有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子
【課題】有機半導体化合物及びこれを重合して得られる有機半導体高分子を提供する。
【解決手段】下記の一般式１で表わされる有機半導体化合物および有機半導体高分子。
【解決手段】下記の一般式１で表わされる有機半導体化合物および有機半導体高分子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子に関し、特に、優れた電荷移動度を有し、しかも、溶液工程によって製造することのできる有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の情報化社会の発展には目を見張るものがあり、これに伴い、従来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）が有する高重量や高体積といった欠点を改善した新規な画像表示装置の開発が望まれている。これにより、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；ＰＤＰ）、ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）などの種々のフラットパネル表示装置が注目を集めている。
【０００３】
この種のフラットパネル表示装置のスイッチング素子として、アモルファスシリコンを半導体層として用いた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が汎用されている。
アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、良好な均一度を有し、しかも、ドープ状態では高い電気的特性を示しつつも、未ドープの状態では優れた絶縁性質を有することから、広く使用されている。
【０００４】
しかしながら、従来、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを基板に蒸着するためには、通常、約３００℃の高温環境下で工程を行うことを余儀なくされるという制限があり、フレキシブルディスプレイ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）を実現するためのポリマー基板（ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）などには適用することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
これを解消するために、有機半導体物質を用いた有機薄膜トランジスタ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＯＴＦＴ）が提案されている。
有機薄膜トランジスタは、一般に、基板と、ゲート電極と、絶縁層と、ソース／ドレイン電極、及びチャンネル領域を備えてなり、ソース電極及びドレイン電極の上にチャンネル領域が形成されるボトムコンタクト（ＢＣ）型の有機薄膜トランジスタと、マスク蒸着などの方法でチャンネル領域の上に金属電極が形成されるトップコンタクト（ＴＣ）型有機薄膜トランジスタとに大別できる。
【０００６】
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）のチャンネル領域に満たされる低分子系もしくはオリゴマー有機半導体物質としては、メロシアニン、フタロシアニン、ペリレン、ペンタセン、Ｃ６０、チオフェンオリゴマーなどが挙げられ、これらの低分子系もしくはオリゴマー有機半導体物質は、主として真空プロセスによって薄膜としてチャンネル領域に形成される。
有機半導体高分子材料は、プリント技術などの溶液加工を用いて、安価に大面積を加工することができて加工性の面でメリットがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記従来の薄膜トランジスタにおける問題点に鑑みてなされたものであって、、優れた電荷移動度を有し、しかも、溶液工程によって製造し得る有機半導体化合物及びこれを重合して得られる有機半導体高分子を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むトランジスタを提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含む電子素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明による有機半導体化合物は、有機半導体化合物であって、下記の一般式１で表わされることを特徴とする。
【化１】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３及びＸ４の内の少なくとも一方はＳであり、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分（ｍｏｉｅｔｙ）と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は前記Ｒ５１〜Ｒ５５と同じである）及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成する、ものとする。
【０００９】
上記の一般式１で表わされる有機半導体化合物は４つのベンゼン環が連結されたピレン基本構造を含み、第１のベンゼン環に連結されたＲ１〜Ｒ３官能基と、第２のベンゼン環に連結されたＲ４〜Ｒ６官能基とを含む。基本構造の第３及び第４のベンゼン環は、それぞれＸ１、Ｘ２及びＸ３、Ｘ４にそれぞれ連結されている。基本構造は、Ｒ７及びＲ８官能基をさらに含む。
前記一般式１で表わされる有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される有機半導体化合物であることが好ましい。
【化２】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記一般式１のＲ１〜Ｒ８と同じである。
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式３で表わされる官能基を含むことが好ましい。
【化３】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例としては、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、及びこれらの組み合わせを含むことが好ましい。
前記硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式４で表されるものから選択されるいずれか一つであることが好ましい。
【化４】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。なお、Ｙが複数存在する場合、同じ又は異なってもよい。
前記一般式１中のＲ７及びＲ８は、チオフェニル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明による有機半導体高分子は、有機半導体高分子であって、下記の一般式５で表わされる構造単位を含むことを特徴とする。
【化５】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも一方はＳであり、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基（ａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基（ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、又は置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基であり、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、０〜１０の整数であり、ｐ又はｑがそれぞれ２以上の整数である時、複数のＡｒ１及び複数のＡｒ２は互いに異なる、ものとする。
【００１１】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式６で表わされる構造単位を含むことが好ましい。
【化６】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２は、前記一般式５のＲ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２と同じである。
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、少なくとも一つのチオフェンを含み、下記の一般式７で表わされるものであることが好ましい。
【化７】
前記式中、Ｒ５５は、水素、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、Ａｒ’は、Ｃ６〜Ｃ３０のアリーレン基、Ｃ６〜Ｃ３０の縮合多環基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、又はこれらの組み合わせよりなる群から選択され、ｘは、１〜７の整数であり、ｙは、０〜４の整数である。
上記の一般式７中、チオフェン構造単位とＡｒ’構造単位は、交互に配列されるものやランダムに配列されるものも含まれる。前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例は、上述の通りである。
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のチオフェン基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン基、置換若しくは無置換のチエノチオフェン基（ｔｈｉｅｎｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾロチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｏｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のカルバゾール基、及びこれらの組み合わせから選択されることが好ましい。
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式（８−１）〜一般式（８−４）の内の一つであることが好ましい。
【化８】
【化９】
前記一般式（８−１）及び一般式（８−２）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒａ及びＲｂの内の少なくとも一方は、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
【化１０】
【化１１】
前記一般式（８−３）及び一般式（８−４）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
前記有機半導体高分子は、５０００〜２０００００の数平均分子量（Ｍｎ）を有することが好ましい。
前記有機半導体高分子は、ｐ型有機半導体高分子であることが好ましい。
【００１２】
上記目的を達成するためになされた本発明によるトランジスタは、トランジスタであって、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、相対向するように配置されチャンネル領域を限定するソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極とゲート電極とを電気的に絶縁させる絶縁層と、前記チャンネル領域に形成される活性層とを備え、前記活性層は、前記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことが好ましい。
【００１４】
上記目的を達成するためになされた本発明による、電子素子であって、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子によれば、有機溶媒への優れた溶解性を有し、しかも、優れた共平面性（ｃｏｐｌａｎａｒｉｔｙ）を有することから、素子の電荷移動度（ｃｈａｒｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を改善することができるという効果がある。
これにより、溶液工程によって薄膜を形成することができて大面積の素子の製作に有利であり、しかも、素子の製作コストを節減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
【図３】本発明の実施例１で得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲ分析結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例２で得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲ分析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明に係る有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
但し、これらの実施形態は単なる例示に過ぎず、これらによって本発明が制限されることはなく、本発明は特許請求の範囲の範ちゅうによって定義される。
層、膜、基板などの部分が他の構成要素の「上に」あるとしたとき、これは、他の構成要素の「直上に」ある場合だけではなく、これらの間に他の構成要素がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとしたときには、これらの間に他の部分がないことを意味する。
【００１９】
本明細書において、特に言及がない限り、「ヘテロ芳香族環基」とは、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルケニル基又はＣ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキニル基を意味する。
「縮合多環基」とは、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、及びＣ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルケニル基よりなる群から選択される１以上の環とヘテロ芳香族環基とが互いに連結された融合環を意味する。
ここで「ヘテロ」とは、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰよりなる群から選択されるヘテロ原子を含む化合物を意味し、一つの環中に１〜４個のヘテロ原子が含まれていてもよい。
【００２０】
本明細書において、「置換」とは、官能基や化合物中の水素が、フルオロ基、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のフルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のペルフルオロアルキル基（ＣｎＦ２ｎ＋１）、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルコキシ基、Ｃ２〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシアルキル基、Ｃ４〜Ｃ３０のシクロアルコキシアルキル基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される官能基で置換されることを意味する。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、下記の一般式１で表わされる有機半導体化合物を提供する。
【化１２】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３及びＸ４の内の少なくとも一方はＳであり、
Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分（ｍｏｉｅｔｙ）と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は前記Ｒ５１〜Ｒ５５と同じである）及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成する、ものとする。
【００２２】
一般式１の有機半導体化合物は、ピレン母体構造によって優れた共平面性を有し、このようなピレン母体構造と融合されたチオフェニル環基またはチアゾリル環基構造によって有機半導体特性を有する。
このように優れた共平面性を有する有機半導体化合物は、分子間の電荷の移動が円滑に行われるので良好な半導体特性を示し、その結果、トランジスタに好適に使用することができる。このような有機半導体化合物は、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）などとの混合性に優れていることから、太陽電池などに使用することができる。
【００２３】
一般式１の有機半導体化合物において、Ｘ１及びＸ２を含むヘテロ環、とＸ３及びＸ４を含むヘテロ環がチオフェニル基である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成するようにしてＨＯＭＯレベルを下げて有機半導体化合物、又はこれから製造される有機半導体高分子の酸化安定性と電気的な信頼性を向上させ、共平面性が高まることから分子間の相互作用が増大してキャリアの移動度の向上を期待することができる。
【００２４】
一般式１の有機半導体化合物において、Ｘ１及びＸ２を含むヘテロ環、とＸ３及びＸ４を含むヘテロ環がチアゾールである場合、電子吸引性基がヘテロ環に含まれることによりＨＯＭＯレベルを下げて有機半導体化合物、又はこれから製造される有機半導体高分子の酸化安定性と電気的な信頼性を向上させる。
一般式１の有機半導体化合物において、Ｒ７及びＲ８は、置換若しくは無置換のチオフェニル基であることが好ましい。
【００２５】
前記一般式１で表わされる有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される有機半導体化合物であることが好ましい。
【化１３】
式中のＲ１〜Ｒ８は、一般式１のＲ１〜Ｒ８と同じである。
【００２６】
電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の例としては、下記の一般式３で表わされる官能基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【化１４】
前記一般式３中の、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
一般式３で表される置換基が一般式１に結合される位置は特に制限されないため、別途に表示しない。
【００２７】
電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例としては、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニルなどが挙げられる。
【００２８】
硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式４から選ばれ得る。
【化１５】
一般式４中のＹは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
また、Ｙが複数存在する場合、同じ又は異なってもよい。
一般式４で表わされる置換基が一般式１に結合される位置は特に制限されないため、別途に表示しない。
【００２９】
本発明の他の実施形態によれば、下記の一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子を提供する。
【化１６】
一般式５中のＸ１〜Ｘ４及びＲ１〜Ｒ６は、一般式１のＸ１〜Ｘ４及びＲ１〜Ｒ６と同じであり、
Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基、又は置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基であり、
ｐ及びｑは、それぞれ独立して、０〜１０、又は１〜１０の整数であり、ｐ又はｑがそれぞれ２以上の整数であるとき、複数のＡｒ１及び複数のＡｒ２は互いに異なってもよい。
ｐ及びｑの和は、１以上であることが好ましい。
一般式５において、Ａｒ１構造単位、ピレン誘導体構造単位、及びＡｒ２構造単位は、交互に配列されてもよく、ランダムに配列されてもよい。
【００３０】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式６で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子であってもよい。
【化１７】
一般式６中のＲ１〜Ｒ６は、一般式１のＲ１〜Ｒ６と同じであり、
Ａｒ１及びＡｒ２は、一般式５のＡｒ１及びＡｒ２と同じである。
一般式６において、Ａｒ１構造単位、ピレン誘導体構造単位、及びＡｒ２構造単位は、交互に配列されてもよく、ランダムに配列されてもよい。
【００３１】
Ａｒ１及びＡｒ２は、少なくとも一つのチオフェンを含み、下記の一般式７で表わされ得る。
【化１８】
一般式７中のＲ５５は、水素、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、Ａｒ’は、Ｃ６〜Ｃ３０のアリーレン基、Ｃ６〜Ｃ３０の縮合多環基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、又はこれらの組み合わせよりなる群から選択され、ｘは、１〜７の整数であり、ｙは、０〜４又は１〜４の整数である。
一般式７において、チオフェン繰り返し単位とＡｒ’構造単位は、交互に配列されるものやランダムに配列されるものも含む。
電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例は、上述の通りである。
【００３２】
Ａｒ１及びＡｒ２は、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のチオフェン基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン基、置換若しくは無置換のチエノチオフェン基、置換若しくは無置換のチアゾール基、置換若しくは無置換のチアゾロチアゾール基、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のカルバゾール基、及びこれらの組み合わせから選ばれ得る。
【００３３】
一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式（８−１）〜一般式（８−４）のうちの一つであってもよい。
【化１９】
【化２０】
一般式（８−１）及び一般式（８−２）中のＲａ及びＲｂは、ｔ−ブチル基などのＣ１〜Ｃ１０のアルキル基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒａ及びＲｂの内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、ドデシル基などのＣ１〜Ｃ２０のアルキル基であってもよく、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、０〜１０、又は１〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
なお、Ｒｃ及びＲｄは、ピレン部分と融合されたチオフェニル環基を中心として互いに対称となる位置にあってもよい。
【００３４】
【化２１】
【化２２】
一般式（８−３）及び一般式（８−４）中のＲａ及びＲｂは、ｔ−ブチル基などのＣ１〜Ｃ１０のアルキル基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、ドデシル基などのＣ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０、又は１〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
なお、Ｒｃ及びＲｄは、ピレン部分と融合されたチアゾリル環基を中心として互いに対称となる位置にあってもよい。
【００３５】
一般式（８−１）及び一般式（８−２）中のＲａ及びＲｂのうちの少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基である場合には、下記の一般式（９−１）〜一般式（９−４）が挙げられ、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチアゾール環基を形成した場合には、下記の一般式（９−５）又は一般式（９−６）が挙げられる。
【００３６】
【化２３】
【化２４】
【化２５】
【化２６】
【化２７】
【化２８】
一般式（９−１）〜一般式（９−６）中のＲｃ、Ｒｄ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｎは、一般式（８−１）及び一般式（８−２）と同じであり、Ｒｅ又はＲｆは、ドデシル基などのＣ１〜Ｃ２０のアルキル基であり得る。
【００３７】
有機半導体高分子は、約５０００〜約２００，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有してもよく、又、約１０，０００〜約１００，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有してもよい。
上記の範囲の数平均分子量を有する場合、インクジェットプリンティングやドロップ−キャスティング（ｄｒｏｐ−ｃａｓｔｉｎｇ）などの溶液工程作業に役立つ。
又、有機半導体化合物又は有機半導体高分子は、ｐ型の有機半導体化合物又は有機半導体高分子であってもよい。
【００３８】
一般式５の構造単位を含む有機半導体高分子は、Ｓｔｉｌｌｅ ｅｔａｌ（Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ． Ｉｎｔ． Ｅｄ． Ｅｎｇｌ． １９８６， Ｖｏｌ． ２５， ｐｐ． ５０８−５２４）、Ｓｕｚｕｋｉ ｅｔ ａｌ（Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １９８９， Ｖｏｌ． １１１， ｐｐ． ３１４−３２１）、ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ ｅｔ ａｌ （ＵＳ ６，１６６，１７２， １９９９）、又はＹａｍａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９２， Ｖｏｌ． ２５， ｐｐ． １２１４−１２２６）等の文献に基づき合成され得る。
【００３９】
例えば、一般式５の構造単位を含む有機半導体高分子の場合、下記の反応式１から明らかなように、単量体を反応させて製造することができる。
【化２９】
反応式１中のＸ１〜Ｘ４、Ｒ１〜Ｒ８、Ａｒ１及びＡｒ２、ｐ及びｑは、一般式５のＸ１〜Ｘ４、Ｒ１〜Ｒ８、Ａｒ１及びＡｒ２、ｐ及びｑと同じであり、
Ｘ、Ｘ’、Ｙ、Ｙ’、ＺおよびＺ’は、それぞれ独立して、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌなどのハロゲン、トリアルキルスズ基、及びボロン−含有基（ｂｏｒｏｎ−ｃｏｎｔａｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）よりなる群から選択される反応性基（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ）であるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
トリアルキルスズ基は、下記の一般式１０で表され、ボロン−含有基は、下記の一般式１１又は１２で表され得る。
【化３０】
一般式１０中のＲ３１〜Ｒ３３は、互いに同一又は異なり、それぞれ独立して、水素又はＣ１〜Ｃ７のアルキル基であり、Ｒ３１〜Ｒ３３のうちの少なくとも一つはアルキル基である。
【００４１】
【化３１】
【化３２】
一般式１２中のＲ３４〜Ｒ３７は、互いに同一又は異なり、それぞれ独立して水素又はＣ１〜Ｃ７のアルキル基であり、Ｒ３４〜Ｒ３７のうちの少なくとも一つはアルキル基である。
【００４２】
反応式１の反応に供される触媒としては、下記の一般式（１３−１）〜一般式（１３−４）で表される有機金属触媒が挙げられる。
（化３３）
Ｐｄ（Ｌ１）ｘ ・・・一般式１３−１
（化３４）
Ｐｄ（Ｌ２）４−ｙＣｌｙ ・・・一般式１３−２
一般式（１３−１）及び一般式（１３−２）中のＬ１及びＬ２は、トリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン（ｄｐｐｂ）、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（１，１’−ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｏ）ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ（ｄｐｐｆ）、アセテート（ＯＡｃ）、トリフェニルアリシン（ＡｓＰｈ３）、トリフェニルホスファート（Ｐ（ＯＰｈ）３）よりなる群から選択されるリガンドであり、ｘは２〜４の整数であり、ｙは１〜３の整数である。
【００４３】
（化３５）
Ｎｉ（Ｌ３）ｘ ・・・一般式１３−３
（化３６）
Ｎｉ（Ｌ４）３−ｙＣｌｙ ・・・一般式１３−４
一般式（１３−３）及び一般式（１３−４）中のＬ３及びＬ４は、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン（ｄｐｐｐ）、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン（ｄｐｐｅ）、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン（ｄｐｐｂ）などのジフェニルホスフィノアルカン、及びビス（１，５−シクロオクタジエン）（ＣＯＤ）などのシクロアルケンよりなる群から選択されるリガンドであり、ｘは２又は３の整数であり、ｙは１又は２の整数である。
【００４４】
パラジウム触媒の具体例としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）化合物（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）のパラジウム（０）触媒が挙げられ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（ＰｄＣｌ２（ＰＰｈ３）２）、［１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ｄｐｐｂ）Ｃｌ２）、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ２）、パラジウム（ＩＩ）アセテート（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）などのパラジウム（ＩＩ）触媒が挙げられる。
【００４５】
ニッケル触媒の具体例としては、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０）化合物（Ｎｉ（ＣＯＤ）２）のニッケル（０）触媒が挙げられ、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパンニッケル（ＩＩ）ジクロリド（Ｎｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２）、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンニッケル（ＩＩ）ジクロリド（Ｎｉ（ｄｐｐｅ）Ｃｌ２）などのニッケル（ＩＩ）触媒が挙げられる。
【００４６】
触媒の含量は、単量体の含量に応じて調節して使用することができ、例えば、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）化合物の場合、単量体に対して０．２〜１５モル％の範囲で使用することができ、２〜１０モル％で使用することもできる。
【００４７】
重合溶媒としては、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などを使用することができる。
重合反応は、窒素雰囲気下、８０〜１２０℃で６〜４８時間行われる。
【００４８】
有機半導体高分子は、トランジスタの活性層に使用することができる。
トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、相対向するように位置してチャンネル領域を限定するソース電極及びドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極とゲート電極とを電気的に絶縁させる絶縁層と、チャンネル領域に形成される有機半導体高分子を含む活性層とを備える。
一般式１の有機半導体化合物もまたチャンネル領域に使用することができる。
【００４９】
活性層は、有機半導体高分子を含む組成物をスクリーン印刷法、印刷法、スピンコート法、ディップ法（ｄｉｐｐｉｎｇ）、インクジェット法などの溶液工程によって形成することでなし得る。
このように溶液工程によって活性層を形成する場合、工程コストを節減することができ、大面積の素子の製造に有利である。
【００５０】
図１は、本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図であり、図２は、本発明の他の実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
本発明の両実施形態によるトランジスタは、薄膜トランジスタである。
本発明の両実施形態によるトランジスタが薄膜トランジスタである場合、薄膜の厚さは数ｎｍ〜数μｍである。
【００５１】
図１を参照すると、トランジスタ１０は、基板１２の上にゲート電極１４が形成され、その上にゲート電極１４を覆う絶縁層１６が形成される。
絶縁層１６上にチャンネル領域を限定するソース電極１７ａ及びドレイン電極１７ｂが形成され、これらの間のチャンネル領域に活性層１８が形成され、この活性層１８は有機半導体高分子を含む。
【００５２】
図２を参照すると、トランジスタ２０は、基板２２の上にチャンネル領域を限定するソース電極２７ａ及びドレイン電極２７ｂが形成され、これらの間のチャンネル領域に活性層２８が形成され、この活性層２８は有機半導体高分子を含む。
ソース電極２７ａ、ドレイン電極２７ｂ、及び活性層２８を覆うように絶縁層２６が形成され、この上にゲート電極２４が形成される。
【００５３】
基板１２、２２は、無機物、有機物、又は無機物と有機物との複合体を含むものであってもよい。
有機物としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｎａｌａｔｅ；ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリノルボルネン（ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ；ＰＥＳ）などのプラスチックが挙げられ、無機物としては、例えば、ガラス又は金属が挙げられる。
【００５４】
また、ゲート電極１４、２４、ソース電極１７ａ、２７ａ及びドレイン電極１７ｂ、２７ｂとしては、通常の金属が使用でき、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などを使用することができるが、これらに限定されない。
【００５５】
絶縁層１６、２６としては、通常の高誘電率の絶縁体を使用することができ、具体的には、ＢａＯ．３３ＳｒＯ．６６ＴｉＯ３（ＢＳＴ：Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの強誘電性の絶縁体と、ＰｂＺｒＯ．３３ＴｉＯ．６６Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＢｉ２（ＴａＮｂ）２Ｏ９、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＢＺＴ）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＡｌＯＮなどの無機絶縁体と、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ポリアクリレート（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルフェノール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｈｅｎｏｌ）などの有機絶縁体を使用することができるが、これらに限定されない。
以上には言及されてはいないが、米国特許第５、９４６、５５１号に記載の無機絶縁体や米国特許第６、２３２、１５７号に記載の有機絶縁体なども絶縁層１６、２６として使用することができる。
【００５６】
有機半導体高分子は、太陽電池、メモリ素子、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光センサー、レーザー素子などに適用することができる。
【００５７】
以下、本発明の実施例を例示する。但し、下記の実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明が下記の実施例によって限定されることはない。
【００５８】
〔実施例１〕
下記の反応式２に従い有機半導体化合物と有機半導体高分子を合成する。
【化３７】
【００５９】
（実施例１−１）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジブロモ−５，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレンの合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，５，９，１０−テトラブロモピレン（１ｍｍｏｌ）、よう化第一銅（４０ｍｇ）、トリメチルシリルアセチレン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ）（３ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）（２ｍｌ）、及びＰｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２（０．０２ｍｍｏｌ）をＴＨＦ（３ｍｌ）で混合し、６０℃で一晩中攪拌する。
【００６０】
固体はシリカパッド（ｓｉｌｉｃａｐａｄ）でろ過し、溶液は減圧乾燥し、カラムクロマトグラフィ（ヘキサン）にかけて分離する。
【００６１】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）で、δ（ｐｐｍ） ８．８５−８．７８（ｄｄ，４Ｈ），１．６１（ｍ，１８Ｈ），０．４３（ｍ，１８Ｈ）であり、Ｍａｌｄｉ−ＭＳ Ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ３４Ｈ４０Ｂｒ２Ｓｉ２：６６２．１０３５で、Ｆｏｕｎｄ：６６２．１０４であった。
【００６２】
（実施例１−２）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチオフェン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチオフェンの合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−５，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−４，９−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｙｒｅｎｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジブロモ−５，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−４，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−５，９−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｙｒｅｎｅ）混合物（２００ｍｇ）を、Ｎ−メチルモルホリン（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ）（１ｍｌ）に溶かし、Ｎａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ（１ｇ）を入れた後、１８５℃で１２時間攪拌する。
【００６３】
黒変した反応混合物を常温（約２４℃）まで冷却し、水及びクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で層を分離する。
有機層を減圧乾燥した後、カラムクロマトグラフィ（ヘキサン）にかけて分離する。
【００６４】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）で、δ（ｐｐｍ） ８．６０（ｓ，１Ｈ），８．５８（ｄ，１Ｈ），８．４０（ｄ，１Ｈ），８．３８（ｓ，１Ｈ），８．２０−８．１７（ｍ，２Ｈ），７．６８−７．６６（ｍ，２Ｈ），１．６４（ｍ，１８Ｈ）であった。
【００６５】
（実施例１−３）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチオフェン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチオフェンを含む高分子（ＰＰＤＴＱＴ）の合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチオフェン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチオフェン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）の混合物とＮＢＳ（２ｅｑ．）とを反応させて得られたジブロモ化合物に対し、５，５’’’−ジ（トリメチルスタンニル）−３，３’’’−ジ（ドデシル）クォーターチオフェン（５，５’’’−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）−３，３’’’−ｄｉ（ｄｏｄｅｃｙｌ）ｑｕａｒｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（１．０ｅｑ．）及びＰｄ（ＰＰｈ３）４触媒（０．１ｅｑ．）を用いたスティレカップリング（Ｓｔｉｌｌｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）反応を行い、所望の高分子（ＰＰＤＴＱＴ）を得た。
【００６６】
このようにして得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲの分析結果を図３に示す。
有機半導体高分子の数平均分子量（Ｍｎ）は、１３ｋである。
【００６７】
〔実施例２〕
下記の反応式３に従い有機半導体化合物と有機半導体高分子を合成する。
【化３８】
【００６８】
（実施例２−１）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジ ブロモ−５，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレンの合成》
２，７−ｔｅｒｔ−ブチル−４，５，９，１０−テトラブロモピレン（２，７−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−４，５，９，１０−ｔｅｔｒａｂｒｏｍｏｐｙｒｅｎｅ）（１０ｍｍｏｌ）を２０ｍｌのトルエンに溶かし、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．４ｍｍｏｌ）、Ｘａｎｔｐｈｏｓ（０．８ｍｍｏｌ）、およびＮａＯ−ｔ−Ｂｕ（５０ｍｍｏｌ）を添加し、常温（約２４℃）で３０分間攪拌した後、ジフェニルメタンイミン（ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｉｍｉｎｅ）（２３ｍｍｏｌ）を添加して１００℃で２４時間攪拌する。
【００６９】
反応混合物を常温（約２４℃）まで冷却した後、シリカパッドを用いてろ過して減圧濃縮させる。
クロマトグラフィ（ヘキサン：クロロホルム＝３：１の体積比）にかけて所望の物質を分離する。
【００７０】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３）で、 δ（ｐｐｍ）８．５１（ｄ，２Ｈ），８．０９（ｄ， ２Ｈ），７．９９（ｂｒ，４Ｈ），７．５４（ｍ，８Ｈ），７．２２（ｍ，４Ｈ），７．０４（ｍ，４Ｈ），１．４９（ｔ，１８Ｈ）であり、Ｍａｌｄｉ−ＭＳ Ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ５０Ｈ４２Ｂｒ２Ｎ２：８２８．１７で、Ｆｏｕｎｄ：８２８．１７であった。
【００７１】
（実施例２−２）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾール及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチアゾールの合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−５，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−４，９−ｄｉ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｙｌｅｎｅａｍｉｎｏ）ｐｙｒｅｎｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジブロモ−５，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−４，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−５，９−ｄｉ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｙｌｅｎｅａｍｉｎｏ）ｐｙｒｅｎｅ）（１ｍｍｏｌ）を１０ｍｌの酢酸と１０ｍｌのクロロホルムに溶かし、ＫＳＣＮ（１０ｍｍｏｌ）を入れ、常温（約２４℃）で４８時間攪拌する。
【００７２】
ろ過してオレンジ色の固体を得る。この固体を硫酸（１ｍｌ）と９５％エタノール（５ｍｌ）、及びＮａＮＯ２（１ｇ）が溶解されている溶液に０℃で徐々に添加する。
１時間攪拌した後、１時間加熱して攪拌還流させ、常温（約２４℃）まで冷却して冷水に注いで沈殿を得る。沈殿物をろ過してオレンジ色の固体を得る。
【００７３】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）で、δ（ｐｐｍ）８．６９（ｍ，２Ｈ），８．５２（ｍ，２Ｈ），８．４６（ｍ，２Ｈ），１．６５（ｔ，１８Ｈ）であった。
【００７４】
（実施例２−３）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾール及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチアゾールを含む高分子（ＰＰＤＴＺＱＴ）の合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾール（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ｄｉｔｈｉａｚｏｌｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチアゾール（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ｄｉｔｈｉａｚｏｌｅ）の混合物（０．２ｍｍｏｌ）とＮＢＳ（２ｅｑ．）とを反応させて得られたジブロモ化合物に対し、５，５’’’−ジ（トリメチルスタンニル）−３，３’’’−ジ（ドデシル）クォーターチオフェン（５，５’’’−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）−３，３’’’−ｄｉ（ｄｏｄｅｃｙｌ）ｑｕａｒｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（１．０ｅｑ．）及びＰｄ（ＰＰｈ３）４触媒（０．１ｅｑ．）を用いたスティレカップリング反応を行い、所望の高分子（ＰＰＤＴＺＱＴ）を得た。
【００７５】
このようにして得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲの分析結果を図４に示す。
有機半導体高分子の数平均分子量（Ｍｎ）は、１５ｋである。
【００７６】
〔実施例３〕
下記の反応式４に従い有機半導体化合物と有機半導体低分子を合成する。
【化３９】
【００７７】
（実施例３−１）《５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレン−４，９−ジアミンの合成》
５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ４、Ｎ９−ビス（ジフェニルメチレン）ピレン−４，９−ジアミン（１２．９ｇ、１５．５ｍｍｏｌ）をＴＨＦに溶かし、３ＮＨＢｒ溶液を加えた。反応混合物を６時間攪拌還流させた。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却して減圧濃縮を行った。得られた固体をジクロロメタンで洗浄した後、１０ｍｌのメタノールと５０ｍｌのジエチルエーテルの混合物に懸濁させた。
固体をろ過し、エーテルで洗浄して緑色の固体を得た（９．６ｇ）。
【００７８】
（実施例３−２）《Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボキサミドの合成》
５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレン−４，９−ジアミン（８．１ｇ、１２ｍｍｏｌ）をジオキサンに溶かし、ジイソプロピルエチルアミンを添加した。反応混合物を０℃まで冷却し、チオフェン２−カルボニルクロリド（３．８９ｍｌ、３６ｍｍｏｌ、３ｅｑ．）を添加し、反応混合物を７０℃で３時間攪拌した。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却してろ過した後、ジエチルエーテルおよび水で洗浄した。乾燥させて白色の固体を得た（６．３ｇ）。
【００７９】
（実施例３−３）《Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボチオアミドの合成》
Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボキサミド（７ｇ、９．７ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）及びトルエンに溶かし、ラウェッソン試薬（Ｌａｗｅｓｓｏｎ’ｓ ｒｅａｇｅｎｔ、１９．６ｇ、４８．５ｍｍｏｌ、５ｅｑ）を添加した後、一晩中攪拌還流させた。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却し、減圧濃縮した。ジエチルエーテルに懸濁して３０分間攪拌した後にろ過し、黄色の固体を得た（７．３ｇ）。
【００８０】
（実施例３−４）《２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，８−ジ（２−チエニル）−ピレノ［４，５］ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾールの合成》
Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボチオアミド（７．２ｇ、９．５ｍｍｏｌ）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（１２０ｍｌ）に溶かし、セシウムカーボネート（９．３ｇ、２８．６ｍｍｏｌ、３ｅｑ．）を添加して１２０℃で３時間攪拌還流させた。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却し、水を添加した。沈殿物をろ過し、ジクロロメタンで洗浄して黄色の固体を得た（４．５ｇ）。
【００８１】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３−ＴＦＡ−ｄ）で、 δ（ｐｐｍ）９．２０（ｄ，２Ｈ），８．５４（ｄ，２Ｈ），８．２７（ｄ，２Ｈ），８．０６（ｄ，２Ｈ），７．４４（ｔ，２Ｈ），１．６１（ｔ， １８Ｈ）であった。
【００８２】
〔実施例４及び５〕
《有機半導体高分子を用いた有機薄膜トランジスタの製造》
まず、洗浄されたガラス基板に、ゲート電極としてのモリブデニュームをスパッターリング法で１０００Åの厚さで蒸着した後、ゲート絶縁膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法で１０００Åの厚さで蒸着する。その上に、ソース−ドレイン電極としてのＡｕをスパッターリング法で１２００Åの厚さで蒸着する。
【００８３】
前記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びソース−ドレイン電極が形成された基板をイソプロピルアルコールを用いて１０分間洗浄しかつ乾燥させた後使用する。前記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びソース−ドレイン電極が形成された基板をクロロホルムに１０ｍＭの濃度で希釈させたオクタデシルトリクロロシラン溶液に３０秒間浸漬し、アセトンで洗浄して乾燥させる。実施例１及び実施例２で合成した有機半導体高分子をそれぞれクロロベンゼンに１．０重量％の濃度で溶解させて活性層形成用組成物を製造する。前記活性層形成用組成物をそれぞれソース電極とドレイン電極との間にスピンコート法で塗布し、窒素雰囲気下、１５０℃で１時間ベークを行うことで図１に図示されている有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）素子を製作する。
【００８４】
〔実施例６〕
《有機半導体高分子を用いた有機薄膜トランジスタの製造》
まず、洗浄されたガラス基板にゲート電極としてのモリブデンをスパッターリング法で １０００Åの厚さで蒸着した後、ゲート絶縁膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法で１０００Åの厚さで蒸着する。その上に、ソース−ドレイン電極としてのＡｕをスパッターリング法で１２００Åの厚さで蒸着する。前記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びソース−ドレイン電極が形成された基板をイソプロピルアルコールを用いて１０分間洗浄しかつ乾燥させた後使用する。実施例３で合成した有機半導体化合物をソース電極とドレイン電極との間に真空蒸着して活性層を形成することで図１に図示されているＯＴＦＴ素子を製作する。
【００８５】
実施例４〜６で製造されたＯＴＦＴ素子に対してＫＥＩＴＨＬＥＹ社のＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（４２００−ＳＣＳ）を用いて電流伝達特性の曲線を得た後、これによる電気的特性を以下の表１に示した。
【表１】
【００８６】
上記表１における電荷移動度は下記の飽和領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）の電流式である以下の数式１から（ＩＳＤ）１／２とＶＧを変数としたグラフを得て、その勾配から得た。
【数１】
上記数式１において、ＩＳＤはソース−ドレイン電流、μまたはμＦＥＴは電荷移動度、ＣＯは酸化膜静電容量、Ｗはチャンネルの幅、Ｌはチャンネルの長さ、ＶＧはゲート電圧、ＶＴはしきい電圧である。
電流点滅比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）はオン状態の最大電流値（Ｉｏｎ）とオフ状態の最小電流値（Ｉｏｆｆ）の比で求める。
上記表１から分かるように、実施例４〜６の素子は優れた電荷移動度と電流点滅比を示すことが分かる。
【００８７】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の有機半導体化合物又は有機半導体高分子は、トランジスタ、太陽電池、メモリ素子、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光センサー、レーザー素子などに好適に使用される。
【符号の説明】
【００８９】
１０、２０ トランジスタ
１２、２２ 基板
１６、２６ 絶縁層
１４、２４ ゲート電極
１７ａ、２７ａ ソース電極
１７ｂ、２７ｂ ドレイン電極
１８、２８ 活性層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子に関し、特に、優れた電荷移動度を有し、しかも、溶液工程によって製造することのできる有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の情報化社会の発展には目を見張るものがあり、これに伴い、従来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）が有する高重量や高体積といった欠点を改善した新規な画像表示装置の開発が望まれている。これにより、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；ＰＤＰ）、ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）などの種々のフラットパネル表示装置が注目を集めている。
【０００３】
この種のフラットパネル表示装置のスイッチング素子として、アモルファスシリコンを半導体層として用いた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が汎用されている。
アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、良好な均一度を有し、しかも、ドープ状態では高い電気的特性を示しつつも、未ドープの状態では優れた絶縁性質を有することから、広く使用されている。
【０００４】
しかしながら、従来、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを基板に蒸着するためには、通常、約３００℃の高温環境下で工程を行うことを余儀なくされるという制限があり、フレキシブルディスプレイ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）を実現するためのポリマー基板（ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）などには適用することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
これを解消するために、有機半導体物質を用いた有機薄膜トランジスタ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＯＴＦＴ）が提案されている。
有機薄膜トランジスタは、一般に、基板と、ゲート電極と、絶縁層と、ソース／ドレイン電極、及びチャンネル領域を備えてなり、ソース電極及びドレイン電極の上にチャンネル領域が形成されるボトムコンタクト（ＢＣ）型の有機薄膜トランジスタと、マスク蒸着などの方法でチャンネル領域の上に金属電極が形成されるトップコンタクト（ＴＣ）型有機薄膜トランジスタとに大別できる。
【０００６】
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）のチャンネル領域に満たされる低分子系もしくはオリゴマー有機半導体物質としては、メロシアニン、フタロシアニン、ペリレン、ペンタセン、Ｃ６０、チオフェンオリゴマーなどが挙げられ、これらの低分子系もしくはオリゴマー有機半導体物質は、主として真空プロセスによって薄膜としてチャンネル領域に形成される。
有機半導体高分子材料は、プリント技術などの溶液加工を用いて、安価に大面積を加工することができて加工性の面でメリットがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記従来の薄膜トランジスタにおける問題点に鑑みてなされたものであって、、優れた電荷移動度を有し、しかも、溶液工程によって製造し得る有機半導体化合物及びこれを重合して得られる有機半導体高分子を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むトランジスタを提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含む電子素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明による有機半導体化合物は、有機半導体化合物であって、下記の一般式１で表わされることを特徴とする。
【化１】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３及びＸ４の内の少なくとも一方はＳであり、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分（ｍｏｉｅｔｙ）と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は前記Ｒ５１〜Ｒ５５と同じである）及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成する、ものとする。
【０００９】
上記の一般式１で表わされる有機半導体化合物は４つのベンゼン環が連結されたピレン基本構造を含み、第１のベンゼン環に連結されたＲ１〜Ｒ３官能基と、第２のベンゼン環に連結されたＲ４〜Ｒ６官能基とを含む。基本構造の第３及び第４のベンゼン環は、それぞれＸ１、Ｘ２及びＸ３、Ｘ４にそれぞれ連結されている。基本構造は、Ｒ７及びＲ８官能基をさらに含む。
前記一般式１で表わされる有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される有機半導体化合物であることが好ましい。
【化２】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記一般式１のＲ１〜Ｒ８と同じである。
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式３で表わされる官能基を含むことが好ましい。
【化３】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例としては、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、及びこれらの組み合わせを含むことが好ましい。
前記硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式４で表されるものから選択されるいずれか一つであることが好ましい。
【化４】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。なお、Ｙが複数存在する場合、同じ又は異なってもよい。
前記一般式１中のＲ７及びＲ８は、チオフェニル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明による有機半導体高分子は、有機半導体高分子であって、下記の一般式５で表わされる構造単位を含むことを特徴とする。
【化５】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも一方はＳであり、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基（ａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基（ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、又は置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基であり、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、０〜１０の整数であり、ｐ又はｑがそれぞれ２以上の整数である時、複数のＡｒ１及び複数のＡｒ２は互いに異なる、ものとする。
【００１１】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式６で表わされる構造単位を含むことが好ましい。
【化６】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２は、前記一般式５のＲ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２と同じである。
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、少なくとも一つのチオフェンを含み、下記の一般式７で表わされるものであることが好ましい。
【化７】
前記式中、Ｒ５５は、水素、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、Ａｒ’は、Ｃ６〜Ｃ３０のアリーレン基、Ｃ６〜Ｃ３０の縮合多環基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、又はこれらの組み合わせよりなる群から選択され、ｘは、１〜７の整数であり、ｙは、０〜４の整数である。
上記の一般式７中、チオフェン構造単位とＡｒ’構造単位は、交互に配列されるものやランダムに配列されるものも含まれる。前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例は、上述の通りである。
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のチオフェン基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン基、置換若しくは無置換のチエノチオフェン基（ｔｈｉｅｎｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾロチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｏｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のカルバゾール基、及びこれらの組み合わせから選択されることが好ましい。
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式（８−１）〜一般式（８−４）の内の一つであることが好ましい。
【化８】
【化９】
前記一般式（８−１）及び一般式（８−２）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒａ及びＲｂの内の少なくとも一方は、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
【化１０】
【化１１】
前記一般式（８−３）及び一般式（８−４）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
前記有機半導体高分子は、５０００〜２０００００の数平均分子量（Ｍｎ）を有することが好ましい。
前記有機半導体高分子は、ｐ型有機半導体高分子であることが好ましい。
【００１２】
上記目的を達成するためになされた本発明によるトランジスタは、トランジスタであって、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、相対向するように配置されチャンネル領域を限定するソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極とゲート電極とを電気的に絶縁させる絶縁層と、前記チャンネル領域に形成される活性層とを備え、前記活性層は、前記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことが好ましい。
【００１４】
上記目的を達成するためになされた本発明による、電子素子であって、上記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子によれば、有機溶媒への優れた溶解性を有し、しかも、優れた共平面性（ｃｏｐｌａｎａｒｉｔｙ）を有することから、素子の電荷移動度（ｃｈａｒｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を改善することができるという効果がある。
これにより、溶液工程によって薄膜を形成することができて大面積の素子の製作に有利であり、しかも、素子の製作コストを節減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
【図３】本発明の実施例１で得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲ分析結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例２で得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲ分析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明に係る有機半導体化合物及び有機半導体高分子並びにこれを含むトランジスタ及び電子素子を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
但し、これらの実施形態は単なる例示に過ぎず、これらによって本発明が制限されることはなく、本発明は特許請求の範囲の範ちゅうによって定義される。
層、膜、基板などの部分が他の構成要素の「上に」あるとしたとき、これは、他の構成要素の「直上に」ある場合だけではなく、これらの間に他の構成要素がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとしたときには、これらの間に他の部分がないことを意味する。
【００１９】
本明細書において、特に言及がない限り、「ヘテロ芳香族環基」とは、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルケニル基又はＣ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキニル基を意味する。
「縮合多環基」とは、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、及びＣ３〜Ｃ３０のヘテロシクロアルケニル基よりなる群から選択される１以上の環とヘテロ芳香族環基とが互いに連結された融合環を意味する。
ここで「ヘテロ」とは、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰよりなる群から選択されるヘテロ原子を含む化合物を意味し、一つの環中に１〜４個のヘテロ原子が含まれていてもよい。
【００２０】
本明細書において、「置換」とは、官能基や化合物中の水素が、フルオロ基、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のフルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のペルフルオロアルキル基（ＣｎＦ２ｎ＋１）、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルコキシ基、Ｃ２〜Ｃ３０の直鎖又は分岐鎖のアルコキシアルキル基、Ｃ４〜Ｃ３０のシクロアルコキシアルキル基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される官能基で置換されることを意味する。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、下記の一般式１で表わされる有機半導体化合物を提供する。
【化１２】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３及びＸ４の内の少なくとも一方はＳであり、
Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分（ｍｏｉｅｔｙ）と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は前記Ｒ５１〜Ｒ５５と同じである）及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成する、ものとする。
【００２２】
一般式１の有機半導体化合物は、ピレン母体構造によって優れた共平面性を有し、このようなピレン母体構造と融合されたチオフェニル環基またはチアゾリル環基構造によって有機半導体特性を有する。
このように優れた共平面性を有する有機半導体化合物は、分子間の電荷の移動が円滑に行われるので良好な半導体特性を示し、その結果、トランジスタに好適に使用することができる。このような有機半導体化合物は、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）などとの混合性に優れていることから、太陽電池などに使用することができる。
【００２３】
一般式１の有機半導体化合物において、Ｘ１及びＸ２を含むヘテロ環、とＸ３及びＸ４を含むヘテロ環がチオフェニル基である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成するようにしてＨＯＭＯレベルを下げて有機半導体化合物、又はこれから製造される有機半導体高分子の酸化安定性と電気的な信頼性を向上させ、共平面性が高まることから分子間の相互作用が増大してキャリアの移動度の向上を期待することができる。
【００２４】
一般式１の有機半導体化合物において、Ｘ１及びＸ２を含むヘテロ環、とＸ３及びＸ４を含むヘテロ環がチアゾールである場合、電子吸引性基がヘテロ環に含まれることによりＨＯＭＯレベルを下げて有機半導体化合物、又はこれから製造される有機半導体高分子の酸化安定性と電気的な信頼性を向上させる。
一般式１の有機半導体化合物において、Ｒ７及びＲ８は、置換若しくは無置換のチオフェニル基であることが好ましい。
【００２５】
前記一般式１で表わされる有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される有機半導体化合物であることが好ましい。
【化１３】
式中のＲ１〜Ｒ８は、一般式１のＲ１〜Ｒ８と同じである。
【００２６】
電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の例としては、下記の一般式３で表わされる官能基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【化１４】
前記一般式３中の、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
一般式３で表される置換基が一般式１に結合される位置は特に制限されないため、別途に表示しない。
【００２７】
電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例としては、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニルなどが挙げられる。
【００２８】
硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式４から選ばれ得る。
【化１５】
一般式４中のＹは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
また、Ｙが複数存在する場合、同じ又は異なってもよい。
一般式４で表わされる置換基が一般式１に結合される位置は特に制限されないため、別途に表示しない。
【００２９】
本発明の他の実施形態によれば、下記の一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子を提供する。
【化１６】
一般式５中のＸ１〜Ｘ４及びＲ１〜Ｒ６は、一般式１のＸ１〜Ｘ４及びＲ１〜Ｒ６と同じであり、
Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基、又は置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基であり、
ｐ及びｑは、それぞれ独立して、０〜１０、又は１〜１０の整数であり、ｐ又はｑがそれぞれ２以上の整数であるとき、複数のＡｒ１及び複数のＡｒ２は互いに異なってもよい。
ｐ及びｑの和は、１以上であることが好ましい。
一般式５において、Ａｒ１構造単位、ピレン誘導体構造単位、及びＡｒ２構造単位は、交互に配列されてもよく、ランダムに配列されてもよい。
【００３０】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式６で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子であってもよい。
【化１７】
一般式６中のＲ１〜Ｒ６は、一般式１のＲ１〜Ｒ６と同じであり、
Ａｒ１及びＡｒ２は、一般式５のＡｒ１及びＡｒ２と同じである。
一般式６において、Ａｒ１構造単位、ピレン誘導体構造単位、及びＡｒ２構造単位は、交互に配列されてもよく、ランダムに配列されてもよい。
【００３１】
Ａｒ１及びＡｒ２は、少なくとも一つのチオフェンを含み、下記の一般式７で表わされ得る。
【化１８】
一般式７中のＲ５５は、水素、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、Ａｒ’は、Ｃ６〜Ｃ３０のアリーレン基、Ｃ６〜Ｃ３０の縮合多環基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、又はこれらの組み合わせよりなる群から選択され、ｘは、１〜７の整数であり、ｙは、０〜４又は１〜４の整数である。
一般式７において、チオフェン繰り返し単位とＡｒ’構造単位は、交互に配列されるものやランダムに配列されるものも含む。
電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基の具体例は、上述の通りである。
【００３２】
Ａｒ１及びＡｒ２は、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のチオフェン基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン基、置換若しくは無置換のチエノチオフェン基、置換若しくは無置換のチアゾール基、置換若しくは無置換のチアゾロチアゾール基、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のカルバゾール基、及びこれらの組み合わせから選ばれ得る。
【００３３】
一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式（８−１）〜一般式（８−４）のうちの一つであってもよい。
【化１９】
【化２０】
一般式（８−１）及び一般式（８−２）中のＲａ及びＲｂは、ｔ−ブチル基などのＣ１〜Ｃ１０のアルキル基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒａ及びＲｂの内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、ドデシル基などのＣ１〜Ｃ２０のアルキル基であってもよく、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、０〜１０、又は１〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
なお、Ｒｃ及びＲｄは、ピレン部分と融合されたチオフェニル環基を中心として互いに対称となる位置にあってもよい。
【００３４】
【化２１】
【化２２】
一般式（８−３）及び一般式（８−４）中のＲａ及びＲｂは、ｔ−ブチル基などのＣ１〜Ｃ１０のアルキル基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、ドデシル基などのＣ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０、又は１〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
なお、Ｒｃ及びＲｄは、ピレン部分と融合されたチアゾリル環基を中心として互いに対称となる位置にあってもよい。
【００３５】
一般式（８−１）及び一般式（８−２）中のＲａ及びＲｂのうちの少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基である場合には、下記の一般式（９−１）〜一般式（９−４）が挙げられ、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチアゾール環基を形成した場合には、下記の一般式（９−５）又は一般式（９−６）が挙げられる。
【００３６】
【化２３】
【化２４】
【化２５】
【化２６】
【化２７】
【化２８】
一般式（９−１）〜一般式（９−６）中のＲｃ、Ｒｄ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｎは、一般式（８−１）及び一般式（８−２）と同じであり、Ｒｅ又はＲｆは、ドデシル基などのＣ１〜Ｃ２０のアルキル基であり得る。
【００３７】
有機半導体高分子は、約５０００〜約２００，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有してもよく、又、約１０，０００〜約１００，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有してもよい。
上記の範囲の数平均分子量を有する場合、インクジェットプリンティングやドロップ−キャスティング（ｄｒｏｐ−ｃａｓｔｉｎｇ）などの溶液工程作業に役立つ。
又、有機半導体化合物又は有機半導体高分子は、ｐ型の有機半導体化合物又は有機半導体高分子であってもよい。
【００３８】
一般式５の構造単位を含む有機半導体高分子は、Ｓｔｉｌｌｅ ｅｔａｌ（Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ． Ｉｎｔ． Ｅｄ． Ｅｎｇｌ． １９８６， Ｖｏｌ． ２５， ｐｐ． ５０８−５２４）、Ｓｕｚｕｋｉ ｅｔ ａｌ（Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １９８９， Ｖｏｌ． １１１， ｐｐ． ３１４−３２１）、ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ ｅｔ ａｌ （ＵＳ ６，１６６，１７２， １９９９）、又はＹａｍａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９２， Ｖｏｌ． ２５， ｐｐ． １２１４−１２２６）等の文献に基づき合成され得る。
【００３９】
例えば、一般式５の構造単位を含む有機半導体高分子の場合、下記の反応式１から明らかなように、単量体を反応させて製造することができる。
【化２９】
反応式１中のＸ１〜Ｘ４、Ｒ１〜Ｒ８、Ａｒ１及びＡｒ２、ｐ及びｑは、一般式５のＸ１〜Ｘ４、Ｒ１〜Ｒ８、Ａｒ１及びＡｒ２、ｐ及びｑと同じであり、
Ｘ、Ｘ’、Ｙ、Ｙ’、ＺおよびＺ’は、それぞれ独立して、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌなどのハロゲン、トリアルキルスズ基、及びボロン−含有基（ｂｏｒｏｎ−ｃｏｎｔａｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）よりなる群から選択される反応性基（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ）であるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
トリアルキルスズ基は、下記の一般式１０で表され、ボロン−含有基は、下記の一般式１１又は１２で表され得る。
【化３０】
一般式１０中のＲ３１〜Ｒ３３は、互いに同一又は異なり、それぞれ独立して、水素又はＣ１〜Ｃ７のアルキル基であり、Ｒ３１〜Ｒ３３のうちの少なくとも一つはアルキル基である。
【００４１】
【化３１】
【化３２】
一般式１２中のＲ３４〜Ｒ３７は、互いに同一又は異なり、それぞれ独立して水素又はＣ１〜Ｃ７のアルキル基であり、Ｒ３４〜Ｒ３７のうちの少なくとも一つはアルキル基である。
【００４２】
反応式１の反応に供される触媒としては、下記の一般式（１３−１）〜一般式（１３−４）で表される有機金属触媒が挙げられる。
（化３３）
Ｐｄ（Ｌ１）ｘ ・・・一般式１３−１
（化３４）
Ｐｄ（Ｌ２）４−ｙＣｌｙ ・・・一般式１３−２
一般式（１３−１）及び一般式（１３−２）中のＬ１及びＬ２は、トリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン（ｄｐｐｂ）、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（１，１’−ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｏ）ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ（ｄｐｐｆ）、アセテート（ＯＡｃ）、トリフェニルアリシン（ＡｓＰｈ３）、トリフェニルホスファート（Ｐ（ＯＰｈ）３）よりなる群から選択されるリガンドであり、ｘは２〜４の整数であり、ｙは１〜３の整数である。
【００４３】
（化３５）
Ｎｉ（Ｌ３）ｘ ・・・一般式１３−３
（化３６）
Ｎｉ（Ｌ４）３−ｙＣｌｙ ・・・一般式１３−４
一般式（１３−３）及び一般式（１３−４）中のＬ３及びＬ４は、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン（ｄｐｐｐ）、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン（ｄｐｐｅ）、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン（ｄｐｐｂ）などのジフェニルホスフィノアルカン、及びビス（１，５−シクロオクタジエン）（ＣＯＤ）などのシクロアルケンよりなる群から選択されるリガンドであり、ｘは２又は３の整数であり、ｙは１又は２の整数である。
【００４４】
パラジウム触媒の具体例としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）化合物（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）のパラジウム（０）触媒が挙げられ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（ＰｄＣｌ２（ＰＰｈ３）２）、［１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ｄｐｐｂ）Ｃｌ２）、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ２）、パラジウム（ＩＩ）アセテート（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）などのパラジウム（ＩＩ）触媒が挙げられる。
【００４５】
ニッケル触媒の具体例としては、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０）化合物（Ｎｉ（ＣＯＤ）２）のニッケル（０）触媒が挙げられ、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパンニッケル（ＩＩ）ジクロリド（Ｎｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２）、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンニッケル（ＩＩ）ジクロリド（Ｎｉ（ｄｐｐｅ）Ｃｌ２）などのニッケル（ＩＩ）触媒が挙げられる。
【００４６】
触媒の含量は、単量体の含量に応じて調節して使用することができ、例えば、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）化合物の場合、単量体に対して０．２〜１５モル％の範囲で使用することができ、２〜１０モル％で使用することもできる。
【００４７】
重合溶媒としては、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などを使用することができる。
重合反応は、窒素雰囲気下、８０〜１２０℃で６〜４８時間行われる。
【００４８】
有機半導体高分子は、トランジスタの活性層に使用することができる。
トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、相対向するように位置してチャンネル領域を限定するソース電極及びドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極とゲート電極とを電気的に絶縁させる絶縁層と、チャンネル領域に形成される有機半導体高分子を含む活性層とを備える。
一般式１の有機半導体化合物もまたチャンネル領域に使用することができる。
【００４９】
活性層は、有機半導体高分子を含む組成物をスクリーン印刷法、印刷法、スピンコート法、ディップ法（ｄｉｐｐｉｎｇ）、インクジェット法などの溶液工程によって形成することでなし得る。
このように溶液工程によって活性層を形成する場合、工程コストを節減することができ、大面積の素子の製造に有利である。
【００５０】
図１は、本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図であり、図２は、本発明の他の実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
本発明の両実施形態によるトランジスタは、薄膜トランジスタである。
本発明の両実施形態によるトランジスタが薄膜トランジスタである場合、薄膜の厚さは数ｎｍ〜数μｍである。
【００５１】
図１を参照すると、トランジスタ１０は、基板１２の上にゲート電極１４が形成され、その上にゲート電極１４を覆う絶縁層１６が形成される。
絶縁層１６上にチャンネル領域を限定するソース電極１７ａ及びドレイン電極１７ｂが形成され、これらの間のチャンネル領域に活性層１８が形成され、この活性層１８は有機半導体高分子を含む。
【００５２】
図２を参照すると、トランジスタ２０は、基板２２の上にチャンネル領域を限定するソース電極２７ａ及びドレイン電極２７ｂが形成され、これらの間のチャンネル領域に活性層２８が形成され、この活性層２８は有機半導体高分子を含む。
ソース電極２７ａ、ドレイン電極２７ｂ、及び活性層２８を覆うように絶縁層２６が形成され、この上にゲート電極２４が形成される。
【００５３】
基板１２、２２は、無機物、有機物、又は無機物と有機物との複合体を含むものであってもよい。
有機物としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｎａｌａｔｅ；ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリノルボルネン（ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ；ＰＥＳ）などのプラスチックが挙げられ、無機物としては、例えば、ガラス又は金属が挙げられる。
【００５４】
また、ゲート電極１４、２４、ソース電極１７ａ、２７ａ及びドレイン電極１７ｂ、２７ｂとしては、通常の金属が使用でき、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などを使用することができるが、これらに限定されない。
【００５５】
絶縁層１６、２６としては、通常の高誘電率の絶縁体を使用することができ、具体的には、ＢａＯ．３３ＳｒＯ．６６ＴｉＯ３（ＢＳＴ：Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの強誘電性の絶縁体と、ＰｂＺｒＯ．３３ＴｉＯ．６６Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＢｉ２（ＴａＮｂ）２Ｏ９、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＢＺＴ）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＡｌＯＮなどの無機絶縁体と、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ポリアクリレート（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルフェノール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｈｅｎｏｌ）などの有機絶縁体を使用することができるが、これらに限定されない。
以上には言及されてはいないが、米国特許第５、９４６、５５１号に記載の無機絶縁体や米国特許第６、２３２、１５７号に記載の有機絶縁体なども絶縁層１６、２６として使用することができる。
【００５６】
有機半導体高分子は、太陽電池、メモリ素子、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光センサー、レーザー素子などに適用することができる。
【００５７】
以下、本発明の実施例を例示する。但し、下記の実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明が下記の実施例によって限定されることはない。
【００５８】
〔実施例１〕
下記の反応式２に従い有機半導体化合物と有機半導体高分子を合成する。
【化３７】
【００５９】
（実施例１−１）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジブロモ−５，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレンの合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，５，９，１０−テトラブロモピレン（１ｍｍｏｌ）、よう化第一銅（４０ｍｇ）、トリメチルシリルアセチレン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ）（３ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）（２ｍｌ）、及びＰｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２（０．０２ｍｍｏｌ）をＴＨＦ（３ｍｌ）で混合し、６０℃で一晩中攪拌する。
【００６０】
固体はシリカパッド（ｓｉｌｉｃａｐａｄ）でろ過し、溶液は減圧乾燥し、カラムクロマトグラフィ（ヘキサン）にかけて分離する。
【００６１】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）で、δ（ｐｐｍ） ８．８５−８．７８（ｄｄ，４Ｈ），１．６１（ｍ，１８Ｈ），０．４３（ｍ，１８Ｈ）であり、Ｍａｌｄｉ−ＭＳ Ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ３４Ｈ４０Ｂｒ２Ｓｉ２：６６２．１０３５で、Ｆｏｕｎｄ：６６２．１０４であった。
【００６２】
（実施例１−２）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチオフェン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチオフェンの合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−５，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−４，９−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｙｒｅｎｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジブロモ−５，９−ジ（トリメチルシリルエチニル）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−４，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−５，９−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｙｒｅｎｅ）混合物（２００ｍｇ）を、Ｎ−メチルモルホリン（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ）（１ｍｌ）に溶かし、Ｎａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ（１ｇ）を入れた後、１８５℃で１２時間攪拌する。
【００６３】
黒変した反応混合物を常温（約２４℃）まで冷却し、水及びクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で層を分離する。
有機層を減圧乾燥した後、カラムクロマトグラフィ（ヘキサン）にかけて分離する。
【００６４】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）で、δ（ｐｐｍ） ８．６０（ｓ，１Ｈ），８．５８（ｄ，１Ｈ），８．４０（ｄ，１Ｈ），８．３８（ｓ，１Ｈ），８．２０−８．１７（ｍ，２Ｈ），７．６８−７．６６（ｍ，２Ｈ），１．６４（ｍ，１８Ｈ）であった。
【００６５】
（実施例１−３）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチオフェン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチオフェンを含む高分子（ＰＰＤＴＱＴ）の合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチオフェン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチオフェン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）の混合物とＮＢＳ（２ｅｑ．）とを反応させて得られたジブロモ化合物に対し、５，５’’’−ジ（トリメチルスタンニル）−３，３’’’−ジ（ドデシル）クォーターチオフェン（５，５’’’−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）−３，３’’’−ｄｉ（ｄｏｄｅｃｙｌ）ｑｕａｒｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（１．０ｅｑ．）及びＰｄ（ＰＰｈ３）４触媒（０．１ｅｑ．）を用いたスティレカップリング（Ｓｔｉｌｌｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）反応を行い、所望の高分子（ＰＰＤＴＱＴ）を得た。
【００６６】
このようにして得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲの分析結果を図３に示す。
有機半導体高分子の数平均分子量（Ｍｎ）は、１３ｋである。
【００６７】
〔実施例２〕
下記の反応式３に従い有機半導体化合物と有機半導体高分子を合成する。
【化３８】
【００６８】
（実施例２−１）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレン及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジ ブロモ−５，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレンの合成》
２，７−ｔｅｒｔ−ブチル−４，５，９，１０−テトラブロモピレン（２，７−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−４，５，９，１０−ｔｅｔｒａｂｒｏｍｏｐｙｒｅｎｅ）（１０ｍｍｏｌ）を２０ｍｌのトルエンに溶かし、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．４ｍｍｏｌ）、Ｘａｎｔｐｈｏｓ（０．８ｍｍｏｌ）、およびＮａＯ−ｔ−Ｂｕ（５０ｍｍｏｌ）を添加し、常温（約２４℃）で３０分間攪拌した後、ジフェニルメタンイミン（ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｉｍｉｎｅ）（２３ｍｍｏｌ）を添加して１００℃で２４時間攪拌する。
【００６９】
反応混合物を常温（約２４℃）まで冷却した後、シリカパッドを用いてろ過して減圧濃縮させる。
クロマトグラフィ（ヘキサン：クロロホルム＝３：１の体積比）にかけて所望の物質を分離する。
【００７０】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ， ＣＤＣｌ３）で、 δ（ｐｐｍ）８．５１（ｄ，２Ｈ），８．０９（ｄ， ２Ｈ），７．９９（ｂｒ，４Ｈ），７．５４（ｍ，８Ｈ），７．２２（ｍ，４Ｈ），７．０４（ｍ，４Ｈ），１．４９（ｔ，１８Ｈ）であり、Ｍａｌｄｉ−ＭＳ Ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ５０Ｈ４２Ｂｒ２Ｎ２：８２８．１７で、Ｆｏｕｎｄ：８２８．１７であった。
【００７１】
（実施例２−２）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾール及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチアゾールの合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１０−ジブロモ−４，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−５，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−４，９−ｄｉ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｙｌｅｎｅａｍｉｎｏ）ｐｙｒｅｎｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，１０−ジブロモ−５，９−ジ（ジフェニルメチレンアミノ）ピレン（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−４，１０−ｄｉｂｒｏｍｏ−５，９−ｄｉ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｙｌｅｎｅａｍｉｎｏ）ｐｙｒｅｎｅ）（１ｍｍｏｌ）を１０ｍｌの酢酸と１０ｍｌのクロロホルムに溶かし、ＫＳＣＮ（１０ｍｍｏｌ）を入れ、常温（約２４℃）で４８時間攪拌する。
【００７２】
ろ過してオレンジ色の固体を得る。この固体を硫酸（１ｍｌ）と９５％エタノール（５ｍｌ）、及びＮａＮＯ２（１ｇ）が溶解されている溶液に０℃で徐々に添加する。
１時間攪拌した後、１時間加熱して攪拌還流させ、常温（約２４℃）まで冷却して冷水に注いで沈殿を得る。沈殿物をろ過してオレンジ色の固体を得る。
【００７３】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）で、δ（ｐｐｍ）８．６９（ｍ，２Ｈ），８．５２（ｍ，２Ｈ），８．４６（ｍ，２Ｈ），１．６５（ｔ，１８Ｈ）であった。
【００７４】
（実施例２−３）《２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾール及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチアゾールを含む高分子（ＰＰＤＴＺＱＴ）の合成》
２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾール（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ’］ｄｉｔｈｉａｚｏｌｅ）及び２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレノ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ジチアゾール（２，７−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐｙｒｅｎｏ［４，５−ｂ：９，１０−ｂ］ｄｉｔｈｉａｚｏｌｅ）の混合物（０．２ｍｍｏｌ）とＮＢＳ（２ｅｑ．）とを反応させて得られたジブロモ化合物に対し、５，５’’’−ジ（トリメチルスタンニル）−３，３’’’−ジ（ドデシル）クォーターチオフェン（５，５’’’−ｄｉ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）−３，３’’’−ｄｉ（ｄｏｄｅｃｙｌ）ｑｕａｒｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（１．０ｅｑ．）及びＰｄ（ＰＰｈ３）４触媒（０．１ｅｑ．）を用いたスティレカップリング反応を行い、所望の高分子（ＰＰＤＴＺＱＴ）を得た。
【００７５】
このようにして得られた有機半導体高分子の１ＨＮＭＲの分析結果を図４に示す。
有機半導体高分子の数平均分子量（Ｍｎ）は、１５ｋである。
【００７６】
〔実施例３〕
下記の反応式４に従い有機半導体化合物と有機半導体低分子を合成する。
【化３９】
【００７７】
（実施例３−１）《５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレン−４，９−ジアミンの合成》
５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ４、Ｎ９−ビス（ジフェニルメチレン）ピレン−４，９−ジアミン（１２．９ｇ、１５．５ｍｍｏｌ）をＴＨＦに溶かし、３ＮＨＢｒ溶液を加えた。反応混合物を６時間攪拌還流させた。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却して減圧濃縮を行った。得られた固体をジクロロメタンで洗浄した後、１０ｍｌのメタノールと５０ｍｌのジエチルエーテルの混合物に懸濁させた。
固体をろ過し、エーテルで洗浄して緑色の固体を得た（９．６ｇ）。
【００７８】
（実施例３−２）《Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボキサミドの合成》
５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ピレン−４，９−ジアミン（８．１ｇ、１２ｍｍｏｌ）をジオキサンに溶かし、ジイソプロピルエチルアミンを添加した。反応混合物を０℃まで冷却し、チオフェン２−カルボニルクロリド（３．８９ｍｌ、３６ｍｍｏｌ、３ｅｑ．）を添加し、反応混合物を７０℃で３時間攪拌した。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却してろ過した後、ジエチルエーテルおよび水で洗浄した。乾燥させて白色の固体を得た（６．３ｇ）。
【００７９】
（実施例３−３）《Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボチオアミドの合成》
Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボキサミド（７ｇ、９．７ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）及びトルエンに溶かし、ラウェッソン試薬（Ｌａｗｅｓｓｏｎ’ｓ ｒｅａｇｅｎｔ、１９．６ｇ、４８．５ｍｍｏｌ、５ｅｑ）を添加した後、一晩中攪拌還流させた。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却し、減圧濃縮した。ジエチルエーテルに懸濁して３０分間攪拌した後にろ過し、黄色の固体を得た（７．３ｇ）。
【００８０】
（実施例３−４）《２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，８−ジ（２−チエニル）−ピレノ［４，５］ｂ：９，１０−ｂ’］ジチアゾールの合成》
Ｎ，Ｎ’−（５，１０−ジブロモ−２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−４，９−ジイル）ジチオフェン−２−カルボチオアミド（７．２ｇ、９．５ｍｍｏｌ）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（１２０ｍｌ）に溶かし、セシウムカーボネート（９．３ｇ、２８．６ｍｍｏｌ、３ｅｑ．）を添加して１２０℃で３時間攪拌還流させた。
反応終了後、常温（約２４℃）まで冷却し、水を添加した。沈殿物をろ過し、ジクロロメタンで洗浄して黄色の固体を得た（４．５ｇ）。
【００８１】
分析結果は、１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３−ＴＦＡ−ｄ）で、 δ（ｐｐｍ）９．２０（ｄ，２Ｈ），８．５４（ｄ，２Ｈ），８．２７（ｄ，２Ｈ），８．０６（ｄ，２Ｈ），７．４４（ｔ，２Ｈ），１．６１（ｔ， １８Ｈ）であった。
【００８２】
〔実施例４及び５〕
《有機半導体高分子を用いた有機薄膜トランジスタの製造》
まず、洗浄されたガラス基板に、ゲート電極としてのモリブデニュームをスパッターリング法で１０００Åの厚さで蒸着した後、ゲート絶縁膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法で１０００Åの厚さで蒸着する。その上に、ソース−ドレイン電極としてのＡｕをスパッターリング法で１２００Åの厚さで蒸着する。
【００８３】
前記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びソース−ドレイン電極が形成された基板をイソプロピルアルコールを用いて１０分間洗浄しかつ乾燥させた後使用する。前記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びソース−ドレイン電極が形成された基板をクロロホルムに１０ｍＭの濃度で希釈させたオクタデシルトリクロロシラン溶液に３０秒間浸漬し、アセトンで洗浄して乾燥させる。実施例１及び実施例２で合成した有機半導体高分子をそれぞれクロロベンゼンに１．０重量％の濃度で溶解させて活性層形成用組成物を製造する。前記活性層形成用組成物をそれぞれソース電極とドレイン電極との間にスピンコート法で塗布し、窒素雰囲気下、１５０℃で１時間ベークを行うことで図１に図示されている有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）素子を製作する。
【００８４】
〔実施例６〕
《有機半導体高分子を用いた有機薄膜トランジスタの製造》
まず、洗浄されたガラス基板にゲート電極としてのモリブデンをスパッターリング法で １０００Åの厚さで蒸着した後、ゲート絶縁膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法で１０００Åの厚さで蒸着する。その上に、ソース−ドレイン電極としてのＡｕをスパッターリング法で１２００Åの厚さで蒸着する。前記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びソース−ドレイン電極が形成された基板をイソプロピルアルコールを用いて１０分間洗浄しかつ乾燥させた後使用する。実施例３で合成した有機半導体化合物をソース電極とドレイン電極との間に真空蒸着して活性層を形成することで図１に図示されているＯＴＦＴ素子を製作する。
【００８５】
実施例４〜６で製造されたＯＴＦＴ素子に対してＫＥＩＴＨＬＥＹ社のＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（４２００−ＳＣＳ）を用いて電流伝達特性の曲線を得た後、これによる電気的特性を以下の表１に示した。
【表１】
【００８６】
上記表１における電荷移動度は下記の飽和領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）の電流式である以下の数式１から（ＩＳＤ）１／２とＶＧを変数としたグラフを得て、その勾配から得た。
【数１】
上記数式１において、ＩＳＤはソース−ドレイン電流、μまたはμＦＥＴは電荷移動度、ＣＯは酸化膜静電容量、Ｗはチャンネルの幅、Ｌはチャンネルの長さ、ＶＧはゲート電圧、ＶＴはしきい電圧である。
電流点滅比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）はオン状態の最大電流値（Ｉｏｎ）とオフ状態の最小電流値（Ｉｏｆｆ）の比で求める。
上記表１から分かるように、実施例４〜６の素子は優れた電荷移動度と電流点滅比を示すことが分かる。
【００８７】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の有機半導体化合物又は有機半導体高分子は、トランジスタ、太陽電池、メモリ素子、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光センサー、レーザー素子などに好適に使用される。
【符号の説明】
【００８９】
１０、２０ トランジスタ
１２、２２ 基板
１６、２６ 絶縁層
１４、２４ ゲート電極
１７ａ、２７ａ ソース電極
１７ｂ、２７ｂ ドレイン電極
１８、２８ 活性層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体化合物であって、
下記の一般式１で表わされることを特徴とする有機半導体化合物。
【化１】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３及びＸ４の内の少なくとも一方はＳであり、
Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分（ｍｏｉｅｔｙ）と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は前記Ｒ５１〜Ｒ５５と同じである）及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成する、ものとする。
【請求項２】
前記一般式１で表わされる有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される有機半導体化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【化２】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記一般式１のＲ１〜Ｒ８と同じである。
【請求項３】
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式３で表わされる官能基を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【化３】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
【請求項４】
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、及びこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【請求項５】
前記硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式４で表されるものから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【化４】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
【請求項６】
前記一般式１中のＲ７及びＲ８は、チオフェニル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【請求項７】
有機半導体高分子であって、
下記の一般式５で表わされる構造単位を含むことを特徴とする有機半導体高分子。
【化５】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも一方はＳであり、
Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基（ａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基（ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、又は置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基であり、
ｐ及びｑは、それぞれ独立して、０〜１０の整数であり、ｐ又はｑがそれぞれ２以上の整数である時、複数のＡｒ１及び複数のＡｒ２は互いに異なる、ものとする。
【請求項８】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式６で表わされる構造単位を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【化６】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２は、前記一般式５のＲ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２と同じである。
【請求項９】
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、少なくとも一つのチオフェンを含み、下記の一般式７で表わされるものであることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【化７】
前記式中、Ｒ５５は、水素、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、Ａｒ’は、Ｃ６〜Ｃ３０のアリーレン基、Ｃ６〜Ｃ３０の縮合多環基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、又はこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
ｘは、１〜７の整数であり、ｙは、０〜４の整数である。
【請求項１０】
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のチオフェン基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン基、置換若しくは無置換のチエノチオフェン基（ｔｈｉｅｎｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾロチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｏｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のカルバゾール基、及びこれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【請求項１１】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式（８−１）〜一般式（８−４）の内の一つであることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
前記一般式（８−１）及び一般式（８−２）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒａ及びＲｂの内の少なくとも一方は、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度であり、
前記一般式（８−３）及び一般式（８−４）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
【請求項１２】
前記有機半導体高分子は、５０００〜２０００００の数平均分子量（Ｍｎ）を有することを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【請求項１３】
前記有機半導体高分子は、ｐ型有機半導体高分子であることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とするトランジスタ。
【請求項１５】
前記トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、
相対向するように配置されチャンネル領域を限定するソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極とゲート電極とを電気的に絶縁させる絶縁層と、
前記チャンネル領域に形成される活性層とを備え、
前記活性層は、前記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする請求項１４に記載のトランジスタ。
【請求項１６】
電子素子であって、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする電子素子。
【請求項１】
有機半導体化合物であって、
下記の一般式１で表わされることを特徴とする有機半導体化合物。
【化１】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３及びＸ４の内の少なくとも一方はＳであり、
Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分（ｍｏｉｅｔｙ）と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は前記Ｒ５１〜Ｒ５５と同じである）及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成する、ものとする。
【請求項２】
前記一般式１で表わされる有機半導体化合物は、下記の一般式２で表される有機半導体化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【化２】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記一般式１のＲ１〜Ｒ８と同じである。
【請求項３】
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式３で表わされる官能基を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【化３】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
【請求項４】
前記電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、及びこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【請求項５】
前記硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基は、下記の一般式４で表されるものから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【化４】
前記式中、Ｙは、水素、Ｃ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、Ｃ１〜Ｃ１６の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基、又はＣ３〜Ｃ１６のシクロアルコキシアルキル基である。
【請求項６】
前記一般式１中のＲ７及びＲ８は、チオフェニル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリゾリル基、テトラゾリル基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリミドピリミジニル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾセレナジアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナントリジニル基、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体化合物。
【請求項７】
有機半導体高分子であって、
下記の一般式５で表わされる構造単位を含むことを特徴とする有機半導体高分子。
【化５】
前記式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｓ、Ｎ又はＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）から選択され、但し、Ｘ１及びＸ２の内の少なくとも一方はＳであり、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも一方はＳであり、
Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキロキシ基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリーロキシ基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、ＮＲ５１Ｒ５２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ５３、Ｃ（Ｏ）ＮＲ５４Ｒ５５（ここで、Ｒ５１〜Ｒ５５は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換若しくは無置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは無置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される）、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
又は、Ｒ１〜Ｒ６のうちの隣り合う２つの置換基は互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
但し、Ｘ１及びＸ２の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）であり、Ｘ３及びＸ４の内の一方がＳで他方がＣＲ５０（ここで、Ｒ５０は前記Ｒ５０と同じである）である場合、Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも一つは、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、あるいは、Ｒ１〜Ｒ６の内の隣り合う２つの置換基が互いに連結されてピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基（ａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のＣ４〜Ｃ１４のヘテロ芳香族環基（ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）、又は置換若しくは無置換のＣ６〜Ｃ３０の縮合多環基であり、
ｐ及びｑは、それぞれ独立して、０〜１０の整数であり、ｐ又はｑがそれぞれ２以上の整数である時、複数のＡｒ１及び複数のＡｒ２は互いに異なる、ものとする。
【請求項８】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式６で表わされる構造単位を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【化６】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２は、前記一般式５のＲ１〜Ｒ６、Ａｒ１及びＡｒ２と同じである。
【請求項９】
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、少なくとも一つのチオフェンを含み、下記の一般式７で表わされるものであることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【化７】
前記式中、Ｒ５５は、水素、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、Ａｒ’は、Ｃ６〜Ｃ３０のアリーレン基、Ｃ６〜Ｃ３０の縮合多環基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、硫黄原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基、又はこれらの組み合わせよりなる群から選択され、
ｘは、１〜７の整数であり、ｙは、０〜４の整数である。
【請求項１０】
前記Ａｒ１及びＡｒ２は、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のチオフェン基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェン基、置換若しくは無置換のチエノチオフェン基（ｔｈｉｅｎｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のチアゾロチアゾール基（ｔｈｉａｚｏｌｏｔｈｉａｚｏｌｅ ｇｒｏｕｐ）、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のカルバゾール基、及びこれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【請求項１１】
前記一般式５で表わされる構造単位を含む有機半導体高分子は、下記の一般式（８−１）〜一般式（８−４）の内の一つであることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
前記一般式（８−１）及び一般式（８−２）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、Ｒａ及びＲｂの内の少なくとも一方は、電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度であり、
前記一般式（８−３）及び一般式（８−４）中、Ｒａ及びＲｂは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基又は電子吸引性イミン窒素原子を少なくとも１以上含むＣ２〜Ｃ３０のヘテロ芳香族環基であるか、或は、Ｒａ又はＲｂがピレン部分と融合されたチオフェニル環基又はチアゾリル環基を形成し、
Ｒｃ及びＲｄは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ０〜１０の整数であり、ａ＋ｂ及びｃ＋ｄは、それぞれ１０以下であり、ｎは、高分子の重合度である。
【請求項１２】
前記有機半導体高分子は、５０００〜２０００００の数平均分子量（Ｍｎ）を有することを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【請求項１３】
前記有機半導体高分子は、ｐ型有機半導体高分子であることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体高分子。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とするトランジスタ。
【請求項１５】
前記トランジスタは、基板の上に位置するゲート電極と、
相対向するように配置されチャンネル領域を限定するソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極とゲート電極とを電気的に絶縁させる絶縁層と、
前記チャンネル領域に形成される活性層とを備え、
前記活性層は、前記有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする請求項１４に記載のトランジスタ。
【請求項１６】
電子素子であって、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の有機半導体化合物又は有機半導体高分子を含むことを特徴とする電子素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１８４２１８（Ｐ２０１２−１８４２１８Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７００（Ｐ２０１２−７００）
【出願日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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