フォトポリマーベースの誘電材料ならびにその調製方法および使用方法
フォトポリマーベースの誘電材料とそれを調製する方法を提供する。そのような誘電材料を含む組成物及び電子デバイスも提供する。１つの態様において、本教示は、誘電材料を調製するのに用いることができるフォトポリマーを提供する。他の望ましい特性の主なものとして、本教示のポリマーは、一般的な有機溶媒に可溶性であり得るが、架橋、例えば、光架橋を受けた後に同じ溶媒に不溶性になることができ、これがある種の加工上の利点を生じさせる。より具体的には、本教示は、ポリマーが架橋することを可能にする、架橋性官能基、例えば、光架橋性官能基を有するポリマーを提供する。架橋官能性は、高密度に架橋したポリマーマトリックスの形成を可能にする。本教示のフォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、誘電体としてのそれらの使用を可能にする優れた絶縁特性を有することができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
導入
高分子誘電材料の開発は、有機電子デバイスの進歩のために必須である。特に、電子ペーパー及び無線高周波識別（ＲＦＩＤ）デバイスなどの有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）に基づく新興の表示及び識別／追跡／標識化技術は、非常に大きい範囲にわたる、かつ高生産方法によるプラスチック、紙又は他の柔軟な基板上のＯＴＦＴの製作を必要とする。したがって、スピンコーティング、キャスティング及び印刷などの溶液処理法により析出させることができるＯＴＦＴ構成要素（半導体、誘電体及び接点）用の新たな材料を開発する相当な努力が払われた。
【０００２】
様々なポリマーがＯＴＦＴ用の誘電体として用いられたが、現世代の高分子誘電体を用いたＯＴＦＴのいくつかの限界が存在する。第一に、従来の高分子誘電体膜の漏洩電流密度は、比較的高い（通常２ＭＶ／ｃｍで＞１×１０−７Ａ／ｃｍ２、４ＭＶ／ｃｍで＞＞１×１０−５Ａ／ｃｍ２）。第二に、非常に少数の高分子誘電材料が、特に安価な印刷技術により溶液処理するのに十分に可溶性である。溶液処理できるものについては、それらは、後続の溶液処理段階（例えば、ＴＦＴデバイスの製作の場合、半導体層（ボトムゲートデバイス用）、導体層及び受動（ｐａｓｓｉｖｅ）層などのオーバーレイ層の析出）に用いられる条件にしばしば耐えぬくことができず、したがって、デバイス製作におけるそれらの適用は著しく制限される。第三に、現在入手可能な高分子誘電材料は、安定なＴＦＴの性能及び動作の前提条件である、サブナノメートル／ナノメートル表面平滑度をしばしば達成できない。
【０００３】
これらの問題に対処するために、架橋メラミン／Ｃｒ６＋塩−ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）及び架橋ベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）などの架橋性高分子誘電体が導入された。しかし、これらの高分子膜は、高焼きなまし温度を必要とし、それらの漏洩電流密度は、通常２ＭＶ／ｃｍで１０−７Ａ／ｃｍ２より高い。これらの高分子誘電体の高い電流漏洩密度は、とりわけ、フェノールベースのポリマーの親水性及び架橋剤添加物の存在などの因子に起因すると考えられている。
【０００４】
他方で、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びポリスチレンなどの疎水性主鎖を有するポリマーは、はるかに低いＴＦＴゲート漏洩電流密度及びより大きい環境安定性を達成する可能性を有する。これらの疎水性ポリマーは、しばしば一般的有機溶媒に可溶性であるが、架橋官能性が欠けるため、さらなる層が析出する後続の溶液相処理段階に耐えることができない。
【０００５】
したがって、当技術分野には、低い電流漏洩密度を示すことができ、溶液法により調製することができ、空気及び／又は水分に対して安定であることができ、多様なゲート及び／又は半導体材料と適合性を示すことができる架橋性高分子誘電材料に対する願望が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記のことを考慮して、本教示は、上で略述したことを含む従来技術の様々な欠陥及び短所に対処することができる、フォトポリマーベースの誘電材料（例えば、膜）及び関連デバイスを提供する。
【０００７】
１つの態様において、本教示は、誘電材料を調製するのに用いることができるフォトポリマーを提供する。他の望ましい特性の主なものとして、本教示のポリマーは、一般的な有機溶媒に可溶性であり得るが、架橋、例えば、光架橋を受けた後に同じ溶媒に不溶性になることができ、これがある種の加工上の利点を生じさせる。より具体的には、本教示は、ポリマーが架橋することを可能にする、架橋性官能基、例えば、光架橋性官能基を有するポリマーを提供する。架橋官能性は、高密度に架橋したポリマーマトリックスの形成を可能にする。本教示のフォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、誘電体としてのそれらの使用を可能にする優れた絶縁特性を有することができる。いくつかの実施形態において、フォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又はそれに等しい漏洩電流密度を有することができる。
【０００８】
本教示のポリマーは、式
【０００９】
【化１】
を有するペンダント基を有することができ、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ及びＺは、本明細書で定義する通りである。特定の実施形態において、本教示は、式
【００１０】
【化２】
を有するポリマーを提供し、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｌ、Ｌ’、Ｗ、Ｚ、ｍ及びｎは、本明細書で定義する通りである。
【００１１】
本教示はまた、上述のポリマーを含む誘電材料を提供する。例えば、誘電材料は、上述のポリマーから調製することができる。互いの上部に逐次的に析出した誘電材料の２つ又はそれ以上の層を含み、層の少なくとも１つが本教示のポリマーから調製されている、多層誘電材料を提供する。これらのフォトポリマーは、様々な印刷技術を含む、様々な溶液法を用いて誘電材料を調製するのに用いることができる。
【００１２】
本教示はさらに、上述の誘電材料のいずれかを含む、又はそれから製作される電子デバイスを提供する。電子デバイスの例は、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）（例えば、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ））及びコンデンサを含むが、これらに限定されない。誘電性構成要素に加えて、これらのデバイスは、例えば、基板構成要素、半導体構成要素及び／又は金属接点構成要素を含むことができる。
【００１３】
上述のポリマー、誘電材料及び電子デバイスを調製する方法も、提供し、本教示の範囲内にある。
【００１４】
本教示の前記並びに他の特徴及び利点は、以下の図、記述及び特許請求の範囲からより十分に理解されるであろう。
【００１５】
下記の図面は、例示の目的のためであって、必ずしも縮小するためでないことは理解されよう。図面は、本教示の範囲を決して制限するもではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】絶縁層が本教示の誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］である異なる加工寸法の種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図２】本教示の誘電材料及び他の比較誘電材料を用いて製作した種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図３】本教示の誘電材料及び他の比較誘電材料を用いて製作した種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図４】本教示のスピンコート誘電材料［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）］を用いて製作したペンタセンベースの有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図５】本教示のスピンコート誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を用いて製作したｎ型有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図６】本教示の２層誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を組み込んでいる金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図７】本教示の多層誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を組み込んでいるペンタセンベースの有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図８】本教示の印刷誘電材料［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）］を用いて製作したペンタセンベースの有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図９】架橋前及び後の本教示の誘電材料のＩＲ吸収スペクトルを示す。
【図１０】本教示のポリマーの典型的なＤＳＣプロットを示す。
【図１１】空気中で５５日間保存した本教示の誘電材料を組み込んでいる金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１２】本教示の印刷誘電材料及びＮ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＰＤＩ−８ＣＮ２）から調製したドロップキャスト半導体層を組み込んでいる有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図１３】１００ｎｍの膜厚を有する本教示の誘電材料を組み込んでいる金属−絶縁体−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１４】本教示の誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］及び競合誘電材料［Ｐ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を用いて製作した種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１５】本教示のスピンコート誘電材料（フォトパターニング、洗浄ともあり対フォトパターニング、洗浄ともなし）を用いて製作した金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１６】有機電界効果トランジスタの種々の構成を示す。
【図１７】本教示のスピンコート誘電材料及びペンタセンから調製した蒸着半導体層を組み込んでいるボトムコンタクトボトムゲート（ｂｏｔｔｏｍ−ｃｏｎｔａｃｔ ｂｏｔｔｏｍ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図１８】本教示のスピンコート誘電材料及びペンタセンから調製した蒸着半導体層を組み込んでいるボトムコンタクトトップゲート（ｂｏｔｔｏｍ−ｃｏｎｔａｃｔ ｔｏｐ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファープロットを示す。
【図１９】本教示のスピンコート誘電材料及びボトムゲート電極としての伝導ポリマーを組み込んでいるトップコンタクトボトムゲート（ｔｏｐ−ｃｏｎｔａｃｔ ｂｏｔｔｏｍ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタの代表的な出力プロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本教示は、誘電材料を調製するのに用いることができるフォトポリマー、そのようにして調製された誘電材料、フォトポリマー及び誘電材料を調製する方法、並びにそのようなフォトポリマー及び誘電材料を含む組成物、物品、構造及びデバイスに関する。
【００１８】
より具体的には、本教示は、優れた絶縁特性を示すことができ、ＯＴＦＴを含む様々な有機電子デバイスを製作するのに用いることができる頑健な不溶性誘電材料を提供するために架橋、例えば、光架橋させることができる溶液処理可能ポリマー（ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｐｒｏｃｅｓｓａｂｌｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）を提供する。誘電材料はまた、空気安定性で、長い貯蔵安定性を有することができ、広範囲のｐ型及びｎ型有機及び無機半導体と適合性を有することができ、様々な有機電子デバイスを製作するための魅力的な材料である。
【００１９】
記述を通して、組成物が固有の成分を有する、包含する、又は含むと記述されている場合、或いは方法が固有の方法の段階を有する、包含する、又は含むと記述されている場合、本教示の組成物も列挙する成分から本質的になり、又はからなり、本教示の方法も列挙する方法の段階から本質的になる、又はからなることが予測される。
【００２０】
本出願において、要素又は成分が列挙する要素又は成分の一覧に含まれている、かつ／又は選択されると言われている場合、要素又は成分は列挙した要素又は成分のいずれか１つであってよく、列挙した要素又は成分の２つ又はそれ以上からなる群から選択することができると理解すべきである。さらに、本明細書で述べる組成物、装置又は方法の要素及び／又は特徴は、明示的であるか、又は黙示的であるかどうかにかかわりなく、本教示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な方法で組合せることができることを理解すべきである。
【００２１】
「含む」「含んでいる」「有する」又は「有している」という語の使用は、特に明確に示さない限り、範囲が設定されておらず、非限定的であると一般的に理解すべきである。
【００２２】
本明細書における単数形の語の使用は、特に明確に示さない限り、複数形の語を含む（及び逆もまた同じ）。さらに、「約」という語の使用が定量的な値の前である場合、本教示は、特に明確に示さない限り、特定の定量的な値自体も含む。本明細書で用いるように、「約」という語は、公称値から±１０％の変動を意味する。
【００２３】
段階の順序又は特定の処置を実施する順序は、本教示が実施可能である限り、重要でないことを理解すべきである。さらに、２つ又はそれ以上の段階又は処置は、同時に実施することができる。
【００２４】
本明細書で用いるように、「ポリマー」又は「高分子化合物」は、共有化学結合により接続された少なくとも２つの反復単位（モノマー）からなる分子を意味する。ポリマー又は高分子化合物は、１つの種類の反復単位のみ並びに２つ又はそれ以上の種類の異なる反復単位を有していてよい。後者の場合、特にポリマーが化学的に著しく異なる反復単位を含む場合、「コポリマー」又は「共重合化合物」という用語を代わりに用いることができる。ポリマーは、一般的に任意選択のペンダント基を有する主鎖を含む。特に示さない限り、コポリマーにおける反復単位の集合は、頭−尾、頭−頭又は尾−尾であってよい。さらに、特に示さない限り、コポリマーは、ランダムコポリマー、交互コポリマー又はブロックコポリマーであってよい。いくつかの実施形態において、下のものと類似の式は、コポリマーを表すのに用いることができ、そのような式は、ｘ％のＱ１、ｙ％のＱ２及びｚ％のＱ３からなる反復パターンを有するコポリマーを含むと解釈すべきであり、ただし、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、以下の異なる反復単位
【００２５】
【化３】
である。
【００２６】
本明細書で用いるように、「ペンダント基」は、ポリマーの主鎖上の置換されている部分を意味する。
【００２７】
本明細書で用いるように、「フォトポリマー」は、しばしばスペクトルの紫外領域における光、又は他の種類の放射線への曝露により、硬化、例えば、架橋させることができるポリマーを意味する。
【００２８】
本明細書で用いるように、「溶液処理可能」は、スピンコーティング、印刷（例えば、インクジェット印刷）、スプレーコーティング、エレクトロスプレーコーティング、ドロップキャスティング、ディップコーティング及びブレードコーティングを含むが、これらに限定されない、様々な溶液相法で用いることができる化合物、材料又は組成物を意味する。
【００２９】
本明細書で用いるように、「ハロ」又は「ハロゲン」は、フルオロ、クロロ、ブロモ及びヨードを意味する。
【００３０】
本明細書で用いるように、「アミノ」は、−ＮＨ２、−ＮＨ−アルキル基、−Ｎ（アルキル）２基、−ＮＨ−アリールアルキル基、−Ｎ（アルキル）−アリールアルキル基及び−Ｎ（アリールアルキル）２基を意味し、−ＮＲ１Ｒ２の定義の範囲内にあり、式中、Ｒ１及びＲ２は本明細書で定義する通りである。
【００３１】
本明細書で用いるように、「アルコキシ」は、−Ｏ−アルキル基を意味し、−ＯＲ３の定義の範囲内にあり、式中、Ｒ３は本明細書で定義する通りである。アルコキシ基の例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ（例えば、ｎ−プロポキシ及びイソプロポキシ）、ｔ−ブトキシ基等を含むが、これらに限定されない。
【００３２】
本明細書で用いるように、「アルキルチオ」は、−Ｓ−アルキル基を意味する。アルキルチオ基の例は、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ（例えば、ｎ−プロピルチオ及びイソプロピルチオ）、ｔ−ブチルチオ基等を含むが、これらに限定されない。
【００３３】
本明細書で用いるように、「エステル」は、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−アルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−アルキル基の両方を意味し、前者の基は−ＯＣ（Ｏ）Ｒ３の定義の範囲内にあり、Ｒ３は本明細書で定義する通りである。
【００３４】
本明細書で用いるように、「オキソ」は、二重結合酸素（すなわち、＝Ｏ）を意味する。
【００３５】
本明細書で用いるように、「アルキル」は、直鎖又は分枝飽和炭化水素基を意味する。アルキル基の例としては、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、プロピル（例えば、ｎ−プロピル及びイソプロピル）、ブチル（例えば、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル）、ペンチル基（例えば、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル）などがある。様々な実施形態において、アルキル基は、１〜３０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ１〜３０アルキル基であってよく、例えば、アルキル基は、１〜２０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ１〜２０アルキル基であってよい。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜６個の炭素原子を有していてよく、「低級アルキル基」と呼ぶことができる。低級アルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル（例えば、ｎ−プロピル及びイソプロピル）及びブチル基（例えば、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル）がある。いくつかの実施形態において、アルキル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００３６】
本明細書で用いるように、「ハロアルキル」は、１つ又は複数のハロゲン置換基を有するアルキル基を意味する。ハロアルキル基の例は、ＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＣＨＦ２、ＣＨ２Ｆ、ＣＣｌ３、ＣＨＣｌ２、ＣＨ２Ｃｌ、Ｃ２Ｃｌ５などを含むが、これらに限定されない。ペルハロアルキル基、すなわち、水素原子のすべてがハロゲン原子で置換されているアルキル基（例えば、ＣＦ３及びＣ２Ｆ５）は、「ハロアルキル」の定義の範囲内に含まれる。例えば、Ｃ１〜２０ハロアルキル基は、式−ＣｎＸ２ｎ＋１又は−ＣｎＨ２ｎ＋１−ｔＸｔを有していてよく、式中、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩであり、ｎは、１〜２０の範囲の整数であり、ｔは、０〜４１の範囲の整数であり、ただし、ｔは、２ｎ＋１未満であるか、又は等しい。
【００３７】
本明細書で用いるように、「アルケニル」は、１つ又は複数の炭素−炭素二重結合を有する直鎖又は分枝アルキル基を意味する。アルケニル基の例は、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ブタジエニル、ペンタジエニル、ヘキサジエニル基などを含むが、これらに限定されない。１つ又は複数の炭素−炭素二重結合は、内部（２−ブタンにおけるように）又は末端（１−ブタンにおけるように）であってよい。様々な実施形態において、アルケニル基は、２〜２０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ２〜２０アルケニル基であってよい。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００３８】
本明細書で用いるように、「アルキニル」は、１つ又は複数の三重炭素−炭素結合を有する直鎖又は分枝アルキル基を意味する。アルキニル基の例は、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニルなどを含むが、これらに限定されない。１つ又は複数の三重炭素−炭素結合は、内部（２−ブチンにおけるように）又は末端（１−ブチンにおけるように）であってよい。様々な実施形態において、アルキニル基は、２〜２０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ２〜２０アルキニル基であってよい。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００３９】
本明細書で用いるように、「シクロアルキル」は、環化アルキル、アルケニル及びアルキニル基を含む非芳香族炭素環基を意味する。シクロアルキル基は、炭素原子が環系の内側又は外側にある、単環式（例えば、シクロヘキシル）又は多環式（例えば、縮合、架橋及び／又はスピロ環系を含む）であってよい。シクロアルキル基の適切な環位置は、定義された化学構造に共有結合させることができる。シクロアルキル基の例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロヘキサジエニル、シクロヘプタトリエニル、ノルボルニル、ノルピニル、ノルカリル、アダマンチル及びスピロ［４．５］デカニル基並びにそれらの類似体、異性体などを含むが、これらに限定されない。様々な実施形態において、シクロアルキル基は、３〜１０個の炭素原子（すなわち、Ｃ３〜１０シクロアルキル基）を含む３〜１４個の炭素原子を有していてよい。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００４０】
本明細書で用いるように、「ヘテロ原子」は、炭素又は水素以外の元素の原子を意味し、例えば、窒素、酸素、ケイ素、硫黄、リン及びセレンを含む。
【００４１】
本明細書で用いるように、「シクロヘテロアルキル」は、Ｏ、Ｎ及びＳから選択される少なくとも１つの環ヘテロ原子を含み、１つ又は複数の二重又は三重結合を場合によって含む、非芳香族シクロアルキル基を意味する。様々な実施形態において、シクロヘテロアルキル基は、３〜１４個の環原子（すなわち、３〜１４員シクロヘテロアルキル基）を含む３〜２０個の環原子を有していてよい。シクロヘテロアルキル環における１つ又は複数のＮ又はＳ原子は、酸化されていてよい（例えば、モルホリンＮ−オキシド、チオモルホリンＳ−オキシド、チオモルホリンＳ，Ｓ−ジオキシド）。いくつかの実施形態において、シクロヘテロアルキル基の窒素原子は、置換基、例えば、水素原子、アルキル基又は本明細書で述べるような他の置換基を有していてよい。シクロヘテロアルキル基はまた、オキソピペリジル、オキソオキサゾリジル、ジオキソ−（１Ｈ，３Ｈ）−ピリミジル、オキソ−２（１Ｈ）−ピリジル等などの１つ又は複数のオキソ基を含んでいてよい。シクロヘテロアルキル基の例としては、とりわけ、モルホリニル、チオモルホリニル、ピラニル、イミダゾリジニル、イミダゾリニル、オキサゾリジニル、ピラゾリジニル、ピラゾリニル、ピロリジニル、ピロリニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ピペリジニル、ピペラジニルなどがある。いくつかの実施形態において、シクロヘテロアルキル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００４２】
本明細書で用いるように、「アリール」は、芳香族単環式炭化水素環系、或いは２つ若しくはそれ以上の芳香族炭化水素環が互いに縮合している（すなわち、共通の結合を有する）か、又は少なくとも１つの芳香族単環式炭化水素環が１つ又は複数のシクロアルキル及び／又はシクロヘテロアルキル環に縮合している多環式環系を意味する。アリール基は、複数の縮合環を含んでいてよい、その環系に６〜１４個の炭素原子を有していてよい。いくつかの実施形態において、多環式アリール基は、７〜１４個の炭素原子を有していてよい。アリール基の適切な環位置は、定義された化学構造に共有結合していてよい。芳香族炭素環式環のみを有するアリール基の例は、フェニル、１−ナフチル（二環式）、２−ナフチル（二環式）、アントラセニル（三環式）、フェナントレニル（三環式）及び同様な基を含むが、これらに限定されない。少なくとも１つの芳香族炭素環式環が１つ又は複数のシクロアルキル及び／又はシクロヘテロアルキル環に縮合している多環式環系の例としては、とりわけ、シクロペンタン（すなわち、５，６−二環式シクロアルキル／芳香環系であるインダニル基）、シクロヘキサン（すなわち、６，６−二環式シクロアルキル／芳香環系であるテトラヒドロナフチル基）、イミダゾリン（すなわち、５，６−二環式シクロヘテロアルキル／芳香環系であるベンゾイミダゾリニル基）及びピラン（すなわち、６，６−二環式シクロヘテロアルキル／芳香環系であるクロメニル基）のベンゾ誘導体などがある。アリール基の他の例は、ベンゾジオキサニル、ベンゾジオキソリル、クロマニル、インドリニル基などを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、アリール基は、本明細書に開示するように５つまでの置換基で置換されていてよい。例えば、アリール基は、１つから５つのハロゲン置換基で置換されていてよく、そのようなアリール基は、「ハロアリール」基と呼ぶことができる。ハロアリール基の例は、フェニル基が５つのハロゲン原子で置換されているペルハロフェニル基である。
【００４３】
本明細書で用いるように、「ヘテロアリール」は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）及び硫黄（Ｓ）から選択される少なくとも１つの環ヘテロ原子を含む芳香族単環式環系又は環系に存在する環の少なくとも１つが芳香族であり、少なくとも１つの環ヘテロ原子を含む多環式環系を意味する。多環式ヘテロアリール基は、互いに縮合した２つ又はそれ以上のヘテロアリール環並びに１つ又は複数の芳香族炭素環式環（アリール基）、非芳香族炭素環式環（シクロアルキル基）及び／又は非芳香族シクロヘテロアルキル基と縮合した単環式ヘテロアリール環を含む。ヘテロアリール基は、全体として、例えば、５〜１４個の環原子を有していてよく、１〜５個の環ヘテロ原子を含む。ヘテロアリール基は、安定な構造をもたらすヘテロ原子又は炭素原子において、定義された化学構造に結合していてよい。一般的に、ヘテロアリール環は、Ｏ−Ｏ、Ｓ−Ｓ又はＳ−Ｏ結合を含まない。しかし、ヘテロアリール基における１つ又は複数のＮ又はＳ原子は、酸化されていてよい（例えば、ピリジンＮ−オキシド、チオフェンＳ−オキシド、チオフェンＳ，Ｓ−ジオキシド）。ヘテロアリール基の例としては、例えば、下に示す５員単環式及び５−６二環式環系などがある。
【００４４】
【化４】
ただし、Ｔは、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、Ｎ−アルキル、Ｎ−アリール又はＮ−（アリールアルキル）（例えば、Ｎ−ベンジル）である。ヘテロアリール基の例としては、ピロリル、フリル、チエニル、ピリジル、ピリミジル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、イミダゾリル、イソチアゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、インドリル、イソインドリル、ベンゾフリル、ベンゾチエニル、キノリル、２−メチルキノリル、イソキノリル、キノキサリル、キナゾリル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾオキサゾリル、シンノリニル、１Ｈ−インダゾリル、２Ｈ−インダゾリル、インドリジニル、イソベンゾフリル、ナフチリジニル、フタラジニル、プテリジニル、プリニル、オキサゾロピリジニル、チアゾロピリジニル、イミダゾピリジニル、フロピリジニル、チエノピリジニル、ピリドピリミジニル、ピリドピラジニル、ピリドピリダジニル、チエノチアゾリル、チエノオキサゾリル、チエノイミダゾリルなどがある。ヘテロアリール基のさらなる例は、４，５，６，７−テトラヒドロインドリル、テトラヒドロキノリル、ベンゾチエノピリジル、ベンゾフロピリジルなどを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００４５】
本教示の化合物は、他の２つの部分との共有結合を形成することができる結合基として本明細書で定義する「二価基」を含んでいてよい。例えば、本教示の化合物は、メチレン基のような二価Ｃ１〜２０アルキル基を含んでいてよいが、これに限定されない。
【００４６】
本明細書で用いるように、「脱離基」（「ＬＧ」）は、例えば、置換又は脱離反応の結果として安定な種として置換することができる荷電又は非荷電原子（又は原子の群）を意味する。脱離基の例は、ハロゲン化物（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、トシラート（トルエンスルホニル基、ＴｓＯ）、メシラート（メタンスルホニル基、ＭｓＯ）、ブロシラート（ｐ−ブロモベンゼンスルホニル基、ＢｓＯ）、ノシラート（４−ニトロベンゼンスルホニル基、ＮｓＯ）、水（Ｈ２Ｏ）、アンモニア（ＮＨ３）及びトリフラート（トリフルオロメタンスルホニル基、ＯＴｆ）を含むが、これらに限定されない。
【００４７】
本明細書における様々な場所において、化合物の置換基を群又は範囲で開示する。該記述は、そのような群及び範囲のメンバーの各及びすべての個別の下位組合せ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を含むことを明確に意図する。例えば、「Ｃ１〜６アルキル」という用語は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ１〜Ｃ６、Ｃ１〜Ｃ５、Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ１〜Ｃ２、Ｃ２〜Ｃ６、Ｃ２〜Ｃ５、Ｃ２〜Ｃ４、Ｃ２〜Ｃ３、Ｃ３〜Ｃ６、Ｃ３〜Ｃ５、Ｃ３〜Ｃ４、Ｃ４〜Ｃ６、Ｃ４〜Ｃ５及びＣ５〜Ｃ６アルキルを個別に開示することを明確に意図する。他の例として、０〜４０の範囲の整数は、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９及び４０を個別に開示することを明確に意図し、１〜２０の範囲の整数は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９及び２０を個別に開示することを明確に意図する。
【００４８】
本明細書を通して、構造を化学名とともに示すこともあり、又は示さないこともある。命名法に関して疑問が生じた場合、構造が優先する。
【００４９】
１つの態様において、本教示は、１つ又は複数の架橋性官能性を含むフォトポリマーを提供する。架橋基は、ポリマーの主鎖に共有結合したペンダント基の一部を形成できる、又はその一部であることができる。より具体的には、本教示は、式
【００５０】
【化５】
を有するペンダント基を含むポリマーを提供し、
式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、
−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である。
【００５１】
いくつかの実施形態において、Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ又はＦであってよい。特定の実施形態において、Ｚは、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ペルフルオロアルキル基、或いはＦのようなハロゲン、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているフェニル基であってよい。例えば、Ｚは、フェニル基、ペルハロフェニル基、或いはトリフルオロメチル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基又は−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基で置換されているフェニル基であってよい。いくつかの実施形態において、Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｏ−、−Ｃ６Ｈ５−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−又は共有結合であってよい。
【００５２】
様々な実施形態において、本教示のポリマーは、式
【００５３】
【化６】
を有する反復単位を有していてよく、
式中、
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれは、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｒ１、Ｒ２、Ｌ及びＺは、本明細書で定義した通りである。
【００５４】
いくつかの実施形態において、本教示のポリマーは、
【００５５】
【化７】
から選択される式を有する反復単位を有していてよく、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＺは、本明細書で定義した通りである。例えば、本教示のポリマーは、式
【００５６】
【化８】
を有する反復単位を有していてよく、
式中、
Ｕは、−Ｙ−又は−Ｙ−Ｏ−Ｙ−であり、
Ｒ１２は、Ｈ、Ｃ１〜２０アルキル基又はＣ１〜２０ハロアルキル基であり、
Ｙは、本明細書で定義した通りである。
【００５７】
いくつかの実施形態において、Ｕは、−Ｏ−又は共有結合であってよい。いくつかの実施形態において、Ｒ１２は、Ｈ、−ＣＦ３、ヘキシル基、デシル基、オクタデシル基又は−（ＣＨ２）３（ＣＦ２）７ＣＦ３であってよい。例えば、本教示のポリマーは、
【００５８】
【化９−１】
【００５９】
【化９−２】
から選択される反復単位を有していてよい。
【００６０】
様々な実施形態において、本教示のポリマーは、式
【００６１】
【化１０】
を有していてよく、
式中、
Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、Ｌ’は、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
Ｗは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ及びｎは、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ≦１、０≦ｎ＜１及びｍ＋ｎ＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｌ、Ｑ、Ｙ及びＺは、本明細書で定義した通りである。
【００６２】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、式
【００６３】
【化１１】
を有していてよく、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６、Ｗ、Ｚ、ｍ及びｎは、本明細書で定義した通りである。
【００６４】
例えば、ポリマーは、
【００６５】
【化１２】
から選択される式を有していてよく、
式中、ｍ及びｎは、本明細書で定義した通りである。
【００６６】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、式
【００６７】
【化１３】
を有していてよく、
式中、ｍ、ｎ、Ｒ１２及びＵは、本明細書で定義した通りである。
【００６８】
例えば、ポリマーは、
【００６９】
【化１４−１】
【００７０】
【化１４−２】
から選択される式を有していてよく、
式中、ｍ及びｎは、本明細書で定義した通りである。
【００７１】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、式
【００７２】
【化１５】
を有していてよく、
式中、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｗ’は、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ’、ｎ’及びｎ’’は、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ’≦１、０≦ｎ’＜１、０≦ｎ’’＜１及びｍ’＋ｎ’＋ｎ’’＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｌ、Ｌ’、Ｗ及びＺは、本明細書で定義した通りである。
【００７３】
特定の実施形態において、Ｗ’は、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であってよい。例えば、Ｗ’は、Ｃ１〜６アルキル基又はＣ１〜６ハロアルキル基であってよい。特定の実施形態において、Ｗ’は、ＣＦ３であってよい。
【００７４】
本教示のポリマーは、以下のポリマーを含んでいてもよいが、これらに限定されない。
【００７５】
【化１６−１】
【００７６】
【化１６−２】
本教示のフォトポリマーは、下のスキーム１に従って合成することができる。当業者に知られているものを含む他の合成経路も用いることができる。
【００７７】
【化１７】
上のスキームにおいて、所望のペンダント基は、ポリマー上の求核基を、求核基、例えば、求電子基との共有結合を形成することができる塩化アシル、アシル無水物又は同様な誘導体及び基と反応させることにより、ポリマー、例えば、疎水性ポリマー主鎖に結合させることができる。特定の理論に拘束されることを望むことなく、ポリマーのＯＨ基を他の酸性がより低い基に誘導体化することによって、本教示のポリマーは、より低い電流漏洩並びに改善された貯蔵安定性を有することができると考えられる。いくつかの実施形態において、
本明細書に開示するポリマーは、一般的な有機溶媒中の十分な溶解度を有することができる。一般的な有機溶媒の例としては、石油エーテル、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、トルエン、キシレン及びメシチレンなどの芳香族炭化水素、アセトン、２−ブタノン及びシクロヘキサノンなどのケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ビス（２−メトキシエチル）エーテル及びジオキサンなどのエーテル、エタノール、プロパノール及びイソプロピルアルコールなどのアルコール、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、酢酸エチルなどの酢酸エステル、ジクロロメタン、クロロホルム及び塩化エチレンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素並びにジメチルホルムアミド及びｎ−メチルピロリドンなどの他の非プロトン性溶媒を含むが、これらに限定されない。本明細書で用いるように、少なくとも１ｍｇの化合物を１ｍＬの溶媒に溶解させることができる場合、化合物は、溶媒に可溶であるとみなすことができる。
【００７８】
本教示のポリマーは、スピンコーティング、プリンティング、ドロップキャスティング、ディップコーティング、吹付け及びブレードコーティングを含むが、これらに限定されない、様々な溶液相法に用いることができる。スピンコーティングは、過剰量のコーティング溶液を基板上にのせ、次いで、基板を高速度で回転させて、遠心力により流体を広げることを必要とする。この技術により調製される、結果と生ずる誘電体膜の厚さは、スピンコーティング速度、溶液の濃度並びに用いる溶媒に依存する。印刷は、例えば、グラビア印刷機械、フレキソ印刷機械又はインクジェット印字装置を用いて実施することができる。これらの場合における誘電体膜の厚さは、溶液の濃度、溶媒の選択及び印刷の繰返し回数に同様に依存する。温度、圧力及び湿度などの環境条件も結果と生ずる膜の厚さに影響を及ぼし得る。用いる特定の印刷技術によって、印刷の質は、溶解度及び粘度などのインクのレオロジー特性を含むが、これらに限定されない、異なるパラメーターによる影響を受ける可能性がある。インクジェット印刷などの非接触印刷技術については、溶解度要件は、一般的にさほど厳しくなく、約１〜４ｍｇ／ｍＬと低い溶解度範囲で十分であり得る。グラビア印刷については、しばしば約５０〜１００ｍｇ／ｍＬの範囲のより高い溶解度範囲が必要であり得る。スクリーン印刷及びフレキソ印刷などの他の接触印刷技術は、例えば、約１００〜１０００ｍｇ／ｍＬのさらにより高い溶解度範囲が必要であり得る。
【００７９】
本明細書に開示したポリマーの利点の１つは、基板上への析出後に架橋、例えば、光架橋するそれらの能力である。架橋官能性は、高密度架橋ポリマーマトリックスの形成を可能にする。架橋ポリマーマトリックスは、例えば、オーバーレイ層（例えば、トップコンタクトＯＦＥＴにおける半導体層）を形成／析出するためのパターニング及び後続の溶液相工程を含むデバイス製作工程に一般的である様々な条件に耐えるのに十分に頑健である。特定の理論に拘束されることを望むことなく、架橋化学は、安定なシクロブタン部分をもたらす２＋２光刺激付加環化を含み得る。架橋化学はまた、フリーラジカル付加を含み得る。本教示のポリマーは、例えば、約２４５ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の紫外光への曝露により、硬化、例えば、光架橋させることができる。架橋は、例えば、荷電粒子のイオンビームを用いた、また放射線源を用いた他の種類の放射線によっても達成することができる。架橋マトリックスの形成の後に、本教示の誘電材料を、追加の誘電、半導体及び／又は伝導層を含む追加の層を誘電材料の上部に形成させることができるパターニング及び処理段階に供することができる。
【００８０】
本教示のフォトポリマーは、低漏洩電流密度、高絶縁破壊電圧、低ヒステリシス、大静電容量、均一な膜厚、溶液処理可能性（ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ）、低温及び／又は大気圧での二次加工可能性、空気及び水分安定性、及び／又は種々のゲート材料及び／又は半導体との適合性を含むが、これらに限定されない、広範囲の望ましい特性及び特徴を示すことができる誘電材料を調製するのに用いることができる。
【００８１】
漏洩電流密度は、大きさが横断面積当たりの漏洩電流であるベクトルと一般的に定義される。本明細書で用いるように、「漏洩電流」は、電流が流れるべきでない半導体構造又はデバイスの領域を横切って流れる制御されていない（「暗」）電流、例えば、金属−酸化膜−半導体（ＭＯＳ）構造におけるゲート酸化膜を横切って流れる電流を意味する。当業者によって知られているように、誘電材料の漏洩電流密度は、誘電材料を用いて標準的金属−絶縁膜−半導体（ＭＩＳ）及び／又は金属−絶縁膜−金属（ＭＩＭ）コンデンサ構造を製作し、次いで、漏洩電流を測定し、測定した電流を金属電極の面積で割ることによって求めることができる。
【００８２】
本教示のフォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、標準ＭＩＳ及びＭＩＭコンデンサ構造から測定される非常に低い漏洩電流密度を有することができる。例えば、本教示のフォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、２ＭＶ／ｃｍで約４×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約２×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約８×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約７×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約６×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約４×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約２×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、或いは２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい漏洩電流密度を有することができる。本教示のフォトポリマーはまた、より高い電圧で低い漏洩電流密度、例えば、４ＭＶ／ｃｍで約１×１０−６Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約５×１０−７Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約３×１０−７Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約１×１０−７Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約５×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、或いは４ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい漏洩電流密度を示す。
【００８３】
本教示のフォトポリマーから調製される誘電材料は、非常に高い絶縁破壊電圧（すなわち、誘電体が破壊し、伝導し始める前に誘電体の両端に加えることができる最大電圧差）に耐えることができることもわかった。例えば、本教示の誘電材料は、４ＭＶ／ｃｍ又はより高い絶縁破壊電圧に、６ＭＶ／ｃｍ又はより高い絶縁破壊電圧に、或いは７ＭＶ／ｃｍ又はより高い絶縁破壊電圧に耐えることができる。
【００８４】
本教示のポリマーは、比較的低いガラス転移温度も有することができる。例えば、本教示のポリマーは、約１００℃未満のガラス転移温度、約９０℃未満のガラス転移温度、約８０℃未満のガラス転移温度、約７０℃未満のガラス転移温度、約６０℃未満のガラス転移温度、約５０℃未満のガラス転移温度、約４０℃未満のガラス転移温度、約３０℃未満のガラス転移温度を有することができる。特定の実施形態において、本教示のポリマーは、約３０℃〜約６０℃の範囲のガラス転移温度を有することができる。ガラス転移温度（Ｔｇ）は、物質が徐々により粘稠になり、ゴム状からガラス状に変化する温度範囲の中間点と定義することができる。この性質のため、本教示のポリマーから析出した誘電材料は、架橋の前の表面平坦化及びピンホールの充填を可能にし、したがって、表面の平滑性（例えば、サブナノメートル表面粗度の達成）並びにそれに応じて、デバイスの性能及び動作を改善することができる。ピンホールは、誘電材料の２つ又はそれ以上の層を互いの上に逐次的に析出させ、それにより、非常に良好な表面の均一性を有することができ、大面積にわたり本質的にピンホールがない状態になることができる多層誘電材料を形成させることによって、充填することもできる。
【００８５】
本教示は、製造品、例えば、本教示の誘電材料並びに基板成分及び／又は半導体成分を含む複合材料をさらに提供する。基板成分は、ドープ処理ケイ素、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＩＴＯ被覆ガラス、ＩＴＯ被覆ポリイミド若しくは他のプラスチック、単独又はポリマー若しくは他の基板上に被覆したアルミニウム若しくは他の金属、ドープ処理ポリチオフェンなどを含むが、これらに限定されない。複合材料は半導体成分を含むことができる。半導体成分は、様々な縮合複素環、ポリチオフェン、縮合芳香族化合物、並びにｐ型又はｎ型であるかにかかわりなく、当技術分野で他の点で既知又は有用であることが認められた、他のそのような有機半導体化合物又は材料から選択することができるが、これらに限定されない。半導体成分はまた、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウムなどの無機半導体材料であってよい。複合材料は、１つ又は複数の電気接点を含んでいてよい。そのような電気接点は、金属（例えば、金）製であってよく、ソース、ドレイン又はゲート接点として機能することができる。上述の複合材料の１つ又は複数のものは、ＯＴＦＴ、特に、ＯＦＥＴ、並びにコンデンサ、相補的回路（例えば、インバータ回路）などの様々な有機電子デバイス内で具現化することができる。
【００８６】
本教示の他の態様は、誘電材料を調製する方法に関する。方法は、本明細書に記載したポリマーを含む溶液を調製する工程及び溶液を基板上に印刷して誘電層を形成する工程を含んでいてよい。方法は、誘電体層を放射線源（例えば、紫外光）に曝露させて架橋を誘発し、それにより、架橋誘電材料を生成させる工程を含んでいてよい。方法はまた、追加の誘電体層を架橋誘電体層上に印刷して多層誘電材料を生成させる工程を含んでいてよい。
【００８７】
本教示の他の態様は、本教示の誘電材料を含む有機電界効果トランジスタを製作する方法に関する。本教示の誘電材料は、トップゲートトップコンタクトコンデンサ構造、トップゲートボトムコンタクトコンデンサ構造、ボトムゲートトップコンタクトコンデンサ構造及びボトムゲートボトムコンタクトコンデンサ構造を含むが、これらに限定されない様々な種類の有機電界効果トランジスタを製作するのに用いることができる。
【００８８】
いくつかの実施形態において、方法は、本明細書で述べたポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を基板（ゲート）上に印刷して誘電体層を形成させる工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、架橋誘電材料上に半導体層を形成させる工程、ならびに半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させて、トップコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００８９】
他の実施形態において、方法は、本明細書で述べた１つ又は複数のポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を基板（ゲート）上に印刷して誘電体層を形成させる工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、架橋誘電材料上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させる工程、第１の電気接点及び第２の電気接点並びに誘電材料の上に半導体層を形成させて（すなわち、電気接点、及び電気接点との間の誘電材料の部分を覆うために）、ボトムコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００９０】
いくつかの実施形態において、方法は、基板上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させる工程、基板並びに第１及び第２の電気接点の上に半導体層を形成させる工程（すなわち、電気接点及び電気接点との間の基板の部分を覆うために）、本明細書で述べた１つ又は複数のポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を半導体層上に印刷して誘電体層を形成する工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、架橋誘電材料上に第３の電気接点（ゲート）を形成させて（ただし第３の電気接点は第１及び第２の電気接点との間の部分の上にある）、ボトムコンタクトトップゲート有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００９１】
他の実施形態において、方法は、基板上に半導体層を形成させる工程、半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させる工程、本明細書で述べた１つ又は複数のポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を、第１及び第２の電気接点並びに第１及び第２の電気接点との間の半導体層の部分の上に印刷して誘電体層を形成させる工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、ならびに誘電材料上に第３の電気接点（ゲート）を形成させて（ただし第３の電気接点は第１及び第２の電気接点との間の部分の上にある）、トップコンタクトトップゲート（ｔｏｐ−ｃｏｎｔａｃｔ ｔｏｐ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００９２】
半導体層及び種々の電気接点は、当業者に知られている種々の析出法により形成させることができる。例えば、半導体層は、物理的蒸着、種々の種類の印刷技術（例えば、フレキソ印刷、リソ印刷、グラビア印刷、インクジェット法、パッド印刷など）、ドロップキャスティング、ディップコーティング、ドクターブレード法、ロールコーティング及びスピンコーティングなどの方法により形成させることができるが、これらに限定されない。電気接点は、熱蒸着及び高周波又は電子ビームスパッタリング、並びにすぐ上で述べたもの（例えば、フレキソ印刷、リソ印刷、グラビア印刷、インクジェット法、パッド印刷、ドロップキャスティング、ディップコーティング、ドクターブレード法、ロールコーティング及びスピンコーティング）を含むが、これらに限定されない種々の析出法などの方法により形成させることができるが、これらに限定されない。
【００９３】
以下の実施例において、本教示によるポリマー及び誘電材料を調製し、ＮＭＲ、ＩＲ分光法、元素分析、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）、ＡＦＭ、並びに金属−絶縁体膜−半導体（ＭＩＳ）デバイス漏洩及びインピーダンス分光法測定によってキャラクタリゼーションを行って、とりわけ、それらの誘電特性並びに種々のｐ型及びｎ型有機半導体との適合性を実証した。これらの誘電体膜に基づく有機電子デバイス、例えば、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）、特に、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）も製作し、キャラクタリゼーションを行った。そのデータを下に記載する。
【００９４】
以下の実施例は、さらに例示し、本教示の理解を促進するために示し、本発明を制限することを意図するものではない。
【実施例】
【００９５】
（実施例１）ポリケイ皮酸ビニルフェニル（ＰＣｙＶＰ）の調製
ポリ（ビニルフェノール）（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル）を２０ｍＬの無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、それに５ｍＬの無水トリエチルアミン（過剰）を加えた。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、５ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（５．２５ｇ、過剰）の溶液を加えた。一夜撹拌した後、反応混合物をろ過し、ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２．５ｇのポリケイ皮酸ビニルフェニル（ＰＣｙＶＰ）を白色粉末として得た。
【００９６】
【化１８】
（実施例２）ポリメタクリル酸シンナモイルエチル［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）］の調製
ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、６ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（６ｇ、３６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷メタノール（ＭｅＯＨ）中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２．５ｇのポリメタクリル酸シンナモイルエチル［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）］を白色固体として得た。
【００９７】
【化１９】
（実施例３）ランダムコポリマーのケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］の調製
ビニルフェノール−メタクリ酸メチル共重合体（１０．０ｇ、Ｍｗ＝８，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：５０ｍモル、プロトンＮＭＲ積分からの計算に基づくビニルフェノール部分の比率５５％）を８０ｍＬの無水ＴＨＦに溶解し、それに９．６ｍＬの無水トリエチルアミンを加えた。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、３０ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１０．９５ｇ、６６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を５０℃に加熱し、一夜撹拌し、その後、反応混合物を７００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。沈殿物をろ過し、ＭｅＯＨで洗浄し、１００ｍＬのＴＨＦに再溶解し、再び沈殿させた。さらに沈殿させた後（合計３回）、１１ｇ以上のランダムコポリマーケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を白色粉末として得た。
【００９８】
１Ｈ ＮＭＲによりシンナモイル部分とメタクリレート部分との共重合体比率が５５％：４５％と確認された。
【００９９】
【化２０】
元素分析、実測値：Ｃ、７６．３１％、Ｈ、６．３１％、計算値：Ｃ、７６．２７％、Ｈ、６．１９％。
【０１００】
（実施例４（比較例））ランダムコポリマーのビニルフェニノールケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］の調製
ビニルフェノール−メタクリ酸メチル共重合体（８．０ｇ、Ｍｗ＝８，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：４０ｍモル、プロトンＮＭＲ積分からの計算に基づくビニルフェノール部分の比率５５％）を６０ｍＬの無水ＴＨＦに溶解し、それに２．６ｍＬの無水トリエチルアミンを加えた。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、２０ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（３ｇ、１８ｍモル）の溶液を加えた。反応物を５０℃に加熱し、一夜撹拌し、その後、反応混合物をろ過した。透明な溶液を真空中においてトリエチルアミン及び溶媒を除去して、８ｇのランダムコポリマーのビニルフェニル−ケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を淡黄色ポリマーとして得た。
【０１０１】
１Ｈ ＮＭＲによりフェノール、シンナモイル及びメタクリレート部分の共重合体比率が３０％、２５％及び４５％であることが確認された。
【０１０２】
【化２１】
（実施例５）高分子量ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．５０）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝１，０００，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を６０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．２８ｇ、７．７ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３０分間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇの高分子量ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．５０）］を白色固体として得た。
【０１０３】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５０％：５０％と確認された。
【０１０４】
【化２２】
（実施例６）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．４６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３０分間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１０５】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１０６】
【化２３】
（実施例７）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（３．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：２３ｍモル）を３０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（３．０７ｇ、１８．４ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で６時間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約３ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）］を白色固体として得た。
【０１０７】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が８０％：２０％と確認された。
【０１０８】
【化２４】
（実施例８）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸（トリフルオロアセトキシ）エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＴＦＡｃＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．４６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３時間撹拌し、その後、３ｍＬの無水トリフルオロ酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−（トリフルオロアセトキシ）メタクリル酸エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＴＦＡｃＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１０９】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１１０】
【化２５】
（実施例９）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸（ペンタフルオロベンゾイル）エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．４６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３時間撹拌し、その後、３ｍＬの塩化ペンタフルオロベンゾイル（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸（ペンタフルオロベンゾイル）エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１１１】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１１２】
【化２６】
（実施例１０）ランダムコポリマーのメタクリル酸３−（トリフルオロメチル）−シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣＦ３ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化３−トリフルオロメチルシンナモイル（２．０６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３時間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸３−（トリフルオロメチル）−シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣＦ３ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１１３】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１１４】
【化２７】
（実施例１１）キャップトポリメタクリル酸シンナモイルエチル［ＣＡＰ−Ｐ（ＣｙＥＭＡ）］の調製
Ｐ（ＣｙＥＭＡ）（３．０ｇ、実施例２）を３０ｍＬの新たに蒸留したＴＨＦに溶解し、得られた溶液を氷水浴中に入れて冷却した。無水トリフルオロ酢酸（０．５ｇ）を遮光して激しく撹拌しながら１滴ずつ加えた。反応物を室温に加温し、３時間撹拌し、減圧下で濃縮して乾燥した。得られた固体を３０ｍＬの新たに蒸留したＴＨＦに溶解し、得られた溶液を氷水浴中に入れて冷却した。無水トリフルオロ酢酸の第２の部分（０．５ｇ）を激しく撹拌しながら１滴ずつ加えた。反応物を室温に加温し、一夜撹拌し、減圧下で濃縮した。残留物をＴＨＦに溶解し、メタノールを加えることにより沈殿させ、再びＴＨＦに溶解し、ジエチルエーテルを加えることにより沈殿させ、得られた固体を真空中で乾燥して、ＣＡＰ−Ｐ（ＣｙＥＭＡ）を白色発泡体として得た（収率＞９５％）。
【０１１５】
（実施例１２）スピンコート誘電体膜の表面形態
実施例１〜３のフォトポリマーをジオキサンに溶解して、それぞれ８０ｍｇ／ｍＬの濃度を有する溶液を得た。次いで、ポリマー溶液を１３００ｒｐｍ（加速２０）で清浄なケイ素基板上にスピンコーティングした。スピンコーティング段階の後に、得られた誘電体膜を１５０Ｗ紫外オーブン中で１０分間処理し、次いで、真空オーブン中で１００℃で１０分間アニーリングして、残存溶媒を完全に除去した。膜厚及び表面平滑度（粗度の二乗平均平方根（ＲＭＳ）により表す）をそれぞれプロフィロメトリ及び原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）により測定した。結果は、本教示のポリマー膜は非常に平滑で、粗度のＲＭＳは約０．４ｎｍの範囲にあることを示すものであった。
【０１１６】
（実施例１３）スピンコート誘電体膜の誘電特性
金属−絶縁体膜−半導体（ＭＩＳ）コンデンサ構造を実施例１１から得られた誘電体膜を用いて製作し、誘電体膜の静電容量を測定した。ＭＩＳ構造の製作のために、多量にドープしたｎ型Ｓｉ（ＭＥＭＣ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、アンチモン／ｎ−ドープ）を半導体として用い、その上に誘電体膜をスピンコーティングして絶縁体層を形成させた。次いで、トップＡｕ電極（面積１＝１００μｍ×１００μｍ；面積２＝２００μｍ×２００μｍ；面積３＝５００μｍ×１０００μｍ；面積４＝１０００μｍ×１０００μｍ；面積５＝１ｃｍ×２ｃｍ）をフォトポリマー絶縁体の上部に＜１×１０−６トルで真空蒸着して、ＭＩＳコンデンサ構造を完成させた。シャドウマスクを用いて、１００μｍ×１００μｍ〜１０００μｍ×１０００μｍの範囲の加工寸法を有する矩形又は正方形Ａｕパッドを蒸着させて、異なるサイズのＭＩＳ構造を形成させることができる。特に示さない限り、本実施例及び以下の実施例における漏洩電流は、２００μｍ×２００μｍの加工寸法を用いたＡｕパッド付きのコンデンサ構造を用いて測定した。本教示の誘電材料に基づくコンデンサのＪ−Ｅ特性は、図１に示すように、Ａｕパッドの面積に無関係であるように思われる。
【０１１７】
ＭＩＳ構造の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）応答は、ローカルＬａｂｖｉｅｗプログラム及び汎用インターフェースバスコミュニケーションにより動作するリモートプリアンプ付き高感度Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ６４３０ Ｓｕｂ−Ｆｅｍｔｏａｍｐ ソースメーター（Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒ）を用いて測定した。すべての測定は、環境大気中（相対湿度＝３０〜８０％）で行った。Ｉ−Ｖ走査中の電気ノイズを最小限にするために、３軸ケーブル及びプロービングシステム（Ｓｉｇｎａｔｏｎｅ、Ｇｉｌｒｏｙ、ＣＡ）を用いてＭＩＳ構造を探査した。Ｓｉｇｎａｔｏｎｅ３軸プロービングシステムとＫｅｉｔｈｌｅｙ ６４３０ソースメーターとの併用により、１０−１５Ａという低い値にノイズレベルが低下し、１０−１４Ａ程度の低い電流の正確な測定が可能であった。測定中、ボトム電極は、計器接地を用いて探査し、トップＡｕパッドは、Ｋｅｉｔｈｌｅｙソースメーターに接続された３軸プローブの軟性チップを用いて探査した。Ｌａｂｖｉｅｗプログラムにより制御されたとき、３軸プローブにバイアスをかけることにより、Ｉ−Ｖスキャンを実施し、回路を通る電流を測定した。スキャン速度は、５〜１５秒／ステップであり、これは遅延時間を０．５秒〜２秒に、ステップ当たりの測定回数を１０〜２０に設定して制御した。
【０１１８】
漏洩電流密度（Ｊ）（Ｉ／Ａｕパッドの面積）対電界（Ｅ）（Ｖ／誘電体層の厚さ）プロットを図２に示す。ＰＶＰ、ＰＭＭＡ及びＰＣｙＶＰから調製した誘電体膜のＪ−Ｅ応答を比較のために含める。
【０１１９】
同様なＭＩＳコンデンサ構造及び試験手順を用いて、実施例４〜１０のフォトポリマーのキャラクタリゼーションを行った。漏洩電流密度（Ｊ）対電界（Ｅ）プロットを実施例２及び３のポリマーに関する比較データとともに図３に示す。誘電特性、すなわち、漏洩電流密度、静電容量（Ｃｉ）及び絶縁破壊電圧（ＢＶ）並びに前述の実施例の膜厚を表１に要約する。
【０１２０】
【表１】
（実施例１４）スピンコート誘電体膜を用いて製作されたペンタセンベースのＯＦＥＴのデバイス性能
ケイ素及びアルミニウムゲート材料上のペンタセンＯＦＥＴを実施例１１及び１２の誘電体膜を用いて製作した。具体的には、ケイ素基板は、Ｍｏｎｔｃｏ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｅｃｈ Ｉｎｃ．（Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｉｔｙ、ＰＡ）から入手した高度にｎ−ドープしたケイ素ウェーハであり、使用前に有機溶媒中で音波処理により浄化した。アルミニウム基板は、Ａｌ被覆プラスチック基板から切断した。ペンタセンは、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）から購入し、基板温度を約５０℃〜約７０℃に維持しながら、約２×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。金（Ａｕ）電極は、シャドウマスクを介して３〜４×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。チャンネル長は５０μｍであり、チャンネル幅は５０００μｍであった。これらのＯＦＥＴは、非常によく機能し、移動度（μ）は約０．５ｃｍ２／Ｖｓであり、Ｉｏｎ：Ｉｏｆｆ比は最大２×１０７であり、ヒステリシスは無視でき、ゲート漏洩電流は極めて低かった。代表的なＯＦＥＴトランスファー及び出力プロットを図４に示す（Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）を誘電体層として用いた）。これらのフォトポリマーベースのデバイスのＯＦＥＴ性能を表２に要約する。比較ペンタセンＯＦＥＴデバイスは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を誘電材料として用いて製作した。二酸化ケイ素膜は、３００ｎｍの厚さを有する。この比較デバイスのキャリア移動度は、約０．１ｃｍ２／Ｖｓ〜約０．３ｃｍ２／Ｖｓであることがわかった。
【０１２１】
【表２】
（実施例１５）スピンコート誘電体膜を用いて製作したｎ型ＯＦＥＴのデバイス性能
ペリレン型ｎ型半導体であるＮ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＰＤＩ−８ＣＮ２）を用いて、本教示のフォトポリマーを誘電体層としたｎ型ＯＦＥＴデバイスを製作した。具体的には、ケイ素基板は、Ｍｏｎｔｃｏ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｅｃｈ Ｉｎｃ．（Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｉｔｙ、ＰＡ）から入手した高度にｎ−ドープしたケイ素ウェーハであり、使用前に有機溶媒中で音波処理により浄化した。ＰＤＩ−８ＣＮ２は、米国特許出願公開第２００５／０１７６９７０号明細書に記載されている手順に従って合成し、基板温度を約１００℃〜１１０℃に維持しながら約２×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。Ａｕ電極は、シャドウマスクを介して３〜４×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。チャンネル長は５０μｍであり、チャンネル幅は５０００μｍであった。これらのＯＦＥＴは、非常によく機能し、ｎ型移動度（μ）は約０．０５ｃｍ２／Ｖｓであり、Ｉｏｎ：Ｉｏｆｆ比は最大１×１０４であり、ヒステリシスは無視でき、ゲート漏洩電流は最小限であった。代表的なＯＦＥＴトランスファー及び出力プロットを図５に示す（Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）を誘電体層として用いた）。
【０１２２】
（実施例１６）光架橋前後のフォトポリマー材料の溶解度
本教示の多くのフォトポリマーは、テトラヒドロフラン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ジオキサン、クロロホルム、酢酸エチル、アセトン、トルエン、ジクロロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジメチルホルムアミド、ｎ−メチルピロリドン及びシクロヘキサノンを含むが、これらに限定されない一般的な有機溶媒に可溶である。例えば、実施例２のＰ（ＣｙＥＭＡ）は、加熱せずに酢酸エチルに溶解させて、３５０ｍｇ／ｍＬの濃度を有する溶液を得ることができる。そのような溶液は、グラビア印刷に用いるのに十分に粘稠である。
【０１２３】
印刷又は他の溶液相析出段階の後に、本教示のフォトポリマーは、紫外光への曝露（例えば、１５０Ｗ ＵＶオーブン中で１０分間の処理による）により硬化させることができ、これにより、光架橋段階の前には最初は可溶性であった有機溶媒に対してフォトポリマーが不溶性になる。硬化した誘電体膜は、比較的過酷な工程に耐えるのに十分に頑健であることがわかった。例えば、光架橋誘電体膜をジクロロベンゼン中で５分間音波処理したが、その後、その厚さ及び物理的外観は音波処理段階の前と実質的に同じであることがわかった。本誘電材料のこの特徴のため、それらは、誘電体層が半導体層の析出のための溶液処理溶媒（例えば、ジクロロベンゼン）に不溶性であることを必要とする、溶液処理ボトムゲートＯＦＥＴ用の魅力的な候補である。
【０１２４】
（実施例１７）スピンコートフォトポリマー材料を用いて製作した多層誘電材料
本教示のフォトポリマーは光架橋後に一般的有機溶媒に不溶性になることができるので、誘電材料の多層は、前の析出層を溶解せずに互いの上部に被覆することができる。そのような多層誘電体構造は、より大きい面積にわたる最小限のピンホール及びより良好な均一性を含むが、これらに限定されない多くの性能上の利点がある。
【０１２５】
実施例１２で述べたのと同様なＭＩＳコンデンサ構造及び試験手順を調製し、用いて、Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）（実施例３）から調製した２層誘電材料のキャラクタリゼーションを行った。漏洩電流密度（Ｊ）対電界（Ｅ）プロットを図６に示す。図９に示す試験ピクセルは約２ｃｍ２の比較的大きい面積を有する（一般的なＯＦＥＴデバイス及びＭＩＳ構造は一般的に０．０１ｃｍ２より小さい試験ピクセルを有する）が、試験した２層誘電体膜の漏洩電流密度は極めて低く、大きい面積にわたる優れた膜均一性が示唆される。２層誘電体膜の厚さは、約１０００ｎｍであり、実施例１１の単層膜（５００ｎｍ）より２倍厚く、これは、多層コーティング工程中の光架橋膜の不溶性であることを意味している。
【０１２６】
ペンタセンＯＦＥＴは、上述の２層誘電体膜を用いて製作した。これらのペンタセンＯＦＥＴは、約０．２２ｃｍ２／Ｖｓの正孔移動度（μ）、約３×１０７のＩｏｎ：Ｉｏｆｆ比、無視できるヒステリシス及び１８０Ｖゲートバイアスにおける３ｎＡと低いゲート漏洩電流により明らかなように、優れたデバイス性能を示した。トランスファー及び出力プロットを図７に示す。
【０１２７】
（実施例１８）フォトポリマーを含む誘電組成物の印刷可能性
実施例７のフォトポリマーＰ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）を用いて、印刷可能な誘電体層を製作した。フォトポリマーを酢酸エチルに溶解して、３００ｍｇ／ｍＬ溶液の濃度を有する溶液を得た。印刷機械（ＩＧＴ）を用い、グラビアモード及び次のパラメーターを用いて誘電体膜を印刷した。すなわち、アニロックス力１００Ｎ、印刷速度０．４ｍ／秒、アニロックスシリンダー４０２．１００（４０ｌ／ｃｍ、銅刻印−クロムめっき、スタイラス１３０°、スクリーン角５３、容積２３．３ｍＬ／ｍ２）。フォトポリマーの第１の層をＡｌ−ＰＥＮ基板上に印刷し、１０分間にわたりＵＶ硬化させ、真空オーブン中で１０分間乾燥した。フォトポリマーの第２の層を第１の層の上に印刷し、同じ方法で硬化させた。その後、ＭＩＳコンデンサ構造及びペンタセンＯＦＥＴを製作した。ペンタセンＯＦＥＴの出力及びトランスファープロットを図８に示す。
【０１２８】
（実施例１９）フォトポリマーのＵＶ硬化
本教示の選択したフォトポリマーを、２５４ｎｍの紫外光への曝露により架橋させた。ＩＲ分光法を用いて、これらのポリマーの光架橋を確認した。シンナモイル基の二重結合は、光架橋前には１６３０ｃｍ−１で特性ＩＲ吸収を示し、２＋２付加環化光架橋反応後に予測通り消失した。図９にＵＶ硬化の前後のフォトポリマー膜のＩＲ吸収スペクトルを示す。Ｃ＝Ｏ伸縮の強度はＵＶ処理後に著しく低下したことを確認することができた。
【０１２９】
（実施例２０）本フォトポリマーの低いガラス転移温度
本フォトポリマーのガラス転移特性を示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）により特性決定した。図１０に本教示のフォトポリマーの典型的なＤＳＣプロットを示す。いくつかのフォトポリマーに関する追加データを表３に要約する。例えば、Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡＥＭＡ０．４３）のガラス転移温度（Ｔｇ）を測定したところ約４５℃であった（８０〜１００℃のＴｇを有するＰＭＭＡなどの従来の高分子誘電材料と比較）。そのような低いガラス転移温度は、最終的な光硬化架橋誘電材料を得るための光架橋段階を開始する前に表面平坦化を達成し、ピンホールを充填するための時間を設けることを可能にし、これにより、本教示のフォトポリマーの良好な膜形成特性を説明することがきる。より低いガラス転移温度を有するポリマー（例えば、約８０〜１００℃のＴｇを有するＰＭＭＡ）は、より高いガラス転移温度を有するポリマー（例えば、１５０℃のＴｇを有するＰＶＰ）と比較して一般的に良好な膜形成特性を有する。
【０１３０】
【表３】
（実施例２１）フォトポリマー誘電体膜の貯蔵安定性
図１１に空気中で５５日間保存したＰ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）から調製した誘電体膜を組み込んだＭＩＳコンデンサ構造の漏洩電流密度対電界（Ｊ−Ｅ）プロットを示す。保存期間にもかかわらず、フォトポリマー誘電体膜は、非常に低い漏洩電流密度（５５日後に実際にわずかに低下した）により明らかなように、依然として優れた誘電特性を示したことがわかる。したがって、これらの結果は、本フォトポリマー材料は誘電材料として優れた貯蔵安定性を有することを示すものである。認識されているように、ＯＨ基を含む誘電性ポリマーは一般的に水分に敏感であり、限られた貯蔵安定性を有する。特定の理論に拘束されることを望むことなく、存在するＯＨ基の数を減少させるようにフォトポリマーを誘導体化することにより、本教示のフォトポリマーは、ＰＶＰなどの他の既知のポリマー誘電材料と比べて改善された貯蔵安定性を有すると考えられる。残存ＯＨ基は、例えば、無水トリフルオロ酢酸（例えば、実施例１１）又は塩化トリフルオロアセチルを含む適切な試薬を用いることにより、キャップ又はマスクすることができる。
【０１３１】
（実施例２２）全く溶液処理のみによるＯＦＥＴ
完全に溶液処理ＯＦＥＴは、誘電体層としての本教示のフォトポリマー及び半導体層としてのドロップキャストｎ型ペリレン材料を用いて製作した。これは、溶液から析出させた半導体層及び誘電体層を有する、製作された最初のｎ型ＯＦＥＴデバイスであったと考えられる。
【０１３２】
ペリレンベースのｎ型半導体であるＮ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＰＤＩ−８ＣＮ２）は、Ｓｉ基板上に溶液析出させ、次に架橋させたフォトポリマー誘電体層（７００ｎｍ）上にジクロロベンゼン溶液（２ｍｇ／ｍＬ）からドロップキャストした。結晶性半導体膜を得るために溶媒を蒸発させていた間、基板を１０５℃に維持した。前の実施例で述べたのと同様な手順を用いて、ＯＦＥＴデバイスを製作し、試験した。代表的なトランスファー及び出力プロットを図１２に示す。全く溶液処理のみによるＯＦＥＴは、良好なデバイス性能を示し、Ｎ型移動度は０．０３５ｃｍ２／Ｖｓと高く計算され、Ｉｏｎ：Ｉｏｆｆ比は約１×１０４と測定され、ゲート漏洩電流は約５０ｎＡ又はそれ未満と測定された。これらの結果は、本フォトポリマーベースの誘電材料が、半導体層を析出させるのに用いる溶液法に用いる溶媒に対する優れた不溶性を有すること、及び本フォトポリマーベースの誘電材料が、溶液処理ｎ型半導体材料との良好な適合性を有することを示している。
【０１３３】
（実施例２３）フォトポリマー誘電体薄膜
図１３に厚さ１００ｎｍのフォトポリマー誘電体膜のＪ−Ｅプロットを示す。図１４に示すデータは、以前の実施例で示した４００ｎｍ〜５００ｎｍのフォトポリマー誘電体膜と比較して同等の漏洩電流密度を示している。そのような薄膜の絶縁破壊電界は７ＭＶ／ｃｍと高いことがあり得ることがわかる。
【０１３４】
（実施例２４）漏洩電流密度に対するフォトポリマー構造におけるＯＨ基の影響
Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）（実施例３）及びＰ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）（実施例４）の漏洩電流密度対電界プロットを図１４において比較する。Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）の漏洩電流密度はＰ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）の漏洩電流密度より約２桁低いことがわかる。２つのポリマーの主な相違点はＰ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）がかなりの量のＯＨ基を有するのに対して、Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）はほぼ有していないことであるので、これらのデータは、ＯＨ基が誘電性ポリマーの漏洩電流密度に対して劇的な影響を及ぼし得ることを示唆している。残存ＯＨ基のさらなるキャップ又はマスク（例えば、実施例１１）により、漏洩電流密度をさらに減少させ、環境条件下での電子的性能を安定化することができる。
【０１３５】
（実施例２５）誘電特性に対するフォトパターニングの影響
スピンコートフォトポリマー膜［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）（実施例２）］をシャドウマスクを介して紫外光（２５４ｎｍ）に曝露させ、次いでＴＨＦで洗浄し、乾燥した。膜は、シャドウマスクのパターンに対する明瞭なネガパターンを示した。次いで、膜を曝露させ、架橋させた領域の上にＡｕ電極を蒸着して、ＭＩＳコンデンサ構造を製作し、前述と同様な手順を用いてその漏洩電流を試験した。図１５にそのような誘電体膜の漏洩電流密度対電界プロットを示す。フォトパターニング／溶媒洗浄処理を施さなかった同様な誘電体膜のＪ−Ｅ応答も比較のために図に示した。パターンを形成させた誘電体膜の漏洩電流はパターンを形成させなかった誘電体膜と同等であったことがわかる。
【０１３６】
他の実験において、平行なＡｕ線をＳｉ基板上に析出させ、その後、フォトポリマー膜［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）（実施例２）］をＡｕ線の上にスピンコートした。フォトポリマー膜を、下にあるＡｕ線に垂直な線状開口部を有するシャドウマスクを介して紫外光（２５４ｎｍ）に曝露させた。フォトポリマー膜をＴＨＦで洗浄し、乾燥した。得られた膜は、Ａｕ線とフォトマスク線との交差部分に矩形状の「ビアホール」を有する。「ビアホール」がフォトポリマー残存物を含んでいないかどうかを試験するために、Ａｕ電極の他の層を「ビアホール」の上に析出させたところ、「ビアホール」における直接接続抵抗は＜５オームと推定された。
【０１３７】
これらの２つの実験により、フォトポリマー誘電材料は、フォトパターニング及び「ビアホール」パターニング工程を含む回路製作工程と容易に統合させることができることがわかる。
【０１３８】
（実施例２６）フォトポリマー誘電体層を用いたボトムコンタクトボトムゲートＯＦＥＴ
図１６に４つの一般的な種類のＯＦＥＴ構造、すなわち、トップコンタクトボトムゲート構造（ａ）、ボトムコンタクトボトムゲート構造（ｂ）、ボトムコンタクトトップゲート構造（ｃ）及びトップコンタクトトップゲート構造（ｄ）を示す。図１６に示すように、ＯＦＥＴは、誘電体層（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ８、８’、８’’及び８’’’として示す）、半導体層（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ６、６’、６’’及び６’’’として示す）、ゲート接点（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ１０、１０’、１０’’及び１０’’’として示す）、基板（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ１２、１２’、１２’’及び１２’’’として示す）並びにソース及びドレイン接点（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ２、２’、２’’、２’’’、４、４’、４’’及び４’’’として示す）を含むことができる。以前の実施例で示したＯＦＥＴデバイスのほとんどがトップコンタクトボトムゲート構造を有する。この実施例では、本教示の誘電材料［実施例２におけるＰ（ＣｙＥＭＡ）］を絶縁層として用いてボトムコンタクトボトムゲートＯＦＥＴを製作した。最初に、約９００ｎｍの厚さを有するＳｉ基板上に誘電体膜を製作した。Ａｕ（２５ｎｍ）をシャドウマスクを介してフォトポリマー膜上に蒸着して、ソース及びドレイン電極を形成させ、次いで、それを飽和アルキルチオールエタノール溶液中で１時間処理した。次いで、ペンタセン（５０ｎｍ）をトップ上に蒸着して（基板温度は６０℃であった）、ボトムコンタクトデバイスを完成させた。そのようなボトムコンタクトデバイスのトランスファー及び出力プロットを図１７に示す。約０．０７４ｃｍ２／Ｖｓの正孔移動度及び約１×１０７のＩｏｎ／Ｉｏｆｆ比が得られた。
【０１３９】
（実施例２７）フォトポリマー誘電体層を用いたボトムコンタクトトップゲートＯＦＥＴ
この実施例では、本教示の誘電材料［実施例２におけるＰ（ＣｙＥＭＡ）］を誘電体層として用いてボトムコンタクトトップゲートＯＦＥＴを製作した。最初に、Ａｕ（２５ｎｍ）をシャドウマスクを介して絶縁基板（ＳｉＯ２）上に蒸着して、ソース及びドレイン電極を形成させ、次に、それを飽和アルキルチオールエタノール溶液中で１時間処理した。次いで、ペンタセン（５０ｎｍ）を上に蒸着して半導体層を形成させた。次いで、フォトポリマー膜を誘電体層としてペンタセンの上にスピンコートした後、Ａｕをゲート電極として蒸着した。そのようなボトムコンタクトトップゲートデバイスのトランスファープロットを図１８に示す。約０．０１ｃｍ２／Ｖｓの正孔移動度及び約３×１０３のＩｏｎ／Ｉｏｆｆ比が得られた。
【０１４０】
（実施例２８）フォトポリマー誘電体層及びボトムゲート電極としての導電性ポリマーを用いたトップコンタクトＯＦＥＴ
この実施例では、本教示の誘電材料［実施例３のＰ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を誘電体層として、導電性ポリマー薄膜をボトムゲート電極として用いてトップコンタクトＯＦＥＴを製作した。最初に、導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、比率１：１）を３Ｍ（商標）オーバーヘッドスライド上にスピンコートして、ゲート電極を形成させた。次いで、誘電体及び半導体層（ｎ型半導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノナフタレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）、ＮＤＩ−８ＣＮ２）を実施例１４で述べたのと同様な手順を用いて析出させた。Ａｕ（２５ｎｍ）を半導体層上に蒸着して、トップソース及びドレイン電極を形成させた。そのようなトップコンタクトボトムゲートデバイスのＯＦＥＴ特性（出力プロット）を図１９に示す。約０．０３ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度及び約１０のＩｏｎ／Ｉｏｆｆ比が得られた。
【０１４１】
本教示は、その精神又は本質的特性から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができる。したがって、前述の実施形態は、本明細書で述べた本教示に限定するのではなく、すべての点で実例となるものとみなすべきである。本教示の範囲は、先の記述によってではなく、添付する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び同等物の範囲内にあるすべての変更は、それに含まれるものとする。
【背景技術】
【０００１】
導入
高分子誘電材料の開発は、有機電子デバイスの進歩のために必須である。特に、電子ペーパー及び無線高周波識別（ＲＦＩＤ）デバイスなどの有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）に基づく新興の表示及び識別／追跡／標識化技術は、非常に大きい範囲にわたる、かつ高生産方法によるプラスチック、紙又は他の柔軟な基板上のＯＴＦＴの製作を必要とする。したがって、スピンコーティング、キャスティング及び印刷などの溶液処理法により析出させることができるＯＴＦＴ構成要素（半導体、誘電体及び接点）用の新たな材料を開発する相当な努力が払われた。
【０００２】
様々なポリマーがＯＴＦＴ用の誘電体として用いられたが、現世代の高分子誘電体を用いたＯＴＦＴのいくつかの限界が存在する。第一に、従来の高分子誘電体膜の漏洩電流密度は、比較的高い（通常２ＭＶ／ｃｍで＞１×１０−７Ａ／ｃｍ２、４ＭＶ／ｃｍで＞＞１×１０−５Ａ／ｃｍ２）。第二に、非常に少数の高分子誘電材料が、特に安価な印刷技術により溶液処理するのに十分に可溶性である。溶液処理できるものについては、それらは、後続の溶液処理段階（例えば、ＴＦＴデバイスの製作の場合、半導体層（ボトムゲートデバイス用）、導体層及び受動（ｐａｓｓｉｖｅ）層などのオーバーレイ層の析出）に用いられる条件にしばしば耐えぬくことができず、したがって、デバイス製作におけるそれらの適用は著しく制限される。第三に、現在入手可能な高分子誘電材料は、安定なＴＦＴの性能及び動作の前提条件である、サブナノメートル／ナノメートル表面平滑度をしばしば達成できない。
【０００３】
これらの問題に対処するために、架橋メラミン／Ｃｒ６＋塩−ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）及び架橋ベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）などの架橋性高分子誘電体が導入された。しかし、これらの高分子膜は、高焼きなまし温度を必要とし、それらの漏洩電流密度は、通常２ＭＶ／ｃｍで１０−７Ａ／ｃｍ２より高い。これらの高分子誘電体の高い電流漏洩密度は、とりわけ、フェノールベースのポリマーの親水性及び架橋剤添加物の存在などの因子に起因すると考えられている。
【０００４】
他方で、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びポリスチレンなどの疎水性主鎖を有するポリマーは、はるかに低いＴＦＴゲート漏洩電流密度及びより大きい環境安定性を達成する可能性を有する。これらの疎水性ポリマーは、しばしば一般的有機溶媒に可溶性であるが、架橋官能性が欠けるため、さらなる層が析出する後続の溶液相処理段階に耐えることができない。
【０００５】
したがって、当技術分野には、低い電流漏洩密度を示すことができ、溶液法により調製することができ、空気及び／又は水分に対して安定であることができ、多様なゲート及び／又は半導体材料と適合性を示すことができる架橋性高分子誘電材料に対する願望が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記のことを考慮して、本教示は、上で略述したことを含む従来技術の様々な欠陥及び短所に対処することができる、フォトポリマーベースの誘電材料（例えば、膜）及び関連デバイスを提供する。
【０００７】
１つの態様において、本教示は、誘電材料を調製するのに用いることができるフォトポリマーを提供する。他の望ましい特性の主なものとして、本教示のポリマーは、一般的な有機溶媒に可溶性であり得るが、架橋、例えば、光架橋を受けた後に同じ溶媒に不溶性になることができ、これがある種の加工上の利点を生じさせる。より具体的には、本教示は、ポリマーが架橋することを可能にする、架橋性官能基、例えば、光架橋性官能基を有するポリマーを提供する。架橋官能性は、高密度に架橋したポリマーマトリックスの形成を可能にする。本教示のフォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、誘電体としてのそれらの使用を可能にする優れた絶縁特性を有することができる。いくつかの実施形態において、フォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又はそれに等しい漏洩電流密度を有することができる。
【０００８】
本教示のポリマーは、式
【０００９】
【化１】
を有するペンダント基を有することができ、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ及びＺは、本明細書で定義する通りである。特定の実施形態において、本教示は、式
【００１０】
【化２】
を有するポリマーを提供し、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｌ、Ｌ’、Ｗ、Ｚ、ｍ及びｎは、本明細書で定義する通りである。
【００１１】
本教示はまた、上述のポリマーを含む誘電材料を提供する。例えば、誘電材料は、上述のポリマーから調製することができる。互いの上部に逐次的に析出した誘電材料の２つ又はそれ以上の層を含み、層の少なくとも１つが本教示のポリマーから調製されている、多層誘電材料を提供する。これらのフォトポリマーは、様々な印刷技術を含む、様々な溶液法を用いて誘電材料を調製するのに用いることができる。
【００１２】
本教示はさらに、上述の誘電材料のいずれかを含む、又はそれから製作される電子デバイスを提供する。電子デバイスの例は、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）（例えば、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ））及びコンデンサを含むが、これらに限定されない。誘電性構成要素に加えて、これらのデバイスは、例えば、基板構成要素、半導体構成要素及び／又は金属接点構成要素を含むことができる。
【００１３】
上述のポリマー、誘電材料及び電子デバイスを調製する方法も、提供し、本教示の範囲内にある。
【００１４】
本教示の前記並びに他の特徴及び利点は、以下の図、記述及び特許請求の範囲からより十分に理解されるであろう。
【００１５】
下記の図面は、例示の目的のためであって、必ずしも縮小するためでないことは理解されよう。図面は、本教示の範囲を決して制限するもではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】絶縁層が本教示の誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］である異なる加工寸法の種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図２】本教示の誘電材料及び他の比較誘電材料を用いて製作した種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図３】本教示の誘電材料及び他の比較誘電材料を用いて製作した種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図４】本教示のスピンコート誘電材料［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）］を用いて製作したペンタセンベースの有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図５】本教示のスピンコート誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を用いて製作したｎ型有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図６】本教示の２層誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を組み込んでいる金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図７】本教示の多層誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を組み込んでいるペンタセンベースの有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図８】本教示の印刷誘電材料［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）］を用いて製作したペンタセンベースの有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図９】架橋前及び後の本教示の誘電材料のＩＲ吸収スペクトルを示す。
【図１０】本教示のポリマーの典型的なＤＳＣプロットを示す。
【図１１】空気中で５５日間保存した本教示の誘電材料を組み込んでいる金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１２】本教示の印刷誘電材料及びＮ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＰＤＩ−８ＣＮ２）から調製したドロップキャスト半導体層を組み込んでいる有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図１３】１００ｎｍの膜厚を有する本教示の誘電材料を組み込んでいる金属−絶縁体−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１４】本教示の誘電材料［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］及び競合誘電材料［Ｐ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を用いて製作した種々の金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１５】本教示のスピンコート誘電材料（フォトパターニング、洗浄ともあり対フォトパターニング、洗浄ともなし）を用いて製作した金属−絶縁体膜−半導体コンデンサ構造の漏洩電流密度（Ｊ）対電場（Ｅ）プロットを示す。
【図１６】有機電界効果トランジスタの種々の構成を示す。
【図１７】本教示のスピンコート誘電材料及びペンタセンから調製した蒸着半導体層を組み込んでいるボトムコンタクトボトムゲート（ｂｏｔｔｏｍ−ｃｏｎｔａｃｔ ｂｏｔｔｏｍ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファー及び出力プロットを示す。
【図１８】本教示のスピンコート誘電材料及びペンタセンから調製した蒸着半導体層を組み込んでいるボトムコンタクトトップゲート（ｂｏｔｔｏｍ−ｃｏｎｔａｃｔ ｔｏｐ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタの代表的なトランスファープロットを示す。
【図１９】本教示のスピンコート誘電材料及びボトムゲート電極としての伝導ポリマーを組み込んでいるトップコンタクトボトムゲート（ｔｏｐ−ｃｏｎｔａｃｔ ｂｏｔｔｏｍ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタの代表的な出力プロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本教示は、誘電材料を調製するのに用いることができるフォトポリマー、そのようにして調製された誘電材料、フォトポリマー及び誘電材料を調製する方法、並びにそのようなフォトポリマー及び誘電材料を含む組成物、物品、構造及びデバイスに関する。
【００１８】
より具体的には、本教示は、優れた絶縁特性を示すことができ、ＯＴＦＴを含む様々な有機電子デバイスを製作するのに用いることができる頑健な不溶性誘電材料を提供するために架橋、例えば、光架橋させることができる溶液処理可能ポリマー（ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｐｒｏｃｅｓｓａｂｌｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）を提供する。誘電材料はまた、空気安定性で、長い貯蔵安定性を有することができ、広範囲のｐ型及びｎ型有機及び無機半導体と適合性を有することができ、様々な有機電子デバイスを製作するための魅力的な材料である。
【００１９】
記述を通して、組成物が固有の成分を有する、包含する、又は含むと記述されている場合、或いは方法が固有の方法の段階を有する、包含する、又は含むと記述されている場合、本教示の組成物も列挙する成分から本質的になり、又はからなり、本教示の方法も列挙する方法の段階から本質的になる、又はからなることが予測される。
【００２０】
本出願において、要素又は成分が列挙する要素又は成分の一覧に含まれている、かつ／又は選択されると言われている場合、要素又は成分は列挙した要素又は成分のいずれか１つであってよく、列挙した要素又は成分の２つ又はそれ以上からなる群から選択することができると理解すべきである。さらに、本明細書で述べる組成物、装置又は方法の要素及び／又は特徴は、明示的であるか、又は黙示的であるかどうかにかかわりなく、本教示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な方法で組合せることができることを理解すべきである。
【００２１】
「含む」「含んでいる」「有する」又は「有している」という語の使用は、特に明確に示さない限り、範囲が設定されておらず、非限定的であると一般的に理解すべきである。
【００２２】
本明細書における単数形の語の使用は、特に明確に示さない限り、複数形の語を含む（及び逆もまた同じ）。さらに、「約」という語の使用が定量的な値の前である場合、本教示は、特に明確に示さない限り、特定の定量的な値自体も含む。本明細書で用いるように、「約」という語は、公称値から±１０％の変動を意味する。
【００２３】
段階の順序又は特定の処置を実施する順序は、本教示が実施可能である限り、重要でないことを理解すべきである。さらに、２つ又はそれ以上の段階又は処置は、同時に実施することができる。
【００２４】
本明細書で用いるように、「ポリマー」又は「高分子化合物」は、共有化学結合により接続された少なくとも２つの反復単位（モノマー）からなる分子を意味する。ポリマー又は高分子化合物は、１つの種類の反復単位のみ並びに２つ又はそれ以上の種類の異なる反復単位を有していてよい。後者の場合、特にポリマーが化学的に著しく異なる反復単位を含む場合、「コポリマー」又は「共重合化合物」という用語を代わりに用いることができる。ポリマーは、一般的に任意選択のペンダント基を有する主鎖を含む。特に示さない限り、コポリマーにおける反復単位の集合は、頭−尾、頭−頭又は尾−尾であってよい。さらに、特に示さない限り、コポリマーは、ランダムコポリマー、交互コポリマー又はブロックコポリマーであってよい。いくつかの実施形態において、下のものと類似の式は、コポリマーを表すのに用いることができ、そのような式は、ｘ％のＱ１、ｙ％のＱ２及びｚ％のＱ３からなる反復パターンを有するコポリマーを含むと解釈すべきであり、ただし、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、以下の異なる反復単位
【００２５】
【化３】
である。
【００２６】
本明細書で用いるように、「ペンダント基」は、ポリマーの主鎖上の置換されている部分を意味する。
【００２７】
本明細書で用いるように、「フォトポリマー」は、しばしばスペクトルの紫外領域における光、又は他の種類の放射線への曝露により、硬化、例えば、架橋させることができるポリマーを意味する。
【００２８】
本明細書で用いるように、「溶液処理可能」は、スピンコーティング、印刷（例えば、インクジェット印刷）、スプレーコーティング、エレクトロスプレーコーティング、ドロップキャスティング、ディップコーティング及びブレードコーティングを含むが、これらに限定されない、様々な溶液相法で用いることができる化合物、材料又は組成物を意味する。
【００２９】
本明細書で用いるように、「ハロ」又は「ハロゲン」は、フルオロ、クロロ、ブロモ及びヨードを意味する。
【００３０】
本明細書で用いるように、「アミノ」は、−ＮＨ２、−ＮＨ−アルキル基、−Ｎ（アルキル）２基、−ＮＨ−アリールアルキル基、−Ｎ（アルキル）−アリールアルキル基及び−Ｎ（アリールアルキル）２基を意味し、−ＮＲ１Ｒ２の定義の範囲内にあり、式中、Ｒ１及びＲ２は本明細書で定義する通りである。
【００３１】
本明細書で用いるように、「アルコキシ」は、−Ｏ−アルキル基を意味し、−ＯＲ３の定義の範囲内にあり、式中、Ｒ３は本明細書で定義する通りである。アルコキシ基の例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ（例えば、ｎ−プロポキシ及びイソプロポキシ）、ｔ−ブトキシ基等を含むが、これらに限定されない。
【００３２】
本明細書で用いるように、「アルキルチオ」は、−Ｓ−アルキル基を意味する。アルキルチオ基の例は、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ（例えば、ｎ−プロピルチオ及びイソプロピルチオ）、ｔ−ブチルチオ基等を含むが、これらに限定されない。
【００３３】
本明細書で用いるように、「エステル」は、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−アルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−アルキル基の両方を意味し、前者の基は−ＯＣ（Ｏ）Ｒ３の定義の範囲内にあり、Ｒ３は本明細書で定義する通りである。
【００３４】
本明細書で用いるように、「オキソ」は、二重結合酸素（すなわち、＝Ｏ）を意味する。
【００３５】
本明細書で用いるように、「アルキル」は、直鎖又は分枝飽和炭化水素基を意味する。アルキル基の例としては、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、プロピル（例えば、ｎ−プロピル及びイソプロピル）、ブチル（例えば、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル）、ペンチル基（例えば、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル）などがある。様々な実施形態において、アルキル基は、１〜３０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ１〜３０アルキル基であってよく、例えば、アルキル基は、１〜２０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ１〜２０アルキル基であってよい。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜６個の炭素原子を有していてよく、「低級アルキル基」と呼ぶことができる。低級アルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル（例えば、ｎ−プロピル及びイソプロピル）及びブチル基（例えば、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル）がある。いくつかの実施形態において、アルキル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００３６】
本明細書で用いるように、「ハロアルキル」は、１つ又は複数のハロゲン置換基を有するアルキル基を意味する。ハロアルキル基の例は、ＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＣＨＦ２、ＣＨ２Ｆ、ＣＣｌ３、ＣＨＣｌ２、ＣＨ２Ｃｌ、Ｃ２Ｃｌ５などを含むが、これらに限定されない。ペルハロアルキル基、すなわち、水素原子のすべてがハロゲン原子で置換されているアルキル基（例えば、ＣＦ３及びＣ２Ｆ５）は、「ハロアルキル」の定義の範囲内に含まれる。例えば、Ｃ１〜２０ハロアルキル基は、式−ＣｎＸ２ｎ＋１又は−ＣｎＨ２ｎ＋１−ｔＸｔを有していてよく、式中、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩであり、ｎは、１〜２０の範囲の整数であり、ｔは、０〜４１の範囲の整数であり、ただし、ｔは、２ｎ＋１未満であるか、又は等しい。
【００３７】
本明細書で用いるように、「アルケニル」は、１つ又は複数の炭素−炭素二重結合を有する直鎖又は分枝アルキル基を意味する。アルケニル基の例は、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ブタジエニル、ペンタジエニル、ヘキサジエニル基などを含むが、これらに限定されない。１つ又は複数の炭素−炭素二重結合は、内部（２−ブタンにおけるように）又は末端（１−ブタンにおけるように）であってよい。様々な実施形態において、アルケニル基は、２〜２０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ２〜２０アルケニル基であってよい。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００３８】
本明細書で用いるように、「アルキニル」は、１つ又は複数の三重炭素−炭素結合を有する直鎖又は分枝アルキル基を意味する。アルキニル基の例は、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニルなどを含むが、これらに限定されない。１つ又は複数の三重炭素−炭素結合は、内部（２−ブチンにおけるように）又は末端（１−ブチンにおけるように）であってよい。様々な実施形態において、アルキニル基は、２〜２０個の炭素原子を有し、すなわち、Ｃ２〜２０アルキニル基であってよい。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００３９】
本明細書で用いるように、「シクロアルキル」は、環化アルキル、アルケニル及びアルキニル基を含む非芳香族炭素環基を意味する。シクロアルキル基は、炭素原子が環系の内側又は外側にある、単環式（例えば、シクロヘキシル）又は多環式（例えば、縮合、架橋及び／又はスピロ環系を含む）であってよい。シクロアルキル基の適切な環位置は、定義された化学構造に共有結合させることができる。シクロアルキル基の例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロヘキサジエニル、シクロヘプタトリエニル、ノルボルニル、ノルピニル、ノルカリル、アダマンチル及びスピロ［４．５］デカニル基並びにそれらの類似体、異性体などを含むが、これらに限定されない。様々な実施形態において、シクロアルキル基は、３〜１０個の炭素原子（すなわち、Ｃ３〜１０シクロアルキル基）を含む３〜１４個の炭素原子を有していてよい。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００４０】
本明細書で用いるように、「ヘテロ原子」は、炭素又は水素以外の元素の原子を意味し、例えば、窒素、酸素、ケイ素、硫黄、リン及びセレンを含む。
【００４１】
本明細書で用いるように、「シクロヘテロアルキル」は、Ｏ、Ｎ及びＳから選択される少なくとも１つの環ヘテロ原子を含み、１つ又は複数の二重又は三重結合を場合によって含む、非芳香族シクロアルキル基を意味する。様々な実施形態において、シクロヘテロアルキル基は、３〜１４個の環原子（すなわち、３〜１４員シクロヘテロアルキル基）を含む３〜２０個の環原子を有していてよい。シクロヘテロアルキル環における１つ又は複数のＮ又はＳ原子は、酸化されていてよい（例えば、モルホリンＮ−オキシド、チオモルホリンＳ−オキシド、チオモルホリンＳ，Ｓ−ジオキシド）。いくつかの実施形態において、シクロヘテロアルキル基の窒素原子は、置換基、例えば、水素原子、アルキル基又は本明細書で述べるような他の置換基を有していてよい。シクロヘテロアルキル基はまた、オキソピペリジル、オキソオキサゾリジル、ジオキソ−（１Ｈ，３Ｈ）−ピリミジル、オキソ−２（１Ｈ）−ピリジル等などの１つ又は複数のオキソ基を含んでいてよい。シクロヘテロアルキル基の例としては、とりわけ、モルホリニル、チオモルホリニル、ピラニル、イミダゾリジニル、イミダゾリニル、オキサゾリジニル、ピラゾリジニル、ピラゾリニル、ピロリジニル、ピロリニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ピペリジニル、ピペラジニルなどがある。いくつかの実施形態において、シクロヘテロアルキル基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００４２】
本明細書で用いるように、「アリール」は、芳香族単環式炭化水素環系、或いは２つ若しくはそれ以上の芳香族炭化水素環が互いに縮合している（すなわち、共通の結合を有する）か、又は少なくとも１つの芳香族単環式炭化水素環が１つ又は複数のシクロアルキル及び／又はシクロヘテロアルキル環に縮合している多環式環系を意味する。アリール基は、複数の縮合環を含んでいてよい、その環系に６〜１４個の炭素原子を有していてよい。いくつかの実施形態において、多環式アリール基は、７〜１４個の炭素原子を有していてよい。アリール基の適切な環位置は、定義された化学構造に共有結合していてよい。芳香族炭素環式環のみを有するアリール基の例は、フェニル、１−ナフチル（二環式）、２−ナフチル（二環式）、アントラセニル（三環式）、フェナントレニル（三環式）及び同様な基を含むが、これらに限定されない。少なくとも１つの芳香族炭素環式環が１つ又は複数のシクロアルキル及び／又はシクロヘテロアルキル環に縮合している多環式環系の例としては、とりわけ、シクロペンタン（すなわち、５，６−二環式シクロアルキル／芳香環系であるインダニル基）、シクロヘキサン（すなわち、６，６−二環式シクロアルキル／芳香環系であるテトラヒドロナフチル基）、イミダゾリン（すなわち、５，６−二環式シクロヘテロアルキル／芳香環系であるベンゾイミダゾリニル基）及びピラン（すなわち、６，６−二環式シクロヘテロアルキル／芳香環系であるクロメニル基）のベンゾ誘導体などがある。アリール基の他の例は、ベンゾジオキサニル、ベンゾジオキソリル、クロマニル、インドリニル基などを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、アリール基は、本明細書に開示するように５つまでの置換基で置換されていてよい。例えば、アリール基は、１つから５つのハロゲン置換基で置換されていてよく、そのようなアリール基は、「ハロアリール」基と呼ぶことができる。ハロアリール基の例は、フェニル基が５つのハロゲン原子で置換されているペルハロフェニル基である。
【００４３】
本明細書で用いるように、「ヘテロアリール」は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）及び硫黄（Ｓ）から選択される少なくとも１つの環ヘテロ原子を含む芳香族単環式環系又は環系に存在する環の少なくとも１つが芳香族であり、少なくとも１つの環ヘテロ原子を含む多環式環系を意味する。多環式ヘテロアリール基は、互いに縮合した２つ又はそれ以上のヘテロアリール環並びに１つ又は複数の芳香族炭素環式環（アリール基）、非芳香族炭素環式環（シクロアルキル基）及び／又は非芳香族シクロヘテロアルキル基と縮合した単環式ヘテロアリール環を含む。ヘテロアリール基は、全体として、例えば、５〜１４個の環原子を有していてよく、１〜５個の環ヘテロ原子を含む。ヘテロアリール基は、安定な構造をもたらすヘテロ原子又は炭素原子において、定義された化学構造に結合していてよい。一般的に、ヘテロアリール環は、Ｏ−Ｏ、Ｓ−Ｓ又はＳ−Ｏ結合を含まない。しかし、ヘテロアリール基における１つ又は複数のＮ又はＳ原子は、酸化されていてよい（例えば、ピリジンＮ−オキシド、チオフェンＳ−オキシド、チオフェンＳ，Ｓ−ジオキシド）。ヘテロアリール基の例としては、例えば、下に示す５員単環式及び５−６二環式環系などがある。
【００４４】
【化４】
ただし、Ｔは、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、Ｎ−アルキル、Ｎ−アリール又はＮ−（アリールアルキル）（例えば、Ｎ−ベンジル）である。ヘテロアリール基の例としては、ピロリル、フリル、チエニル、ピリジル、ピリミジル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、イミダゾリル、イソチアゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、インドリル、イソインドリル、ベンゾフリル、ベンゾチエニル、キノリル、２−メチルキノリル、イソキノリル、キノキサリル、キナゾリル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾオキサゾリル、シンノリニル、１Ｈ−インダゾリル、２Ｈ−インダゾリル、インドリジニル、イソベンゾフリル、ナフチリジニル、フタラジニル、プテリジニル、プリニル、オキサゾロピリジニル、チアゾロピリジニル、イミダゾピリジニル、フロピリジニル、チエノピリジニル、ピリドピリミジニル、ピリドピラジニル、ピリドピリダジニル、チエノチアゾリル、チエノオキサゾリル、チエノイミダゾリルなどがある。ヘテロアリール基のさらなる例は、４，５，６，７−テトラヒドロインドリル、テトラヒドロキノリル、ベンゾチエノピリジル、ベンゾフロピリジルなどを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、本明細書に開示するように置換されていてよい。
【００４５】
本教示の化合物は、他の２つの部分との共有結合を形成することができる結合基として本明細書で定義する「二価基」を含んでいてよい。例えば、本教示の化合物は、メチレン基のような二価Ｃ１〜２０アルキル基を含んでいてよいが、これに限定されない。
【００４６】
本明細書で用いるように、「脱離基」（「ＬＧ」）は、例えば、置換又は脱離反応の結果として安定な種として置換することができる荷電又は非荷電原子（又は原子の群）を意味する。脱離基の例は、ハロゲン化物（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、トシラート（トルエンスルホニル基、ＴｓＯ）、メシラート（メタンスルホニル基、ＭｓＯ）、ブロシラート（ｐ−ブロモベンゼンスルホニル基、ＢｓＯ）、ノシラート（４−ニトロベンゼンスルホニル基、ＮｓＯ）、水（Ｈ２Ｏ）、アンモニア（ＮＨ３）及びトリフラート（トリフルオロメタンスルホニル基、ＯＴｆ）を含むが、これらに限定されない。
【００４７】
本明細書における様々な場所において、化合物の置換基を群又は範囲で開示する。該記述は、そのような群及び範囲のメンバーの各及びすべての個別の下位組合せ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を含むことを明確に意図する。例えば、「Ｃ１〜６アルキル」という用語は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ１〜Ｃ６、Ｃ１〜Ｃ５、Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ１〜Ｃ２、Ｃ２〜Ｃ６、Ｃ２〜Ｃ５、Ｃ２〜Ｃ４、Ｃ２〜Ｃ３、Ｃ３〜Ｃ６、Ｃ３〜Ｃ５、Ｃ３〜Ｃ４、Ｃ４〜Ｃ６、Ｃ４〜Ｃ５及びＣ５〜Ｃ６アルキルを個別に開示することを明確に意図する。他の例として、０〜４０の範囲の整数は、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９及び４０を個別に開示することを明確に意図し、１〜２０の範囲の整数は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９及び２０を個別に開示することを明確に意図する。
【００４８】
本明細書を通して、構造を化学名とともに示すこともあり、又は示さないこともある。命名法に関して疑問が生じた場合、構造が優先する。
【００４９】
１つの態様において、本教示は、１つ又は複数の架橋性官能性を含むフォトポリマーを提供する。架橋基は、ポリマーの主鎖に共有結合したペンダント基の一部を形成できる、又はその一部であることができる。より具体的には、本教示は、式
【００５０】
【化５】
を有するペンダント基を含むポリマーを提供し、
式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、
−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である。
【００５１】
いくつかの実施形態において、Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ又はＦであってよい。特定の実施形態において、Ｚは、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ペルフルオロアルキル基、或いはＦのようなハロゲン、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているフェニル基であってよい。例えば、Ｚは、フェニル基、ペルハロフェニル基、或いはトリフルオロメチル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基又は−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基で置換されているフェニル基であってよい。いくつかの実施形態において、Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｏ−、−Ｃ６Ｈ５−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−又は共有結合であってよい。
【００５２】
様々な実施形態において、本教示のポリマーは、式
【００５３】
【化６】
を有する反復単位を有していてよく、
式中、
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれは、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｒ１、Ｒ２、Ｌ及びＺは、本明細書で定義した通りである。
【００５４】
いくつかの実施形態において、本教示のポリマーは、
【００５５】
【化７】
から選択される式を有する反復単位を有していてよく、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＺは、本明細書で定義した通りである。例えば、本教示のポリマーは、式
【００５６】
【化８】
を有する反復単位を有していてよく、
式中、
Ｕは、−Ｙ−又は−Ｙ−Ｏ−Ｙ−であり、
Ｒ１２は、Ｈ、Ｃ１〜２０アルキル基又はＣ１〜２０ハロアルキル基であり、
Ｙは、本明細書で定義した通りである。
【００５７】
いくつかの実施形態において、Ｕは、−Ｏ−又は共有結合であってよい。いくつかの実施形態において、Ｒ１２は、Ｈ、−ＣＦ３、ヘキシル基、デシル基、オクタデシル基又は−（ＣＨ２）３（ＣＦ２）７ＣＦ３であってよい。例えば、本教示のポリマーは、
【００５８】
【化９−１】
【００５９】
【化９−２】
から選択される反復単位を有していてよい。
【００６０】
様々な実施形態において、本教示のポリマーは、式
【００６１】
【化１０】
を有していてよく、
式中、
Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、Ｌ’は、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
Ｗは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ及びｎは、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ≦１、０≦ｎ＜１及びｍ＋ｎ＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｌ、Ｑ、Ｙ及びＺは、本明細書で定義した通りである。
【００６２】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、式
【００６３】
【化１１】
を有していてよく、
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６、Ｗ、Ｚ、ｍ及びｎは、本明細書で定義した通りである。
【００６４】
例えば、ポリマーは、
【００６５】
【化１２】
から選択される式を有していてよく、
式中、ｍ及びｎは、本明細書で定義した通りである。
【００６６】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、式
【００６７】
【化１３】
を有していてよく、
式中、ｍ、ｎ、Ｒ１２及びＵは、本明細書で定義した通りである。
【００６８】
例えば、ポリマーは、
【００６９】
【化１４−１】
【００７０】
【化１４−２】
から選択される式を有していてよく、
式中、ｍ及びｎは、本明細書で定義した通りである。
【００７１】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、式
【００７２】
【化１５】
を有していてよく、
式中、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｗ’は、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ’、ｎ’及びｎ’’は、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ’≦１、０≦ｎ’＜１、０≦ｎ’’＜１及びｍ’＋ｎ’＋ｎ’’＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｌ、Ｌ’、Ｗ及びＺは、本明細書で定義した通りである。
【００７３】
特定の実施形態において、Ｗ’は、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であってよい。例えば、Ｗ’は、Ｃ１〜６アルキル基又はＣ１〜６ハロアルキル基であってよい。特定の実施形態において、Ｗ’は、ＣＦ３であってよい。
【００７４】
本教示のポリマーは、以下のポリマーを含んでいてもよいが、これらに限定されない。
【００７５】
【化１６−１】
【００７６】
【化１６−２】
本教示のフォトポリマーは、下のスキーム１に従って合成することができる。当業者に知られているものを含む他の合成経路も用いることができる。
【００７７】
【化１７】
上のスキームにおいて、所望のペンダント基は、ポリマー上の求核基を、求核基、例えば、求電子基との共有結合を形成することができる塩化アシル、アシル無水物又は同様な誘導体及び基と反応させることにより、ポリマー、例えば、疎水性ポリマー主鎖に結合させることができる。特定の理論に拘束されることを望むことなく、ポリマーのＯＨ基を他の酸性がより低い基に誘導体化することによって、本教示のポリマーは、より低い電流漏洩並びに改善された貯蔵安定性を有することができると考えられる。いくつかの実施形態において、
本明細書に開示するポリマーは、一般的な有機溶媒中の十分な溶解度を有することができる。一般的な有機溶媒の例としては、石油エーテル、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、トルエン、キシレン及びメシチレンなどの芳香族炭化水素、アセトン、２−ブタノン及びシクロヘキサノンなどのケトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ビス（２−メトキシエチル）エーテル及びジオキサンなどのエーテル、エタノール、プロパノール及びイソプロピルアルコールなどのアルコール、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、酢酸エチルなどの酢酸エステル、ジクロロメタン、クロロホルム及び塩化エチレンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素並びにジメチルホルムアミド及びｎ−メチルピロリドンなどの他の非プロトン性溶媒を含むが、これらに限定されない。本明細書で用いるように、少なくとも１ｍｇの化合物を１ｍＬの溶媒に溶解させることができる場合、化合物は、溶媒に可溶であるとみなすことができる。
【００７８】
本教示のポリマーは、スピンコーティング、プリンティング、ドロップキャスティング、ディップコーティング、吹付け及びブレードコーティングを含むが、これらに限定されない、様々な溶液相法に用いることができる。スピンコーティングは、過剰量のコーティング溶液を基板上にのせ、次いで、基板を高速度で回転させて、遠心力により流体を広げることを必要とする。この技術により調製される、結果と生ずる誘電体膜の厚さは、スピンコーティング速度、溶液の濃度並びに用いる溶媒に依存する。印刷は、例えば、グラビア印刷機械、フレキソ印刷機械又はインクジェット印字装置を用いて実施することができる。これらの場合における誘電体膜の厚さは、溶液の濃度、溶媒の選択及び印刷の繰返し回数に同様に依存する。温度、圧力及び湿度などの環境条件も結果と生ずる膜の厚さに影響を及ぼし得る。用いる特定の印刷技術によって、印刷の質は、溶解度及び粘度などのインクのレオロジー特性を含むが、これらに限定されない、異なるパラメーターによる影響を受ける可能性がある。インクジェット印刷などの非接触印刷技術については、溶解度要件は、一般的にさほど厳しくなく、約１〜４ｍｇ／ｍＬと低い溶解度範囲で十分であり得る。グラビア印刷については、しばしば約５０〜１００ｍｇ／ｍＬの範囲のより高い溶解度範囲が必要であり得る。スクリーン印刷及びフレキソ印刷などの他の接触印刷技術は、例えば、約１００〜１０００ｍｇ／ｍＬのさらにより高い溶解度範囲が必要であり得る。
【００７９】
本明細書に開示したポリマーの利点の１つは、基板上への析出後に架橋、例えば、光架橋するそれらの能力である。架橋官能性は、高密度架橋ポリマーマトリックスの形成を可能にする。架橋ポリマーマトリックスは、例えば、オーバーレイ層（例えば、トップコンタクトＯＦＥＴにおける半導体層）を形成／析出するためのパターニング及び後続の溶液相工程を含むデバイス製作工程に一般的である様々な条件に耐えるのに十分に頑健である。特定の理論に拘束されることを望むことなく、架橋化学は、安定なシクロブタン部分をもたらす２＋２光刺激付加環化を含み得る。架橋化学はまた、フリーラジカル付加を含み得る。本教示のポリマーは、例えば、約２４５ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の紫外光への曝露により、硬化、例えば、光架橋させることができる。架橋は、例えば、荷電粒子のイオンビームを用いた、また放射線源を用いた他の種類の放射線によっても達成することができる。架橋マトリックスの形成の後に、本教示の誘電材料を、追加の誘電、半導体及び／又は伝導層を含む追加の層を誘電材料の上部に形成させることができるパターニング及び処理段階に供することができる。
【００８０】
本教示のフォトポリマーは、低漏洩電流密度、高絶縁破壊電圧、低ヒステリシス、大静電容量、均一な膜厚、溶液処理可能性（ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ）、低温及び／又は大気圧での二次加工可能性、空気及び水分安定性、及び／又は種々のゲート材料及び／又は半導体との適合性を含むが、これらに限定されない、広範囲の望ましい特性及び特徴を示すことができる誘電材料を調製するのに用いることができる。
【００８１】
漏洩電流密度は、大きさが横断面積当たりの漏洩電流であるベクトルと一般的に定義される。本明細書で用いるように、「漏洩電流」は、電流が流れるべきでない半導体構造又はデバイスの領域を横切って流れる制御されていない（「暗」）電流、例えば、金属−酸化膜−半導体（ＭＯＳ）構造におけるゲート酸化膜を横切って流れる電流を意味する。当業者によって知られているように、誘電材料の漏洩電流密度は、誘電材料を用いて標準的金属−絶縁膜−半導体（ＭＩＳ）及び／又は金属−絶縁膜−金属（ＭＩＭ）コンデンサ構造を製作し、次いで、漏洩電流を測定し、測定した電流を金属電極の面積で割ることによって求めることができる。
【００８２】
本教示のフォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、標準ＭＩＳ及びＭＩＭコンデンサ構造から測定される非常に低い漏洩電流密度を有することができる。例えば、本教示のフォトポリマー及びそれらの架橋生成物は、２ＭＶ／ｃｍで約４×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約２×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約８×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約７×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約６×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約４×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、２ＭＶ／ｃｍで約２×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、或いは２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−９Ａ／ｃｍ２未満又は等しい漏洩電流密度を有することができる。本教示のフォトポリマーはまた、より高い電圧で低い漏洩電流密度、例えば、４ＭＶ／ｃｍで約１×１０−６Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約５×１０−７Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約３×１０−７Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約１×１０−７Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、４ＭＶ／ｃｍで約５×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい、或いは４ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満又は等しい漏洩電流密度を示す。
【００８３】
本教示のフォトポリマーから調製される誘電材料は、非常に高い絶縁破壊電圧（すなわち、誘電体が破壊し、伝導し始める前に誘電体の両端に加えることができる最大電圧差）に耐えることができることもわかった。例えば、本教示の誘電材料は、４ＭＶ／ｃｍ又はより高い絶縁破壊電圧に、６ＭＶ／ｃｍ又はより高い絶縁破壊電圧に、或いは７ＭＶ／ｃｍ又はより高い絶縁破壊電圧に耐えることができる。
【００８４】
本教示のポリマーは、比較的低いガラス転移温度も有することができる。例えば、本教示のポリマーは、約１００℃未満のガラス転移温度、約９０℃未満のガラス転移温度、約８０℃未満のガラス転移温度、約７０℃未満のガラス転移温度、約６０℃未満のガラス転移温度、約５０℃未満のガラス転移温度、約４０℃未満のガラス転移温度、約３０℃未満のガラス転移温度を有することができる。特定の実施形態において、本教示のポリマーは、約３０℃〜約６０℃の範囲のガラス転移温度を有することができる。ガラス転移温度（Ｔｇ）は、物質が徐々により粘稠になり、ゴム状からガラス状に変化する温度範囲の中間点と定義することができる。この性質のため、本教示のポリマーから析出した誘電材料は、架橋の前の表面平坦化及びピンホールの充填を可能にし、したがって、表面の平滑性（例えば、サブナノメートル表面粗度の達成）並びにそれに応じて、デバイスの性能及び動作を改善することができる。ピンホールは、誘電材料の２つ又はそれ以上の層を互いの上に逐次的に析出させ、それにより、非常に良好な表面の均一性を有することができ、大面積にわたり本質的にピンホールがない状態になることができる多層誘電材料を形成させることによって、充填することもできる。
【００８５】
本教示は、製造品、例えば、本教示の誘電材料並びに基板成分及び／又は半導体成分を含む複合材料をさらに提供する。基板成分は、ドープ処理ケイ素、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＩＴＯ被覆ガラス、ＩＴＯ被覆ポリイミド若しくは他のプラスチック、単独又はポリマー若しくは他の基板上に被覆したアルミニウム若しくは他の金属、ドープ処理ポリチオフェンなどを含むが、これらに限定されない。複合材料は半導体成分を含むことができる。半導体成分は、様々な縮合複素環、ポリチオフェン、縮合芳香族化合物、並びにｐ型又はｎ型であるかにかかわりなく、当技術分野で他の点で既知又は有用であることが認められた、他のそのような有機半導体化合物又は材料から選択することができるが、これらに限定されない。半導体成分はまた、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウムなどの無機半導体材料であってよい。複合材料は、１つ又は複数の電気接点を含んでいてよい。そのような電気接点は、金属（例えば、金）製であってよく、ソース、ドレイン又はゲート接点として機能することができる。上述の複合材料の１つ又は複数のものは、ＯＴＦＴ、特に、ＯＦＥＴ、並びにコンデンサ、相補的回路（例えば、インバータ回路）などの様々な有機電子デバイス内で具現化することができる。
【００８６】
本教示の他の態様は、誘電材料を調製する方法に関する。方法は、本明細書に記載したポリマーを含む溶液を調製する工程及び溶液を基板上に印刷して誘電層を形成する工程を含んでいてよい。方法は、誘電体層を放射線源（例えば、紫外光）に曝露させて架橋を誘発し、それにより、架橋誘電材料を生成させる工程を含んでいてよい。方法はまた、追加の誘電体層を架橋誘電体層上に印刷して多層誘電材料を生成させる工程を含んでいてよい。
【００８７】
本教示の他の態様は、本教示の誘電材料を含む有機電界効果トランジスタを製作する方法に関する。本教示の誘電材料は、トップゲートトップコンタクトコンデンサ構造、トップゲートボトムコンタクトコンデンサ構造、ボトムゲートトップコンタクトコンデンサ構造及びボトムゲートボトムコンタクトコンデンサ構造を含むが、これらに限定されない様々な種類の有機電界効果トランジスタを製作するのに用いることができる。
【００８８】
いくつかの実施形態において、方法は、本明細書で述べたポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を基板（ゲート）上に印刷して誘電体層を形成させる工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、架橋誘電材料上に半導体層を形成させる工程、ならびに半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させて、トップコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００８９】
他の実施形態において、方法は、本明細書で述べた１つ又は複数のポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を基板（ゲート）上に印刷して誘電体層を形成させる工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、架橋誘電材料上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させる工程、第１の電気接点及び第２の電気接点並びに誘電材料の上に半導体層を形成させて（すなわち、電気接点、及び電気接点との間の誘電材料の部分を覆うために）、ボトムコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００９０】
いくつかの実施形態において、方法は、基板上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させる工程、基板並びに第１及び第２の電気接点の上に半導体層を形成させる工程（すなわち、電気接点及び電気接点との間の基板の部分を覆うために）、本明細書で述べた１つ又は複数のポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を半導体層上に印刷して誘電体層を形成する工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、架橋誘電材料上に第３の電気接点（ゲート）を形成させて（ただし第３の電気接点は第１及び第２の電気接点との間の部分の上にある）、ボトムコンタクトトップゲート有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００９１】
他の実施形態において、方法は、基板上に半導体層を形成させる工程、半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点（ソース及びドレイン）を形成させる工程、本明細書で述べた１つ又は複数のポリマーを含む溶液を調製する工程、溶液を、第１及び第２の電気接点並びに第１及び第２の電気接点との間の半導体層の部分の上に印刷して誘電体層を形成させる工程、誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、ならびに誘電材料上に第３の電気接点（ゲート）を形成させて（ただし第３の電気接点は第１及び第２の電気接点との間の部分の上にある）、トップコンタクトトップゲート（ｔｏｐ−ｃｏｎｔａｃｔ ｔｏｐ−ｇａｔｅ）有機電界効果トランジスタを製作する工程を含んでいてよい。
【００９２】
半導体層及び種々の電気接点は、当業者に知られている種々の析出法により形成させることができる。例えば、半導体層は、物理的蒸着、種々の種類の印刷技術（例えば、フレキソ印刷、リソ印刷、グラビア印刷、インクジェット法、パッド印刷など）、ドロップキャスティング、ディップコーティング、ドクターブレード法、ロールコーティング及びスピンコーティングなどの方法により形成させることができるが、これらに限定されない。電気接点は、熱蒸着及び高周波又は電子ビームスパッタリング、並びにすぐ上で述べたもの（例えば、フレキソ印刷、リソ印刷、グラビア印刷、インクジェット法、パッド印刷、ドロップキャスティング、ディップコーティング、ドクターブレード法、ロールコーティング及びスピンコーティング）を含むが、これらに限定されない種々の析出法などの方法により形成させることができるが、これらに限定されない。
【００９３】
以下の実施例において、本教示によるポリマー及び誘電材料を調製し、ＮＭＲ、ＩＲ分光法、元素分析、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）、ＡＦＭ、並びに金属−絶縁体膜−半導体（ＭＩＳ）デバイス漏洩及びインピーダンス分光法測定によってキャラクタリゼーションを行って、とりわけ、それらの誘電特性並びに種々のｐ型及びｎ型有機半導体との適合性を実証した。これらの誘電体膜に基づく有機電子デバイス、例えば、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）、特に、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）も製作し、キャラクタリゼーションを行った。そのデータを下に記載する。
【００９４】
以下の実施例は、さらに例示し、本教示の理解を促進するために示し、本発明を制限することを意図するものではない。
【実施例】
【００９５】
（実施例１）ポリケイ皮酸ビニルフェニル（ＰＣｙＶＰ）の調製
ポリ（ビニルフェノール）（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル）を２０ｍＬの無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、それに５ｍＬの無水トリエチルアミン（過剰）を加えた。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、５ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（５．２５ｇ、過剰）の溶液を加えた。一夜撹拌した後、反応混合物をろ過し、ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２．５ｇのポリケイ皮酸ビニルフェニル（ＰＣｙＶＰ）を白色粉末として得た。
【００９６】
【化１８】
（実施例２）ポリメタクリル酸シンナモイルエチル［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）］の調製
ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、６ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（６ｇ、３６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷メタノール（ＭｅＯＨ）中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２．５ｇのポリメタクリル酸シンナモイルエチル［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）］を白色固体として得た。
【００９７】
【化１９】
（実施例３）ランダムコポリマーのケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］の調製
ビニルフェノール−メタクリ酸メチル共重合体（１０．０ｇ、Ｍｗ＝８，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：５０ｍモル、プロトンＮＭＲ積分からの計算に基づくビニルフェノール部分の比率５５％）を８０ｍＬの無水ＴＨＦに溶解し、それに９．６ｍＬの無水トリエチルアミンを加えた。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、３０ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１０．９５ｇ、６６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を５０℃に加熱し、一夜撹拌し、その後、反応混合物を７００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。沈殿物をろ過し、ＭｅＯＨで洗浄し、１００ｍＬのＴＨＦに再溶解し、再び沈殿させた。さらに沈殿させた後（合計３回）、１１ｇ以上のランダムコポリマーケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を白色粉末として得た。
【００９８】
１Ｈ ＮＭＲによりシンナモイル部分とメタクリレート部分との共重合体比率が５５％：４５％と確認された。
【００９９】
【化２０】
元素分析、実測値：Ｃ、７６．３１％、Ｈ、６．３１％、計算値：Ｃ、７６．２７％、Ｈ、６．１９％。
【０１００】
（実施例４（比較例））ランダムコポリマーのビニルフェニノールケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］の調製
ビニルフェノール−メタクリ酸メチル共重合体（８．０ｇ、Ｍｗ＝８，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：４０ｍモル、プロトンＮＭＲ積分からの計算に基づくビニルフェノール部分の比率５５％）を６０ｍＬの無水ＴＨＦに溶解し、それに２．６ｍＬの無水トリエチルアミンを加えた。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、２０ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（３ｇ、１８ｍモル）の溶液を加えた。反応物を５０℃に加熱し、一夜撹拌し、その後、反応混合物をろ過した。透明な溶液を真空中においてトリエチルアミン及び溶媒を除去して、８ｇのランダムコポリマーのビニルフェニル−ケイ皮酸ビニル−メタクリ酸メチル共重合体［Ｐ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を淡黄色ポリマーとして得た。
【０１０１】
１Ｈ ＮＭＲによりフェノール、シンナモイル及びメタクリレート部分の共重合体比率が３０％、２５％及び４５％であることが確認された。
【０１０２】
【化２１】
（実施例５）高分子量ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．５０）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝１，０００，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を６０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．２８ｇ、７．７ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３０分間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇの高分子量ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．５０）］を白色固体として得た。
【０１０３】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５０％：５０％と確認された。
【０１０４】
【化２２】
（実施例６）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．４６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３０分間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１０５】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１０６】
【化２３】
（実施例７）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（３．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：２３ｍモル）を３０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（３．０７ｇ、１８．４ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で６時間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約３ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）］を白色固体として得た。
【０１０７】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が８０％：２０％と確認された。
【０１０８】
【化２４】
（実施例８）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸（トリフルオロアセトキシ）エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＴＦＡｃＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．４６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３時間撹拌し、その後、３ｍＬの無水トリフルオロ酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−（トリフルオロアセトキシ）メタクリル酸エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＴＦＡｃＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１０９】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１１０】
【化２５】
（実施例９）ランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸（ペンタフルオロベンゾイル）エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化シンナモイル（１．４６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３時間撹拌し、その後、３ｍＬの塩化ペンタフルオロベンゾイル（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸シンナモイルエチル−メタクリル酸（ペンタフルオロベンゾイル）エチル共重合体［Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１１１】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１１２】
【化２６】
（実施例１０）ランダムコポリマーのメタクリル酸３−（トリフルオロメチル）−シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣＦ３ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］の調製
ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（２．０ｇ、Ｍｗ＝２０，０００ｇ／モル、ヒドロキシル基：１５．４ｍモル）を２０ｍＬの無水ピリジンに溶解した。溶液を氷浴中に１０分間入れた後、４ｍＬの無水ＴＨＦ中塩化３−トリフルオロメチルシンナモイル（２．０６ｇ、８．７６ｍモル）の溶液を加えた。反応物を室温で３時間撹拌し、その後、３ｍＬの無水酢酸（過剰）を加えて、ポリマー上の遊離ＯＨ基をキャップした。反応物を室温で一夜撹拌し、次いで、約２００ｍＬの冷ＭｅＯＨ中で沈殿させた。ポリマー沈殿物を反復沈殿により精製して、約２ｇのランダムコポリマーのメタクリル酸３−（トリフルオロメチル）−シンナモイルエチル−メタクリル酸アセトキシエチル共重合体［Ｐ（ＣＦ３ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．４３）］を白色固体として得た。
【０１１３】
１Ｈ ＮＭＲにより共重合体比率が５７％：４３％と確認された。
【０１１４】
【化２７】
（実施例１１）キャップトポリメタクリル酸シンナモイルエチル［ＣＡＰ−Ｐ（ＣｙＥＭＡ）］の調製
Ｐ（ＣｙＥＭＡ）（３．０ｇ、実施例２）を３０ｍＬの新たに蒸留したＴＨＦに溶解し、得られた溶液を氷水浴中に入れて冷却した。無水トリフルオロ酢酸（０．５ｇ）を遮光して激しく撹拌しながら１滴ずつ加えた。反応物を室温に加温し、３時間撹拌し、減圧下で濃縮して乾燥した。得られた固体を３０ｍＬの新たに蒸留したＴＨＦに溶解し、得られた溶液を氷水浴中に入れて冷却した。無水トリフルオロ酢酸の第２の部分（０．５ｇ）を激しく撹拌しながら１滴ずつ加えた。反応物を室温に加温し、一夜撹拌し、減圧下で濃縮した。残留物をＴＨＦに溶解し、メタノールを加えることにより沈殿させ、再びＴＨＦに溶解し、ジエチルエーテルを加えることにより沈殿させ、得られた固体を真空中で乾燥して、ＣＡＰ−Ｐ（ＣｙＥＭＡ）を白色発泡体として得た（収率＞９５％）。
【０１１５】
（実施例１２）スピンコート誘電体膜の表面形態
実施例１〜３のフォトポリマーをジオキサンに溶解して、それぞれ８０ｍｇ／ｍＬの濃度を有する溶液を得た。次いで、ポリマー溶液を１３００ｒｐｍ（加速２０）で清浄なケイ素基板上にスピンコーティングした。スピンコーティング段階の後に、得られた誘電体膜を１５０Ｗ紫外オーブン中で１０分間処理し、次いで、真空オーブン中で１００℃で１０分間アニーリングして、残存溶媒を完全に除去した。膜厚及び表面平滑度（粗度の二乗平均平方根（ＲＭＳ）により表す）をそれぞれプロフィロメトリ及び原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）により測定した。結果は、本教示のポリマー膜は非常に平滑で、粗度のＲＭＳは約０．４ｎｍの範囲にあることを示すものであった。
【０１１６】
（実施例１３）スピンコート誘電体膜の誘電特性
金属−絶縁体膜−半導体（ＭＩＳ）コンデンサ構造を実施例１１から得られた誘電体膜を用いて製作し、誘電体膜の静電容量を測定した。ＭＩＳ構造の製作のために、多量にドープしたｎ型Ｓｉ（ＭＥＭＣ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、アンチモン／ｎ−ドープ）を半導体として用い、その上に誘電体膜をスピンコーティングして絶縁体層を形成させた。次いで、トップＡｕ電極（面積１＝１００μｍ×１００μｍ；面積２＝２００μｍ×２００μｍ；面積３＝５００μｍ×１０００μｍ；面積４＝１０００μｍ×１０００μｍ；面積５＝１ｃｍ×２ｃｍ）をフォトポリマー絶縁体の上部に＜１×１０−６トルで真空蒸着して、ＭＩＳコンデンサ構造を完成させた。シャドウマスクを用いて、１００μｍ×１００μｍ〜１０００μｍ×１０００μｍの範囲の加工寸法を有する矩形又は正方形Ａｕパッドを蒸着させて、異なるサイズのＭＩＳ構造を形成させることができる。特に示さない限り、本実施例及び以下の実施例における漏洩電流は、２００μｍ×２００μｍの加工寸法を用いたＡｕパッド付きのコンデンサ構造を用いて測定した。本教示の誘電材料に基づくコンデンサのＪ−Ｅ特性は、図１に示すように、Ａｕパッドの面積に無関係であるように思われる。
【０１１７】
ＭＩＳ構造の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）応答は、ローカルＬａｂｖｉｅｗプログラム及び汎用インターフェースバスコミュニケーションにより動作するリモートプリアンプ付き高感度Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ６４３０ Ｓｕｂ−Ｆｅｍｔｏａｍｐ ソースメーター（Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒ）を用いて測定した。すべての測定は、環境大気中（相対湿度＝３０〜８０％）で行った。Ｉ−Ｖ走査中の電気ノイズを最小限にするために、３軸ケーブル及びプロービングシステム（Ｓｉｇｎａｔｏｎｅ、Ｇｉｌｒｏｙ、ＣＡ）を用いてＭＩＳ構造を探査した。Ｓｉｇｎａｔｏｎｅ３軸プロービングシステムとＫｅｉｔｈｌｅｙ ６４３０ソースメーターとの併用により、１０−１５Ａという低い値にノイズレベルが低下し、１０−１４Ａ程度の低い電流の正確な測定が可能であった。測定中、ボトム電極は、計器接地を用いて探査し、トップＡｕパッドは、Ｋｅｉｔｈｌｅｙソースメーターに接続された３軸プローブの軟性チップを用いて探査した。Ｌａｂｖｉｅｗプログラムにより制御されたとき、３軸プローブにバイアスをかけることにより、Ｉ−Ｖスキャンを実施し、回路を通る電流を測定した。スキャン速度は、５〜１５秒／ステップであり、これは遅延時間を０．５秒〜２秒に、ステップ当たりの測定回数を１０〜２０に設定して制御した。
【０１１８】
漏洩電流密度（Ｊ）（Ｉ／Ａｕパッドの面積）対電界（Ｅ）（Ｖ／誘電体層の厚さ）プロットを図２に示す。ＰＶＰ、ＰＭＭＡ及びＰＣｙＶＰから調製した誘電体膜のＪ−Ｅ応答を比較のために含める。
【０１１９】
同様なＭＩＳコンデンサ構造及び試験手順を用いて、実施例４〜１０のフォトポリマーのキャラクタリゼーションを行った。漏洩電流密度（Ｊ）対電界（Ｅ）プロットを実施例２及び３のポリマーに関する比較データとともに図３に示す。誘電特性、すなわち、漏洩電流密度、静電容量（Ｃｉ）及び絶縁破壊電圧（ＢＶ）並びに前述の実施例の膜厚を表１に要約する。
【０１２０】
【表１】
（実施例１４）スピンコート誘電体膜を用いて製作されたペンタセンベースのＯＦＥＴのデバイス性能
ケイ素及びアルミニウムゲート材料上のペンタセンＯＦＥＴを実施例１１及び１２の誘電体膜を用いて製作した。具体的には、ケイ素基板は、Ｍｏｎｔｃｏ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｅｃｈ Ｉｎｃ．（Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｉｔｙ、ＰＡ）から入手した高度にｎ−ドープしたケイ素ウェーハであり、使用前に有機溶媒中で音波処理により浄化した。アルミニウム基板は、Ａｌ被覆プラスチック基板から切断した。ペンタセンは、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）から購入し、基板温度を約５０℃〜約７０℃に維持しながら、約２×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。金（Ａｕ）電極は、シャドウマスクを介して３〜４×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。チャンネル長は５０μｍであり、チャンネル幅は５０００μｍであった。これらのＯＦＥＴは、非常によく機能し、移動度（μ）は約０．５ｃｍ２／Ｖｓであり、Ｉｏｎ：Ｉｏｆｆ比は最大２×１０７であり、ヒステリシスは無視でき、ゲート漏洩電流は極めて低かった。代表的なＯＦＥＴトランスファー及び出力プロットを図４に示す（Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−Ｆ５ＢＥＭＡ０．４３）を誘電体層として用いた）。これらのフォトポリマーベースのデバイスのＯＦＥＴ性能を表２に要約する。比較ペンタセンＯＦＥＴデバイスは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を誘電材料として用いて製作した。二酸化ケイ素膜は、３００ｎｍの厚さを有する。この比較デバイスのキャリア移動度は、約０．１ｃｍ２／Ｖｓ〜約０．３ｃｍ２／Ｖｓであることがわかった。
【０１２１】
【表２】
（実施例１５）スピンコート誘電体膜を用いて製作したｎ型ＯＦＥＴのデバイス性能
ペリレン型ｎ型半導体であるＮ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＰＤＩ−８ＣＮ２）を用いて、本教示のフォトポリマーを誘電体層としたｎ型ＯＦＥＴデバイスを製作した。具体的には、ケイ素基板は、Ｍｏｎｔｃｏ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｅｃｈ Ｉｎｃ．（Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｉｔｙ、ＰＡ）から入手した高度にｎ−ドープしたケイ素ウェーハであり、使用前に有機溶媒中で音波処理により浄化した。ＰＤＩ−８ＣＮ２は、米国特許出願公開第２００５／０１７６９７０号明細書に記載されている手順に従って合成し、基板温度を約１００℃〜１１０℃に維持しながら約２×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。Ａｕ電極は、シャドウマスクを介して３〜４×１０−６トルで真空蒸着した（５００Å、０．３Å／秒）。チャンネル長は５０μｍであり、チャンネル幅は５０００μｍであった。これらのＯＦＥＴは、非常によく機能し、ｎ型移動度（μ）は約０．０５ｃｍ２／Ｖｓであり、Ｉｏｎ：Ｉｏｆｆ比は最大１×１０４であり、ヒステリシスは無視でき、ゲート漏洩電流は最小限であった。代表的なＯＦＥＴトランスファー及び出力プロットを図５に示す（Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）を誘電体層として用いた）。
【０１２２】
（実施例１６）光架橋前後のフォトポリマー材料の溶解度
本教示の多くのフォトポリマーは、テトラヒドロフラン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ジオキサン、クロロホルム、酢酸エチル、アセトン、トルエン、ジクロロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジメチルホルムアミド、ｎ−メチルピロリドン及びシクロヘキサノンを含むが、これらに限定されない一般的な有機溶媒に可溶である。例えば、実施例２のＰ（ＣｙＥＭＡ）は、加熱せずに酢酸エチルに溶解させて、３５０ｍｇ／ｍＬの濃度を有する溶液を得ることができる。そのような溶液は、グラビア印刷に用いるのに十分に粘稠である。
【０１２３】
印刷又は他の溶液相析出段階の後に、本教示のフォトポリマーは、紫外光への曝露（例えば、１５０Ｗ ＵＶオーブン中で１０分間の処理による）により硬化させることができ、これにより、光架橋段階の前には最初は可溶性であった有機溶媒に対してフォトポリマーが不溶性になる。硬化した誘電体膜は、比較的過酷な工程に耐えるのに十分に頑健であることがわかった。例えば、光架橋誘電体膜をジクロロベンゼン中で５分間音波処理したが、その後、その厚さ及び物理的外観は音波処理段階の前と実質的に同じであることがわかった。本誘電材料のこの特徴のため、それらは、誘電体層が半導体層の析出のための溶液処理溶媒（例えば、ジクロロベンゼン）に不溶性であることを必要とする、溶液処理ボトムゲートＯＦＥＴ用の魅力的な候補である。
【０１２４】
（実施例１７）スピンコートフォトポリマー材料を用いて製作した多層誘電材料
本教示のフォトポリマーは光架橋後に一般的有機溶媒に不溶性になることができるので、誘電材料の多層は、前の析出層を溶解せずに互いの上部に被覆することができる。そのような多層誘電体構造は、より大きい面積にわたる最小限のピンホール及びより良好な均一性を含むが、これらに限定されない多くの性能上の利点がある。
【０１２５】
実施例１２で述べたのと同様なＭＩＳコンデンサ構造及び試験手順を調製し、用いて、Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）（実施例３）から調製した２層誘電材料のキャラクタリゼーションを行った。漏洩電流密度（Ｊ）対電界（Ｅ）プロットを図６に示す。図９に示す試験ピクセルは約２ｃｍ２の比較的大きい面積を有する（一般的なＯＦＥＴデバイス及びＭＩＳ構造は一般的に０．０１ｃｍ２より小さい試験ピクセルを有する）が、試験した２層誘電体膜の漏洩電流密度は極めて低く、大きい面積にわたる優れた膜均一性が示唆される。２層誘電体膜の厚さは、約１０００ｎｍであり、実施例１１の単層膜（５００ｎｍ）より２倍厚く、これは、多層コーティング工程中の光架橋膜の不溶性であることを意味している。
【０１２６】
ペンタセンＯＦＥＴは、上述の２層誘電体膜を用いて製作した。これらのペンタセンＯＦＥＴは、約０．２２ｃｍ２／Ｖｓの正孔移動度（μ）、約３×１０７のＩｏｎ：Ｉｏｆｆ比、無視できるヒステリシス及び１８０Ｖゲートバイアスにおける３ｎＡと低いゲート漏洩電流により明らかなように、優れたデバイス性能を示した。トランスファー及び出力プロットを図７に示す。
【０１２７】
（実施例１８）フォトポリマーを含む誘電組成物の印刷可能性
実施例７のフォトポリマーＰ（ＣｙＥＭＡ０．８０−ｃｏ−ＡｃＥＭＡ０．２０）を用いて、印刷可能な誘電体層を製作した。フォトポリマーを酢酸エチルに溶解して、３００ｍｇ／ｍＬ溶液の濃度を有する溶液を得た。印刷機械（ＩＧＴ）を用い、グラビアモード及び次のパラメーターを用いて誘電体膜を印刷した。すなわち、アニロックス力１００Ｎ、印刷速度０．４ｍ／秒、アニロックスシリンダー４０２．１００（４０ｌ／ｃｍ、銅刻印−クロムめっき、スタイラス１３０°、スクリーン角５３、容積２３．３ｍＬ／ｍ２）。フォトポリマーの第１の層をＡｌ−ＰＥＮ基板上に印刷し、１０分間にわたりＵＶ硬化させ、真空オーブン中で１０分間乾燥した。フォトポリマーの第２の層を第１の層の上に印刷し、同じ方法で硬化させた。その後、ＭＩＳコンデンサ構造及びペンタセンＯＦＥＴを製作した。ペンタセンＯＦＥＴの出力及びトランスファープロットを図８に示す。
【０１２８】
（実施例１９）フォトポリマーのＵＶ硬化
本教示の選択したフォトポリマーを、２５４ｎｍの紫外光への曝露により架橋させた。ＩＲ分光法を用いて、これらのポリマーの光架橋を確認した。シンナモイル基の二重結合は、光架橋前には１６３０ｃｍ−１で特性ＩＲ吸収を示し、２＋２付加環化光架橋反応後に予測通り消失した。図９にＵＶ硬化の前後のフォトポリマー膜のＩＲ吸収スペクトルを示す。Ｃ＝Ｏ伸縮の強度はＵＶ処理後に著しく低下したことを確認することができた。
【０１２９】
（実施例２０）本フォトポリマーの低いガラス転移温度
本フォトポリマーのガラス転移特性を示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）により特性決定した。図１０に本教示のフォトポリマーの典型的なＤＳＣプロットを示す。いくつかのフォトポリマーに関する追加データを表３に要約する。例えば、Ｐ（ＣｙＥＭＡ０．５７−ｃｏ−ＡＥＭＡ０．４３）のガラス転移温度（Ｔｇ）を測定したところ約４５℃であった（８０〜１００℃のＴｇを有するＰＭＭＡなどの従来の高分子誘電材料と比較）。そのような低いガラス転移温度は、最終的な光硬化架橋誘電材料を得るための光架橋段階を開始する前に表面平坦化を達成し、ピンホールを充填するための時間を設けることを可能にし、これにより、本教示のフォトポリマーの良好な膜形成特性を説明することがきる。より低いガラス転移温度を有するポリマー（例えば、約８０〜１００℃のＴｇを有するＰＭＭＡ）は、より高いガラス転移温度を有するポリマー（例えば、１５０℃のＴｇを有するＰＶＰ）と比較して一般的に良好な膜形成特性を有する。
【０１３０】
【表３】
（実施例２１）フォトポリマー誘電体膜の貯蔵安定性
図１１に空気中で５５日間保存したＰ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）から調製した誘電体膜を組み込んだＭＩＳコンデンサ構造の漏洩電流密度対電界（Ｊ−Ｅ）プロットを示す。保存期間にもかかわらず、フォトポリマー誘電体膜は、非常に低い漏洩電流密度（５５日後に実際にわずかに低下した）により明らかなように、依然として優れた誘電特性を示したことがわかる。したがって、これらの結果は、本フォトポリマー材料は誘電材料として優れた貯蔵安定性を有することを示すものである。認識されているように、ＯＨ基を含む誘電性ポリマーは一般的に水分に敏感であり、限られた貯蔵安定性を有する。特定の理論に拘束されることを望むことなく、存在するＯＨ基の数を減少させるようにフォトポリマーを誘導体化することにより、本教示のフォトポリマーは、ＰＶＰなどの他の既知のポリマー誘電材料と比べて改善された貯蔵安定性を有すると考えられる。残存ＯＨ基は、例えば、無水トリフルオロ酢酸（例えば、実施例１１）又は塩化トリフルオロアセチルを含む適切な試薬を用いることにより、キャップ又はマスクすることができる。
【０１３１】
（実施例２２）全く溶液処理のみによるＯＦＥＴ
完全に溶液処理ＯＦＥＴは、誘電体層としての本教示のフォトポリマー及び半導体層としてのドロップキャストｎ型ペリレン材料を用いて製作した。これは、溶液から析出させた半導体層及び誘電体層を有する、製作された最初のｎ型ＯＦＥＴデバイスであったと考えられる。
【０１３２】
ペリレンベースのｎ型半導体であるＮ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＰＤＩ−８ＣＮ２）は、Ｓｉ基板上に溶液析出させ、次に架橋させたフォトポリマー誘電体層（７００ｎｍ）上にジクロロベンゼン溶液（２ｍｇ／ｍＬ）からドロップキャストした。結晶性半導体膜を得るために溶媒を蒸発させていた間、基板を１０５℃に維持した。前の実施例で述べたのと同様な手順を用いて、ＯＦＥＴデバイスを製作し、試験した。代表的なトランスファー及び出力プロットを図１２に示す。全く溶液処理のみによるＯＦＥＴは、良好なデバイス性能を示し、Ｎ型移動度は０．０３５ｃｍ２／Ｖｓと高く計算され、Ｉｏｎ：Ｉｏｆｆ比は約１×１０４と測定され、ゲート漏洩電流は約５０ｎＡ又はそれ未満と測定された。これらの結果は、本フォトポリマーベースの誘電材料が、半導体層を析出させるのに用いる溶液法に用いる溶媒に対する優れた不溶性を有すること、及び本フォトポリマーベースの誘電材料が、溶液処理ｎ型半導体材料との良好な適合性を有することを示している。
【０１３３】
（実施例２３）フォトポリマー誘電体薄膜
図１３に厚さ１００ｎｍのフォトポリマー誘電体膜のＪ−Ｅプロットを示す。図１４に示すデータは、以前の実施例で示した４００ｎｍ〜５００ｎｍのフォトポリマー誘電体膜と比較して同等の漏洩電流密度を示している。そのような薄膜の絶縁破壊電界は７ＭＶ／ｃｍと高いことがあり得ることがわかる。
【０１３４】
（実施例２４）漏洩電流密度に対するフォトポリマー構造におけるＯＨ基の影響
Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）（実施例３）及びＰ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）（実施例４）の漏洩電流密度対電界プロットを図１４において比較する。Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）の漏洩電流密度はＰ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）の漏洩電流密度より約２桁低いことがわかる。２つのポリマーの主な相違点はＰ（ＶＰ０．３０−ｃｏ−ＣｙＶＰ０．２５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）がかなりの量のＯＨ基を有するのに対して、Ｐ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）はほぼ有していないことであるので、これらのデータは、ＯＨ基が誘電性ポリマーの漏洩電流密度に対して劇的な影響を及ぼし得ることを示唆している。残存ＯＨ基のさらなるキャップ又はマスク（例えば、実施例１１）により、漏洩電流密度をさらに減少させ、環境条件下での電子的性能を安定化することができる。
【０１３５】
（実施例２５）誘電特性に対するフォトパターニングの影響
スピンコートフォトポリマー膜［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）（実施例２）］をシャドウマスクを介して紫外光（２５４ｎｍ）に曝露させ、次いでＴＨＦで洗浄し、乾燥した。膜は、シャドウマスクのパターンに対する明瞭なネガパターンを示した。次いで、膜を曝露させ、架橋させた領域の上にＡｕ電極を蒸着して、ＭＩＳコンデンサ構造を製作し、前述と同様な手順を用いてその漏洩電流を試験した。図１５にそのような誘電体膜の漏洩電流密度対電界プロットを示す。フォトパターニング／溶媒洗浄処理を施さなかった同様な誘電体膜のＪ−Ｅ応答も比較のために図に示した。パターンを形成させた誘電体膜の漏洩電流はパターンを形成させなかった誘電体膜と同等であったことがわかる。
【０１３６】
他の実験において、平行なＡｕ線をＳｉ基板上に析出させ、その後、フォトポリマー膜［Ｐ（ＣｙＥＭＡ）（実施例２）］をＡｕ線の上にスピンコートした。フォトポリマー膜を、下にあるＡｕ線に垂直な線状開口部を有するシャドウマスクを介して紫外光（２５４ｎｍ）に曝露させた。フォトポリマー膜をＴＨＦで洗浄し、乾燥した。得られた膜は、Ａｕ線とフォトマスク線との交差部分に矩形状の「ビアホール」を有する。「ビアホール」がフォトポリマー残存物を含んでいないかどうかを試験するために、Ａｕ電極の他の層を「ビアホール」の上に析出させたところ、「ビアホール」における直接接続抵抗は＜５オームと推定された。
【０１３７】
これらの２つの実験により、フォトポリマー誘電材料は、フォトパターニング及び「ビアホール」パターニング工程を含む回路製作工程と容易に統合させることができることがわかる。
【０１３８】
（実施例２６）フォトポリマー誘電体層を用いたボトムコンタクトボトムゲートＯＦＥＴ
図１６に４つの一般的な種類のＯＦＥＴ構造、すなわち、トップコンタクトボトムゲート構造（ａ）、ボトムコンタクトボトムゲート構造（ｂ）、ボトムコンタクトトップゲート構造（ｃ）及びトップコンタクトトップゲート構造（ｄ）を示す。図１６に示すように、ＯＦＥＴは、誘電体層（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ８、８’、８’’及び８’’’として示す）、半導体層（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ６、６’、６’’及び６’’’として示す）、ゲート接点（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ１０、１０’、１０’’及び１０’’’として示す）、基板（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ１２、１２’、１２’’及び１２’’’として示す）並びにソース及びドレイン接点（例えば、図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄにそれぞれ２、２’、２’’、２’’’、４、４’、４’’及び４’’’として示す）を含むことができる。以前の実施例で示したＯＦＥＴデバイスのほとんどがトップコンタクトボトムゲート構造を有する。この実施例では、本教示の誘電材料［実施例２におけるＰ（ＣｙＥＭＡ）］を絶縁層として用いてボトムコンタクトボトムゲートＯＦＥＴを製作した。最初に、約９００ｎｍの厚さを有するＳｉ基板上に誘電体膜を製作した。Ａｕ（２５ｎｍ）をシャドウマスクを介してフォトポリマー膜上に蒸着して、ソース及びドレイン電極を形成させ、次いで、それを飽和アルキルチオールエタノール溶液中で１時間処理した。次いで、ペンタセン（５０ｎｍ）をトップ上に蒸着して（基板温度は６０℃であった）、ボトムコンタクトデバイスを完成させた。そのようなボトムコンタクトデバイスのトランスファー及び出力プロットを図１７に示す。約０．０７４ｃｍ２／Ｖｓの正孔移動度及び約１×１０７のＩｏｎ／Ｉｏｆｆ比が得られた。
【０１３９】
（実施例２７）フォトポリマー誘電体層を用いたボトムコンタクトトップゲートＯＦＥＴ
この実施例では、本教示の誘電材料［実施例２におけるＰ（ＣｙＥＭＡ）］を誘電体層として用いてボトムコンタクトトップゲートＯＦＥＴを製作した。最初に、Ａｕ（２５ｎｍ）をシャドウマスクを介して絶縁基板（ＳｉＯ２）上に蒸着して、ソース及びドレイン電極を形成させ、次に、それを飽和アルキルチオールエタノール溶液中で１時間処理した。次いで、ペンタセン（５０ｎｍ）を上に蒸着して半導体層を形成させた。次いで、フォトポリマー膜を誘電体層としてペンタセンの上にスピンコートした後、Ａｕをゲート電極として蒸着した。そのようなボトムコンタクトトップゲートデバイスのトランスファープロットを図１８に示す。約０．０１ｃｍ２／Ｖｓの正孔移動度及び約３×１０３のＩｏｎ／Ｉｏｆｆ比が得られた。
【０１４０】
（実施例２８）フォトポリマー誘電体層及びボトムゲート電極としての導電性ポリマーを用いたトップコンタクトＯＦＥＴ
この実施例では、本教示の誘電材料［実施例３のＰ（ＣｙＶＰ０．５５−ｃｏ−ＭＭＡ０．４５）］を誘電体層として、導電性ポリマー薄膜をボトムゲート電極として用いてトップコンタクトＯＦＥＴを製作した。最初に、導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、比率１：１）を３Ｍ（商標）オーバーヘッドスライド上にスピンコートして、ゲート電極を形成させた。次いで、誘電体及び半導体層（ｎ型半導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（ｎ−オクチル）−ジシアノナフタレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）、ＮＤＩ−８ＣＮ２）を実施例１４で述べたのと同様な手順を用いて析出させた。Ａｕ（２５ｎｍ）を半導体層上に蒸着して、トップソース及びドレイン電極を形成させた。そのようなトップコンタクトボトムゲートデバイスのＯＦＥＴ特性（出力プロット）を図１９に示す。約０．０３ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度及び約１０のＩｏｎ／Ｉｏｆｆ比が得られた。
【０１４１】
本教示は、その精神又は本質的特性から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができる。したがって、前述の実施形態は、本明細書で述べた本教示に限定するのではなく、すべての点で実例となるものとみなすべきである。本教示の範囲は、先の記述によってではなく、添付する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び同等物の範囲内にあるすべての変更は、それに含まれるものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式
【化２８】
［式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である］
を有するペンダント基を含み、２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満の漏洩電流密度を有するポリマー。
【請求項２】
Ｒ１及びＲ２が、独立に、Ｈ又はＦである、請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
Ｚが、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ペルフルオロアルキル基、又はＦ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基及び−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているフェニル基である、請求項１又は２に記載のポリマー。
【請求項４】
Ｚが、フェニル基、ペルハロフェニル基、又はトリフルオロメチル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基若しくは−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基で置換されているフェニル基である、請求項１から３のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項５】
Ｌが、各出現時に、独立に、−Ｏ−、−Ｃ６Ｈ５−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−又は共有結合である、請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項６】
式
【化２９】
［式中、
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれは、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｒ１、Ｒ２、Ｌ及びＺは、請求項１で定義した通りである］
を有する反復単位を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項７】
前記反復単位が
【化３０】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＺは、請求項１で定義した通りである］
から選択される式を有する、請求項６に記載のポリマー。
【請求項８】
前記反復単位が式
【化３１】
［式中、
Ｕは、−Ｙ−又は−Ｙ−Ｏ−Ｙ−であり、
Ｒ１２は、Ｈ、Ｃ１〜２０アルキル基又はＣ１〜２０ハロアルキニル基であり、
Ｙは、請求項１で定義した通りである］
を有する、請求項６又は請求項７に記載のポリマー。
【請求項９】
反復単位が
【化３２−１】
【化３２−２】
から選択される式を有する、請求項６から８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１０】
式
【化３３】
［式中、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｌ’は、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
Ｗは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ及びｎは、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ≦１、０≦ｎ＜１及びｍ＋ｎ＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｌ、Ｑ、Ｙ及びＺは、請求項１で定義した通りである］
を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１１】
式
【化３４】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６、Ｗ、Ｚ、ｍ及びｎは、請求項１０で定義した通りである］
を有する、請求項１０に記載のポリマー。
【請求項１２】
【化３５】
［式中、ｍ及びｎは、請求項１０で定義した通りである］
から選択される式を有する、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１３】
式
【化３６】
［式中、
Ｕは、−Ｙ−又は−Ｙ−Ｏ−Ｙ−であり、
Ｒ１２は、Ｈ、Ｃ１〜２０アルキル基又はＣ１〜２０ハロアルキル基であり、
ｍ、ｎ及びＹは、請求項１０で定義した通りである］
を有する、請求項１０に記載のポリマー。
【請求項１４】
【化３７】
［式中、ｍ及びｎは請求項１０で定義した通りである］
から選択される式を有する、請求項１３に記載のポリマー。
【請求項１５】
式
【化３８】
［式中、
Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｗ’は、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ’、ｎ’及びｎ’’は、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ’≦１、０≦ｎ’＜１、０≦ｎ’’＜１及びｍ’＋ｎ’＋ｎ’’＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｌ、Ｌ’、Ｗ及びＺは、請求項１０で定義した通りである］
を有する、請求項１０に記載のポリマー。
【請求項１６】
Ｗ’がＣＦ３である、請求項１５に記載のポリマー。
【請求項１７】
式
【化３９】
［式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である］
を有するペンダント基を含み、約１００℃未満のガラス転移温度を有するポリマー。
【請求項１８】
２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満の漏洩電流密度を有する、請求項１７に記載のポリマー。
【請求項１９】
式
【化４０】
［式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である］
のペンダント基を有する化合物の架橋生成物を含むポリマー。
【請求項２０】
１つ又は複数の有機溶媒に溶解した請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む誘電性組成物。
【請求項２１】
１つ又は複数の有機溶媒に溶解した請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液処理可能な誘電性組成物。
【請求項２２】
１つ又は複数の有機溶媒に溶解した請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む印刷可能な誘電性組成物。
【請求項２３】
前記１つ又は複数の有機溶媒が、テトラヒドロフラン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ジオキサン、クロロホルム、酢酸エチル、アセトン、トルエン、ジクロロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジメチルホルムアミド、ｎ−メチルピロリドン及びシクロヘキサノンから選択される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の誘電性組成物。
【請求項２４】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のポリマーを含む誘電材料。
【請求項２５】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のポリマーを含む誘電材料の２つ又はそれ以上の層を含む多層誘電材料。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載の誘電材料を含む電子デバイス。
【請求項２７】
有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）である、請求項２６に記載の電子デバイス。
【請求項２８】
トップコンタクトボトムゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項２９】
ボトムコンタクトボトムゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項３０】
ボトムコンタクトトップゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項３１】
トップコンタクトトップゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項３２】
溶液処理可能な半導体層を含む、請求項２６から３１のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項３３】
蒸着半導体層を含む、請求項２６から３１のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項３４】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を基板上に印刷して誘電体層を形成させる工程、ならびに
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程
を含む、誘電材料を調製する方法。
【請求項３５】
第２の誘電体層を前記架橋誘電体層上に印刷する工程、ならびに
前記第２の誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発し、第２の架橋誘電材料を生成させて、多層誘電材料を形成させる工程
を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を基板上に印刷して誘電体層を形成させる工程、
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に半導体層を形成させる工程、ならびに
前記半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程
を含む、トップコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【請求項３７】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を基板上に印刷して誘電体層を形成させる工程、
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程、ならびに
前記架橋誘電材料、前記第１の電気接点及び前記第２の電気接点の上に半導体層を形成させる工程
を含む、ボトムコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【請求項３８】
基板上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程、
前記基板、前記第１の電気接点及び前記第２の電気接点の上に半導体層を形成させる工程、
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を前記半導体層上に印刷して誘電体層を形成させる工程、
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に第３の電気接点を形成させる工程
を含み、前記第３の電気接点が前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間の領域の上に存在する、ボトムコンタクトトップゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【請求項３９】
基板上に半導体層を形成させる工程、
前記半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程、
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記半導体層、前記第１の電気接点及び前記第２の電気接点の上に前記溶液を印刷して誘電体層を形成させる工程、
誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に第３の電気接点を形成させる工程
を含み、前記第３の電気接点が前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間の領域の上に存在する、トップコンタクトトップゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【請求項１】
式
【化２８】
［式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である］
を有するペンダント基を含み、２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満の漏洩電流密度を有するポリマー。
【請求項２】
Ｒ１及びＲ２が、独立に、Ｈ又はＦである、請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
Ｚが、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ペルフルオロアルキル基、又はＦ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基及び−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているフェニル基である、請求項１又は２に記載のポリマー。
【請求項４】
Ｚが、フェニル基、ペルハロフェニル基、又はトリフルオロメチル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基若しくは−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基で置換されているフェニル基である、請求項１から３のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項５】
Ｌが、各出現時に、独立に、−Ｏ−、−Ｃ６Ｈ５−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−又は共有結合である、請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項６】
式
【化２９】
［式中、
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれは、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｒ１、Ｒ２、Ｌ及びＺは、請求項１で定義した通りである］
を有する反復単位を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項７】
前記反復単位が
【化３０】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＺは、請求項１で定義した通りである］
から選択される式を有する、請求項６に記載のポリマー。
【請求項８】
前記反復単位が式
【化３１】
［式中、
Ｕは、−Ｙ−又は−Ｙ−Ｏ−Ｙ−であり、
Ｒ１２は、Ｈ、Ｃ１〜２０アルキル基又はＣ１〜２０ハロアルキニル基であり、
Ｙは、請求項１で定義した通りである］
を有する、請求項６又は請求項７に記載のポリマー。
【請求項９】
反復単位が
【化３２−１】
【化３２−２】
から選択される式を有する、請求項６から８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１０】
式
【化３３】
［式中、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｌ’は、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
Ｗは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ及びｎは、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ≦１、０≦ｎ＜１及びｍ＋ｎ＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｌ、Ｑ、Ｙ及びＺは、請求項１で定義した通りである］
を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１１】
式
【化３４】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６、Ｗ、Ｚ、ｍ及びｎは、請求項１０で定義した通りである］
を有する、請求項１０に記載のポリマー。
【請求項１２】
【化３５】
［式中、ｍ及びｎは、請求項１０で定義した通りである］
から選択される式を有する、請求項１１に記載のポリマー。
【請求項１３】
式
【化３６】
［式中、
Ｕは、−Ｙ−又は−Ｙ−Ｏ−Ｙ−であり、
Ｒ１２は、Ｈ、Ｃ１〜２０アルキル基又はＣ１〜２０ハロアルキル基であり、
ｍ、ｎ及びＹは、請求項１０で定義した通りである］
を有する、請求項１０に記載のポリマー。
【請求項１４】
【化３７】
［式中、ｍ及びｎは請求項１０で定義した通りである］
から選択される式を有する、請求項１３に記載のポリマー。
【請求項１５】
式
【化３８】
［式中、
Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は、独立に、Ｈ、ハロゲン、Ｃ１〜１０アルキル基又はＣ６〜１４アリール基であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基及び前記Ｃ６〜１４アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
Ｗ’は、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、Ｃ１〜１０アルコキシ基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜６アルキル基、Ｃ１〜６ハロアルキル基、Ｃ１〜６アルコキシ基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基であり、
ｍ’、ｎ’及びｎ’’は、独立に実数であり、ただし、０＜ｍ’≦１、０≦ｎ’＜１、０≦ｎ’’＜１及びｍ’＋ｎ’＋ｎ’’＝１であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｌ、Ｌ’、Ｗ及びＺは、請求項１０で定義した通りである］
を有する、請求項１０に記載のポリマー。
【請求項１６】
Ｗ’がＣＦ３である、請求項１５に記載のポリマー。
【請求項１７】
式
【化３９】
［式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である］
を有するペンダント基を含み、約１００℃未満のガラス転移温度を有するポリマー。
【請求項１８】
２ＭＶ／ｃｍで約１×１０−８Ａ／ｃｍ２未満の漏洩電流密度を有する、請求項１７に記載のポリマー。
【請求項１９】
式
【化４０】
［式中、
Ｌは、各出現時に、独立に、−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−、−Ｙ−Ｓ−Ｙ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｙ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−、−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−、−Ｑ−Ｃ（Ｏ）−Ｙ−又は−Ｙ−Ｃ（Ｏ）−Ｑ−であり、
式中、
Ｑは、各出現時に、−Ｏ−［Ｙ−Ｏ］ｐ−Ｙ−Ｏ−であり、
Ｙは、各出現時に、二価Ｃ１〜１０アルキル基、二価Ｃ２〜１０アルケニル基、二価Ｃ２〜１０アルキニル基、二価Ｃ６〜１０アリール基又は共有結合であり、前記Ｃ１〜１０アルキル基、前記Ｃ２〜１０アルケニル基、前記Ｃ２〜１０アルキニル基及び前記Ｃ６〜１０アリール基のそれぞれが、ハロゲン及びＣＮから独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されており、
ｐは、０〜１０の範囲の整数であり、
Ｒ１及びＲ２は、独立に、Ｈ、ハロゲン又はＣＮであり、
Ｚは、Ｃ１〜１０アルキル基、Ｃ１〜１０ハロアルキル基、又はハロゲン、ＣＮ、Ｃ１〜２０アルキル基、Ｃ１〜２０ハロアルキル基、Ｃ１〜２０アルコキシ基、−Ｏ−Ｃ１〜２０ハロアルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６アルキル基、−Ｃ（Ｏ）−Ｃ１〜６ハロアルキル基及び−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ１〜６アルキル基から独立に選択される１〜５つの置換基で場合によって置換されているＣ６〜１０アリール基である］
のペンダント基を有する化合物の架橋生成物を含むポリマー。
【請求項２０】
１つ又は複数の有機溶媒に溶解した請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む誘電性組成物。
【請求項２１】
１つ又は複数の有機溶媒に溶解した請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液処理可能な誘電性組成物。
【請求項２２】
１つ又は複数の有機溶媒に溶解した請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む印刷可能な誘電性組成物。
【請求項２３】
前記１つ又は複数の有機溶媒が、テトラヒドロフラン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ジオキサン、クロロホルム、酢酸エチル、アセトン、トルエン、ジクロロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジメチルホルムアミド、ｎ−メチルピロリドン及びシクロヘキサノンから選択される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の誘電性組成物。
【請求項２４】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のポリマーを含む誘電材料。
【請求項２５】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のポリマーを含む誘電材料の２つ又はそれ以上の層を含む多層誘電材料。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載の誘電材料を含む電子デバイス。
【請求項２７】
有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）である、請求項２６に記載の電子デバイス。
【請求項２８】
トップコンタクトボトムゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項２９】
ボトムコンタクトボトムゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項３０】
ボトムコンタクトトップゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項３１】
トップコンタクトトップゲートＯＦＥＴである、請求項２６又は２７に記載の電子デバイス。
【請求項３２】
溶液処理可能な半導体層を含む、請求項２６から３１のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項３３】
蒸着半導体層を含む、請求項２６から３１のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項３４】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を基板上に印刷して誘電体層を形成させる工程、ならびに
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程
を含む、誘電材料を調製する方法。
【請求項３５】
第２の誘電体層を前記架橋誘電体層上に印刷する工程、ならびに
前記第２の誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発し、第２の架橋誘電材料を生成させて、多層誘電材料を形成させる工程
を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を基板上に印刷して誘電体層を形成させる工程、
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に半導体層を形成させる工程、ならびに
前記半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程
を含む、トップコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【請求項３７】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を基板上に印刷して誘電体層を形成させる工程、
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程、ならびに
前記架橋誘電材料、前記第１の電気接点及び前記第２の電気接点の上に半導体層を形成させる工程
を含む、ボトムコンタクトボトムゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【請求項３８】
基板上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程、
前記基板、前記第１の電気接点及び前記第２の電気接点の上に半導体層を形成させる工程、
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記溶液を前記半導体層上に印刷して誘電体層を形成させる工程、
前記誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に第３の電気接点を形成させる工程
を含み、前記第３の電気接点が前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間の領域の上に存在する、ボトムコンタクトトップゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【請求項３９】
基板上に半導体層を形成させる工程、
前記半導体層上に第１の電気接点及び第２の電気接点を形成させる工程、
請求項１から１８のいずれか一項に記載のポリマーを含む溶液を調製する工程、
前記半導体層、前記第１の電気接点及び前記第２の電気接点の上に前記溶液を印刷して誘電体層を形成させる工程、
誘電体層を放射線に曝露させ、架橋を誘発して架橋誘電材料を生成させる工程、
前記架橋誘電材料上に第３の電気接点を形成させる工程
を含み、前記第３の電気接点が前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間の領域の上に存在する、トップコンタクトトップゲート有機電界効果トランジスタを製作する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１６ｃ】
【図１６ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１６ｃ】
【図１６ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公表番号】特表２０１０−５１１０９４（Ｐ２０１０−５１１０９４Ａ）
【公表日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３９２９８（Ｐ２００９−５３９２９８）
【出願日】平成１９年１１月２８日（２００７．１１．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２４４７３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６６８２６
【国際公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（５０９１３７５６０）ポリエラ コーポレイション (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２８日（２００７．１１．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２４４７３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６６８２６
【国際公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（５０９１３７５６０）ポリエラ コーポレイション (5)
【Ｆターム（参考）】
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