WO2019054655A2 - 유기트랜지스터 - Google Patents

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WO2019054655A2
WO2019054655A2 PCT/KR2018/009524 KR2018009524W WO2019054655A2 WO 2019054655 A2 WO2019054655 A2 WO 2019054655A2 KR 2018009524 W KR2018009524 W KR 2018009524W WO 2019054655 A2 WO2019054655 A2 WO 2019054655A2
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compound
substituted
same
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임보규
노용영
이지영
이승훈
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주식회사 엘지화학
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    • H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour

Definitions

  • the present disclosure relates to organic transistors.
  • a thin-film field-effect transistor is composed of a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, an insulating layer and a semiconductor layer. Recently, organic materials such as monomolecules, There is a growing interest in organic transistors.
  • single molecule for solution process can be applied to flexible substrate, can be processed at low temperature, can be applied to a large area, improves the processability, and is economical.
  • it is advantageous for commercialization in a semiconductor layer.
  • the structure of the organic transistor may have a top gate structure or a bottom gate structure depending on the position of the gate electrode.
  • the bottom gate structure depending on whether the source / drain electrode is located above or below the semiconductor layer Can be divided into a top contact or a bottom contact structure.
  • the top gate structure may be advantageous in terms of performance because the area in which the semiconductor layer contacts the source electrode and the drain electrode is relatively large and may be advantageous in terms of air stability because the top electrode is coated on the semiconductor layer.
  • the performance of the organic transistor can be evaluated by the charge mobility, the on-off current ratio (on / off ratio), and the development of a high-performance organic semiconductor is required to improve the performance of the organic transistor.
  • the present disclosure provides organic transistors.
  • One embodiment of the present disclosure includes a source electrode; Drain electrodes; A gate electrode; An insulating layer, and at least one organic semiconductor layer,
  • At least one of the organic semiconductor layers comprises a compound represented by the following general formula (1).
  • Ra and Rb are the same or different and are each independently a group acting as an electron acceptor
  • Y1 to Y5 are the same or different from each other and each independently CRR ', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR '
  • Y6 and Y7 are each independently of one another a direct bond, CRR ', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR '
  • a 0 or 1
  • Y is a direct bond and Y7 is CRR ', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR ', Se or Te when a is 0,
  • Y is a direct bond and Y6 is CRR ', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR ', Se or Te,
  • n and m are each an integer of 0 to 5
  • n and m are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other,
  • R1, R2, R11 to R14, R and R ' are the same or different and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.
  • a compound having improved crystallinity due to introduction of sulfur (S) into the alkyl chain through an intramolecular chalcogen-chalcogen interaction is applied to the organic semiconductor layer, High charge mobility and performance.
  • An organic transistor according to one embodiment of the present disclosure exhibits ambipolarity.
  • 1 to 4 show organic transistors according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the result of UV measurement of Compound 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing the result of GIWAXS measurement of Compound 1. Fig.
  • FIG. 10 is a graph showing the AFM measurement results of Compound 1. Fig.
  • FIG. 14 is a diagram showing the result of UV measurement of Compound 2.
  • FIG. 15 is a diagram showing the result of DSC measurement of Compound 2.
  • FIG. 17 is a graph showing AFM measurement results of Compound 2.
  • FIGS. 19 to 22 are diagrams illustrating the characteristics of an organic transistor according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention provides an organic transistor including an organic semiconductor layer including a compound represented by Formula 1. More specifically, the present disclosure relates to a semiconductor device comprising: a source electrode; Drain electrodes; A gate electrode; An insulating layer, and at least one organic semiconductor layer, wherein at least one of the organic semiconductor layers includes a compound represented by Formula 1 above.
  • the compound has a high charge mobility when applied to a device because sulfur (S) is introduced into the alkyl chain and the crystallinity is improved by intramolecular chalcogen-chalcogen interaction, The effect of the present invention is improved.
  • the compound exhibits strong electron-withdrawing characteristics and can exhibit ambipolarity when applied to a device.
  • the organic transistor according to one embodiment of the present invention includes the above compound in the organic semiconductor layer, so that an inverter can be realized. Therefore, since only one material is coated to implement the inverter, the process is simpler than a general inverter manufacturing method.
  • a member when a member is located on another member, it includes not only the case where the member is in contact with the other member but also the case where another member exists between the two members.
  • Quot means a moiety bonded to another substituent, monomer, or binding site.
  • substituted means that the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the compound is replaced with another substituent, and the substituted position is not limited as long as the substituent is a substitutable position, , Two or more substituents may be the same as or different from each other.
  • substituted or unsubstituted A halogen group; A nitrile group; A nitro group; Imide; Amide group; Carbonyl group; An ester group; A hydroxy group; An alkyl group; A cycloalkyl group; An alkoxy group; An aryloxy group; An alkyloxy group; Arylthioxy group; An alkylsulfoxy group; Arylsulfoxy group; An alkenyl group; Silyl group; Siloxyl group; Boron group; An amine group; Arylphosphine groups; Phosphine oxide groups; An aryl group; And a heterocyclic group, or that at least two of the substituents exemplified in the above exemplified substituents are substituted with a connected substituent, or have no substituent.
  • a substituent to which at least two substituents are connected may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group, and may be interpreted as a substituent in which two phenyl groups are connected.
  • the halogen group may be fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the alkyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 30.
  • Specific examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec- Methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylpentyl, 2-methylpentyl, 2-methylpentyl, Butyl, heptyl, n-heptyl, 1-methylhexyl, octyl, n-octyl, tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-propylpentyl, But are not limited to, 1,1-dimethyl-propyl, isohexyl, 4-methylhexyl, 5-methylhexyl, 2,6-dimethyloctane and
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but is preferably a group having 3 to 30 carbon atoms. Specific examples thereof include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, But are not limited to, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, isobutyl, sec-butyl, It is not.
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • the aryl group is a monocyclic aryl group
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 6 to 30 carbon atoms.
  • Specific examples of the monocyclic aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, and the like, but are not limited thereto.
  • the aryl group is a polycyclic aryl group
  • the number of carbon atoms is not particularly limited. And preferably 10 to 30 carbon atoms.
  • Specific examples of the polycyclic aryl group include naphthyl, anthracenyl, phenanthryl, pyrenyl, perylenyl, klychenyl, fluorenyl, and the like.
  • the fluorenyl group may be substituted, and adjacent substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • the heterocyclic group includes at least one non-carbon atom or hetero atom, and specifically, the hetero atom may include at least one atom selected from the group consisting of O, N, Se, and S, and the like.
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 30 carbon atoms, and the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic.
  • heterocyclic group examples include a thiophene group, an imidazolyl group, a thiazolyl group, a pyridyl group, a bipyridyl group, a pyrimidyl group, a triazinyl group, a triazolyl group, an acridyl group, a pyridazinyl group, , A quinolinyl group, a quinazolinyl group, a quinoxalinyl group, a phthalazinyl group, an indolyl group, a carbazolyl group, a benzoxazolyl group, a benzimidazolyl group, a benzothiazolyl group, a benzocarbazolyl group, , A dibenzothiophene group, a benzofuranyl group, a phenanthroline group, a thiazolyl group, an isoxazolyl group, an oxadiazol
  • the formula (1) may be represented by the following formula (2) or (3).
  • Y6 and Y7 are the same or different from each other and each independently CRR ', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR '
  • Formula 3 may be represented by Formula 1-1 or Formula 1-2.
  • Y6 is CRR ', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR ', Se or Te,
  • R1 and R2 are hydrogen.
  • Ra and Rb are the same or different from each other and each represent any one of the following structures.
  • c is an integer of 1 to 4,
  • R20 to R23 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.
  • R20 to R23 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.
  • R20 to R23 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • R20 is a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • R20 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R20 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R20 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R20 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R21 to R23 are each hydrogen.
  • Ra and Rb are each , And R23 and c are as described above.
  • Ra and Rb are each And R23 is hydrogen.
  • Ra and Rb are each And R < 20 > is as described above.
  • Ra and Rb are each And R20 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • Ra and Rb are each And R < 20 > is an ethyl group.
  • the formula 1 may be represented by any one of the following formulas 1-11 to 1-16.
  • Y6 and Y7 are the same or different from each other and each independently CRR ', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR '
  • Y1 to Y7 are S, respectively.
  • R11 to R14 are the same or different and each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group; Or a substituted or unsubstituted aryl group.
  • R11 to R14 are the same or different and each independently a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • R11 to R14 are the same or different and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R11 to R14 are the same or different and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R11 to R14 are the same or different and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R11 to R14 are the same or different and each independently an alkyl group substituted with an aryl group substituted with an alkyl group.
  • R11 to R14 are the same or different and each independently an alkyl group substituted with an alkyl group-substituted phenyl group.
  • R11 to R14 are the same or different and each independently an alkyl group substituted with a phenyl group substituted with a hexyl group.
  • R11 to R14 are the same or different and each is a methyl group substituted with a phenyl group substituted with a hexyl group.
  • R11 to R14 are the same or different and each independently is a straight or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • each of R11 to R14 is a 2-ethylhexyl group.
  • each of R11 to R14 is 2,6-dimethylocteic acid.
  • Formula 1 is represented by any one of the following structures.
  • the organic transistor may be a top gate structure. Specifically, the source electrode 40 and the drain electrode 50 are first formed on the substrate 10, and then the organic semiconductor layer 60, the insulating layer 30, and the gate electrode 20 are sequentially formed have.
  • FIG. 1 shows the structure of an organic transistor according to the present invention.
  • the organic transistor may be a bottom contact structure of a bottom gate structure.
  • the gate electrode 20 and the insulating layer 30 are sequentially formed on the substrate 10, and then the source electrode 40 and the drain electrode 50 are formed on the insulating layer 30.
  • the organic semiconductor layer 60 may be formed on the source electrode 40 and the drain electrode 50.
  • FIGS. 2 and 3 show the structure of the organic transistor according to the present invention.
  • the organic transistor may be a top contact structure of a bottom gate structure.
  • the gate electrode 20 and the insulating layer 30 are sequentially formed on the substrate 10
  • the organic semiconductor layer 60 is formed on the insulating layer 30, and finally the organic semiconductor layer 60 and the source electrode 40 and the drain electrode 50 may be formed.
  • FIG. 4 shows the structure of an organic transistor according to the present invention.
  • the insulating layer is provided in contact with the organic semiconductor layer.
  • the source electrode and the drain electrode are provided at regular intervals so as not to be in contact with each other.
  • the source electrode and the drain electrode are partially in contact with the opposite surface of the organic semiconductor layer that is in contact with the insulating layer.
  • the organic transistor in this specification can be produced by materials and methods known in the art, except that one or more layers of the organic semiconductor layer include the compound of the above formula (1).
  • the organic semiconductor layer may be formed of the same material or another material.
  • the organic semiconductor layer is provided as a single layer.
  • the organic semiconductor layer provided as the single layer includes the compound.
  • the substrate 10 may be formed of a transparent substrate such as glass, a silicon substrate, or plastic.
  • plastic substrate material include polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PET), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethyleneterephthalate (PET) , Polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), triacetyl-cellulose (TAC), and cellulose acetate propionate (CAP, cellulose acetate propionate) may be used.
  • a transparent substrate such as glass capable of UV transmission can be used.
  • the gate electrode 20 may be in the form of a pattern, but is not limited thereto.
  • the gate electrode 20 may be formed of a metal such as Au, Ni, Cu, Ag, Al, Al-Al, Mo, ) May be formed.
  • the gate electrode 20 is formed using a method selected from a photolithography method, an offset printing method, a silk screen printing method, an inkjet printing method, a thermal evaporation method, and a method using a shadow mask But is not limited thereto.
  • the thickness of the gate electrode 20 may be 10 nm to 300 nm, preferably 10 nm to 50 nm.
  • the insulating layer 30 is formed of a single film or a multilayer film of an organic insulating film or an inorganic insulating film, or is formed of a organic-inorganic hybrid film.
  • the inorganic insulating film any one or more selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, Al 2 O 3, Ta 2 O 5, BST and PZT can be used.
  • organic insulating film examples include imide polymers such as CYTOP TM , polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), phenolic polymers, acrylic polymers, and polyimides, arylether polymers, amide polymers, A fluorine-based polymer, a p-xylylene-based polymer, a vinyl alcohol-based polymer, and parylene may be used, but the present invention is not limited thereto.
  • imide polymers such as CYTOP TM , polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), phenolic polymers, acrylic polymers, and polyimides, arylether polymers, amide polymers,
  • a fluorine-based polymer, a p-xylylene-based polymer, a vinyl alcohol-based polymer, and parylene may be used, but the present invention is not limited thereto.
  • the insulating layer 30 may be formed through a solution process, and may be applied over a large area through a spin coating, a bar coating, a slit die coating, a doctor blade, or the like.
  • the insulating layer can be formed through spin coating, but the present invention is not limited thereto.
  • heat treatment is performed at 100 ° C to 150 ° C for 30 minutes or more to completely evaporate the used solvent.
  • the source electrode 40 and the drain electrode 50 may be formed of a conductive material such as carbon, aluminum, vanadium, chromium, copper, zinc, silver, gold, magnesium, calcium, , Titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, tin, lead, neodymium, platinum, nickel, similar metals and alloys thereof; p- or n-doped silicon; Zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, similar tin oxide and tin oxide indium-based complex compounds; ZnO: Al, SnO 2: a mixture of oxide and metal, such as Sb; And poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophen] -dioxy) thiophene], polypyrrole, and polyaniline, but the present invention is not limited thereto.
  • a conductive material such as carbon, aluminum, vanadium, chromium, copper, zinc,
  • the organic semiconductor layer 60 may be formed through a solution process. At this time, the organic semiconductor layer 60 can be applied over a large area through a spin coating, a bar coating, a slit die coating, a doctor blade, an ink jet coating or the like, but is not limited thereto.
  • the source electrode 40 and the drain electrode 50 can be formed by a thermal deposition method, but is not limited to, and can be formed by other methods known in the art.
  • the distance between the source electrode 40 and the drain electrode 50 may have a channel length of typically 2 ⁇ m to several hundred ⁇ m, and the channel width may be about 10 to 1000 times the channel length.
  • the source electrode 40 and the drain electrode 50 are usually made of gold and nickel, but other electrodes such as silver, copper, and molybdenum may be used.
  • the source electrode 40 and the drain electrode 50 may be formed by a photolithographic process or a shadow mask process when the source electrode 40 and the drain electrode 50 are formed on the organic semiconductor layer 60 But it is not limited thereto and can be formed by other methods known in the art.
  • a P-type characteristic is obtained by measuring a current flowing between a source electrode and a drain electrode after applying a negative voltage to the gate electrode.
  • a P-type characteristic is exhibited, when a negative voltage is applied to the gate electrode, holes move in the organic semiconductor layer.
  • an N-type characteristic is obtained by measuring a current flowing between a source electrode and a drain electrode after applying a positive voltage to the gate electrode.
  • N-type characteristics are shown, when a positive voltage is applied to the gate electrode, electrons move within the organic semiconductor layer.
  • FIG. 7 is a diagram showing the result of UV measurement of Compound 1.
  • the solution state means that Compound 1 is dissolved in a chloroform solution
  • the film state means that the solution is spin-coated and then dried to form a film .
  • FIG. 9 is a diagram showing the result of GIWAXS measurement of Compound 1. Fig.
  • FIG. 10 is a graph showing the AFM measurement results of Compound 1. Fig.
  • FIG. 14 is a diagram showing the result of UV measurement of Compound 2.
  • FIG. 15 is a diagram showing the result of DSC measurement of Compound 2.
  • FIG. 17 is a graph showing AFM measurement results of Compound 2.
  • the source and drain electrodes of gold / nickel (Au / Ni) (13/3 nm) were formed on the cleaned glass substrate by photolithography.
  • the substrate on which the source and drain electrodes were formed was washed with acetone, distilled water and isopropyl alcohol, and dried at 110 ° C for 1 hour.
  • the dried substrate was UV / ozone treated for 30 minutes and then placed in a glove box.
  • a solution of Compound 1 dissolved in chlorobenzene at a concentration of 3 mg / mL was spin-coated on a substrate placed in a glove box at 1500 rpm and heat-treated at 110 ° C for 10 minutes.
  • CYTOP Asahi glass
  • Aluminum Al was thermally evaporated to a thickness of 50 nm on the insulating layer to form a gate electrode.
  • An organic transistor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the compound 1 was spin-coated in the manufacturing method of Example 1 and heat-treated at 150 ⁇ for 10 minutes.
  • An organic transistor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the compound 1 was spin-coated and heat-treated at 200 ° C for 10 minutes.
  • An organic transistor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the compound 1 was spin-coated and heat-treated at 250 ° C for 10 minutes.
  • An organic transistor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that Compound 2 was used instead of Compound 1 in the manufacturing method of Example 1.
  • An organic transistor was fabricated in the same manner as in Example 3, except that Compound 2 was used instead of Compound 1 in the manufacturing method of Example 3.
  • Table 1 shows the characteristics of the organic transistors prepared in Examples 1 to 8.
  • ⁇ denotes the charge mobility
  • Vth denotes the threshold voltage
  • FIGS. 19 to 22 are diagrams illustrating the characteristics of an organic transistor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows results of P-type transfer curves of Examples 3 and 4
  • FIG. 20 shows results of N-type transfer curves of Examples 3 and 4
  • FIG. 21 shows P-type transfer curves of Examples 5 and 8
  • FIG. 22 is a graph showing the results of the N-type transfer curves of Examples 5 to 8.

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  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)

Abstract

본 명세서는 소스 전극; 드레인 전극; 게이트 전극; 절연층 및 1층 이상의 유기반도체층을 포함하고, 상기 유기반도체층 중 1층 이상은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기트랜지스터에 관한 것이다.

Description

유기트랜지스터
본 출원은 2017년 09월 18일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0119598호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 유기트랜지스터에 관한 것이다.
박막형태의 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor, FET)는 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극, 절연층 및 반도체층으로 구성되어 있는데, 최근 단분자, 고분자 및 올리고머와 같은 유기물질을 반도체층에 적용한 유기트랜지스터에 대한 관심이 높아지고 있다.
유기 물질 중에서도 용액공정용 단분자는 플렉서블 기판에 적용가능하고, 저온 공정이 가능하며, 대면적 적용이 가능하여 공정성이 향상되고, 경제적이다. 또한 고분자 대비 배치-투-배치(batch-to-batch) 차이가 없기 때문에 반도체층에 적용 시 상용화에 유리하다.
한편, 유기트랜지스터의 구조는 게이트 전극의 위치에 따라 상부 게이트(top gate) 또는 하부 게이트(bottom gate) 구조를 가질 수 있으며, 하부 게이트 구조에서는 소스/드레인 전극이 반도체층 위 또는 아래에 위치하느냐에 따라 상부 접촉(top contact) 또는 하부 접촉(bottom contact) 구조로 나뉠 수 있다.
상부 게이트 구조는 반도체층이 소스 전극 및 드레인 전극과 접촉하는 면적이 상대적으로 넓기 때문에 성능면에서 유리할 수 있으며, 반도체층 위에 상부 전극을 도포하기 때문에 공기 안정성 면에서 유리할 수 있다.
유기트랜지스터의 성능은 전하의 이동도, on-off 전류 비율(on/off ratio) 등으로 평가할 수 있으며, 유기트랜지스터의 성능 향상을 위해서 고성능의 유기반도체 개발이 필요하다.
본 명세서는 유기트랜지스터를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 소스 전극; 드레인 전극; 게이트 전극; 절연층 및 1층 이상의 유기반도체층을 포함하고,
상기 유기반도체층 중 1층 이상은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기트랜지스터를 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000001
상기 화학식 1에 있어서,
Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 전자 받개로 작용하는 기이고,
Y1 내지 Y5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
Y6 및 Y7은 서로 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
a는 0 또는 1이고,
a가 0일 경우, Y6은 직접결합이고, Y7은 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
a가 1일 경우, Y7은 직접결합이고, Y6은 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
n 및 m은 각각 0 내지 5의 정수이고,
n 및 m이 각각 2 이상일 경우, 괄호 안의 구조는 서로 같거나 상이하고,
R1, R2, R11 내지 R14, R 및 R'은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기트랜지스터는 알킬 체인에 황(S) 도입으로 인한 분자 내 칼코겐-칼코겐 상호작용(chalcogen-chalcogen interaction)으로 결정성이 향상된 화합물이 유기반도체층에 적용되므로, 높은 전하 이동도를 및 성능을 나타낸다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기트랜지스터는 양극성(ambipolar)을 나타낸다.
도 1 내지 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 유기트랜지스터를 나타낸 도이다.
도 5는 화합물 A-2의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 6은 화합물 1의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 7은 화합물 1의 UV 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 화합물 1의 DSC 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 화합물 1의 GIWAXS 측정 결과를 나타내내 도이다.
도 10은 화합물 1의 AFM 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 11은 화합물 B-2의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 12은 화합물 B-3의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 13는 화합물 2의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 14은 화합물 2의 UV 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 15은 화합물 2의 DSC 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 16는 화합물 2의 GIWAXS 측정 결과를 나타내내 도이다.
도 17은 화합물 2의 AFM 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 18은 화합물 1 및 2의 CV 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 19 내지 도 22는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기트랜지스터의 특성을 평가하여 나타낸 도이다.
10: 기판
20: 게이트 전극
30: 절연층
40: 소스 전극
50: 드레인 전극
60: 유기반도체층
이하 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기반도체층을 포함하는 유기트랜지스터를 제공한다. 보다 구체적으로, 본 명세서는 소스 전극; 드레인 전극; 게이트 전극; 절연층 및 1층 이상의 유기반도체층을 포함하고, 상기 유기반도체층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기트랜지스터를 제공한다.
상기 화합물은 알킬 체인에 황(S)이 도입되어, 분자 내 칼코겐-칼코겐 상호작용(chalcogen-chalcogen interaction)으로 결정성이 향상되므로, 소자에 적용시 높은 전하 이동도를 나타내며, 이에 따라 소자의 성능이 향상되는 효과를 나타낸다.
또한, 상기 화합물은 강한 전자 끌개(electron-withdrawing) 특성을 나타내어, 소자에 적용시 양극성(ambipolar)을 나타낼 수 있다.
일반적으로, 인버터의 경우 회로를 구성하기 위하여 전자와 정공이 각각 흐르는 두 개의 유기트랜지스터가 접합되어야 한다. 따라서, 인버터를 구현하기 위하여 N-type 특성과 P-type 특성을 나타내는 물질을 각각 코팅한 두 개의 유기트랜지스터가 구비되어야 한다. 반면, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화합물이 N-type 특성과 P-type 특성을 모두 나타내는 양극성(ambipolar)을 가지기 때문에, 하나의 물질로도 인버터의 구현이 가능하다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기트랜지스터는 상기 화합물을 유기반도체층에 포함함으로써, 인버터 구현이 가능하다. 따라서, 인버터를 구현하기 위하여 하나의 물질만 코팅하면 되므로 일반적인 인버터의 제조방법에 비하여 공정이 간단하다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서,
Figure PCTKR2018009524-appb-I000002
는 다른 치환기, 단량체 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에 있어서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 카르보닐기; 에스테르기; 히드록시기; 알킬기; 시클로알킬기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 알케닐기; 실릴기; 실록산기; 붕소기; 아민기; 아릴포스핀기; 포스핀옥사이드기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 2-에틸헥실, 2-에틸부틸, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실, 2,6-디메틸옥테인 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하며, 상기 헤테로고리기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 피리딜기, 바이피리딜기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리딜기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000003
[화학식 3]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000004
상기 화학식 2 또는 3에 있어서,
Y6 및 Y7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
Ra, Rb, Y1 내지 Y5, R1, R2, R11 내지 R14, R 및 R'는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000005
[화학식 1-2]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000006
상기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2에 있어서,
Y6는 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
Ra, Rb, Y1 내지 Y5, R1, R2, R11 내지 R14, R 및 R'는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R2는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고, 각각 하기 구조 중 어느 하나이다.
Figure PCTKR2018009524-appb-I000007
상기 구조에 있어서,
c는 1 내지 4의 정수이며,
c가 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하고,
R20 내지 R23은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20 내지 R23은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20 내지 R23은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20은 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20은 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20은 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20은 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R20은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R21 내지 R23은 각각 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra 및 Rb는 각각
Figure PCTKR2018009524-appb-I000008
이고, R23 및 c는 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra 및 Rb는 각각
Figure PCTKR2018009524-appb-I000009
이고, R23은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra 및 Rb는 각각
Figure PCTKR2018009524-appb-I000010
이고, R20은 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra 및 Rb는 각각
Figure PCTKR2018009524-appb-I000011
이고, R20은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra 및 Rb는 각각
Figure PCTKR2018009524-appb-I000012
이고, R20은 에틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-11 내지 1-16 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-11]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000013
[화학식 1-12]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000014
[화학식 1-13]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000015
[화학식 1-14]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000016
[화학식 1-15]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000017
[화학식 1-16]
Figure PCTKR2018009524-appb-I000018
상기 화학식 1-11 내지 1-16에 있어서,
Y6 및 Y7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
Y1 내지 Y5, R11 내지 R14, R 및 R'는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y1 내지 Y7은 각각 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환된 아릴기로 치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환된 페닐기로 치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 헥실기로 치환된 페닐기로 치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 헥실기로 치환된 페닐기로 치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 각각 2-에틸헥실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R14는 각각 2,6-디메틸옥테인기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조 중 어느 하나로 표시된다.
Figure PCTKR2018009524-appb-I000019
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기트랜지스터는 상부 게이트(top gate) 구조일 수 있다. 구체적으로, 기판(10) 상에 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50)이 먼저 형성되고 그 후에 유기반도체층(60), 절연층(30) 및 게이트 전극(20)이 순차적으로 형성될 수 있다. 도 1에는 이에 따른 유기트랜지스터 구조를 나타내었다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기트랜지스터는 하부 게이트(bottom gate) 구조 중 하부 접촉(bottom contact) 구조일 수 있다. 구체적으로, 기판(10) 상에 게이트 전극(20) 및 절연층(30)이 순차적으로 형성되고 그 후에 절연층(30) 상에 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50)이 형성되며 마지막으로 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50) 상에 유기반도체층(60)이 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 이에 따른 유기트랜지스터 구조를 나타내었다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 유기트랜지스터는 하부 게이트(bottom gate) 구조 중 상부 접촉(top contact) 구조일 수 있다. 구체적으로, 기판(10) 상에 게이트 전극(20) 및 절연층(30)이 순차적으로 형성되고 그 후에 절연층(30) 상에 유기반도체층(60)이 형성되며, 마지막으로 유기반도체층(60) 상에 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50)이 형성될 수 있다. 도 4에는 이에 따른 유기트랜지스터 구조를 나타내었다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 절연층은 상기 유기반도체층과 접하여 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 서로 접하지 않게 일정 간격을 사이에 두고 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 유기반도체층이 절연층과 접하는 면의 반대면에 부분적으로 접하여 구비된다.
본 명세서의 유기 트랜지스터는 유기반도체층 중 1층 이상이 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기트랜지스터가 복수개의 유기반도체층을 포함하는 경우, 상기 유기반도체층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기반도체층은 단층으로 구비된다. 이때, 상기 단층으로 구비된 유기반도체층은 상기 화합물을 포함한다.
본 명세서에 있어서, 상기 기판(10)은 유리와 같은 투명기판, 실리콘 기판, 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 상기 플라스틱 기판 물질로는 폴리에테르술폰(PES, polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르이미드(PET, polyetherimide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET, polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 트리아세틸셀룰로오스(TAC, tri-acetyl-cellulose) 및 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(CAP, cellulose acetate propionate) 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 UV 투과가 가능한 유리 같은 투명기판을 사용할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 게이트 전극(20)은 패턴형태일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 게이트 전극(20)은 금(Au), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al-alloy), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo-alloy) 중에서 선택되는 어느 하나로 형성할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 게이트 전극(20)은 포토리소그래피법, 오프셋 인쇄법, 실크스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 열증착법 및 쉐도우 마스크(Shadow Mask)를 이용한 방법 중에서 선택되는 방법을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 게이트 전극(20)의 두께는 10nm 내지 300nm일 수 있으며, 바람직하게는 10nm 내지 50nm이다.
본 명세서에 있어서, 상기 절연층(30)은 유기절연막 또는 무기절연막의 단일막 또는 다층막으로 구성되거나 유-무기 하이브리드막으로 구성된다. 상기 무기절연막으로는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, Al2O3, Ta2O5, BST, PZT 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 사용할 수 있다. 상기 유기절연막으로는 CYTOPTM, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethylmethacrylate), 폴리스타이렌(PS, polystyrene), 페놀계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드와 같은 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자이리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 파릴렌(parylene) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수 개를 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 절연층(30)은 용액공정을 통해서 형성할 수 있으며, 스핀코팅, 바코팅, 슬릿다이 코팅, 닥터 블레이드 등을 통해서 대면적으로 도포될 수 있다. 바람직하게는 스핀코팅을 통하여 절연층을 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 절연층 형성시 100℃ 내지 150℃ 에서 30분 이상 열처리를 하여서 사용한 용매가 완전히 증발되도록 할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50)은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대, 탄소, 알루미늄, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 은, 금, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 주석, 납, 네오디뮴(neodymium), 백금, 니켈, 금속 유사물(similar metals) 및 이들의 합금; p- 또는 n- 도프된(doped) 실리콘; 산화아연, 산화인듐, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물, 주석 유사 산화물(similar tin oxide) 및 주석 산화물 인듐계 복합 화합물(tin oxide indium-based complex compounds); ZnO:Al, SnO2:Sb와 같은 산화물과 금속의 혼합물; 및 폴리(3-메틸티오펜)(poly(3-methylthiophene)), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜] (poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene]), 폴리피롤(polypyrrole) 및 폴리아닐린(polyaniline)과 같은 도전성 고분자 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 유기반도체층(60)은 용액공정을 통하여 형성될 수 있다. 이때 유기반도체층(60)은 통상적으로 스핀코팅, 바코팅, 슬릿다이 코팅, 닥터 블레이드, 잉크젯 코팅 등을 통해서 대면적으로 도포할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 기판(10) 상에 소스 전극 및 드레인 전극(50)을 형성할 경우, 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50)은 열증착 방법을 이용해서 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 당업계에서 공지된 다른 방법에 의하여 형성 할 수 있다. 이때 소스 전극(40)과 드레인 전극(50)간의 간격은 통상적으로 2㎛ 내지 수백㎛의 채널 길이를 지니고 있고 채널 넓이는 채널 길이의 10배 내지 1000배 정도로 구성될 수 있다. 소스 전극(40)과 드레인 전극(50)은 통상적으로 금 및 니켈로 제작되어 있으나 은, 구리, 몰리브덴 등 다른 전극을 사용하기도 한다.
본 명세서에 있어서, 상기 유기반도체층(60) 상에 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50)을 형성할 경우, 소스 전극(40) 및 드레인 전극(50)은 광식각 공정이나 쉐도우 마스크 공정을 이용해서 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 당업계에서 공지된 다른 방법에 의하여 형성 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, P-type 특성은 게이트 전극에 마이너스 전압을 가한 후 소스 전극과 드레인 전극 사이에서 흐르는 전류를 측정하여 확인한다. P-type 특성을 나타낼 경우, 게이트 전극에 마이너스 전압을 가하면, 유기반도체층 내에서 정공이 이동한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, N-type 특성은 게이트 전극에 플러스 전압을 가한 후 소스 전극과 드레인 전극 사이에서 흐르는 전류를 측정하여 확인한다. N-type 특성을 나타낼 경우, 게이트 전극에 플러스 전압을 가하면, 유기반도체층 내에서 전자가 이동한다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예 1. 화합물 1의 제조
(1) 화합물 A-2의 제조
Figure PCTKR2018009524-appb-I000020
1.55mL의 N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide, DMF)(20mmol)에 1.49mL의 옥시염화인(phosphorus oxychloride, POCl3)(16mmol)을 첨가하고, 0℃에서 60분간 교반하여 혼합용액을 준비하였다. 준비된 혼합용액에 화합물 A-1 (1.53mmol)을 20mL의 디클로로에탄(dichloroethane, DCE) 녹인 용액을 첨가하고 100℃에서 48시간 동안 교반하였다. 교반 후, 1M의 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하고, 중화를 위하여 1시간 동안 교반하였다. 그 후, 디클로로메테인(dichloromethane)으로 추출하고, 추출물을 무수황산마그네슘(anhydrous MgSO4)으로 건조시키고 증발시켰다. 감압하에 용매를 제거한 후 잔여물을 헥세인(hexane)과 클로로포름(chloroform)을 용리액(eluent)으로 사용하는 속성 크로마토그래피(flash chromatography)(hexane:chloroform=4:1)를 통하여 정제하여 1.066g의 화합물 A-2를 얻었다. (수율: 67.3%)
도 5는 화합물 A-2의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
(2) 화합물 1의 제조
Figure PCTKR2018009524-appb-I000021
질소(N2) 분위기 하에서 40mL의 클로로포름(CHCl3)에 화합물 A-2(0.725g, 0.7mmol) 및 화합물 C-1(0.68g, 3.5mmol)이 혼합된 용액에 2mL의 피리딘(pyridine)을 첨가하였다. 이 혼합 용액을 질소 분위기 하에서 24시간 동안 환류(reflux)시킨 후, 디클로로메테인(dichloromethane, CH2Cl2)으로 추출하고, 물로 세척하였다. 용매 제거 후에, 메틸클로라이드(methyl chloride, MC)/메탄올을 통하여 재결정화하고, 생성물을 헥세인(hexane), 아세톤(acetone), 아세트산에틸(ethyl acetate) 및 클로로포름(CHCl3)을 용리액으로 사용하는 실리카 겔 컬럼(silica gel column)을 이용한 크로마토그래피(chromatography)를 통하여 정제하였다. 생성된 고체는 클로로포름을 통하여 재결정화 되었다. 그 후, 메탄올로 세척하고 진공조건에서 건조하여 905mg의 화합물 1을 얻었다. (수율: 93%)
도 6은 화합물 1의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 7은 화합물 1의 UV 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 7에서 (a)는 화합물 1의 용액상태에서의 UV 데이터이며, (b)는 필름상태에서의 화합물 1을, (c)는 필름상태로 110℃에서 10분 열처리한 후의 화합물 1을 측정한 UV 데이터이다.
상기 용액상태는 화합물 1을 클로로포름 용액에 용해시킨 것을 의미하며, 필름상태는 상기 용액을 스핀 코팅한 후 건조하여 필름상태로 만든 것을 의미한다.
도 8은 화합물 1의 DSC 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 화합물 1의 GIWAXS 측정 결과를 나타내내 도이다.
도 10은 화합물 1의 AFM 측정 결과를 나타낸 도이다.
제조예 2. 화합물 2의 제조
(1) 화합물 B-2의 제조
Figure PCTKR2018009524-appb-I000022
화합물 B-1(2.5g, 9.4mmol)이 용해되어 있는 100mL 테트라하이드로퓨란(THF)에 NaOC(CH3)3 (sodium-t-butoxide) 4.13g(43mmol)을 첨가한 후 1시간 동안 총 2.58mL의 이황화탄소(CS2)(43mmol)를 첨가하였다. 그 후, 2-에틸헥실브로마이드(2-ethylhexyl bromide) 8.89 mL(50 mmol)를 첨가하고, 24시간 동안 교반하였다. 반응 후, 수산화암모늄(Na4OH)을 첨가하여 반응을 종결시키고, 디클로로메탄(dichloromethane, DCM)으로 추출한 후, 물로 3회 세척하였다. 생성물을 헥세인(hexane)을 용리액(eluent)으로 사용하는 실리카 겔 컬럼(silica gel column)을 이용한 크로마토그래피(chromatography)를 통하여 정제하여, 3.63g의 붉은색 오일 형태의 화합물 B-2를 얻었다. (수율: 45%)
도 11은 화합물 B-2의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
(2) 화합물 B-3의 제조
Figure PCTKR2018009524-appb-I000023
N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide, DMF)(55mmol)에 4mL의 옥시염화인(phosphorus oxychloride, POCl3)(43mmol)을 첨가하고, 0℃에서 60분간 교반하여 혼합용액을 준비하였다. 준비된 혼합용액에 화합물 B-2 (4.19 mmol)를 40mL의 디클로로에탄(dichloroethane, DCE) 에 녹인 용액을 첨가하여 100℃에서 48시간 동안 교반하였다. 교반 후, 1M의 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하고, 중화를 위하여 1시간 동안 교반하였다. 그 후, 디클로로메테인(dichloromethane)으로 추출하고, 추출물을 무수황산마그네슘(anhydrous MgSO4)으로 건조시키고 증발시켰다. 감압 하에 용매를 제거한 후 잔여물을 헥세인(hexane)과 클로로포름(chloroform)을 용리액(eluent)으로 사용하는 속성 크로마토그래피(flash chromatography)(hexane:chloroform=4:1)를 통하여 정제하여 2.47g의 화합물 B-3를 얻었다. (수율: 64%)
도 12는 화합물 B-3의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
(3) 화합물 2의 제조
Figure PCTKR2018009524-appb-I000024
질소(N2) 분위기 하에서 30mL의 클로로포름(CHCl3)에 화합물 B-3(0.44g, 0.48mmol) 및 화합물 C-1(0.93g, 4.8mmol)이 혼합된 용액에 2mL의 피리딘(pyridine)을 첨가하였다. 이 혼합 용액을 질소 분위기 하에서 24시간 동안 환류(reflux)시킨 후, 디클로로메테인(dichloromethane, CH2Cl2)으로 추출하고, 물로 세척하였다. 용매 제거 후에, 메틸클로라이드(methyl chloride, MC)/메탄올을 통하여 재결정화하고, 생성물을 헥세인(hexane), 아세트산에틸(ethyl acetate), 클로로포름(CHCl3)을 용리액으로 사용하는 실리카 겔 컬럼(silica gel column)을 이용한 크로마토그래피(chromatography)를 통하여 정제하였다. 생성된 고체는 클로로포름을 통하여 재결정화 되었다. 그 후, 메탄올로 세척하고 진공조건에서 건조하여 550mg의 화합물 2를 얻었다. (수율: 90%)
도 13는 화합물 2의 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 14은 화합물 2의 UV 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 15은 화합물 2의 DSC 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 16는 화합물 2의 GIWAXS 측정 결과를 나타내내 도이다.
도 17은 화합물 2의 AFM 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 18은 화합물 1 및 2의 CV 측정 결과를 나타낸 도이다.
비교예 1.
상기 화합물 2의 제조 공정 중 화합물 B-3과 화합물 C-1 사이에 링커를 추가하기 위하여 Stille 반응을 시도하였으나, 화합물 B-3의 알킬기에 도입된 S에 의해 촉매가 포이즈닝(poisoning)되어 중합 반응이 일어나지 않았다.
실시예 1.
세척한 유리 기판에 포토리쏘그래피를 이용하여 금/니켈(Au/Ni)(13/3nm)의 소스, 드레인 전극을 형성하였다. 소스, 드레인 전극이 형성된 기판을 아세톤, 증류수, 이소프로필알코올로 세척한 후 110℃에서 1시간 동안 건조하였다. 건조된 기판을 30분 동안 UV/오존 처리한 후 글러브 박스에 넣었다. 화합물 1을 3mg/mL 농도로 클로로벤젠에 녹인 용액을 글러브 박스에 넣은 기판 상에 1500rpm으로 스핀 코팅 하고 110℃에서 10분간 열처리 하였다. 그 후 CYTOP(Asahi glass 사)를 2000rpm으로 스핀 코팅 하고 90℃에서 1시간 열처리하여 절연층을 형성하였다. 상기 절연층 상에 알루미늄(Al)을 50nm 열증착(thermal evaporation)하여 게이트 전극을 형성하였다.
실시예 2.
상기 실시예 1의 제조방법 중 화합물 1을 스핀코팅하고 150 ℃에서 10분간 열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기트랜지스터를 제조하였다.
실시예 3.
상기 실시예 1의 제조방법 중 화합물 1을 스핀코팅하고 200 ℃에서 10분간 열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기트랜지스터를 제조하였다.
실시예 4.
상기 실시예 1의 제조방법 중 화합물 1을 스핀코팅하고 250 ℃에서 10분간 열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기트랜지스터를 제조하였다.
실시예 5.
상기 실시예 1의 제조방법 중 화합물 1 대신 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기트랜지스터를 제조하였다.
실시예 6.
상기 실시예 2의 제조방법 중 화합물 1 대신 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 유기트랜지스터를 제조하였다.
실시예 7.
상기 실시예 3의 제조방법 중 화합물 1 대신 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 유기트랜지스터를 제조하였다.
실시예 8.
상기 실시예 4의 제조방법 중 화합물 1 대신 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 유기트랜지스터를 제조하였다.
비교예 2.
상기 제조예 2의 (1)에서 제조된 화합물 B-2를 이용하여 유기트랜지스터 제조를 시도하였으나, 화합물 B-2는 점성을 나타내는 상태로 필름 제작이 불가능하여, 유기트랜지스터 제작이 불가능하였다.
표 1에는 실시예 1 내지 8에서 제조된 유기트랜지스터의 특성을 나타내었다.
화합물 열처리 온도(℃) N-type P-type
μ(cm2/Vs) Vth(V) μ(cm2/Vs) Vth(V)
실시예 1 화합물 1 110 - - 0.148 -39.54
실시예 2 화합물 1 150 - - 0.137 -46.64
실시예 3 화합물 1 200 0.052 -52.40 0.035 -60.16
실시예 4 화합물 1 250 0.04 -57.15 0.068 -59.42
실시예 5 화합물 2 110 - - 0.023 68.24
실시예 6 화합물 2 150 - - 0.018 65.13
실시예 7 화합물 2 200 0.02 70.75 0.004 71.33
실시예 8 화합물 2 250 0.023 68.24 0.007 74.01
상기 표 1에서 μ는 전하 이동도(mobility)를 Vth는 threshold 전압을 의미한다.
도 19 내지 도 22는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기트랜지스터의 특성을 평가하여 나타낸 도이다.
구체적으로, 도 19는 실시예 3 및 4의 P-type 트랜스퍼 커브 결과를, 도 20은 실시예 3 및 4의 N-type 트랜스퍼 커브 결과를, 도 21은 실시예 5 내지 8의 P-type 트랜스퍼 커브 결과를, 도 22는 실시예 5 내지 8의 N-type 트랜스퍼 커브 결과를 나타낸 도이다.

Claims (8)

  1. 소스 전극; 드레인 전극; 게이트 전극; 절연층 및 1층 이상의 유기반도체층을 포함하고,
    상기 유기반도체층 중 1층 이상은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기트랜지스터:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000025
    상기 화학식 1에 있어서,
    Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 전자 받개로 작용하는 기이고,
    Y1 내지 Y5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
    Y6 및 Y7은 서로 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
    a는 0 또는 1이고,
    a가 0일 경우, Y6은 직접결합이고, Y7은 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
    a가 1일 경우, Y7은 직접결합이고, Y6은 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이고,
    n 및 m은 각각 0 내지 5의 정수이고,
    n 및 m이 각각 2 이상일 경우, 괄호 안의 구조는 서로 같거나 상이하고,
    R1, R2, R11 내지 R14, R 및 R'은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것인 유기트랜지스터:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000026
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000027
    상기 화학식 2 또는 3에 있어서,
    Y6 및 Y7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
    Ra, Rb, Y1 내지 Y5, R1, R2, R11 내지 R14, R 및 R'는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 화학식 3은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시되는 것인 유기트랜지스터:
    [화학식 1-1]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000028
    [화학식 1-2]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000029
    상기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2에 있어서,
    Y6는 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
    Ra, Rb, Y1 내지 Y5, R1, R2, R11 내지 R14, R 및 R'는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고, 각각 하기 구조 중 어느 하나인 것인 유기트랜지스터:
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000030
    상기 구조에 있어서,
    c는 1 내지 4의 정수이며,
    c가 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하고,
    R20 내지 R23은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 수소인 것인 유기트랜지스터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-11 내지 1-16 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기트랜지스터:
    [화학식 1-11]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000031
    [화학식 1-12]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000032
    [화학식 1-13]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000033
    [화학식 1-14]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000034
    [화학식 1-15]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000035
    [화학식 1-16]
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000036
    상기 화학식 1-11 내지 1-16에 있어서,
    Y6 및 Y7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 CRR', NR, O, SiRR', PR, S, GeRR', Se 또는 Te이며,
    Y1 내지 Y5, R11 내지 R14, R 및 R'는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 Y1 내지 Y5는 S인 것인 유기트랜지스터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 구조 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기트랜지스터:
    Figure PCTKR2018009524-appb-I000037
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143433A (en) 1994-09-14 2000-11-07 Mitsui Chemicals, Inc. Organic electroluminescent device and process for producing the same
DE19914304A1 (de) 1999-03-29 2000-10-05 Bayer Ag Elektrochrome Kontrastplatte
US7393599B2 (en) 2004-05-18 2008-07-01 The University Of Southern California Luminescent compounds with carbene ligands
US7445855B2 (en) 2004-05-18 2008-11-04 The University Of Southern California Cationic metal-carbene complexes
KR100943146B1 (ko) 2007-02-13 2010-02-18 주식회사 엘지화학 티아졸로티아졸 유도체를 이용한 유기 트랜지스터 및 이의제조방법
TWI375691B (en) 2007-12-27 2012-11-01 Ind Tech Res Inst Soluble polythiophene derivatives
KR101557517B1 (ko) 2008-03-19 2015-10-06 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간 적외선을 검출하기 위한 유기 박막
JP2011044686A (ja) 2009-07-22 2011-03-03 Ricoh Co Ltd 新規な有機半導体材料とそれを用いた電子デバイス
WO2011137487A1 (en) 2010-05-05 2011-11-10 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Improved oligothiophenes
KR101158425B1 (ko) 2010-06-03 2012-07-03 곽준영 결정성 텅스텐 산화물 나노입자 분산형 졸겔(Ｓｏｌ－Ｇｅｌ) 코팅용액을 이용한 전기변색필름 및 그 제조방법
US9520565B2 (en) 2011-06-28 2016-12-13 Merck Patent Gmbh Indaceno derivatives as organic semiconductors
US9761805B2 (en) 2011-07-19 2017-09-12 Merck Patent Gmbh Organic semiconductors
KR20140088571A (ko) * 2011-10-20 2014-07-10 메르크 파텐트 게엠베하 유기 반도체
KR102093793B1 (ko) 2011-10-31 2020-03-27 삼성전자주식회사 광 다이오드
JP2015513572A (ja) 2012-02-16 2015-05-14 メルク パテント ゲーエムベーハー 有機半導体ポリマー
CN104335379B (zh) 2012-05-31 2016-12-21 乐金显示有限公司 有机电致发光器件、包含该有机电致发光器件的显示器和照明设备
WO2014010824A1 (ko) 2012-07-13 2014-01-16 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
EP2871185B1 (en) 2013-04-22 2019-08-21 LG Chem, Ltd. Nitrogen-containing heterocyclic compound and organic electronic device comprising same
JP6174800B2 (ja) 2013-07-15 2017-08-02 エルジー・ケム・リミテッド 共重合体およびこれを含む有機太陽電池
JP2015059109A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社日本触媒 フルベン誘導体及びフルベン誘導体の製造方法
EP3050879B1 (en) 2013-09-24 2018-09-05 LG Chem, Ltd. Heterocyclic compound and organic light-emtting element including same
CN104557968B (zh) 2013-10-29 2017-04-05 中国科学院化学研究所 基于二噻吩并引达省的a‑d‑a共轭分子及其制备方法和应用
JP6082927B2 (ja) 2014-03-26 2017-02-22 富士フイルム株式会社 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、非発光性有機半導体デバイス用塗布液、有機トランジスタの製造方法、有機半導体膜の製造方法、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜、有機半導体材料の合成方法
KR101732220B1 (ko) * 2014-03-31 2017-05-02 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
KR101748465B1 (ko) 2014-03-31 2017-06-16 주식회사 엘지화학 공중합체 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
KR101677841B1 (ko) * 2014-04-21 2016-11-18 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
CN106536528B (zh) 2014-07-29 2022-02-01 默克专利股份有限公司 基于四-杂芳基引达省并二噻吩的多环聚合物和它们的用途
JP6610096B2 (ja) 2014-09-24 2019-11-27 東レ株式会社 共役系化合物、これを用いた電子供与性有機材料、光起電力素子用材料および光起電力素子
US10381569B2 (en) 2014-11-25 2019-08-13 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR101824767B1 (ko) * 2015-02-10 2018-02-01 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물, 단분자, 고분자 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR20170003234A (ko) * 2015-06-30 2017-01-09 주식회사 엘지화학 축합고리 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
KR102601055B1 (ko) 2016-05-10 2023-11-09 삼성전자주식회사 화합물, 및 이를 포함하는 유기 광전 소자, 이미지 센서 및 전자 장치
KR101966853B1 (ko) 2016-06-03 2019-04-08 주식회사 엘지화학 유기 전자 소자 및 이의 제조 방법
KR102134507B1 (ko) 2017-03-21 2020-07-16 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
WO2019013486A1 (ko) 2017-07-10 2019-01-17 주식회사 엘지화학 전기 변색용 화합물을 포함하는 전기 변색 소자 및 이의 제조 방법
WO2019066553A2 (ko) 2017-09-28 2019-04-04 주식회사 엘지화학 전기 변색 복합체, 이를 포함하는 전기 변색 소자 및 전기 변색 소자의 제조방법
KR102250385B1 (ko) 2017-10-18 2021-05-11 주식회사 엘지화학 유기 광 다이오드 및 이를 포함하는 유기 이미지 센서

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