平均分子量較佳為3萬以上，更佳為5萬以上，進而佳為10萬以上。於上述通式(1)所表示的化合物為具有重複結構的高分子化合物的情形時，藉由將重量平均分子量設定為上述下限值以上，可提高分子間相互作用，可獲得高的遷移率，故較佳。
具有重複結構的高分子化合物可列舉：通式(1)所表示的化合物表示至少一個以上的伸芳基、伸雜芳基(噻吩基、聯噻吩基)而顯示出重複結構的π共軛聚合物、或通式(1)所表示的化合物經由側鏈而鍵結於高分子主鏈上的側基(pendant)型聚合物，高分子主鏈較佳為聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚矽氧烷等，側鏈較佳為伸烷基、聚環氧乙烷基等。
上述通式(1)所表示的化合物可參考日本專利特表2012-513459號公報、日本專利特開2011-46687號公報、「化學研究期刊(Journal of Chemical Research)，縮印品(miniprint)」(3，601-635(1991))、「日本化學會誌(Bull.Chem.Soc.Japan)」(64，3682-3686(1991))、「四面體通訊(Tetrahedron Letters)」(45，2801-2803(2004))等來合成。
於本發明的化合物的合成中，可使用任意的反應條件。反應溶劑可使用任意的溶劑。另外，為了促進成環反應(ring-forming reaction)，較佳為使用酸或鹼，尤佳為使用鹼。最適的反應條件視 目標菲衍生物的結構而不同，可參考上述文獻中記載的具體反應條件來設定。
具有各種取代基的合成中間體可組合公知的反應來合成。另外，各取代基可於任意的中間體的階段中導入。中間體的合成後，較佳為藉由管柱層析法(column chromatography)、再結晶等進行純化後，藉由昇華純化進行純化。藉由昇華純化，不僅可將有機雜質分離，而且可有效地去除無機鹽或殘留溶劑等。
<有機薄膜電晶體的結構>
本發明的有機薄膜電晶體具有含有上述通式(1)所表示的化合物的半導體活性層。
本發明的有機薄膜電晶體亦可除了上述半導體活性層以外更含有其他層。
本發明的有機薄膜電晶體較佳為用作有機場效應電晶體(Field Effect Transistor，FET)，更佳為用作閘極(gate)-通道(channel)間經絕緣的絕緣閘極型FET。
以下，使用圖式對本發明的有機薄膜電晶體的較佳結構的態樣加以詳細說明，但本發明不限定於該些態樣。
(積層結構)
有機場效應電晶體的積層結構並無特別限制，可設定為公知的各種結構。
本發明的有機薄膜電晶體的結構的一例可列舉：於最下層的基板的上表面上依序配置有電極、絕緣體層、半導體活性層(有 機半導體層)、2個電極的結構(底部閘極-頂部接觸型)。於該結構中，最下層的基板的上表面的電極是設置於基板的一部分上，絕緣體層是以於電極以外的部分中與基板接觸的方式配置。另外，設置於半導體活性層的上表面上的2個電極是彼此相互隔離而配置。
將底部閘極-頂部接觸型元件的構成示於圖1中。圖1為表示本發明的有機薄膜電晶體的一例的結構的剖面的概略圖。圖1的有機薄膜電晶體於最下層配置基板11，於其上表面的一部分上設置電極12，進而以覆蓋該電極12且於電極12以外的部分中與基板11接觸的方式設置絕緣體層13。進而於絕緣體層13的上表面上設置半導體活性層14，於其上表面的一部分上相互隔離而配置有2個電極15a與電極15b。
圖1所示的有機薄膜電晶體中，電極12為閘極，電極15a與電極15b分別為汲極或源極。另外，圖1所示的有機薄膜電晶體為作為汲極-源極間的電流通路的通道、與閘極之間經絕緣的絕緣閘極型FET。
本發明的有機薄膜電晶體的結構的一例可列舉底部閘極-底部接觸型元件。
將底部閘極-底部接觸型元件的構成示於圖2中。圖2表示本發明的實施例中作為FET特性測定用基板而製造的有機薄膜電晶體的結構的剖面的概略圖。圖2的有機薄膜電晶體於最下層配置基板31，於其上表面的一部分上設置電極32，進而以覆蓋該電極 32且於電極32以外的部分與基板31接觸的方式設置絕緣體層33。進而於絕緣體層33的上表面上設置半導體活性層35，電極34a與電極34b位於半導體活性層35的下部。
圖2所示的有機薄膜電晶體中，電極32為閘極，電極34a與電極34b分別為汲極或源極。另外，圖2所示的有機薄膜電晶體為作為汲極-源極間的電流通路的通道、與閘極之間經絕緣的絕緣閘極型FET。
此外，本發明的有機薄膜電晶體的結構亦可較佳地使用：絕緣體、閘極電極位於半導體活性層的上部的頂部閘極-頂部接觸型元件，或頂部閘極-底部接觸型元件。
(厚度)
關於本發明的有機薄膜電晶體，於需要更薄的電晶體的情形時，例如較佳為將電晶體總體的厚度設定為0.1μm~0.5μm。
(密封)
為了對有機薄膜電晶體元件阻斷大氣或水分，提高有機薄膜電晶體元件的保存性，亦可利用金屬的密封罐或玻璃、氮化矽等無機材料、聚對二甲苯(parylene)等高分子材料或低分子材料等將有機薄膜電晶體元件總體密封。
以下，對本發明的有機薄膜電晶體的各層的較佳態樣加以說明，但本發明不限定於該些態樣。
<基板>
(材料)
本發明的有機薄膜電晶體較佳為含有基板。
上述基板的材料並無特別限制，可使用公知的材料，例如可列舉：聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthoate，PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)等的聚酯膜，環烯烴聚合物膜，聚碳酸酯膜，三乙酸纖維素(Triacetyl Cellulose，TAC)膜，聚醯亞胺膜，及將該些聚合物膜貼合於極薄玻璃上而成者，陶瓷，矽，石英，玻璃等，較佳為矽。
<電極>
(材料)
本發明的有機薄膜電晶體較佳為含有電極。
上述電極的構成材料例如只要為鉻(Cr)、鋁(Al)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銦(In)、鎳(Ni)或釹(Nd)等金屬材料或該等的合金材料、或者碳材料、導電性高分子等已知的導電性材料，則可無特別限制地使用。
(厚度)
電極的厚度並無特別限制，較佳為設定為10nm~50nm。
閘極寬(或通道寬)W及閘極長(或通道長)L並無特別限制，該等之比W/L較佳為10以上，更佳為20以上。
<絕緣層>
(材料)
構成絕緣層的材料只要可獲得必要的絕緣效果，則並無特別 限制，例如可列舉：二氧化矽、氮化矽、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene，PTFE)、非晶含氟聚合物(CYTOP)等氟聚合物系絕緣材料、聚酯絕緣材料、聚碳酸酯絕緣材料、丙烯酸聚合物系絕緣材料、環氧樹脂系絕緣材料、聚醯亞胺絕緣材料、聚乙烯基苯酚樹脂系絕緣材料、聚對二甲苯樹脂系絕緣材料等。
絕緣層的上表面亦可進行表面處理，例如可較佳地使用藉由塗佈六甲基二矽氮烷(Hexamethyl Disilazane，HMDS)或十八烷基三氯矽烷(Octadecyl Trichloro Silane，OTS)而對二氧化矽表面進行表面處理而成的絕緣層。
(厚度)
絕緣層的厚度並無特別限制，於需求薄膜化的情形時，較佳為將厚度設定為10nm~400nm，更佳為設定為20nm~200nm，尤佳為設定為50nm~200nm。
<半導體活性層>
(材料)
本發明的有機薄膜電晶體的特徵在於：上述半導體活性層含有上述通式(1)所表示的化合物、即本發明的化合物。
上述半導體活性層可為包含本發明的化合物的層，亦可為除了本發明的化合物以外更含有後述聚合物黏合劑的層。另外，亦可含有成膜時的殘留溶劑。
上述半導體活性層中的上述聚合物黏合劑的含量並無特別限制，較佳為於0質量%~95質量%的範圍內使用，更佳為於10質 量%~90質量%的範圍內使用，進而佳為於20質量%~80質量%的範圍內使用，尤佳為於30質量%~70質量%的範圍內使用。
(厚度)
半導體活性層的厚度並無特別限制，於需求薄膜化的情形時，較佳為將厚度設定為10nm~400nm，更佳為設定為10nm~200nm，尤佳為設定為10nm~100nm。
[非發光性有機半導體元件用有機半導體材料]
本發明亦是有關於一種非發光性有機半導體元件用有機半導體材料，其含有上述通式(1)所表示的化合物、即本發明的化合物。
(非發光性有機半導體元件)
再者，本說明書中，所謂「非發光性有機半導體元件」，是指並非以發光為目的之元件。非發光性有機半導體元件較佳為設定為使用具有薄膜的層結構的電子要素的非發光性有機半導體元件。非發光性有機半導體元件中，包含有機薄膜電晶體、有機光電轉換元件(光感測器用途的固體攝像元件、能量轉換用途的太陽電池等)、氣體感測器、有機整流元件、有機變流器(organic inverter)、資訊記錄元件等。有機光電轉換元件可用於光感測器用途(固體攝像元件)、能量轉換用途(太陽電池)的任一種。較佳為有機光電轉換元件、有機薄膜電晶體，更佳為有機薄膜電晶體。即，如上所述，本發明的非發光性有機半導體元件用有機半導體材料較佳為有機薄膜電晶體用材料。
(有機半導體材料)
本說明書中，所謂「有機半導體材料」，是指顯示出半導體的特性的有機材料。與包含無機材料的半導體同樣地存在將電洞作為載子來進行傳導的p型(電洞傳輸性)有機半導體、與將電子作為載子來進行傳導的n型(電子傳輸性)有機半導體。
本發明的化合物可用作p型有機半導體材料、n型有機半導體材料的任一種，更佳為用作p型。有機半導體中的載子的流動容易性是由載子遷移率μ來表示。載子遷移率μ以高為宜，較佳為1×10-3cm2/Vs以上，更佳為5×10-3cm2/Vs以上，尤佳為1×10-2cm2/Vs以上，進而尤佳為1×10-1cm2/Vs以上，進一步尤佳為1cm2/Vs以上。載子遷移率μ是藉由製作場效應電晶體(FET)元件時的特性或飛行時間量測(Time of Flight，TOF)法來求出。
[非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜]
(材料)
本發明亦是有關於一種非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，其含有上述通式(1)所表示的化合物、即本發明的化合物。
本發明的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜亦較佳為以下態樣：含有上述通式(1)所表示的化合物、即本發明的化合物，且不含聚合物黏合劑。
另外，本發明的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜亦可含有上述通式(1)所表示的化合物即本發明的化合物、與聚 合物黏合劑。
上述聚合物黏合劑可列舉：聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚胺基甲酸酯、聚矽氧烷、聚碸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、纖維素、聚乙烯、聚丙烯等絕緣性聚合物及該等的共聚物，聚乙烯基咔唑、聚矽烷等光傳導性聚合物，聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚對苯乙炔(polyparaphenylene vinylene)等導電性聚合物，半導體聚合物。
上述聚合物黏合劑可單獨使用，或亦可併用多種。
另外，有機半導體材料與上述聚合物黏合劑可均勻混合，亦可一部分或全部發生相分離，就電荷遷移率的觀點而言，於膜中於膜厚方向上有機半導體材料與黏合劑發生相分離的結構的情況下，黏合劑不妨礙有機半導體材料的電荷遷移，因而最佳。
若考慮到薄膜的機械強度，則較佳為玻璃轉移溫度高的聚合物黏合劑，若考慮到電荷遷移率，則較佳為不含極性基的結構的聚合物黏合劑或光傳導性聚合物、導電性聚合物。
聚合物黏合劑的使用量並無特別限制，於本發明的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜中，較佳為於0質量%~95質量%的範圍內使用，更佳為於10質量%~90質量%的範圍內使用，進而佳為於20質量%~80質量%的範圍內使用，尤佳為於30質量%~70質量%的範圍內使用。
進而，於本發明中，藉由化合物採取上述結構，可獲得膜質良好的有機薄膜。具體而言，本發明中所得的化合物由於結 晶性良好，故可獲得充分的膜厚，所得的本發明的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜變得優質。
(成膜方法)
將本發明的化合物成膜於基板上的方法可為任意方法。
成膜時，亦可將基板加熱或冷卻，可藉由使基板的溫度變化而控制膜質或膜中的分子的堆積(packing)。基板的溫度並無特別限制，較佳為0℃~200℃之間，更佳為15℃~100℃之間，尤佳為20℃~95℃之間。
於將本發明的化合物成膜於基板上時，可藉由真空製程或溶液製程來成膜，均較佳。
利用真空製程的成膜的具體例可列舉：真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍(ion plating)法、分子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy，MBE)法等物理氣相成長法或電漿聚合等化學氣相蒸鍍(Chemical Vapor Deposition，CVD)法，尤佳為使用真空蒸鍍法。
所謂利用溶液製程的成膜，此處是指以下方法：使有機化合物溶解於可使該有機化合物溶解的溶劑中，使用該溶液進行成膜。具體可使用：澆鑄法，浸漬塗佈法、模塗機法、輥塗機法、棒塗機法、旋塗法等塗佈法，噴墨法、網版印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法、平版(offset)印刷法、微接觸印刷(microcontact printing)法等各種印刷法，朗格繆爾-布吉特(Langmuir-Blodgett，LB)法等通常的方法，尤佳為使用澆鑄法、旋塗法、噴墨法、凹版印刷法、柔版印刷法、套版印刷法、微接觸印刷法。
本發明的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜較佳為藉由溶液塗佈法來製作。另外，於本發明的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜含有聚合物黏合劑的情形時，較佳為使形成層的材料與聚合物黏合劑溶解或分散於適當的溶劑中而製成塗佈液，藉由各種塗佈法來形成上述非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜。
以下，對可用於利用溶液製程的成膜的本發明的非發光性有機半導體元件用塗佈溶液加以說明。
[非發光性有機半導體元件用塗佈溶液]
本發明亦是有關於一種非發光性有機半導體元件用塗佈溶液，其含有上述通式(1)所表示的化合物、即本發明的化合物。
於使用溶液製程於基板上成膜的情形時，可使形成層的材料溶解或分散於適當的有機溶劑(例如己烷、辛烷、癸烷、甲苯、二甲苯、均三甲苯(mesitylene)、乙基苯、十氫萘(decalin)、1-甲基萘等烴系溶劑，例如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶劑，例如二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、氯苯、二氯苯、氯甲苯等鹵化烴系溶劑，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等酯系溶劑，例如甲醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環己醇、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、乙二醇等醇系溶劑，例如二丁醚、四氫呋喃、二噁烷、苯甲醚等醚系溶劑，例如N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、1-甲基-2-吡咯啶酮(1-methyl-2-pyrrolidone)、1-甲基-2-咪唑啶酮 (1-methyl-2-imidazolidinone)等醯胺-醯亞胺系溶劑，二甲基亞碸等亞碸系溶劑，乙腈等腈系溶劑)及/或水中而製成塗佈液，藉由各種塗佈法來形成薄膜。溶劑可單獨使用，亦可組合使用多種。該些中，較佳為烴系溶劑、鹵化烴系溶劑或醚系溶劑，更佳為甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氫萘、二氯苯或苯甲醚，尤佳為甲苯、二甲苯、四氫萘、苯甲醚。藉由將該塗佈液中的通式(1)所表示的化合物的濃度設定為較佳為0.1質量%~80質量%、更佳為0.1質量%~10質量%、尤佳為0.5質量%~10重量%，可形成任意厚度的膜。
為了利用溶液製程來成膜，必須將材料溶解於上述所列舉的溶劑等中，但僅溶解的情況下不充分。通常利用真空製程進行成膜的材料亦能以某種程度溶解於溶劑中。然而，於溶液製程中，於使材料溶解於溶劑中並進行塗佈後，存在溶劑蒸發而形成薄膜的過程，不適於溶液製程成膜的材料大多情況下結晶性高，故於該過程中不適當地結晶化(凝聚)而難以形成良好的薄膜。通式(1)所表示的化合物於不易引起此種結晶化(凝聚)的方面亦優異。
本發明的非發光性有機半導體元件用塗佈溶液亦較佳為以下態樣：含有上述通式(1)所表示的化合物、即本發明的化合物，且不含聚合物黏合劑。
另外，本發明的非發光性有機半導體元件用塗佈溶液亦可含有上述通式(1)所表示的化合物即本發明的化合物、與聚合物黏 合劑。於該情形時，可使形成層的材料與聚合物黏合劑溶解或分散於上述適當的溶劑中而製成塗佈液，藉由各種塗佈法來形成薄膜。聚合物黏合劑可自上述者中選擇。
[實施例]
以下，列舉實施例及比較例對本發明的特徵加以更具體說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不偏離本發明的主旨，則可適當變更。因此，本發明的範圍不應受到以下所示的具體例的限定性解釋。
[實施例1]
<合成例1>化合物1的合成
按照以下的流程中所示的具體的合成順序來合成作為通式(1)所表示的化合物的化合物1。
(化合物1a~化合物1d的合成)
化合物1a~化合物1d是依照「化學研究期刊(Journal of Chemical Research)，縮印品(Miniprint)」(1991，#3，p.601~p.636)中記載的方法來進行合成。
(化合物1e的合成)
將15g的化合物1d、23.7g的1-溴庚-2-炔及34.2g的碳酸鉀NMP溶液300ml於100℃下攪拌6小時。將反應液注入至1N鹽酸水/乙酸乙酯中，利用食鹽水來清洗有機層，以硫酸鎂進行乾燥後，於減壓下濃縮。對濃縮殘渣進行矽膠管柱層析純化，藉此獲得20.1g的化合物1e。
(化合物1f的合成)
將20g的化合物1e、2.4g的1-氰基-2-苯基亞磺醯基乙烷於氮氣環境下於110℃下攪拌6小時。對反應混合物進行矽膠管柱層析純化，藉此獲得3.6g的化合物1f。
(化合物1的合成)
將3.5g的化合物1f的乾燥(dry)均三甲苯溶液(35ml)於180℃下攪拌2天。將反應液於減壓下濃縮，對濃縮殘渣進行矽膠管柱層析純化，藉此獲得0.57g的化合物1。
再者，所得的化合物的鑑定是藉由元素分析、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)及質譜(MASS spectrum)來進行。
其他實施例中所用的通式(1)所表示的化合物亦是與 化合物1同樣地合成。
依照各公報中記載的方法來合成比較元件的半導體活性層(有機半導體層)中所用的比較化合物1~比較化合物5。將比較化合物1~比較化合物5的結構示於以下。
<元件製作、評價>
對元件製作時所用的材料全部進行昇華純化，藉由高效液相層析儀(東曹TSKgel ODS-100Z)確認到純度(254nm的吸收強度面積比)為99.5%以上。
[實施例2]
<利用單獨一種化合物來形成半導體活性層(有機半導體層)>
將本發明的化合物或比較化合物(各1mg)與甲苯(1mL) 混合，加熱至100℃，製成非發光性有機半導體元件用塗佈溶液。將該塗佈溶液於氮氣環境下澆鑄至經加熱至90℃的FET特性測定用基板上，藉此形成非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，獲得FET特性測定用的實施例2的有機薄膜電晶體元件。作為FET特性測定用基板，使用具備以梳(comb)型配置的鉻/金(閘極寬W=100mm，閘極長L=100μm)作為源極及汲極電極、具備SiO2(膜厚為200nm)作為絕緣膜的底部閘極-底部接觸結構的矽基板(於圖2中示出結構的概略圖)。
關於實施例2的有機薄膜電晶體元件的FET特性，使用連接有半自動點測機(Semi-Auto Prober)(維克特塞米康(Vectorsemicon)製造，AX-2000)的半導體參數分析儀(安捷倫(Agilent)製造，4156C)，於常壓、氮氣環境下，於載子遷移率、反覆驅動後的臨限電壓變化的觀點進行評價。
將所得的結果示於下述表中。
(a)載子遷移率
對各有機薄膜電晶體元件(FET元件)的源極電極-汲極電極間施加-80V的電壓，使閘極電壓於20V~-100V的範圍內變化，使用表示汲極電流Id的式Id=(w/2L)μCi(Vg-Vth)2(式中，L為閘極長，W為閘極寬，Ci為絕緣層的每單位面積的容量，Vg為閘極電壓，Vth為臨限電壓)來算出載子遷移率μ。再者，關於載子遷移率低於1×10-5cm2/Vs的情況，因特性過低，故不進行之後的(b)反覆驅動後的臨限電壓變化的評價。
(b)反覆驅動後的臨限電壓變化
對各有機薄膜電晶體元件(FET元件)的源極電極-汲極電極間施加-80V的電壓，於閘極電壓為+20V~-100V的範圍內反覆100次進行與(a)相同的測定，按以下3個等級來評價反覆驅動前的臨限電壓V前與反覆驅動後的臨限電壓V後之差(| V後-V前 |)。該值越小則元件的反覆驅動穩定性越高而越佳。
A：| V後-V前 |≦5V
B：5V<| V後-V前 |≦10V
C：| V後-V前 |>10V
由上述表1得知，本發明的化合物於有機溶劑中的溶解性良好，使用本發明的化合物的有機薄膜電晶體元件的載子遷移率高。因此得知，本發明的化合物可較佳地用作非發光性有機半導體元件用有機半導體材料。
另一方面，使用比較化合物1~比較化合物5的有機薄膜電晶體元件的載子遷移率低。
再者，使用本發明的化合物的有機薄膜電晶體元件的反覆驅動後的臨限電壓變化小，使用比較化合物4、比較化合物5的有機薄膜電晶體元件的反覆驅動後的臨限電壓變化大。
[實施例3]
<將化合物與黏合劑一起使用來形成半導體活性層(有機半導體層)>
將本發明的化合物或比較化合物(各1mg)、PαMS(聚(α-甲基苯乙烯)，Mw=300,000，奧德里奇(Aldrich)製造)1mg與甲苯(1mL)混合，加熱至100℃，將所得者用作塗佈溶液，除此以外，與實施例2同樣地製作FET特性測定用的有機薄膜電晶體元件，進行與實施例2相同的評價。
將所得的結果示於下述表中。
由上述表2得知，本發明的化合物於有機溶劑中的溶解性良好，將本發明的化合物與黏合劑一起使用來形成半導體活性層的有機薄膜電晶體元件的載子遷移率高。因此得知，本發明的化合物可較佳地用作非發光性有機半導體元件用有機半導體材料。
另一方面，將比較化合物1~比較化合物5與黏合劑一起使用來形成半導體活性層的有機薄膜電晶體元件的載子遷移率低。
再者，使用本發明的化合物的有機薄膜電晶體元件的反覆驅動後的臨限電壓變化小。
進而，對實施例3中所得的各有機薄膜電晶體元件進行肉眼的觀察及光學顯微鏡觀察，結果得知，使用PαMS作為黏合劑的薄膜均是膜的平滑性、均勻性非常高。
由以上內容得知，於比較元件中以黏合劑與比較化合物的複合系來形成半導體活性層的情形時，載子遷移率非常低，相對於此，本發明的有機薄膜電晶體元件即便於將本發明的化合物與黏合劑一起使用來形成半導體活性層的情形時，亦顯示出良好的載子遷移率。再者得知，可獲得反覆驅動後的臨限電壓變化亦小，膜的平滑性、均勻性非常高的元件。
[實施例4]
<半導體活性層(有機半導體層)形成>
使用具備SiO2(膜厚為370nm)作為閘極絕緣膜的矽晶圓，利用辛基三氯矽烷進行表面處理。
將本發明的化合物或比較化合物(各1mg)與甲苯(1mL)混合，加熱至100℃，製成非發光性有機半導體元件用塗佈溶液。將該塗佈溶液於氮氣環境下澆鑄至經加熱至90℃的辛基矽烷表面處理矽晶圓上，藉此形成非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜。
進而，於該薄膜表面上使用遮罩來蒸鍍金，由此製作源極電極及汲極電極，獲得閘極寬W=5mm、閘極長L=80μm的底部閘極-頂部接觸結構的有機薄膜電晶體元件(於圖1中示出結構的概略圖)。
關於實施例4的有機薄膜電晶體元件的FET特性，使用連接有半自動點測機(Semi-Auto Prober)(維克特塞米康Vectorsemicon)製造，AX-2000)的半導體參數分析儀(安捷倫 (Agilent)製造，4156C)，於常壓、氮氣環境下，於載子遷移率、反覆驅動後的臨限電壓變化的觀點進行評價。
將所得的結果示於下述表中。
由上述表3得知，本發明的化合物於有機溶劑中的溶解性良好，使用本發明的化合物的有機薄膜電晶體元件的載子遷移率高。因此得知，本發明的化合物可較佳地用作非發光性有機半導體元件用有機半導體材料。
另一方面，使用比較化合物1~比較化合物5的有機薄膜電晶體元件的載子遷移率低。
再者，使用本發明的化合物的有機薄膜電晶體元件的反覆驅動後的臨限電壓變化小，使用比較化合物3~比較化合物5的有機薄膜電晶體元件的反覆驅動後的臨限電壓變化大。
11‧‧‧基板
12‧‧‧電極
13‧‧‧絕緣體層
14‧‧‧半導體活性層(有機物層、有機半導體層)
15a、15b‧‧‧電極

Claims (23)

  1. 一種有機薄膜電晶體，其特徵在於：於半導體活性層中含有下述通式(1)所表示的化合物， (通式(1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A分別獨立地表示CR8或氮原子；R1~R8分別獨立地表示氫原子或取代基，至少一個表示取代基)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的有機薄膜電晶體，其中上述通式(1)為下述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)所表示的化合物， (通式(2-1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R5、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；其 中，R5並非-La-Ra所表示的基團；La分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Ra表示氫原子、經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Ra表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Ra表示氫原子的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)； (通式(2-2)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R4、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Lb及Lc分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12) 的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rb及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Rb及Rc表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rb及Rc表示氫原子的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)； (通式(2-3)中，A表示CR8或氮原子；R1~R6、R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Ld及Lc分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-6)、通式(L-7)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rd及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽 烷基；其中，Rd及Rc表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rd或Rc的Ld或Lc為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rd及Rc表示氫原子的情形限於鄰接於Rd或Rc的Ld或Lc為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)； (通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃、菲并二噻吩、菲并二吡咯骨架的鍵結位置，*表示與Ra~Rc的任一個的鍵結位置；通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2；通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於La~Lc的Ra~Rc鍵結而形成稠環)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的有機薄膜電晶體，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的A分別獨立地表示CR8(R8表示氫原子或取代基)。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的有機薄膜電晶體，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的R8為氫原子。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的有機薄膜電晶體，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的La~Lc全部為上述通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，Ld及Lc為上述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的有機薄膜電晶體，其中上述 通式(2-1)或通式(2-2)中的La~Lc全部為上述通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-10)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的有機薄膜電晶體，其中上述通式(2-3)中的Ld及Lc分別獨立地為上述通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)所表示的二價連結基。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的有機薄膜電晶體，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的Ra~Rc全部為經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基。
  9. 一種化合物，其是由下述通式(1)所表示， (通式(1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R8分別獨立地表示氫原子或取代基，至少一個表示取代基)。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的化合物，其中上述通式(1)為下述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)所表示的化合物，通式(2-1) (通式(2-1)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8或氮原子；R1~R5、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；其中，R5並非-La-Ra所表示的基團；La分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Ra分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Ra表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Ra表示氫原子的情形限於鄰接於Ra的La為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)； (通式(2-2)中，X表示S原子、O原子或NR7，A表示CR8 或氮原子；R1~R4、R7或R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Lb及Lc分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rb及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Rb及Rc表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rb及Rc表示氫原子的情形限於鄰接於Rb或Rc的Lb或Lc為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)； (通式(2-3)中，A表示CR8或氮原子；R1~R6、R8分別獨立地表示氫原子或取代基；Ld及Lc分別獨立地表示下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-6)、通式(L-7)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所 表示的二價連結基或2個以上的下述通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基，Rd及Rc分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基；其中，Rd及Rc表示經取代或未經取代的三烷基矽烷基的情形限於鄰接於Rd或Rc的Ld或Lc為下述通式(L-3)所表示的二價連結基的情形，Rd及Rc表示氫原子的情形限於鄰接於Rd或Rc的Ld或Lc為下述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)~通式(L-12)所表示的二價連結基的情形)； (通式(L-1)~通式(L-8)、通式(L-10)~通式(L-12)中，波線部分表示與菲并二呋喃、菲并二噻吩或菲并二吡咯骨架的鍵結位置，*表示與Ra~Rc的任一個的鍵結位置；通式(L-10)中的m表示4，通式(L-11)及通式(L-12)中的m表示2；通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-10)、通式(L-11)及通式(L-12)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基，通式(L-1)及通式(L-2)中的R'亦可分別與鄰接於La~Lc的Ra~Rc鍵結而形成稠環)。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的化合物，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的A分別獨立地表示CR8(R8表示氫原子或取代基)。
  12. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的化合物，其中上述通式(1)、通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的R8為氫原子。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的化合物，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的La~Lc全部為上述通式(L-1) ~通式(L-5)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基，Ld及Lc為上述通式(L-1)~通式(L-3)、通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基或該些二價連結基的2個以上鍵結而成的二價連結基。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的化合物，其中上述通式(2-1)或通式(2-2)中的La~Lc全部為上述通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-10)或通式(L-12)的任一個所表示的二價連結基。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的化合物，其中上述通式(2-3)中的Ld及Lc分別獨立地為上述通式(L-10)、通式(L-11)或通式(L-12)所表示的二價連結基。
  16. 如申請專利範圍第10項所述的化合物，其中上述通式(2-1)、通式(2-2)或通式(2-3)中的Ra~Rc全部為經取代或未經取代的碳數為2~18的烷基。
  17. 一種非發光性有機半導體元件用有機半導體材料，其特徵在於含有如申請專利範圍第9項所述的化合物。
  18. 一種有機薄膜電晶體用材料，其特徵在於含有如申請專利範圍第9項所述的化合物。
  19. 一種非發光性有機半導體元件用塗佈溶液，其特徵在於含有如申請專利範圍第9項所述的化合物。
  20. 一種非發光性有機半導體元件用塗佈溶液，其特徵在於含 有如申請專利範圍第9項所述的化合物與聚合物黏合劑。
  21. 一種非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，其特徵在於含有如申請專利範圍第9項所述的化合物。
  22. 一種非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，其特徵在於含有如申請專利範圍第9項所述的化合物與聚合物黏合劑。
  23. 如申請專利範圍第21項或第22項所述的非發光性有機半導體元件用有機半導體薄膜，其是藉由溶液塗佈法所製作。
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