ジオキサアンタントレン系化合物及び電子デバイス
【課題】高温雰囲気下にあっても特性に変化が生じ難い有機半導体材料（具体的には、ジオキサアンタントレン系化合物）を提供する。
【解決手段】本開示のジオキサアンタントレン系化合物は、以下の構造式（１）で表される。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【解決手段】本開示のジオキサアンタントレン系化合物は、以下の構造式（１）で表される。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ジオキサアンタントレン系化合物、及び、係るジオキサアンタントレン系化合物を含む半導体層を備えた電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体材料から成る半導体層を備えた半導体装置等の電子デバイスが注目されている。このような電子デバイスは、無機材料から成る半導体層を備えた構成と比較して、半導体層を低温で塗布成膜することが可能である。そのため、大面積化に有利であると共に、プラスチック等の、耐熱性は低いが、可撓性を有する基板上への形成が可能であり、多機能化と共に、印刷技術等を用いた低コスト化も期待されている。
【０００３】
現在、半導体層を構成する有機半導体材料として、例えば、下記の構造式を有するアントラセン、ナフタセン、ペンタセン等のポリアセン化合物が広く研究されている。また、本出願人は、例えば、特開２０１０−００６７９４において、各種のジオキサアンタントレン系化合物、及び、係るジオキサアンタントレン系化合物を用いた半導体装置を提案している。
【０００４】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００６７９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特開２０１０−００６７９４に開示された各種のジオキサアンタントレン系化合物において、下記の構造式を有するジオキサアンタントレン系化合物から成る薄膜は、溶解性、分子配向性を向上させるために用いている直鎖アルキル基に起因して、高温雰囲気下にあっては、液晶性を発現し、分子配列に変化が生じる場合がある。即ち、メソフェイズ（液晶転移）が生じる場合がある。そして、このような分子配列の変化は、電子デバイス、例えば、半導体装置の特性に影響を及ぼし、移動度の低下やオン電流の低下等を引き起こす。また、電子デバイスの製造工程における高温のプロセスや電子デバイスの使用環境、使用条件等によっても影響を受けない程度に十分に高い融点を有する有機半導体材料が強く要望されている。
【０００７】
【０００８】
従って、本開示の目的は、高温雰囲気下にあっても特性に変化が生じ難い有機半導体材料（具体的には、ジオキサアンタントレン系化合物）、及び、係る有機半導体材料から成る半導体層を備えた電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本開示のジオキサアンタントレン系化合物は、以下の構造式（１）で表される。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【００１０】
また、上記の目的を達成するための本開示の電子デバイスは、
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は、上記の本開示のジオキサアンタントレン系化合物を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本開示のジオキサアンタントレン系化合物、あるいは又、本開示の電子デバイスにおいて用いられるジオキサアンタントレン系化合物にあっては、Ｒが、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基であるが故に、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがなく、高温雰囲気下にあっても電子デバイスの特性に変化が生じ難い。また、電子デバイスの製造工程における高温のプロセスや電子デバイスの使用環境、使用条件等によっても影響を受けない程度に十分に高い融点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例３の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例４の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例５の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例６の電子デバイスの模式的な一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示のジオキサアンタントレン系化合物及び電子デバイス、全般に関する説明
２．実施例１（本開示のジオキサアンタントレン系化合物）
３．実施例２（本開示の電子デバイス、３端子型電子デバイス）
４．実施例３（実施例２の変形）
５．実施例４（実施例２の別の変形）
６．実施例５（実施例２の更に別の変形）
７．実施例６（実施例２の更に別の変形、２端子型電子デバイス）、その他
【００１４】
［本開示のジオキサアンタントレン系化合物及び電子デバイス、全般に関する説明］
本開示の電子デバイスにおいて、能動層は、ジオキサアンタントレン系化合物を基体上に塗布し、乾燥させることで形成される形態とすることが好ましい。また、本開示のジオキサアンタントレン系化合物、あるいは又、本開示の電子デバイスにおいて用いられるジオキサアンタントレン系化合物にあっては、有機溶媒（具体的には、トルエン）に対する溶解度が、有機溶媒１００グラムに対して０．５グラム以上であることが、塗布法、印刷法、コーティング法等の湿式法に基づきジオキサアンタントレン系化合物を含む層（例えば、能動層）を形成できるといった観点から好ましい。
【００１５】
本開示の電子デバイスは、所謂３端子構造を有していてもよいし、２端子構造を有していてもよい。前者の場合にあっては、電子デバイスは、絶縁層、及び、絶縁層を介して、第１電極と第２電極との間に位置する能動層の部分に対向して設けられた制御電極を更に備えている。そして、このような３端子構造を有する電子デバイスによって、例えば、電界効果トランジスタ、より具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が構成され、あるいは又、発光素子が構成される。即ち、制御電極、第１電極及び第２電極への電圧の印加によって能動層が発光する発光素子（有機発光素子、有機発光トランジスタ）を構成することができる。これらの電子デバイスにおいては、制御電極に印加される電圧によって、第１電極から第２電極に向かって能動層に流れる電流が制御される。ここで、発光素子において、能動層を構成する有機半導体材料は、制御電極に印加される電圧に基づく変調による電荷の蓄積や、注入された電子と正孔（ホール）との再結合に基づく発光機能を有し、発光強度は、第１電極から第２電極に流れる電流の絶対値に比例し、制御電極に印加する電圧と、第１電極及び第２電極の間に印加する電圧とによって変調することができる。尚、電子デバイスが、電界効果トランジスタとしての機能を発揮するか、発光素子として機能するかは、第１電極及び第２電極への電圧印加状態（バイアス）に依存する。先ず、第２電極からの電子注入が起こらない範囲のバイアスを加えた上で制御電極を変調することにより、第１電極から第２電極へ電流が流れる。これがトランジスタ動作である。一方、正孔が十分に蓄積された上で第１電極及び第２電極へのバイアスが増加されると電子注入が始まり、正孔との再結合によって発光が起こる。また、２端子構造を有する電子デバイスとして、能動層への光の照射によって第１電極と第２電極との間に電流が流れる光電変換素子を挙げることができる。電子デバイスから光電変換素子を構成する場合、光電変換素子によって、具体的には、太陽電池や、イメージセンサー、光センサーといった各種のセンサーを構成することができる。あるいは又、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）あるいは有機ＥＬ表示装置を構成することもできるし、化学物質センサーとして機能させることもできる。即ち、電子デバイスは、表示素子、表示装置、太陽電池又はセンサーである形態とすることができる。尚、３端子構造を有する電子デバイスからも光電変換素子を構成することができ、この場合、制御電極への電圧の印加は行わなくともよいし、行ってもよく、後者の場合、制御電極への電圧の印加によって、流れる電流の変調を行うことが可能となる。また、本開示のジオキサアンタントレン系化合物から有機ＥＬ素子の発光部を構成することもできる。
【００１６】
第１電極や第２電極、能動層は、基体上に形成され、あるいは又、基体の上方に形成される。
【００１７】
本開示の電子デバイスから半導体装置を構成する場合、半導体装置として、具体的には、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴ、トップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴ、トップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴを挙げることができる。
【００１８】
半導体装置を、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）から構成する場合、係るボトムゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成されたゲート電極（制御電極）、
（Ｂ）ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、
（Ｃ）ゲート絶縁層上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、並びに、
（Ｄ）ソース／ドレイン電極の間であってゲート絶縁層上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域、
を備えている。
【００１９】
あるいは又、半導体装置を、ボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴから構成する場合、係るボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成されたゲート電極（制御電極）、
（Ｂ）ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、
（Ｃ）ゲート絶縁層上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部、並びに、
（Ｄ）チャネル形成領域延在部上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、
を備えている。
【００２０】
あるいは又、半導体装置を、トップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴから構成する場合、係るトップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、
（Ｂ）ソース／ドレイン電極の間の基体上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極（制御電極）、
を備えている。
【００２１】
あるいは又、半導体装置を、トップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴから構成する場合、係るトップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部、
（Ｂ）チャネル形成領域延在部上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極（制御電極）、
を備えている。
【００２２】
ここで、基体は、酸化ケイ素系材料（例えば、ＳｉＯXやスピンオンガラス（ＳＯＧ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ））；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）やＨｆＯ2等の金属酸化物高誘電絶縁膜；金属酸化物；金属塩から構成することができる。基体をこれらの材料から構成する場合、基体を、以下に挙げる材料から適宜選択された支持体上に（あるいは支持体の上方に）形成すればよい。即ち、支持体として、あるいは又、上述した基体以外の基体として、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミドに例示される有機ポリマー（高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する）を挙げることができ、あるいは又、雲母等の天然鉱物系絶縁材料、金属系半導体材料、分子性半導体材料を挙げることができる。このような可撓性を有する高分子材料から構成された基体を使用すれば、例えば曲面形状を有する画像表示装置（ディスプレイ装置）や電子機器への電子デバイスの組込みあるいは一体化が可能となる。あるいは又、基体として、各種ガラス基板や、表面に絶縁膜が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、表面に絶縁膜が形成された導電性基板（金やアルミニウム、ステンレス鋼等の金属や合金から成る基板、高配向性グラファイトから成る基板）を挙げることができる。電気絶縁性の支持体としては、以上に説明した材料から適切な材料を選択すればよい。支持体として、その他、導電性基板（金やアルミニウム等の金属から成る基板、高配向性グラファイトから成る基板、ステンレス鋼基板等）を挙げることができる。また、電子デバイスの構成、構造によっては、電子デバイスが支持部材上に設けられているが、この支持部材も上述した材料から構成することができる。
【００２３】
制御電極、第１電極、第２電極、ゲート電極やソース／ドレイン電極、配線（以下、これらを総称して、『制御電極等』と呼ぶ）を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ルテニウム（Ｒｈ）、ルビジウム（Ｒｂ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料等の導電性物質を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、制御電極等を構成する材料として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］やＴＴＦ−ＴＣＮＱ、ポリアニリンといった有機材料（導電性高分子）を挙げることもできる。制御電極等を構成する材料は、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【００２４】
制御電極等の形成方法として、これらを構成する材料にも依るが、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）；パルスレーザ堆積法（ＰＬＤ）、アーク放電法；ＭＯＣＶＤ法を含む各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）；スピンコート法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、反転オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、凸版印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクト法といった各種印刷法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、キャスティング法、キャピラリーコーター法、バーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スタンプ法；キャスト法；ディスペンサーを用いる方法；スプレー法；リフト・オフ法；シャドウマスク法；並びに、電解メッキ法や無電解メッキ法あるいはこれらの組合せといったメッキ法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。尚、ＰＶＤ法として、（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着、ルツボを加熱する方法等の各種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法、（ｄ）ＤＣ（direct current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法を挙げることができる。制御電極等をエッチング方法に基づき形成する場合、ドライエッチング法やウェットエッチング法を採用すればよく、ドライエッチング法として、例えば、イオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を挙げることができる。また、制御電極等を、レーザアブレーション法、マスク蒸着法、レーザ転写法等に基づき形成することもできる。
【００２５】
絶縁層（ゲート絶縁層）を構成する材料として、酸化ケイ素系材料；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）やＨｆＯ2等の金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリスチレン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等のシラノール誘導体（シランカップリング剤）；オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極（ゲート電極）と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料（有機ポリマー）を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。ここで、酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン（ＳｉＯX）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率材料［例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、アモルファスフッ素樹脂（例えば、旭硝子株式社製ＣＹＴＯＰ）、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ］を例示することができる。
【００２６】
絶縁層（ゲート絶縁層）は、上述の各種ＰＶＤ法；各種ＣＶＤ法；スピンコート法；上述した各種印刷法；上述した各種コーティング法；浸漬法；キャスティング法；ゾル−ゲル法；電着法；シャドウマスク法；及び、スプレー法の内のいずれかによって形成することができる。あるいは又、制御電極（ゲート電極）の表面を酸化あるいは窒化することによって形成することができるし、制御電極の表面に酸化膜や窒化膜を成膜することで得ることもできる。制御電極の表面を酸化する方法として、制御電極を構成する材料にも依るが、Ｏ2プラズマを用いた酸化法、陽極酸化法を例示することができる。また、制御電極の表面を窒化する方法として、制御電極を構成する材料にも依るが、Ｎ2プラズマを用いた窒化法を例示することができる。あるいは又、例えば、Ａｕ電極に対しては、一端をメルカプト基で修飾された直鎖状炭化水素のように、制御電極と化学的に結合を形成し得る官能基を有する絶縁性分子によって、浸漬法等の方法で自己組織的に制御電極表面を被覆することで、制御電極（ゲート電極）の表面に絶縁層（ゲート絶縁層）を形成することもできる。あるいは又、制御電極（ゲート電極）の表面をシラノール誘導体（シランカップリング剤）により修飾することで、絶縁層（ゲート絶縁層）を形成することもできる。
【００２７】
能動層、あるいは、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の形成方法として、上述した各種印刷法；各種コーティング法；ディスペンサーを用いる方法；スピンコート法；スプレー法の内のいずれかの湿式法を挙げることができるが、これに限定するものではなく、場合によっては、上述した各種ＰＶＤ法；ＣＶＤ法；リフト・オフ法；シャドウマスク法を採用することもできる。ジオキサアンタントレン系化合物に添加物（例えば、ｎ型不純物やｐ型不純物といった、所謂ドーピング材料）を加えることもできる。
【００２８】
本開示の電子デバイスを組み込む装置として、例えば、画像表示装置を例示することができる。ここで、画像表示装置として、所謂デスクトップ型のパーソナルコンピュータ、ノートブック型のパーソナルコンピュータ、モバイル型のパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスト）、携帯電話、ゲーム機、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、コピー機、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、電卓、家電製品の表示部、ポイントカード等のカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰ等における各種画像表示装置（例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置、電気泳動表示装置、冷陰極電界放出表示装置等）を挙げることができる。また、各種照明装置を挙げることもできる。
【００２９】
電子デバイスを、各種画像表示装置や各種電子機器に適用、使用する場合、支持部材に多数の電子デバイスを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイスを切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。また、電子デバイスを樹脂にて封止してもよい。
【実施例１】
【００３０】
実施例１は、本開示のジオキサアンタントレン系化合物（以下、『ＰＸＸ系化合物』と略記する）に関する。実施例１のＰＸＸ系化合物は、以下の構造式（１）、より具体的には、以下の構造式（１Ａ）で表される。尚、このような構造式を有するＰＸＸ系化合物を、便宜上、実施例−１Ａの『ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ』と呼ぶ。この実施例−１Ａのｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸは、６，１２−ジオキサアンタントレン（ペリキサンテノキサンテン，6,12-dioxaanthanthrene）の３位及び９位がフェニル基で置換され、更には、各フェニル基の４位（パラ）がイソブチル基で置換されたものである。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
このような実施例１のＰＸＸ系化合物（ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ）は、ペリキサンテノキサンテンと臭素とを反応させて３，９−ジブロモペリキサンテノキサンテンを得た後、パラジウム触媒の存在下、３．５当量のパラ−イソブチルフェニルボロン酸との間でクロスカップリング反応させることで得ることができた。
【００３４】
あるいは又、実施例１のＰＸＸ系化合物は、以下の構造式（１Ｂ）で表される。尚、このような構造式を有するＰＸＸ系化合物を、便宜上、実施例−１Ｂの『ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ』と呼ぶ。この実施例−１Ｂのｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸは、６，１２−ジオキサアンタントレンの３位及び９位がフェニル基で置換され、更には、各フェニル基の４位（パラ）がイソペンチル基で置換されたものである。
【００３５】
【００３６】
このような実施例１のＰＸＸ系化合物（ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ）は、ペリキサンテノキサンテンと臭素とを反応させて３，９−ジブロモペリキサンテノキサンテンを得た後、パラジウム触媒の存在下、３．５当量の１−ピナコールボリル−４−イソペンチルベンゼンとの間でクロスカップリング反応させることで得ることができた。尚、１−ピナコールボリル−４−イソペンチルベンゼンは、ブロモベンゼンからフリーデル・クラフツ（Friedel-Crafts）アシル化反応、ウォルフ・キッシュナー（Wolff-Kishner）還元反応を経て得られる１―ブロモ−４−イソペンチルベンゼンをボロン酸エステル化反応させることによって得ることができる。
【００３７】
ＰＸＸ系化合物の融点及びメソフェイズ転移温度は、ＴＧ−ＤＴＡ（示差熱-熱重量同時測定）及びＤＳＣ（示差走査熱量測定）に基づき求めることができる。また、有機溶媒に対する溶解度を測定した。具体的には、トルエン１００グラムに対して何グラムのＰＸＸ系化合物が溶解するかを測定した。測定結果を表１に示すが、表１中、メソフェイズ転移温度を『転移温度』と表記する。トルエン１００グラムに対して何グラムのＰＸＸ系化合物が溶解するかの結果を『溶解度』（単位：グラム）と表記する。
【００３８】
比較例−１Ａとして以下の構造式（Ａ）を有する化合物（Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ）、比較例−１Ｂとして以下の構造式（Ｂ）を有する化合物（Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ）、比較例−１Ｃとして以下の構造式（Ｃ）を有する化合物（Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ）、比較例−１Ｄとして以下の構造式（Ｄ）を有する化合物（ｉ−Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ）についても、融点及びメソフェイズ転移温度を測定した。測定結果を、以下の表１に示す。
【００３９】
【００４０】
実施例１のＰＸＸ系化合物（ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ，ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ）にあっては、実施例−１Ａ、比較例−１Ｂ、比較例−１Ｃの化合物よりも高い融点を示した。また、実施例１のＰＸＸ系化合物にあっては、メソフェイズ転移温度を測定できなかった。即ち、メソフェイズ転移が生じなかった。一方、比較例−１Ｄは、高い融点を示し、しかも、メソフェイズ転移が生じなかったが、トルエン１００グラムに対して０．３７グラムしか溶解せず、実施例１のＰＸＸ系化合物と比較して有機溶媒への溶解性が劣っていた。云い換えれば、実施例１のＰＸＸ系化合物は高い溶解性を有している。
【００４１】
［表１］
融点 転移温度 溶解度
実施例−１Ａ ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ ２５１゜Ｃ 認められず １．５ｇ
実施例−１Ｂ ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ ２４５゜Ｃ 認められず １．３ｇ
比較例−１Ａ Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ ２４２゜Ｃ １８８゜Ｃ付近 −−−
比較例−１Ｂ Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ ２３１゜Ｃ ２２０゜Ｃ付近 −−−
比較例−１Ｃ Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ ２１７゜Ｃ ７７゜Ｃ付近 −−−
比較例−１Ｄ ｉ−Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ ＞２８０゜Ｃ 認められず ０．３７ｇ
【００４２】
以上のとおり、実施例１のジオキサアンタントレン系化合物にあっては、Ｒが、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基であるが故に、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがない。また、高い融点を有している。
【実施例２】
【００４３】
実施例２は、本開示のジオキサアンタントレン系化合物を含む半導体層を備えた電子デバイスに関する。実施例２あるいは後述する実施例３〜実施例６の電子デバイスは、
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は本開示のジオキサアンタントレン系化合物を含む。具体的には、実施例２あるいは後述する実施例３〜実施例５の電子デバイスは、
（Ａ）制御電極、
（Ｂ）第１電極及び第２電極、並びに、
（Ｃ）第１電極と第２電極の間であって、絶縁層を介して制御電極と対向して設けられ、金属酸化物半導体から成る能動層、
を備えた３端子型電子デバイスである。
【００４４】
より具体的には、実施例２あるいは後述する実施例３〜実施例５の３端子型電子デバイスは、制御電極に印加される電圧によって、第１電極から第２電極に向かって能動層に流れる電流が制御される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、制御電極がゲート電極に相当し、第１電極及び第２電極がソース／ドレイン電極に相当し、絶縁層がゲート絶縁膜に相当し、能動層がチャネル形成領域に相当する。
【００４５】
即ち、図１の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、実施例２の電子デバイスは、半導体装置、具体的には、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ［より具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）］であり、
（Ａ）基体１０上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
（Ｂ）ゲート電極１４及び基体１０上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、
（Ｃ）ゲート絶縁層１５上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、並びに、
（Ｄ）ソース／ドレイン電極１６の間であってゲート絶縁層１５上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７、
を備えている。
【００４６】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図１の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例２の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００４７】
［工程−２００］
先ず、基体１０上にゲート電極１４を形成する。具体的には、ガラス基板１１の表面に形成されたＳｉＯ2から成る絶縁膜１２上に、ゲート電極１４を形成すべき部分が除去されたレジスト層（図示せず）を、リソグラフィ技術に基づき形成する。その後、密着層としてのチタン（Ｔｉ）層（図示せず）、及び、ゲート電極１４としての金（Ａｕ）層を、順次、真空蒸着法にて全面に成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフト・オフ法に基づき、ゲート電極１４を得ることができる。尚、ガラス基板１１の表面に形成されたＳｉＯ2から成る絶縁膜１２上に、印刷法に基づきゲート電極１４を形成することもできる。
【００４８】
［工程−２１０］
次に、ゲート電極１４を含む基体１０（より具体的には、ガラス基板１１の表面に形成された絶縁膜１２）上に、絶縁層に相当するゲート絶縁層１５を形成する。具体的には、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁層１５を、スパッタリング法に基づきゲート電極１４及び絶縁膜１２上に形成する。ゲート絶縁層１５の成膜を行う際、ゲート電極１４の一部をハードマスクで覆うことによって、ゲート電極１４の取出部（図示せず）をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
【００４９】
［工程−２２０］
その後、ゲート絶縁層１５の上に、密着層としての厚さ１ｎｍのクロム（Ｃｒ）層（図示せず）、及び、厚さ２５ｎｍの金（Ａｕ）層から成るソース／ドレイン電極１６を、順次、真空蒸着法に基づき形成する（図１の（Ａ）参照）。これらの層の成膜を行う際、ゲート絶縁層１５の一部をハードマスクで覆うことによって、ソース／ドレイン電極１６をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。尚、ゲート絶縁層１５の上に、印刷法に基づきソース／ドレイン電極１６を形成することもできる。
【００５０】
［工程−２３０］
次いで、チャネル形成領域１７（能動層２０）を、湿式法（塗布法）に基づきゲート絶縁層１５及びソース／ドレイン電極１６上に形成する。具体的には、実施例−１ＡのＰＸＸ系化合物をトルエンに溶解させたＰＸＸ系化合物溶液をスピンコート法により全面に塗布し、乾燥させることで、チャネル形成領域１７をゲート絶縁層１５及びソース／ドレイン電極１６上に形成することができる（図１の（Ｂ）参照）。尚、所望に応じて、チャネル形成領域１７をパターニングしてもよい。
【００５１】
例えば、画像表示装置の製造にあっては、この工程に引き続き、こうして得られたＴＦＴの上あるいは上方に、画像表示部（具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは電気泳動ディスプレイ素子、半導体発光素子等から成る画像表示部）を、周知の方法に基づき形成すればよい。以下に説明する各実施例においても、電子デバイス（ＴＦＴ）の製造の完了後、同様の工程を経ることで画像表示部を得ることができる。
【００５２】
［工程−２４０］
あるいは又、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、ボトムゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）を得ることができる。
【００５３】
実施例２の電子デバイスにあっては、実施例１において説明したＰＸＸ系化合物をチャネル形成領域に用いており、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがなく、高温雰囲気下にあっても電子デバイスの特性に変化が生じ難い。また、電子デバイスの製造工程における高温のプロセスや電子デバイスの使用環境、使用条件等によっても影響を受けない程度に十分に高い融点を有している。例えば、ＴＦＴを液晶表示装置に組み込み、液晶表示素子の駆動に用いた場合、液晶表示装置の背面に配設された所謂バックライトの発する熱によってＴＦＴの温度上昇が生じ得るが、実施例２のＴＦＴにあっては、高温雰囲気下にあってもＴＦＴの特性に変化が生じ難い。
【実施例３】
【００５４】
実施例３は実施例２の変形である。実施例３にあっては、３端子型電子デバイスを、ボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）とした。実施例３の電界効果トランジスタは、図２の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）基体１０上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
（Ｂ）ゲート電極１４及び基体１０上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、
（Ｃ）ゲート絶縁層１５上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８、並びに、
（Ｄ）チャネル形成領域延在部１８上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、
を備えている。
【００５５】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例３の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００５６】
［工程−３００］
先ず、実施例２の［工程−２００］と同様にして、基体１０上にゲート電極１４を形成した後、実施例２の［工程−２１０］と同様にして、ゲート電極１４を含む基体（より具体的には絶縁膜１２）上にゲート絶縁層１５を形成する。
【００５７】
［工程−３１０］
次いで、実施例２の［工程−２３０］と同様にして、能動層２０をゲート絶縁層１５の上に形成する（図２の（Ａ）参照）。こうして、チャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８を得ることができる。尚、このような［工程−３００］及び［工程−３１０］におけるゲート絶縁層１５及び能動層２０の形成方法の代わりに、ゲート絶縁層１５を構成する絶縁体材料と、能動層２０を構成する実施例１において得られたＰＸＸ系化合物とを、前述した溶媒に溶解し、基体１０及びゲート電極１４上に塗布し、乾燥することで、相分離現象を利用してゲート絶縁層１５と能動層２０とに分離させ、ゲート絶縁層１５及び能動層２０の積層構造体を得るといった方法を採用することもできる。
【００５８】
［工程−３２０］
その後、チャネル形成領域延在部１８の上に、チャネル形成領域１７を挟むようにソース／ドレイン電極１６を形成する（図２の（Ｂ）参照）。具体的には、実施例２の［工程−２２０］と同様にして、ソース／ドレイン電極１６としての金（Ａｕ）層を真空蒸着法に基づき形成する。成膜を行う際、チャネル形成領域延在部１８の一部をハードマスクで覆うことによって、ソース／ドレイン電極１６をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。尚、印刷法に基づきソース／ドレイン電極１６を形成することもできる。
【００５９】
［工程−３３０］
次に、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、実施例３の電子デバイスを完成させることができる。
【実施例４】
【００６０】
実施例４も実施例２の変形である。実施例４にあっては、３端子型電子デバイスを、トップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）とした。実施例４の電界効果トランジスタは、図３の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）基体１０上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、
（Ｂ）ソース／ドレイン電極１６の間の基体１０上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極１６及びチャネル形成領域１７上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層１５上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
を備えている。
【００６１】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例４の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００６２】
［工程−４００］
先ず、実施例２の［工程−２２０］と同様の方法で、基体に相当する絶縁膜１２上にソース／ドレイン電極１６を形成した後、実施例２の［工程−２３０］と同様にして、ソース／ドレイン電極１６を含む絶縁膜１２上に、チャネル形成領域１７（能動層２０）を形成する（図３の（Ａ）参照）。
【００６３】
［工程−４１０］
次いで、ゲート絶縁層１５を、実施例２の［工程−２１０］と同様の方法で形成する。その後、チャネル形成領域１７の上のゲート絶縁層１５の部分に、実施例２の［工程−２００］と同様の方法でゲート電極１４を形成する（図３の（Ｂ）参照）。
【００６４】
［工程−４２０］
その後、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、実施例４の電子デバイスを完成させることができる。
【実施例５】
【００６５】
実施例５も実施例２の変形である。実施例５にあっては、３端子型電子デバイスを、トップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）とした。実施例５の電界効果トランジスタは、図４の（Ｃ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）基体１０上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８、
（Ｂ）チャネル形成領域延在部１８上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極１６及びチャネル形成領域１７上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層１５上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
を備えている。
【００６６】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図４の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施例５の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００６７】
［工程−５００］
先ず、実施例２の［工程−２３０］と同様にして、基体１０（より具体的には絶縁膜１２）上に能動層２０を形成することで、チャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８を得ることができる（図４の（Ａ）参照）。
【００６８】
［工程−５１０］
次いで、実施例２の［工程−２２０］と同様の方法で、チャネル形成領域延在部１８上にソース／ドレイン電極１６を形成する（図４の（Ｂ）参照）。
【００６９】
［工程−５２０］
その後、ゲート絶縁層１５を実施例２の［工程−２１０］と同様の方法で形成する。次いで、チャネル形成領域１７の上のゲート絶縁層１５の部分に、実施例２の［工程−２００］と同様の方法でゲート電極１４を形成する（図４の（Ｃ）参照）。
【００７０】
［工程−５３０］
次に、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、実施例５の電子デバイスを完成させることができる。
【実施例６】
【００７１】
実施例６も実施例２の変形であるが、実施例６において、電子デバイスは、具体的には２端子型の電子デバイスから成り、より具体的には、模式的な一部断面図を図５の（Ａ）あるいは図５の（Ｂ）に示すように、
第１電極３１及び第２電極３２、並びに、
第１電極３１と第２電極３２との間に形成された能動層３３、
を備えている。尚、能動層３３は、実施例−１Ａにおいて説明したＰＸＸ系化合物を含む。そして、能動層３３への光の照射によって電力が生成する。即ち、実施例６の電子デバイスは、光電変換素子あるいは太陽電池として機能する。あるいは又、第１電極３１及び第２電極３２への電圧の印加によって能動層３３が発光する発光素子として機能する。
【００７２】
あるいは又、実施例６の電子デバイスは、２端子型電子デバイスから成る化学物質センサーとして機能させることもできる。具体的には、検出すべき化学物質が能動層３３に吸着すると、第１電極３１と第２電極３２との間の電気抵抗値が変化する。従って、第１電極３１と第２電極３２との間に電流を流し、あるいは又、第１電極３１と第２電極３２との間に適切な電圧を印加し、能動層３３の電気抵抗値を測定することで、能動層３３に吸着した化学物質の量（濃度）を測定することができる。尚、化学物質は能動層３３において吸着平衡状態となるので、時間が経過し、能動層３３が置かれた雰囲気における化学物質の量（濃度）が変化すると、平衡状態も変化する。
【００７３】
以上の点を除き、実施例６の電子デバイスの構成、構造は、基本的に、制御電極及び絶縁層を設けない点を除き、実施例２あるいは実施例３において説明した電子デバイスの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。実施例６の電子デバイスは、実施例２の［工程−２２０］〜［工程−２３０］と同様の工程を実行し、あるいは又、実施例３の［工程−３１０］〜［工程−３２０］と同様の工程を実行することで得ることができる。
【００７４】
実施例６の電子デバイスを太陽電池として機能させた場合、太陽光の集光によって能動層の温度が上昇する虞があるが、能動層を構成する本開示のＰＸＸ系化合物は、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがなく、また、高い融点を有しており、高温雰囲気下にあっても太陽電池の特性に変化が生じ難い。また、化学物質センサーとして機能させた場合にあっても、雰囲気の温度に影響を受け難い。
【００７５】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。ジオキサアンタントレン系化合物の具体的な構造は実施例に限定されるものでないし、電子デバイスの構造や構成、形成条件、製造条件も例示であり、適宜変更することができる。本開示の電子デバイスを、例えば、各種画像表示装置や各種電子機器に適用、使用する場合、支持部材に多数の電子デバイスを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイスを切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。
【００７６】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］《ジオキサアンタントレン系化合物》
以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
［２］《電子デバイス》
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は、以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物を含む電子デバイス。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
［３］能動層は、ジオキサアンタントレン系化合物を基体上に塗布し、乾燥させることで形成される［２］に記載の電子デバイス。
［４］表示素子、表示装置、太陽電池又はセンサーである［２］又は［３］に記載の電子デバイス。
【符号の説明】
【００７７】
１０・・・基体、１１・・・ガラス基板、１２・・・絶縁膜、１４・・・ゲート電極（制御電極）、１５・・・ゲート絶縁層（絶縁層）、１６・・・ソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、１７・・・チャネル形成領域、１８・・・チャネル形成領域延在部、２０，３３・・・能動層、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ジオキサアンタントレン系化合物、及び、係るジオキサアンタントレン系化合物を含む半導体層を備えた電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体材料から成る半導体層を備えた半導体装置等の電子デバイスが注目されている。このような電子デバイスは、無機材料から成る半導体層を備えた構成と比較して、半導体層を低温で塗布成膜することが可能である。そのため、大面積化に有利であると共に、プラスチック等の、耐熱性は低いが、可撓性を有する基板上への形成が可能であり、多機能化と共に、印刷技術等を用いた低コスト化も期待されている。
【０００３】
現在、半導体層を構成する有機半導体材料として、例えば、下記の構造式を有するアントラセン、ナフタセン、ペンタセン等のポリアセン化合物が広く研究されている。また、本出願人は、例えば、特開２０１０−００６７９４において、各種のジオキサアンタントレン系化合物、及び、係るジオキサアンタントレン系化合物を用いた半導体装置を提案している。
【０００４】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００６７９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特開２０１０−００６７９４に開示された各種のジオキサアンタントレン系化合物において、下記の構造式を有するジオキサアンタントレン系化合物から成る薄膜は、溶解性、分子配向性を向上させるために用いている直鎖アルキル基に起因して、高温雰囲気下にあっては、液晶性を発現し、分子配列に変化が生じる場合がある。即ち、メソフェイズ（液晶転移）が生じる場合がある。そして、このような分子配列の変化は、電子デバイス、例えば、半導体装置の特性に影響を及ぼし、移動度の低下やオン電流の低下等を引き起こす。また、電子デバイスの製造工程における高温のプロセスや電子デバイスの使用環境、使用条件等によっても影響を受けない程度に十分に高い融点を有する有機半導体材料が強く要望されている。
【０００７】
【０００８】
従って、本開示の目的は、高温雰囲気下にあっても特性に変化が生じ難い有機半導体材料（具体的には、ジオキサアンタントレン系化合物）、及び、係る有機半導体材料から成る半導体層を備えた電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本開示のジオキサアンタントレン系化合物は、以下の構造式（１）で表される。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【００１０】
また、上記の目的を達成するための本開示の電子デバイスは、
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は、上記の本開示のジオキサアンタントレン系化合物を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本開示のジオキサアンタントレン系化合物、あるいは又、本開示の電子デバイスにおいて用いられるジオキサアンタントレン系化合物にあっては、Ｒが、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基であるが故に、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがなく、高温雰囲気下にあっても電子デバイスの特性に変化が生じ難い。また、電子デバイスの製造工程における高温のプロセスや電子デバイスの使用環境、使用条件等によっても影響を受けない程度に十分に高い融点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例３の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例４の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例５の電子デバイスの製造方法の概要を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例６の電子デバイスの模式的な一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示のジオキサアンタントレン系化合物及び電子デバイス、全般に関する説明
２．実施例１（本開示のジオキサアンタントレン系化合物）
３．実施例２（本開示の電子デバイス、３端子型電子デバイス）
４．実施例３（実施例２の変形）
５．実施例４（実施例２の別の変形）
６．実施例５（実施例２の更に別の変形）
７．実施例６（実施例２の更に別の変形、２端子型電子デバイス）、その他
【００１４】
［本開示のジオキサアンタントレン系化合物及び電子デバイス、全般に関する説明］
本開示の電子デバイスにおいて、能動層は、ジオキサアンタントレン系化合物を基体上に塗布し、乾燥させることで形成される形態とすることが好ましい。また、本開示のジオキサアンタントレン系化合物、あるいは又、本開示の電子デバイスにおいて用いられるジオキサアンタントレン系化合物にあっては、有機溶媒（具体的には、トルエン）に対する溶解度が、有機溶媒１００グラムに対して０．５グラム以上であることが、塗布法、印刷法、コーティング法等の湿式法に基づきジオキサアンタントレン系化合物を含む層（例えば、能動層）を形成できるといった観点から好ましい。
【００１５】
本開示の電子デバイスは、所謂３端子構造を有していてもよいし、２端子構造を有していてもよい。前者の場合にあっては、電子デバイスは、絶縁層、及び、絶縁層を介して、第１電極と第２電極との間に位置する能動層の部分に対向して設けられた制御電極を更に備えている。そして、このような３端子構造を有する電子デバイスによって、例えば、電界効果トランジスタ、より具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が構成され、あるいは又、発光素子が構成される。即ち、制御電極、第１電極及び第２電極への電圧の印加によって能動層が発光する発光素子（有機発光素子、有機発光トランジスタ）を構成することができる。これらの電子デバイスにおいては、制御電極に印加される電圧によって、第１電極から第２電極に向かって能動層に流れる電流が制御される。ここで、発光素子において、能動層を構成する有機半導体材料は、制御電極に印加される電圧に基づく変調による電荷の蓄積や、注入された電子と正孔（ホール）との再結合に基づく発光機能を有し、発光強度は、第１電極から第２電極に流れる電流の絶対値に比例し、制御電極に印加する電圧と、第１電極及び第２電極の間に印加する電圧とによって変調することができる。尚、電子デバイスが、電界効果トランジスタとしての機能を発揮するか、発光素子として機能するかは、第１電極及び第２電極への電圧印加状態（バイアス）に依存する。先ず、第２電極からの電子注入が起こらない範囲のバイアスを加えた上で制御電極を変調することにより、第１電極から第２電極へ電流が流れる。これがトランジスタ動作である。一方、正孔が十分に蓄積された上で第１電極及び第２電極へのバイアスが増加されると電子注入が始まり、正孔との再結合によって発光が起こる。また、２端子構造を有する電子デバイスとして、能動層への光の照射によって第１電極と第２電極との間に電流が流れる光電変換素子を挙げることができる。電子デバイスから光電変換素子を構成する場合、光電変換素子によって、具体的には、太陽電池や、イメージセンサー、光センサーといった各種のセンサーを構成することができる。あるいは又、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）あるいは有機ＥＬ表示装置を構成することもできるし、化学物質センサーとして機能させることもできる。即ち、電子デバイスは、表示素子、表示装置、太陽電池又はセンサーである形態とすることができる。尚、３端子構造を有する電子デバイスからも光電変換素子を構成することができ、この場合、制御電極への電圧の印加は行わなくともよいし、行ってもよく、後者の場合、制御電極への電圧の印加によって、流れる電流の変調を行うことが可能となる。また、本開示のジオキサアンタントレン系化合物から有機ＥＬ素子の発光部を構成することもできる。
【００１６】
第１電極や第２電極、能動層は、基体上に形成され、あるいは又、基体の上方に形成される。
【００１７】
本開示の電子デバイスから半導体装置を構成する場合、半導体装置として、具体的には、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴ、トップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴ、トップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴを挙げることができる。
【００１８】
半導体装置を、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）から構成する場合、係るボトムゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成されたゲート電極（制御電極）、
（Ｂ）ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、
（Ｃ）ゲート絶縁層上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、並びに、
（Ｄ）ソース／ドレイン電極の間であってゲート絶縁層上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域、
を備えている。
【００１９】
あるいは又、半導体装置を、ボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴから構成する場合、係るボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成されたゲート電極（制御電極）、
（Ｂ）ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、
（Ｃ）ゲート絶縁層上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部、並びに、
（Ｄ）チャネル形成領域延在部上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、
を備えている。
【００２０】
あるいは又、半導体装置を、トップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴから構成する場合、係るトップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、
（Ｂ）ソース／ドレイン電極の間の基体上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極（制御電極）、
を備えている。
【００２１】
あるいは又、半導体装置を、トップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴから構成する場合、係るトップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴは、
（Ａ）基体上に形成され、能動層によって構成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部、
（Ｂ）チャネル形成領域延在部上に形成されたソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁層（絶縁層）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極（制御電極）、
を備えている。
【００２２】
ここで、基体は、酸化ケイ素系材料（例えば、ＳｉＯXやスピンオンガラス（ＳＯＧ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ））；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）やＨｆＯ2等の金属酸化物高誘電絶縁膜；金属酸化物；金属塩から構成することができる。基体をこれらの材料から構成する場合、基体を、以下に挙げる材料から適宜選択された支持体上に（あるいは支持体の上方に）形成すればよい。即ち、支持体として、あるいは又、上述した基体以外の基体として、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミドに例示される有機ポリマー（高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する）を挙げることができ、あるいは又、雲母等の天然鉱物系絶縁材料、金属系半導体材料、分子性半導体材料を挙げることができる。このような可撓性を有する高分子材料から構成された基体を使用すれば、例えば曲面形状を有する画像表示装置（ディスプレイ装置）や電子機器への電子デバイスの組込みあるいは一体化が可能となる。あるいは又、基体として、各種ガラス基板や、表面に絶縁膜が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、表面に絶縁膜が形成された導電性基板（金やアルミニウム、ステンレス鋼等の金属や合金から成る基板、高配向性グラファイトから成る基板）を挙げることができる。電気絶縁性の支持体としては、以上に説明した材料から適切な材料を選択すればよい。支持体として、その他、導電性基板（金やアルミニウム等の金属から成る基板、高配向性グラファイトから成る基板、ステンレス鋼基板等）を挙げることができる。また、電子デバイスの構成、構造によっては、電子デバイスが支持部材上に設けられているが、この支持部材も上述した材料から構成することができる。
【００２３】
制御電極、第１電極、第２電極、ゲート電極やソース／ドレイン電極、配線（以下、これらを総称して、『制御電極等』と呼ぶ）を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ルテニウム（Ｒｈ）、ルビジウム（Ｒｂ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料等の導電性物質を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、制御電極等を構成する材料として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］やＴＴＦ−ＴＣＮＱ、ポリアニリンといった有機材料（導電性高分子）を挙げることもできる。制御電極等を構成する材料は、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【００２４】
制御電極等の形成方法として、これらを構成する材料にも依るが、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）；パルスレーザ堆積法（ＰＬＤ）、アーク放電法；ＭＯＣＶＤ法を含む各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）；スピンコート法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、反転オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、凸版印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクト法といった各種印刷法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、キャスティング法、キャピラリーコーター法、バーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スタンプ法；キャスト法；ディスペンサーを用いる方法；スプレー法；リフト・オフ法；シャドウマスク法；並びに、電解メッキ法や無電解メッキ法あるいはこれらの組合せといったメッキ法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。尚、ＰＶＤ法として、（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着、ルツボを加熱する方法等の各種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法、（ｄ）ＤＣ（direct current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法を挙げることができる。制御電極等をエッチング方法に基づき形成する場合、ドライエッチング法やウェットエッチング法を採用すればよく、ドライエッチング法として、例えば、イオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を挙げることができる。また、制御電極等を、レーザアブレーション法、マスク蒸着法、レーザ転写法等に基づき形成することもできる。
【００２５】
絶縁層（ゲート絶縁層）を構成する材料として、酸化ケイ素系材料；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）やＨｆＯ2等の金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリスチレン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等のシラノール誘導体（シランカップリング剤）；オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極（ゲート電極）と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料（有機ポリマー）を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。ここで、酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン（ＳｉＯX）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率材料［例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、アモルファスフッ素樹脂（例えば、旭硝子株式社製ＣＹＴＯＰ）、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ］を例示することができる。
【００２６】
絶縁層（ゲート絶縁層）は、上述の各種ＰＶＤ法；各種ＣＶＤ法；スピンコート法；上述した各種印刷法；上述した各種コーティング法；浸漬法；キャスティング法；ゾル−ゲル法；電着法；シャドウマスク法；及び、スプレー法の内のいずれかによって形成することができる。あるいは又、制御電極（ゲート電極）の表面を酸化あるいは窒化することによって形成することができるし、制御電極の表面に酸化膜や窒化膜を成膜することで得ることもできる。制御電極の表面を酸化する方法として、制御電極を構成する材料にも依るが、Ｏ2プラズマを用いた酸化法、陽極酸化法を例示することができる。また、制御電極の表面を窒化する方法として、制御電極を構成する材料にも依るが、Ｎ2プラズマを用いた窒化法を例示することができる。あるいは又、例えば、Ａｕ電極に対しては、一端をメルカプト基で修飾された直鎖状炭化水素のように、制御電極と化学的に結合を形成し得る官能基を有する絶縁性分子によって、浸漬法等の方法で自己組織的に制御電極表面を被覆することで、制御電極（ゲート電極）の表面に絶縁層（ゲート絶縁層）を形成することもできる。あるいは又、制御電極（ゲート電極）の表面をシラノール誘導体（シランカップリング剤）により修飾することで、絶縁層（ゲート絶縁層）を形成することもできる。
【００２７】
能動層、あるいは、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の形成方法として、上述した各種印刷法；各種コーティング法；ディスペンサーを用いる方法；スピンコート法；スプレー法の内のいずれかの湿式法を挙げることができるが、これに限定するものではなく、場合によっては、上述した各種ＰＶＤ法；ＣＶＤ法；リフト・オフ法；シャドウマスク法を採用することもできる。ジオキサアンタントレン系化合物に添加物（例えば、ｎ型不純物やｐ型不純物といった、所謂ドーピング材料）を加えることもできる。
【００２８】
本開示の電子デバイスを組み込む装置として、例えば、画像表示装置を例示することができる。ここで、画像表示装置として、所謂デスクトップ型のパーソナルコンピュータ、ノートブック型のパーソナルコンピュータ、モバイル型のパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスト）、携帯電話、ゲーム機、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、コピー機、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、電卓、家電製品の表示部、ポイントカード等のカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰ等における各種画像表示装置（例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置、電気泳動表示装置、冷陰極電界放出表示装置等）を挙げることができる。また、各種照明装置を挙げることもできる。
【００２９】
電子デバイスを、各種画像表示装置や各種電子機器に適用、使用する場合、支持部材に多数の電子デバイスを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイスを切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。また、電子デバイスを樹脂にて封止してもよい。
【実施例１】
【００３０】
実施例１は、本開示のジオキサアンタントレン系化合物（以下、『ＰＸＸ系化合物』と略記する）に関する。実施例１のＰＸＸ系化合物は、以下の構造式（１）、より具体的には、以下の構造式（１Ａ）で表される。尚、このような構造式を有するＰＸＸ系化合物を、便宜上、実施例−１Ａの『ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ』と呼ぶ。この実施例−１Ａのｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸは、６，１２−ジオキサアンタントレン（ペリキサンテノキサンテン，6,12-dioxaanthanthrene）の３位及び９位がフェニル基で置換され、更には、各フェニル基の４位（パラ）がイソブチル基で置換されたものである。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
このような実施例１のＰＸＸ系化合物（ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ）は、ペリキサンテノキサンテンと臭素とを反応させて３，９−ジブロモペリキサンテノキサンテンを得た後、パラジウム触媒の存在下、３．５当量のパラ−イソブチルフェニルボロン酸との間でクロスカップリング反応させることで得ることができた。
【００３４】
あるいは又、実施例１のＰＸＸ系化合物は、以下の構造式（１Ｂ）で表される。尚、このような構造式を有するＰＸＸ系化合物を、便宜上、実施例−１Ｂの『ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ』と呼ぶ。この実施例−１Ｂのｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸは、６，１２−ジオキサアンタントレンの３位及び９位がフェニル基で置換され、更には、各フェニル基の４位（パラ）がイソペンチル基で置換されたものである。
【００３５】
【００３６】
このような実施例１のＰＸＸ系化合物（ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ）は、ペリキサンテノキサンテンと臭素とを反応させて３，９−ジブロモペリキサンテノキサンテンを得た後、パラジウム触媒の存在下、３．５当量の１−ピナコールボリル−４−イソペンチルベンゼンとの間でクロスカップリング反応させることで得ることができた。尚、１−ピナコールボリル−４−イソペンチルベンゼンは、ブロモベンゼンからフリーデル・クラフツ（Friedel-Crafts）アシル化反応、ウォルフ・キッシュナー（Wolff-Kishner）還元反応を経て得られる１―ブロモ−４−イソペンチルベンゼンをボロン酸エステル化反応させることによって得ることができる。
【００３７】
ＰＸＸ系化合物の融点及びメソフェイズ転移温度は、ＴＧ−ＤＴＡ（示差熱-熱重量同時測定）及びＤＳＣ（示差走査熱量測定）に基づき求めることができる。また、有機溶媒に対する溶解度を測定した。具体的には、トルエン１００グラムに対して何グラムのＰＸＸ系化合物が溶解するかを測定した。測定結果を表１に示すが、表１中、メソフェイズ転移温度を『転移温度』と表記する。トルエン１００グラムに対して何グラムのＰＸＸ系化合物が溶解するかの結果を『溶解度』（単位：グラム）と表記する。
【００３８】
比較例−１Ａとして以下の構造式（Ａ）を有する化合物（Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ）、比較例−１Ｂとして以下の構造式（Ｂ）を有する化合物（Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ）、比較例−１Ｃとして以下の構造式（Ｃ）を有する化合物（Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ）、比較例−１Ｄとして以下の構造式（Ｄ）を有する化合物（ｉ−Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ）についても、融点及びメソフェイズ転移温度を測定した。測定結果を、以下の表１に示す。
【００３９】
【００４０】
実施例１のＰＸＸ系化合物（ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ，ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ）にあっては、実施例−１Ａ、比較例−１Ｂ、比較例−１Ｃの化合物よりも高い融点を示した。また、実施例１のＰＸＸ系化合物にあっては、メソフェイズ転移温度を測定できなかった。即ち、メソフェイズ転移が生じなかった。一方、比較例−１Ｄは、高い融点を示し、しかも、メソフェイズ転移が生じなかったが、トルエン１００グラムに対して０．３７グラムしか溶解せず、実施例１のＰＸＸ系化合物と比較して有機溶媒への溶解性が劣っていた。云い換えれば、実施例１のＰＸＸ系化合物は高い溶解性を有している。
【００４１】
［表１］
融点 転移温度 溶解度
実施例−１Ａ ｉ−Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ ２５１゜Ｃ 認められず １．５ｇ
実施例−１Ｂ ｉ−Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ ２４５゜Ｃ 認められず １．３ｇ
比較例−１Ａ Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ ２４２゜Ｃ １８８゜Ｃ付近 −−−
比較例−１Ｂ Ｃ4Ｐｈ−ＰＸＸ ２３１゜Ｃ ２２０゜Ｃ付近 −−−
比較例−１Ｃ Ｃ5Ｐｈ−ＰＸＸ ２１７゜Ｃ ７７゜Ｃ付近 −−−
比較例−１Ｄ ｉ−Ｃ3Ｐｈ−ＰＸＸ ＞２８０゜Ｃ 認められず ０．３７ｇ
【００４２】
以上のとおり、実施例１のジオキサアンタントレン系化合物にあっては、Ｒが、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基であるが故に、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがない。また、高い融点を有している。
【実施例２】
【００４３】
実施例２は、本開示のジオキサアンタントレン系化合物を含む半導体層を備えた電子デバイスに関する。実施例２あるいは後述する実施例３〜実施例６の電子デバイスは、
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は本開示のジオキサアンタントレン系化合物を含む。具体的には、実施例２あるいは後述する実施例３〜実施例５の電子デバイスは、
（Ａ）制御電極、
（Ｂ）第１電極及び第２電極、並びに、
（Ｃ）第１電極と第２電極の間であって、絶縁層を介して制御電極と対向して設けられ、金属酸化物半導体から成る能動層、
を備えた３端子型電子デバイスである。
【００４４】
より具体的には、実施例２あるいは後述する実施例３〜実施例５の３端子型電子デバイスは、制御電極に印加される電圧によって、第１電極から第２電極に向かって能動層に流れる電流が制御される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、制御電極がゲート電極に相当し、第１電極及び第２電極がソース／ドレイン電極に相当し、絶縁層がゲート絶縁膜に相当し、能動層がチャネル形成領域に相当する。
【００４５】
即ち、図１の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、実施例２の電子デバイスは、半導体装置、具体的には、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ［より具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）］であり、
（Ａ）基体１０上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
（Ｂ）ゲート電極１４及び基体１０上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、
（Ｃ）ゲート絶縁層１５上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、並びに、
（Ｄ）ソース／ドレイン電極１６の間であってゲート絶縁層１５上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７、
を備えている。
【００４６】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図１の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例２の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００４７】
［工程−２００］
先ず、基体１０上にゲート電極１４を形成する。具体的には、ガラス基板１１の表面に形成されたＳｉＯ2から成る絶縁膜１２上に、ゲート電極１４を形成すべき部分が除去されたレジスト層（図示せず）を、リソグラフィ技術に基づき形成する。その後、密着層としてのチタン（Ｔｉ）層（図示せず）、及び、ゲート電極１４としての金（Ａｕ）層を、順次、真空蒸着法にて全面に成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフト・オフ法に基づき、ゲート電極１４を得ることができる。尚、ガラス基板１１の表面に形成されたＳｉＯ2から成る絶縁膜１２上に、印刷法に基づきゲート電極１４を形成することもできる。
【００４８】
［工程−２１０］
次に、ゲート電極１４を含む基体１０（より具体的には、ガラス基板１１の表面に形成された絶縁膜１２）上に、絶縁層に相当するゲート絶縁層１５を形成する。具体的には、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁層１５を、スパッタリング法に基づきゲート電極１４及び絶縁膜１２上に形成する。ゲート絶縁層１５の成膜を行う際、ゲート電極１４の一部をハードマスクで覆うことによって、ゲート電極１４の取出部（図示せず）をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
【００４９】
［工程−２２０］
その後、ゲート絶縁層１５の上に、密着層としての厚さ１ｎｍのクロム（Ｃｒ）層（図示せず）、及び、厚さ２５ｎｍの金（Ａｕ）層から成るソース／ドレイン電極１６を、順次、真空蒸着法に基づき形成する（図１の（Ａ）参照）。これらの層の成膜を行う際、ゲート絶縁層１５の一部をハードマスクで覆うことによって、ソース／ドレイン電極１６をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。尚、ゲート絶縁層１５の上に、印刷法に基づきソース／ドレイン電極１６を形成することもできる。
【００５０】
［工程−２３０］
次いで、チャネル形成領域１７（能動層２０）を、湿式法（塗布法）に基づきゲート絶縁層１５及びソース／ドレイン電極１６上に形成する。具体的には、実施例−１ＡのＰＸＸ系化合物をトルエンに溶解させたＰＸＸ系化合物溶液をスピンコート法により全面に塗布し、乾燥させることで、チャネル形成領域１７をゲート絶縁層１５及びソース／ドレイン電極１６上に形成することができる（図１の（Ｂ）参照）。尚、所望に応じて、チャネル形成領域１７をパターニングしてもよい。
【００５１】
例えば、画像表示装置の製造にあっては、この工程に引き続き、こうして得られたＴＦＴの上あるいは上方に、画像表示部（具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは電気泳動ディスプレイ素子、半導体発光素子等から成る画像表示部）を、周知の方法に基づき形成すればよい。以下に説明する各実施例においても、電子デバイス（ＴＦＴ）の製造の完了後、同様の工程を経ることで画像表示部を得ることができる。
【００５２】
［工程−２４０］
あるいは又、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、ボトムゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）を得ることができる。
【００５３】
実施例２の電子デバイスにあっては、実施例１において説明したＰＸＸ系化合物をチャネル形成領域に用いており、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがなく、高温雰囲気下にあっても電子デバイスの特性に変化が生じ難い。また、電子デバイスの製造工程における高温のプロセスや電子デバイスの使用環境、使用条件等によっても影響を受けない程度に十分に高い融点を有している。例えば、ＴＦＴを液晶表示装置に組み込み、液晶表示素子の駆動に用いた場合、液晶表示装置の背面に配設された所謂バックライトの発する熱によってＴＦＴの温度上昇が生じ得るが、実施例２のＴＦＴにあっては、高温雰囲気下にあってもＴＦＴの特性に変化が生じ難い。
【実施例３】
【００５４】
実施例３は実施例２の変形である。実施例３にあっては、３端子型電子デバイスを、ボトムゲート／トップコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）とした。実施例３の電界効果トランジスタは、図２の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）基体１０上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
（Ｂ）ゲート電極１４及び基体１０上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、
（Ｃ）ゲート絶縁層１５上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８、並びに、
（Ｄ）チャネル形成領域延在部１８上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、
を備えている。
【００５５】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例３の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００５６】
［工程−３００］
先ず、実施例２の［工程−２００］と同様にして、基体１０上にゲート電極１４を形成した後、実施例２の［工程−２１０］と同様にして、ゲート電極１４を含む基体（より具体的には絶縁膜１２）上にゲート絶縁層１５を形成する。
【００５７】
［工程−３１０］
次いで、実施例２の［工程−２３０］と同様にして、能動層２０をゲート絶縁層１５の上に形成する（図２の（Ａ）参照）。こうして、チャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８を得ることができる。尚、このような［工程−３００］及び［工程−３１０］におけるゲート絶縁層１５及び能動層２０の形成方法の代わりに、ゲート絶縁層１５を構成する絶縁体材料と、能動層２０を構成する実施例１において得られたＰＸＸ系化合物とを、前述した溶媒に溶解し、基体１０及びゲート電極１４上に塗布し、乾燥することで、相分離現象を利用してゲート絶縁層１５と能動層２０とに分離させ、ゲート絶縁層１５及び能動層２０の積層構造体を得るといった方法を採用することもできる。
【００５８】
［工程−３２０］
その後、チャネル形成領域延在部１８の上に、チャネル形成領域１７を挟むようにソース／ドレイン電極１６を形成する（図２の（Ｂ）参照）。具体的には、実施例２の［工程−２２０］と同様にして、ソース／ドレイン電極１６としての金（Ａｕ）層を真空蒸着法に基づき形成する。成膜を行う際、チャネル形成領域延在部１８の一部をハードマスクで覆うことによって、ソース／ドレイン電極１６をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。尚、印刷法に基づきソース／ドレイン電極１６を形成することもできる。
【００５９】
［工程−３３０］
次に、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、実施例３の電子デバイスを完成させることができる。
【実施例４】
【００６０】
実施例４も実施例２の変形である。実施例４にあっては、３端子型電子デバイスを、トップゲート／ボトムコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）とした。実施例４の電界効果トランジスタは、図３の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）基体１０上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、
（Ｂ）ソース／ドレイン電極１６の間の基体１０上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極１６及びチャネル形成領域１７上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層１５上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
を備えている。
【００６１】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例４の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００６２】
［工程−４００］
先ず、実施例２の［工程−２２０］と同様の方法で、基体に相当する絶縁膜１２上にソース／ドレイン電極１６を形成した後、実施例２の［工程−２３０］と同様にして、ソース／ドレイン電極１６を含む絶縁膜１２上に、チャネル形成領域１７（能動層２０）を形成する（図３の（Ａ）参照）。
【００６３】
［工程−４１０］
次いで、ゲート絶縁層１５を、実施例２の［工程−２１０］と同様の方法で形成する。その後、チャネル形成領域１７の上のゲート絶縁層１５の部分に、実施例２の［工程−２００］と同様の方法でゲート電極１４を形成する（図３の（Ｂ）参照）。
【００６４】
［工程−４２０］
その後、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、実施例４の電子デバイスを完成させることができる。
【実施例５】
【００６５】
実施例５も実施例２の変形である。実施例５にあっては、３端子型電子デバイスを、トップゲート／トップコンタクト型のＦＥＴ（具体的には、ＴＦＴ）とした。実施例５の電界効果トランジスタは、図４の（Ｃ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）基体１０上に形成され、能動層２０によって構成されたチャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８、
（Ｂ）チャネル形成領域延在部１８上に形成されたソース／ドレイン電極１６（第１電極及び第２電極に相当する）、
（Ｃ）ソース／ドレイン電極１６及びチャネル形成領域１７上に形成されたゲート絶縁層１５（絶縁層に相当する）、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層１５上に形成されたゲート電極１４（制御電極に相当する）、
を備えている。
【００６６】
以下、基体等の模式的な一部端面図である図４の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施例５の電子デバイス（電界効果トランジスタ）の製造方法の概要を説明する。
【００６７】
［工程−５００］
先ず、実施例２の［工程−２３０］と同様にして、基体１０（より具体的には絶縁膜１２）上に能動層２０を形成することで、チャネル形成領域１７及びチャネル形成領域延在部１８を得ることができる（図４の（Ａ）参照）。
【００６８】
［工程−５１０］
次いで、実施例２の［工程−２２０］と同様の方法で、チャネル形成領域延在部１８上にソース／ドレイン電極１６を形成する（図４の（Ｂ）参照）。
【００６９】
［工程−５２０］
その後、ゲート絶縁層１５を実施例２の［工程−２１０］と同様の方法で形成する。次いで、チャネル形成領域１７の上のゲート絶縁層１５の部分に、実施例２の［工程−２００］と同様の方法でゲート電極１４を形成する（図４の（Ｃ）参照）。
【００７０】
［工程−５３０］
次に、全面にパッシベーション膜（図示せず）を形成することで、実施例５の電子デバイスを完成させることができる。
【実施例６】
【００７１】
実施例６も実施例２の変形であるが、実施例６において、電子デバイスは、具体的には２端子型の電子デバイスから成り、より具体的には、模式的な一部断面図を図５の（Ａ）あるいは図５の（Ｂ）に示すように、
第１電極３１及び第２電極３２、並びに、
第１電極３１と第２電極３２との間に形成された能動層３３、
を備えている。尚、能動層３３は、実施例−１Ａにおいて説明したＰＸＸ系化合物を含む。そして、能動層３３への光の照射によって電力が生成する。即ち、実施例６の電子デバイスは、光電変換素子あるいは太陽電池として機能する。あるいは又、第１電極３１及び第２電極３２への電圧の印加によって能動層３３が発光する発光素子として機能する。
【００７２】
あるいは又、実施例６の電子デバイスは、２端子型電子デバイスから成る化学物質センサーとして機能させることもできる。具体的には、検出すべき化学物質が能動層３３に吸着すると、第１電極３１と第２電極３２との間の電気抵抗値が変化する。従って、第１電極３１と第２電極３２との間に電流を流し、あるいは又、第１電極３１と第２電極３２との間に適切な電圧を印加し、能動層３３の電気抵抗値を測定することで、能動層３３に吸着した化学物質の量（濃度）を測定することができる。尚、化学物質は能動層３３において吸着平衡状態となるので、時間が経過し、能動層３３が置かれた雰囲気における化学物質の量（濃度）が変化すると、平衡状態も変化する。
【００７３】
以上の点を除き、実施例６の電子デバイスの構成、構造は、基本的に、制御電極及び絶縁層を設けない点を除き、実施例２あるいは実施例３において説明した電子デバイスの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。実施例６の電子デバイスは、実施例２の［工程−２２０］〜［工程−２３０］と同様の工程を実行し、あるいは又、実施例３の［工程−３１０］〜［工程−３２０］と同様の工程を実行することで得ることができる。
【００７４】
実施例６の電子デバイスを太陽電池として機能させた場合、太陽光の集光によって能動層の温度が上昇する虞があるが、能動層を構成する本開示のＰＸＸ系化合物は、高温雰囲気下にあっても液晶性を発現することがなく、即ち、分子配列に変化が生じることがなく、また、高い融点を有しており、高温雰囲気下にあっても太陽電池の特性に変化が生じ難い。また、化学物質センサーとして機能させた場合にあっても、雰囲気の温度に影響を受け難い。
【００７５】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。ジオキサアンタントレン系化合物の具体的な構造は実施例に限定されるものでないし、電子デバイスの構造や構成、形成条件、製造条件も例示であり、適宜変更することができる。本開示の電子デバイスを、例えば、各種画像表示装置や各種電子機器に適用、使用する場合、支持部材に多数の電子デバイスを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイスを切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。
【００７６】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］《ジオキサアンタントレン系化合物》
以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
［２］《電子デバイス》
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は、以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物を含む電子デバイス。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
［３］能動層は、ジオキサアンタントレン系化合物を基体上に塗布し、乾燥させることで形成される［２］に記載の電子デバイス。
［４］表示素子、表示装置、太陽電池又はセンサーである［２］又は［３］に記載の電子デバイス。
【符号の説明】
【００７７】
１０・・・基体、１１・・・ガラス基板、１２・・・絶縁膜、１４・・・ゲート電極（制御電極）、１５・・・ゲート絶縁層（絶縁層）、１６・・・ソース／ドレイン電極（第１電極及び第２電極）、１７・・・チャネル形成領域、１８・・・チャネル形成領域延在部、２０，３３・・・能動層、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【請求項２】
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は、以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物を含む電子デバイス。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【請求項３】
能動層は、ジオキサアンタントレン系化合物を基体上に塗布し、乾燥させることで形成される請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
表示素子、表示装置、太陽電池又はセンサーである請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項１】
以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【請求項２】
第１電極、
第１電極と離間して設けられた第２電極、及び、
第１電極から第２電極に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
有機半導体材料は、以下の構造式（１）で表されるジオキサアンタントレン系化合物を含む電子デバイス。
ここで、Ｒは、炭素数が４以上の分岐を有するアルキル基である。
【請求項３】
能動層は、ジオキサアンタントレン系化合物を基体上に塗布し、乾燥させることで形成される請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
表示素子、表示装置、太陽電池又はセンサーである請求項２に記載の電子デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８７０７０（Ｐ２０１３−８７０７０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７８３８（Ｐ２０１１−２２７８３８）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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