有機半導体
構造：
【化１】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、２〜２０個（例えば２〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、Ａｒ1は、複素環を含み、ｎは、１〜４の間の整数である）
を含む半導体化合物。
【化１】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、２〜２０個（例えば２〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、Ａｒ1は、複素環を含み、ｎは、１〜４の間の整数である）
を含む半導体化合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、有機半導体、特に、薄膜トランジスタの一部を形成するための有機半導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタは、２つの主な種類、すなわち、バイポーラ接合トランジスタおよび電界効果トランジスタに分類することができる。両種類は、３つの電極を含み、チャネル領域内でこれらの間に半導体材料が配置された一般的な構造を共有する。バイポーラ接合トランジスタの３つの電極は、エミッター、コレクター、およびベースとして知られ、一方、電界効果トランジスタでは、３つの電極は、ソース、ドレイン、およびゲートとして知られる。バイポーラ接合トランジスタは、エミッターとコレクターとの間の電流が、ベースとエミッターとの間を流れる電流によって制御されるので、電流動作型デバイスとして記述することができる。対照的に、電界効果トランジスタは、ソースとドレインとの間を流れる電流が、ゲートとソースとの間の電圧によって制御されるので、電圧動作型デバイスとして記述することができる。
【０００３】
トランジスタは、これらが、それぞれ、正電荷キャリア（ホール）または負電荷キャリア（電子）を伝導する半導体材料を含むかどうかによって、ｐ型およびｎ型として分類される場合もある。半導体材料は、電荷を受容、伝導、および供与するその能力によって選択することができる。半導体材料が、ホールまたは電子を受容、伝導、および供与する能力は、物質をドープすることによって増強され得る。
【０００４】
例えば、ｐ型トランジスタデバイスは、ホールを受容、伝導、および供与することに効率的である半導体材料を選択し、半導体材料からホールを注入および受容することに効率的である、ソース電極およびドレイン電極用の材料を選択することによって形成することができる。電極中のフェルミ準位と半導体材料のＨＯＭＯ準位の良好なエネルギー準位マッチングにより、ホールの注入および受容を増強することができる。対照的に、ｎ型トランジスタデバイスは、電子を受容、伝導、および供与することに効率的である半導体材料を選択し、半導体材料中に電子を注入し、半導体材料から電子を受容することに効率的である、ソース電極およびドレイン電極用の材料を選択することによって形成することができる。電極中のフェルミ準位と半導体材料のＬＵＭＯ準位の良好なエネルギー準位マッチングにより、電子の注入および受容を増強することができる。トランジスタは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成するために、薄膜中に構成要素を堆積させることによって形成することができる。そのようなデバイス中の半導体材料として有機材料が使用される場合、これは、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）として知られる。
【０００５】
ＯＴＦＴは、溶液処理などの低費用、低温度の方法によって製造することができる。さらに、ＯＴＦＴは、フレキシブルプラスチック基板と適合性があり、ロールトゥロールプロセスでフレキシブル基板上にＯＴＦＴを大規模製造することの展望を提供する。
【０００６】
図２を参照すると、ボトムゲート有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の一般的な構造は、基板１０の上に堆積されたゲート電極１２を備える。誘電材料の絶縁層１１がゲート電極１２の上に堆積され、ソース電極およびドレイン電極１３、１４が、誘電材料の絶縁層１１の上に堆積される。ソース電極およびドレイン電極１３、１４は、間隔が空けられていることによって、ゲート電極１２の上に位置した、これらの間のチャネル領域を画定する。有機半導体（ＯＳＣ）材料１５は、ソース電極およびドレイン電極１３、１４を接続するために、チャネル領域中に堆積される。ＯＳＣ材料１５は、ソース電極およびドレイン電極１３、１４の上に少なくとも部分的に延在する場合がある。
【０００７】
あるいは、いわゆるトップゲート有機薄膜トランジスタを形成するために、有機薄膜トランジスタの頂部にゲート電極を設けることが知られている。そのような構造において、ソース電極およびドレイン電極は、基板上に堆積され、間隔が空けられていることによって、これらの間にチャネル領域を画定する。有機半導体材料の層が、ソース電極およびドレイン電極を接続するためにチャネル領域中に堆積され、ソース電極およびドレイン電極の上に少なくとも部分的に延在する場合がある。誘電材料の絶縁層が有機半導体材料の上に堆積され、やはり、ソース電極およびドレイン電極の上に少なくとも部分的に延在する場合がある。ゲート電極は、絶縁層の上に堆積され、チャネル領域の上に位置される。
【０００８】
有機薄膜トランジスタは、剛性基板またはフレキシブル基板上に作製することができる。剛性基板は、ガラスまたはケイ素から選択することができ、フレキシブル基板は、薄いガラス、またはプラスチック、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、およびポリイミドなどを含むことができる。
【０００９】
有機半導体材料は、適当な溶媒を使用することによって溶液処理可能にすることができる。例示的な溶媒には、モノアルキルベンゼンまたはポリアルキルベンゼン、例えば、トルエン、およびキシレンなど、テトラリン、ならびにクロロホルムが含まれる。好適な溶液堆積技法には、スピンコーティングおよびインクジェット印刷が含まれる。他の溶液堆積技法として、ディップコーティング、ロール印刷、およびスクリーン印刷が挙げられる。
【００１０】
ソース電極とドレイン電極の間で画定されるチャネルの長さは、最大５００ミクロンであってもよいが、好ましくは、長さは、２００ミクロン未満、より好ましくは１００ミクロン未満、最も好ましくは２０ミクロン未満である。
【００１１】
ゲート電極は、広範囲の導電性材料、例えば、金属（例えば、金）または金属化合物（例えば、インジウムスズ酸化物）から選択することができる。あるいは、導電性ポリマーを、ゲート電極として堆積させることができる。そのような導電性ポリマーは、例えば、スピンコーティング、またはインクジェット印刷技法、および上述した他の溶液堆積技法を使用して、溶液から堆積させることができる。
【００１２】
絶縁層は、高抵抗率を有する絶縁材料から選択される誘電材料を含む。誘電体の誘電率ｋは一般に、約２〜３であるが、高い値のｋを有する材料が望ましく、その理由は、ＯＴＦＴで達成可能な電気容量は、ｋに直接比例し、ドレイン電流ＩＤは、電気容量に直接比例するためである。したがって、低動作電圧で高いドレイン電流を実現するために、チャネル領域内に薄い誘電体層を有するＯＴＦＴが好適である。
【００１３】
誘電材料は、有機物であっても無機物であってもよい。好適な無機材料として、ＳｉＯ2、ＳｉＮX、およびスピンオンガラス（ＳＯＧ）が挙げられる。好適な有機材料は一般にポリマーであり、これらには、絶縁ポリマー、例えば、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能な、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリジン（ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリレート、フッ化ポリマー、およびベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）などが含まれる。絶縁層は、材料のブレンドから形成し、または多層構造を含むことができる。
【００１４】
誘電材料は、当技術分野で公知であるような熱蒸発、真空処理、または積層技法によって堆積させることができる。あるいは、誘電材料は、例えば、スピンコーティングまたはインクジェット印刷技法、および上述した他の溶液堆積技法を使用して、溶液から堆積させることができる。
【００１５】
誘電材料が有機半導体上に溶液から堆積される場合、これは、有機半導体の溶解を招くべきでない。同様に、誘電材料は、有機半導体が溶液から誘電材料上に堆積される場合、溶解するべきでない。そのような溶解を回避するための技法には、直交溶媒（orthogonal solvent）の使用、例えば、下にある層を溶解しない、最上層を堆積させるための溶媒の使用、および下にある層の架橋が含まれる。
【００１６】
絶縁層の厚さは、２μｍ未満であることが好ましく、５００ｎｍ未満であることがより好ましい。
【００１７】
有機半導体は、電子の移動を可能にする共役π系を広範に有する有機分子のクラスである。
【００１８】
これらの分子を調製するための好適な方法は、例えば、ＷＯ２０００／５３６５６に記載されているようなＳｕｚｕｋｉ反応（カップリングまたは重合反応）、および例えば、Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ａｎｄ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｓｔａｂｌｅ ｐｉ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙ（ａｒｙｌｅｎｅ）ｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９３年、１７巻、１１５３〜１２０５頁に記載されているようなＹａｍａｍｏｔｏ重合である。これらの技法はともに、金属錯体触媒の金属原子が、モノマーのアリール基と脱離基との間に挿入される、「金属挿入」を介して機能する。Ｙａｍａｍｏｔｏ重合の場合では、ニッケル錯体触媒が使用され、Ｓｕｚｕｋｉ反応の場合では、パラジウム錯体触媒が使用される。
【００１９】
例えば、Ｙａｍａｍｏｔｏ重合による線状ポリマーの合成では、２つの反応性ハロゲン基を有するモノマーが使用される。同様に、Ｓｕｚｕｋｉ反応の方法によれば、少なくとも１つの反応基は、ボロン酸またはボロン酸エステルなどのホウ素誘導体基であり、他の反応基は、ハロゲンである。好適なハロゲンは、塩素、臭素、およびヨウ素であり、最も好ましくは、臭素である。
【００２０】
あるいは、スタンニル基を、重合またはカップリング反応において反応基として使用することができる（Ｓｔｉｌｌｅ反応）。
【００２１】
有機半導体の性能は一般に、その「電荷移動度」（ｃｍ2Ｖ-1ｓ-1）の測定によって評価され、これは、ホールまたは電子の移動度に関連づけることができる。この測定は、材料にわたって印加される電場に対する電荷担体のドリフト速度に関係する。
【００２２】
比較的高い移動度を有する有機半導体は、固体状態において効率的で有効なπ−πスタッキングを可能にする、広範な共役を伴った堅固な平面構造を有する化合物を含むものである傾向がある。
【００２３】
ＷＯ２００７／０６８６１８には様々な有機半導体が記載されており、それぞれは、アセチレン基で置換された中心ベンゼン環を有する縮合芳香環のアレイを含む。
【００２４】
ＪＰ２００７／０８８２２２およびＷＯ２００７／１１６６６０には、有機半導体として、小分子、オリゴマー形態およびポリマー形態で、ベンゾジチオフェンおよびその誘導体を使用することが記載されている。
【００２５】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ４６巻（２２号）７３４２〜７３５３頁においてＳｃｈｅｒｆらは、構造：
【００２６】
【化１】
を有するポリマーを記載している。
【００２７】
しかし、化合物がπ−πスタックを形成することを可能にするのに必要とされる共役のレベルの増大は、半導体のバンドギャップおよび安定性の減少をもたらす場合があり、芳しくない性能および短い寿命につながる。さらに、これらの化合物は、共役の拡張を実現するのに必要とされる分子のサイズのために、高い不溶性を有する場合があり、これは、合成において特定の問題を提起し、インクジェット印刷などの効率的なトランジスタ生産方法におけるその使用を困難にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、高い移動度、良好な溶解度、および良好な環境安定性を有する有機半導体を提供することを追及する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
第１の態様では、本発明は、請求項１から１１に規定されたような半導体化合物を提供する。化合物は好ましくは、構造：
【００３０】
【化２】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、２〜２０個の間の炭素原子（好ましくは、２〜１２個の炭素原子、または２〜６個の炭素原子）を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み；
Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、
Ａｒ1は、複素環式芳香環を含み、ｎは、１〜４の間の整数である）
を含む。
【００３１】
可溶化基は、この構造上のどこにでも配置することができるが、本発明者らは、１つまたは複数の中心環に隣接した５員環上の「橋頭」位における可溶化基の好ましい位置決めは、分子の末梢に位置された場合より大きい可溶化効果をもたらすことを見出した。
【００３２】
したがって、より短い、かつ／またはより小さい可溶化基を、橋頭位で使用することができる。これらのより短い、かつ／またはより小さい可溶化基は、π−πスタッキングを妨害する能力がより低く、それによって、溶液処理性の改善に加えて移動度の改善を潜在的にもたらす。
【００３３】
さらに、可溶化基の位置決めによってもたらされる溶解度の改善は、半導体化学種の平面共役構造が、この化学種が可溶性のままでありながら、さらに拡張されることを可能にする。
【００３４】
好ましくは、半導体化合物は、構造：
【００３５】
【化３】
（式中、Ａｒ2は、同素環式または複素環式芳香環である）を含む。Ａｒ2が複素環式芳香環である場合、これは、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される、少なくとも１つのヘテロ原子を含むことが好ましい。
【００３６】
化合物は、Ａｒ1および／または、存在する場合にはＡｒ2と連続して縮合された１つまたは複数のさらなる芳香族基を含むことが好ましい。前記さらなる芳香族基の１つ、いくつか、またはすべては、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される、少なくとも１つのヘテロ原子を含有する複素環基であってもよく、いくつかの実施形態ではそのような複素環基である。
【００３７】
好ましくは、化合物の末端アリールまたはヘテロアリール基の一方または両方は、１つまたは複数の置換基Ｔで置換されており、これらの基の少なくとも１つは、反応基もしくは重合可能基、または１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、残りの基は、もしあれば、独立に、水素、または１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、またはアルケニルを含む。
【００３８】
１つまたは複数の反応性ポリマー基は、好ましくは独立に、ハロゲン、ボロン酸、ジボロン酸、ボロン酸およびジボロン酸のエステル、アルキレン基、またはスタンニル基などの部分を含む。
【００３９】
末端アリール基は、ただ１つの他のアリール基またはヘテロアリール基に縮合したアリール基、例えば、構造Ｉにおける基Ａｒ1およびヘテロ原子Ｘ1を含有する基、ならびに構造ＩＩにおける基Ａｒ1およびＡｒ2を表す。
【００４０】
化合物は、
【００４１】
【化４】
（式中、Ｘ3〜Ｘ6は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含むことができ、Ｘ3〜Ｘ6のいずれかが末端アリール基の一部である場合、Ｘ3〜Ｘ6は、存在する場合、Ｃ2Ｈ2を含むことができる）
の群から選択される構造を含むことが好ましい。
【００４２】
あるいは、化合物は、構造：
【００４３】
【化５】
（式中、任意選択のアリール基Ａｒ1〜Ａｒ6の１つまたは複数は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む複素環を含む）
を含むことができる。
【００４４】
末端アリール基の１つまたは両方は、同素環を含むことが好ましい。
【００４５】
別の態様では、本発明は、本明細書に記載される化合物を含む半導体部分を含む電子デバイスを提供する。
【００４６】
別の態様では、本発明は、基板上に半導体部分を形成するために基板の表面に塗布するための溶液を提供し、この溶液は、本明細書に記載されるような化合物を含む。
【００４７】
さらなる態様では、本発明は、基板上に本明細書に記載されるような溶液を塗布するステップを含む、電子デバイスを製造する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による化合物の合成を示す図である。
【図２】先行技術によるボトムゲート有機薄膜トランジスタの一般的構造の模式図である。
【図３】本発明の実施形態によって、一般的な基板上に作製される有機薄膜トランジスタおよび隣接する有機発光デバイスを含むピクセル（pixel）の模式図である。
【図４】本発明の実施形態によって、有機発光デバイスと積層関係で作製される有機薄膜トランジスタの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下の説明全体にわたって、同様の参照数字は、同様の部分を特定するのに使用されるものとする。
【００５０】
本発明の有機半導体は、Ｐｄ（ＰＰｈ3）4およびＫ2ＣＯ3の存在下で、チエノチオフェンのピナコールボロネートをジエチル−２，５−ジブロモテレフタレートとＳｕｚｕｋｉ型クロスカップリング反応させて、ジケト化合物を得ることによって製造することができる。メチルリチウムとのさらなる反応と、その後のＢＦ3・Ｅｔ2Ｏ媒介環化により、図１に示されるような本発明の化合物を得る。
【００５１】
本方法によって製造することができる他の化合物を以下に示す：
【００５２】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【００５３】
得られる化合物は、はるかに可溶性であり、したがって基板上にインクジェット印刷または他の適当な溶液堆積技法が適用されることによって、図２に示されているものなどの薄膜トランジスタ中に半導体層１５をもたらすことができる。
【００５４】
そのような有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の用途は、光学デバイス、好ましくは、有機光学デバイス中のピクセルを駆動することである場合がある。そのような光学デバイスの例には、光応答性デバイス、特に、光検出器、および発光性デバイス、特に、有機発光デバイスが含まれる。ＯＴＦＴは、例えば、ディスプレイ用途において使用するためのアクティブマトリックス式有機発光デバイスとともに使用するのに特に適している。
【００５５】
図３は、一般的な基板１０４上に作製された有機薄膜トランジスタ１００および隣接する有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）１０２を備えるピクセルを示す。ＯＴＦＴ １００は、ゲート電極１０６、誘電体層１０８、それぞれソース電極およびドレイン電極１１０および１１２、ならびにＯＳＣ層１１４を備える。ＯＬＥＤ １０２は、アノード１１６、カソード１１８、およびアノード１１６とカソード１１８の間に設けられたエレクトロルミネッセント層１２０を備える。電荷輸送層、電荷注入層、または電荷ブロッキング層などのさらなる層を、アノード１１６とカソード１１８の間に配置することができる。図３の実施形態において、カソード材料１１８の層は、ＯＴＦＴ １００およびＯＬＥＤ １０２の両方にわたって延在し、絶縁層１２２が、カソード層１１８をＯＳＣ層１２２から電気的に隔離するために設けられている。ＯＴＦＴ １００およびＯＬＥＤ １０２の活性領域は、基板１０４上にフォトレジストの層１２４を堆積し、これをパターン形成して基板上にＯＴＦＴ １００およびＯＬＥＤ １０２の領域を画定することによって形成される一般的なバンク材によって画定される。
【００５６】
図３において、ドレイン電極１１２は、有機発光デバイス１０２の発光状態と非発光状態とを切り換えるために、有機発光デバイス１０２のアノード１１６に直接接続されている。
【００５７】
図４で例示された代替の配置では、有機薄膜トランジスタ２００は、有機発光デバイス２０２と積層関係で作製することができる。そのような実施形態では、有機薄膜トランジスタ２０２は、上述したように、トップゲート構成またはボトムゲート構成で構築される。図３の実施形態と同様に、ＯＴＦＴ ２００およびＯＬＥＤ ２０２の活性領域は、フォトレジストのパターン層１２４によって画定されるが、この積層配置では、２つの別個のバンク層１２４、すなわちＯＬＥＤ ２０２用に１つ、およびＯＴＦＴ ２００用に１つが存在する。平坦化層２０４（保護層としても知られる）がＯＴＦＴ ２００の上に堆積される。例示的な保護層２０４には、ＢＣＢおよびパリレンが含まれる。有機発光デバイス２０２は、保護層２０４の上に作製され、有機発光デバイス２０２のアノード１１６は、保護層２０４およびバンク層１２４を通り抜ける導電性ビア２０６によって、ＯＴＦＴ ２００のドレイン電極１１２に電気的に接続される。
【００５８】
ＯＴＦＴおよび光学的に活性な領域（例えば、発光領域または光感知領域）を備えるピクセル回路は、さらなる構成要素を備えることができることが理解されるであろう。特に、図３および４のＯＬＥＤピクセル回路は一般に、示されている駆動トランジスタに加えて、少なくとも１つのさらなるトランジスタ、および少なくとも１つのコンデンサーを備えることになる。本明細書に記載される有機発光デバイスは、トップ発光デバイスまたはボトム発光デバイスとすることができることが理解されるであろう。すなわち、デバイスは、デバイスのアノード側またはカソード側を通じて発光することができる。透明なデバイスでは、アノードおよびカソードの両方が透明である。透明なカソードデバイスは、透明なアノードを有する必要はなく（もちろん、完全に透明なデバイスが望まれない限り）、したがって、ボトム発光デバイスに使用される透明なアノードは、アルミニウムの層などの反射性材料の層で置き換え、または補うことができることが理解されるであろう。
【００５９】
透明なカソードは、アクティブマトリックスデバイスにとって特に有利であり、その理由は、そのようなデバイス中の透明なアノードを通じた発光は、図４に例示された実施形態から分かるように、発光ピクセルの下に位置したＯＴＦＴ駆動回路によって少なくともある程度遮断され得るためである。
【００６０】
ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極の厚さは、５〜２００ｎｍの領域内とすることができるが、一般に、例えば、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）によって測定される場合、５０ｎｍである。
【００６１】
他の層をデバイス構造中に含めることができる。例えば、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）を、ゲート、ソース、またはドレイン電極上に設けることができ、かつ／または自己組織化単分子層を、必要とされる場合に、結晶化度を促進し、接触抵抗を低減し、表面特性を修復し、接着を促進するために、基板、絶縁層、および有機半導体材料上に設けることができる。特に、チャネル領域中の誘電体表面に、例えば、特に、高ｋの誘電体表面用に、有機半導体の形態（特に、高分子配列および結晶化度）を改善し、電荷トラップを覆うことによってデバイス性能を改善するために、結合領域および有機領域を含む単層を設けることができる。そのような単層のための例示的な材料には、長いアルキル鎖を有するクロロシランまたはアルコキシシラン、例えば、オクタデシルトリクロロシランが含まれる。
【００６２】
おそらく、多くの他の有効な代替案が、当業者に思いつくであろう。本発明は、記載した実施形態に限定されず、本明細書に添付した特許請求の範囲内にある、当業者に明らかな改変を包含することが理解されよう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、有機半導体、特に、薄膜トランジスタの一部を形成するための有機半導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタは、２つの主な種類、すなわち、バイポーラ接合トランジスタおよび電界効果トランジスタに分類することができる。両種類は、３つの電極を含み、チャネル領域内でこれらの間に半導体材料が配置された一般的な構造を共有する。バイポーラ接合トランジスタの３つの電極は、エミッター、コレクター、およびベースとして知られ、一方、電界効果トランジスタでは、３つの電極は、ソース、ドレイン、およびゲートとして知られる。バイポーラ接合トランジスタは、エミッターとコレクターとの間の電流が、ベースとエミッターとの間を流れる電流によって制御されるので、電流動作型デバイスとして記述することができる。対照的に、電界効果トランジスタは、ソースとドレインとの間を流れる電流が、ゲートとソースとの間の電圧によって制御されるので、電圧動作型デバイスとして記述することができる。
【０００３】
トランジスタは、これらが、それぞれ、正電荷キャリア（ホール）または負電荷キャリア（電子）を伝導する半導体材料を含むかどうかによって、ｐ型およびｎ型として分類される場合もある。半導体材料は、電荷を受容、伝導、および供与するその能力によって選択することができる。半導体材料が、ホールまたは電子を受容、伝導、および供与する能力は、物質をドープすることによって増強され得る。
【０００４】
例えば、ｐ型トランジスタデバイスは、ホールを受容、伝導、および供与することに効率的である半導体材料を選択し、半導体材料からホールを注入および受容することに効率的である、ソース電極およびドレイン電極用の材料を選択することによって形成することができる。電極中のフェルミ準位と半導体材料のＨＯＭＯ準位の良好なエネルギー準位マッチングにより、ホールの注入および受容を増強することができる。対照的に、ｎ型トランジスタデバイスは、電子を受容、伝導、および供与することに効率的である半導体材料を選択し、半導体材料中に電子を注入し、半導体材料から電子を受容することに効率的である、ソース電極およびドレイン電極用の材料を選択することによって形成することができる。電極中のフェルミ準位と半導体材料のＬＵＭＯ準位の良好なエネルギー準位マッチングにより、電子の注入および受容を増強することができる。トランジスタは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成するために、薄膜中に構成要素を堆積させることによって形成することができる。そのようなデバイス中の半導体材料として有機材料が使用される場合、これは、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）として知られる。
【０００５】
ＯＴＦＴは、溶液処理などの低費用、低温度の方法によって製造することができる。さらに、ＯＴＦＴは、フレキシブルプラスチック基板と適合性があり、ロールトゥロールプロセスでフレキシブル基板上にＯＴＦＴを大規模製造することの展望を提供する。
【０００６】
図２を参照すると、ボトムゲート有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の一般的な構造は、基板１０の上に堆積されたゲート電極１２を備える。誘電材料の絶縁層１１がゲート電極１２の上に堆積され、ソース電極およびドレイン電極１３、１４が、誘電材料の絶縁層１１の上に堆積される。ソース電極およびドレイン電極１３、１４は、間隔が空けられていることによって、ゲート電極１２の上に位置した、これらの間のチャネル領域を画定する。有機半導体（ＯＳＣ）材料１５は、ソース電極およびドレイン電極１３、１４を接続するために、チャネル領域中に堆積される。ＯＳＣ材料１５は、ソース電極およびドレイン電極１３、１４の上に少なくとも部分的に延在する場合がある。
【０００７】
あるいは、いわゆるトップゲート有機薄膜トランジスタを形成するために、有機薄膜トランジスタの頂部にゲート電極を設けることが知られている。そのような構造において、ソース電極およびドレイン電極は、基板上に堆積され、間隔が空けられていることによって、これらの間にチャネル領域を画定する。有機半導体材料の層が、ソース電極およびドレイン電極を接続するためにチャネル領域中に堆積され、ソース電極およびドレイン電極の上に少なくとも部分的に延在する場合がある。誘電材料の絶縁層が有機半導体材料の上に堆積され、やはり、ソース電極およびドレイン電極の上に少なくとも部分的に延在する場合がある。ゲート電極は、絶縁層の上に堆積され、チャネル領域の上に位置される。
【０００８】
有機薄膜トランジスタは、剛性基板またはフレキシブル基板上に作製することができる。剛性基板は、ガラスまたはケイ素から選択することができ、フレキシブル基板は、薄いガラス、またはプラスチック、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、およびポリイミドなどを含むことができる。
【０００９】
有機半導体材料は、適当な溶媒を使用することによって溶液処理可能にすることができる。例示的な溶媒には、モノアルキルベンゼンまたはポリアルキルベンゼン、例えば、トルエン、およびキシレンなど、テトラリン、ならびにクロロホルムが含まれる。好適な溶液堆積技法には、スピンコーティングおよびインクジェット印刷が含まれる。他の溶液堆積技法として、ディップコーティング、ロール印刷、およびスクリーン印刷が挙げられる。
【００１０】
ソース電極とドレイン電極の間で画定されるチャネルの長さは、最大５００ミクロンであってもよいが、好ましくは、長さは、２００ミクロン未満、より好ましくは１００ミクロン未満、最も好ましくは２０ミクロン未満である。
【００１１】
ゲート電極は、広範囲の導電性材料、例えば、金属（例えば、金）または金属化合物（例えば、インジウムスズ酸化物）から選択することができる。あるいは、導電性ポリマーを、ゲート電極として堆積させることができる。そのような導電性ポリマーは、例えば、スピンコーティング、またはインクジェット印刷技法、および上述した他の溶液堆積技法を使用して、溶液から堆積させることができる。
【００１２】
絶縁層は、高抵抗率を有する絶縁材料から選択される誘電材料を含む。誘電体の誘電率ｋは一般に、約２〜３であるが、高い値のｋを有する材料が望ましく、その理由は、ＯＴＦＴで達成可能な電気容量は、ｋに直接比例し、ドレイン電流ＩＤは、電気容量に直接比例するためである。したがって、低動作電圧で高いドレイン電流を実現するために、チャネル領域内に薄い誘電体層を有するＯＴＦＴが好適である。
【００１３】
誘電材料は、有機物であっても無機物であってもよい。好適な無機材料として、ＳｉＯ2、ＳｉＮX、およびスピンオンガラス（ＳＯＧ）が挙げられる。好適な有機材料は一般にポリマーであり、これらには、絶縁ポリマー、例えば、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能な、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリジン（ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリレート、フッ化ポリマー、およびベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）などが含まれる。絶縁層は、材料のブレンドから形成し、または多層構造を含むことができる。
【００１４】
誘電材料は、当技術分野で公知であるような熱蒸発、真空処理、または積層技法によって堆積させることができる。あるいは、誘電材料は、例えば、スピンコーティングまたはインクジェット印刷技法、および上述した他の溶液堆積技法を使用して、溶液から堆積させることができる。
【００１５】
誘電材料が有機半導体上に溶液から堆積される場合、これは、有機半導体の溶解を招くべきでない。同様に、誘電材料は、有機半導体が溶液から誘電材料上に堆積される場合、溶解するべきでない。そのような溶解を回避するための技法には、直交溶媒（orthogonal solvent）の使用、例えば、下にある層を溶解しない、最上層を堆積させるための溶媒の使用、および下にある層の架橋が含まれる。
【００１６】
絶縁層の厚さは、２μｍ未満であることが好ましく、５００ｎｍ未満であることがより好ましい。
【００１７】
有機半導体は、電子の移動を可能にする共役π系を広範に有する有機分子のクラスである。
【００１８】
これらの分子を調製するための好適な方法は、例えば、ＷＯ２０００／５３６５６に記載されているようなＳｕｚｕｋｉ反応（カップリングまたは重合反応）、および例えば、Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ａｎｄ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｓｔａｂｌｅ ｐｉ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙ（ａｒｙｌｅｎｅ）ｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９３年、１７巻、１１５３〜１２０５頁に記載されているようなＹａｍａｍｏｔｏ重合である。これらの技法はともに、金属錯体触媒の金属原子が、モノマーのアリール基と脱離基との間に挿入される、「金属挿入」を介して機能する。Ｙａｍａｍｏｔｏ重合の場合では、ニッケル錯体触媒が使用され、Ｓｕｚｕｋｉ反応の場合では、パラジウム錯体触媒が使用される。
【００１９】
例えば、Ｙａｍａｍｏｔｏ重合による線状ポリマーの合成では、２つの反応性ハロゲン基を有するモノマーが使用される。同様に、Ｓｕｚｕｋｉ反応の方法によれば、少なくとも１つの反応基は、ボロン酸またはボロン酸エステルなどのホウ素誘導体基であり、他の反応基は、ハロゲンである。好適なハロゲンは、塩素、臭素、およびヨウ素であり、最も好ましくは、臭素である。
【００２０】
あるいは、スタンニル基を、重合またはカップリング反応において反応基として使用することができる（Ｓｔｉｌｌｅ反応）。
【００２１】
有機半導体の性能は一般に、その「電荷移動度」（ｃｍ2Ｖ-1ｓ-1）の測定によって評価され、これは、ホールまたは電子の移動度に関連づけることができる。この測定は、材料にわたって印加される電場に対する電荷担体のドリフト速度に関係する。
【００２２】
比較的高い移動度を有する有機半導体は、固体状態において効率的で有効なπ−πスタッキングを可能にする、広範な共役を伴った堅固な平面構造を有する化合物を含むものである傾向がある。
【００２３】
ＷＯ２００７／０６８６１８には様々な有機半導体が記載されており、それぞれは、アセチレン基で置換された中心ベンゼン環を有する縮合芳香環のアレイを含む。
【００２４】
ＪＰ２００７／０８８２２２およびＷＯ２００７／１１６６６０には、有機半導体として、小分子、オリゴマー形態およびポリマー形態で、ベンゾジチオフェンおよびその誘導体を使用することが記載されている。
【００２５】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ４６巻（２２号）７３４２〜７３５３頁においてＳｃｈｅｒｆらは、構造：
【００２６】
【化１】
を有するポリマーを記載している。
【００２７】
しかし、化合物がπ−πスタックを形成することを可能にするのに必要とされる共役のレベルの増大は、半導体のバンドギャップおよび安定性の減少をもたらす場合があり、芳しくない性能および短い寿命につながる。さらに、これらの化合物は、共役の拡張を実現するのに必要とされる分子のサイズのために、高い不溶性を有する場合があり、これは、合成において特定の問題を提起し、インクジェット印刷などの効率的なトランジスタ生産方法におけるその使用を困難にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、高い移動度、良好な溶解度、および良好な環境安定性を有する有機半導体を提供することを追及する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
第１の態様では、本発明は、請求項１から１１に規定されたような半導体化合物を提供する。化合物は好ましくは、構造：
【００３０】
【化２】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、２〜２０個の間の炭素原子（好ましくは、２〜１２個の炭素原子、または２〜６個の炭素原子）を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み；
Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、
Ａｒ1は、複素環式芳香環を含み、ｎは、１〜４の間の整数である）
を含む。
【００３１】
可溶化基は、この構造上のどこにでも配置することができるが、本発明者らは、１つまたは複数の中心環に隣接した５員環上の「橋頭」位における可溶化基の好ましい位置決めは、分子の末梢に位置された場合より大きい可溶化効果をもたらすことを見出した。
【００３２】
したがって、より短い、かつ／またはより小さい可溶化基を、橋頭位で使用することができる。これらのより短い、かつ／またはより小さい可溶化基は、π−πスタッキングを妨害する能力がより低く、それによって、溶液処理性の改善に加えて移動度の改善を潜在的にもたらす。
【００３３】
さらに、可溶化基の位置決めによってもたらされる溶解度の改善は、半導体化学種の平面共役構造が、この化学種が可溶性のままでありながら、さらに拡張されることを可能にする。
【００３４】
好ましくは、半導体化合物は、構造：
【００３５】
【化３】
（式中、Ａｒ2は、同素環式または複素環式芳香環である）を含む。Ａｒ2が複素環式芳香環である場合、これは、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される、少なくとも１つのヘテロ原子を含むことが好ましい。
【００３６】
化合物は、Ａｒ1および／または、存在する場合にはＡｒ2と連続して縮合された１つまたは複数のさらなる芳香族基を含むことが好ましい。前記さらなる芳香族基の１つ、いくつか、またはすべては、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される、少なくとも１つのヘテロ原子を含有する複素環基であってもよく、いくつかの実施形態ではそのような複素環基である。
【００３７】
好ましくは、化合物の末端アリールまたはヘテロアリール基の一方または両方は、１つまたは複数の置換基Ｔで置換されており、これらの基の少なくとも１つは、反応基もしくは重合可能基、または１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、残りの基は、もしあれば、独立に、水素、または１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、またはアルケニルを含む。
【００３８】
１つまたは複数の反応性ポリマー基は、好ましくは独立に、ハロゲン、ボロン酸、ジボロン酸、ボロン酸およびジボロン酸のエステル、アルキレン基、またはスタンニル基などの部分を含む。
【００３９】
末端アリール基は、ただ１つの他のアリール基またはヘテロアリール基に縮合したアリール基、例えば、構造Ｉにおける基Ａｒ1およびヘテロ原子Ｘ1を含有する基、ならびに構造ＩＩにおける基Ａｒ1およびＡｒ2を表す。
【００４０】
化合物は、
【００４１】
【化４】
（式中、Ｘ3〜Ｘ6は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含むことができ、Ｘ3〜Ｘ6のいずれかが末端アリール基の一部である場合、Ｘ3〜Ｘ6は、存在する場合、Ｃ2Ｈ2を含むことができる）
の群から選択される構造を含むことが好ましい。
【００４２】
あるいは、化合物は、構造：
【００４３】
【化５】
（式中、任意選択のアリール基Ａｒ1〜Ａｒ6の１つまたは複数は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む複素環を含む）
を含むことができる。
【００４４】
末端アリール基の１つまたは両方は、同素環を含むことが好ましい。
【００４５】
別の態様では、本発明は、本明細書に記載される化合物を含む半導体部分を含む電子デバイスを提供する。
【００４６】
別の態様では、本発明は、基板上に半導体部分を形成するために基板の表面に塗布するための溶液を提供し、この溶液は、本明細書に記載されるような化合物を含む。
【００４７】
さらなる態様では、本発明は、基板上に本明細書に記載されるような溶液を塗布するステップを含む、電子デバイスを製造する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による化合物の合成を示す図である。
【図２】先行技術によるボトムゲート有機薄膜トランジスタの一般的構造の模式図である。
【図３】本発明の実施形態によって、一般的な基板上に作製される有機薄膜トランジスタおよび隣接する有機発光デバイスを含むピクセル（pixel）の模式図である。
【図４】本発明の実施形態によって、有機発光デバイスと積層関係で作製される有機薄膜トランジスタの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下の説明全体にわたって、同様の参照数字は、同様の部分を特定するのに使用されるものとする。
【００５０】
本発明の有機半導体は、Ｐｄ（ＰＰｈ3）4およびＫ2ＣＯ3の存在下で、チエノチオフェンのピナコールボロネートをジエチル−２，５−ジブロモテレフタレートとＳｕｚｕｋｉ型クロスカップリング反応させて、ジケト化合物を得ることによって製造することができる。メチルリチウムとのさらなる反応と、その後のＢＦ3・Ｅｔ2Ｏ媒介環化により、図１に示されるような本発明の化合物を得る。
【００５１】
本方法によって製造することができる他の化合物を以下に示す：
【００５２】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【００５３】
得られる化合物は、はるかに可溶性であり、したがって基板上にインクジェット印刷または他の適当な溶液堆積技法が適用されることによって、図２に示されているものなどの薄膜トランジスタ中に半導体層１５をもたらすことができる。
【００５４】
そのような有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の用途は、光学デバイス、好ましくは、有機光学デバイス中のピクセルを駆動することである場合がある。そのような光学デバイスの例には、光応答性デバイス、特に、光検出器、および発光性デバイス、特に、有機発光デバイスが含まれる。ＯＴＦＴは、例えば、ディスプレイ用途において使用するためのアクティブマトリックス式有機発光デバイスとともに使用するのに特に適している。
【００５５】
図３は、一般的な基板１０４上に作製された有機薄膜トランジスタ１００および隣接する有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）１０２を備えるピクセルを示す。ＯＴＦＴ １００は、ゲート電極１０６、誘電体層１０８、それぞれソース電極およびドレイン電極１１０および１１２、ならびにＯＳＣ層１１４を備える。ＯＬＥＤ １０２は、アノード１１６、カソード１１８、およびアノード１１６とカソード１１８の間に設けられたエレクトロルミネッセント層１２０を備える。電荷輸送層、電荷注入層、または電荷ブロッキング層などのさらなる層を、アノード１１６とカソード１１８の間に配置することができる。図３の実施形態において、カソード材料１１８の層は、ＯＴＦＴ １００およびＯＬＥＤ １０２の両方にわたって延在し、絶縁層１２２が、カソード層１１８をＯＳＣ層１２２から電気的に隔離するために設けられている。ＯＴＦＴ １００およびＯＬＥＤ １０２の活性領域は、基板１０４上にフォトレジストの層１２４を堆積し、これをパターン形成して基板上にＯＴＦＴ １００およびＯＬＥＤ １０２の領域を画定することによって形成される一般的なバンク材によって画定される。
【００５６】
図３において、ドレイン電極１１２は、有機発光デバイス１０２の発光状態と非発光状態とを切り換えるために、有機発光デバイス１０２のアノード１１６に直接接続されている。
【００５７】
図４で例示された代替の配置では、有機薄膜トランジスタ２００は、有機発光デバイス２０２と積層関係で作製することができる。そのような実施形態では、有機薄膜トランジスタ２０２は、上述したように、トップゲート構成またはボトムゲート構成で構築される。図３の実施形態と同様に、ＯＴＦＴ ２００およびＯＬＥＤ ２０２の活性領域は、フォトレジストのパターン層１２４によって画定されるが、この積層配置では、２つの別個のバンク層１２４、すなわちＯＬＥＤ ２０２用に１つ、およびＯＴＦＴ ２００用に１つが存在する。平坦化層２０４（保護層としても知られる）がＯＴＦＴ ２００の上に堆積される。例示的な保護層２０４には、ＢＣＢおよびパリレンが含まれる。有機発光デバイス２０２は、保護層２０４の上に作製され、有機発光デバイス２０２のアノード１１６は、保護層２０４およびバンク層１２４を通り抜ける導電性ビア２０６によって、ＯＴＦＴ ２００のドレイン電極１１２に電気的に接続される。
【００５８】
ＯＴＦＴおよび光学的に活性な領域（例えば、発光領域または光感知領域）を備えるピクセル回路は、さらなる構成要素を備えることができることが理解されるであろう。特に、図３および４のＯＬＥＤピクセル回路は一般に、示されている駆動トランジスタに加えて、少なくとも１つのさらなるトランジスタ、および少なくとも１つのコンデンサーを備えることになる。本明細書に記載される有機発光デバイスは、トップ発光デバイスまたはボトム発光デバイスとすることができることが理解されるであろう。すなわち、デバイスは、デバイスのアノード側またはカソード側を通じて発光することができる。透明なデバイスでは、アノードおよびカソードの両方が透明である。透明なカソードデバイスは、透明なアノードを有する必要はなく（もちろん、完全に透明なデバイスが望まれない限り）、したがって、ボトム発光デバイスに使用される透明なアノードは、アルミニウムの層などの反射性材料の層で置き換え、または補うことができることが理解されるであろう。
【００５９】
透明なカソードは、アクティブマトリックスデバイスにとって特に有利であり、その理由は、そのようなデバイス中の透明なアノードを通じた発光は、図４に例示された実施形態から分かるように、発光ピクセルの下に位置したＯＴＦＴ駆動回路によって少なくともある程度遮断され得るためである。
【００６０】
ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極の厚さは、５〜２００ｎｍの領域内とすることができるが、一般に、例えば、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）によって測定される場合、５０ｎｍである。
【００６１】
他の層をデバイス構造中に含めることができる。例えば、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）を、ゲート、ソース、またはドレイン電極上に設けることができ、かつ／または自己組織化単分子層を、必要とされる場合に、結晶化度を促進し、接触抵抗を低減し、表面特性を修復し、接着を促進するために、基板、絶縁層、および有機半導体材料上に設けることができる。特に、チャネル領域中の誘電体表面に、例えば、特に、高ｋの誘電体表面用に、有機半導体の形態（特に、高分子配列および結晶化度）を改善し、電荷トラップを覆うことによってデバイス性能を改善するために、結合領域および有機領域を含む単層を設けることができる。そのような単層のための例示的な材料には、長いアルキル鎖を有するクロロシランまたはアルコキシシラン、例えば、オクタデシルトリクロロシランが含まれる。
【００６２】
おそらく、多くの他の有効な代替案が、当業者に思いつくであろう。本発明は、記載した実施形態に限定されず、本明細書に添付した特許請求の範囲内にある、当業者に明らかな改変を包含することが理解されよう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造：
【化１】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、２〜２０個の間の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、
Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、
Ａｒ1は、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を好ましくは含む複素環式芳香環を含み、
ｎは、１〜４の間の整数である）
を含む半導体化合物。
【請求項２】
構造：
【化２】
（式中、Ａｒ2は、同素環式または複素環式芳香環である）
を含む、請求項１に記載の半導体化合物。
【請求項３】
Ａｒ2が、好ましくは、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む複素環式芳香環である、請求項２に記載の半導体化合物。
【請求項４】
Ａｒ1および／または存在する場合、Ａｒ2と連続して縮合された１つまたは複数のさらなる芳香族基を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項５】
前記さらなる芳香族基の１つ、いくつか、またはすべてが、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を好ましくは含有する複素環基を含む、請求項４に記載の半導体化合物。
【請求項６】
化合物の末端アリール基の一方または両方が、１つまたは複数の置換基Ｔで置換されており、これらの基の少なくとも１つは、１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、残りの基は独立に、水素、または１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、またはアルケニルを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項７】
前記化合物が、群：
【化３】
（式中、Ｘ3〜Ｘ6は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含むことができ、Ｘ3〜Ｘ6のいずれかが末端アリール基の一部である場合、Ｘ3〜Ｘ6は、存在する場合、Ｃ2Ｈ2を含むことが好ましい）
から選択される構造を含む、請求項６に記載の半導体化合物。
【請求項８】
構造：
【化４】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、
Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、
Ｔ1およびＴ2は独立に、１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、
任意選択のアリール基Ａｒ1〜Ａｒ6の１つまたは複数は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む複素環を含む）
を含む半導体化合物。
【請求項９】
末端アリール基の一方または両方が同素環を含む、請求項８に記載の半導体化合物。
【請求項１０】
Ｒ1〜Ｒ4が同じであるか、または異なっており、独立に、２〜１２個の間の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、または環状のアルキル鎖を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項１１】
Ｒ1〜Ｒ4が同じであるか、または異なっており、独立に、２〜６個の間の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、または環状のアルキル鎖を含む、請求項１０に記載の半導体化合物。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体化合物を含む半導体部分を備える電子デバイス。
【請求項１３】
基板上に半導体部分を形成するために基板の表面に塗布するための溶液であって、請求項１から１１のいずれかに記載の半導体化合物を含む溶液。
【請求項１４】
基板に請求項１３に記載の溶液を塗布するステップを含む、電子デバイスを製造する方法。
【請求項１】
構造：
【化１】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、２〜２０個の間の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、
Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、
Ａｒ1は、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を好ましくは含む複素環式芳香環を含み、
ｎは、１〜４の間の整数である）
を含む半導体化合物。
【請求項２】
構造：
【化２】
（式中、Ａｒ2は、同素環式または複素環式芳香環である）
を含む、請求項１に記載の半導体化合物。
【請求項３】
Ａｒ2が、好ましくは、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む複素環式芳香環である、請求項２に記載の半導体化合物。
【請求項４】
Ａｒ1および／または存在する場合、Ａｒ2と連続して縮合された１つまたは複数のさらなる芳香族基を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項５】
前記さらなる芳香族基の１つ、いくつか、またはすべてが、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5、またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を好ましくは含有する複素環基を含む、請求項４に記載の半導体化合物。
【請求項６】
化合物の末端アリール基の一方または両方が、１つまたは複数の置換基Ｔで置換されており、これらの基の少なくとも１つは、１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、残りの基は独立に、水素、または１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、またはアルケニルを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項７】
前記化合物が、群：
【化３】
（式中、Ｘ3〜Ｘ6は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含むことができ、Ｘ3〜Ｘ6のいずれかが末端アリール基の一部である場合、Ｘ3〜Ｘ6は、存在する場合、Ｃ2Ｈ2を含むことが好ましい）
から選択される構造を含む、請求項６に記載の半導体化合物。
【請求項８】
構造：
【化４】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は独立に、それだけに限らないが、１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、
Ｘ1およびＸ2は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7を含み、Ｒ5〜Ｒ7は独立に、Ｃ1〜Ｃ5の分岐、直鎖、または環状のアルキル鎖を含み、
Ｔ1およびＴ2は独立に、１〜２０個（例えば、１〜１２個）の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、もしくは環状のアルキル鎖、アルコキシ、アミノ、アミド、シリル、アルキル、アルケニル、アリール、またはヘテロアリールを含み、
任意選択のアリール基Ａｒ1〜Ａｒ6の１つまたは複数は独立に、Ｓ、Ｏ、ＮＲ5またはＳｉＲ6Ｒ7の群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む複素環を含む）
を含む半導体化合物。
【請求項９】
末端アリール基の一方または両方が同素環を含む、請求項８に記載の半導体化合物。
【請求項１０】
Ｒ1〜Ｒ4が同じであるか、または異なっており、独立に、２〜１２個の間の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、または環状のアルキル鎖を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項１１】
Ｒ1〜Ｒ4が同じであるか、または異なっており、独立に、２〜６個の間の炭素原子を有する、場合により置換された直鎖、分岐、または環状のアルキル鎖を含む、請求項１０に記載の半導体化合物。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体化合物を含む半導体部分を備える電子デバイス。
【請求項１３】
基板上に半導体部分を形成するために基板の表面に塗布するための溶液であって、請求項１から１１のいずれかに記載の半導体化合物を含む溶液。
【請求項１４】
基板に請求項１３に記載の溶液を塗布するステップを含む、電子デバイスを製造する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１３−５０１０７６（Ｐ２０１３−５０１０７６Ａ）
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２７３７５（Ｐ２０１２−５２７３７５）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／００１４８５
【国際公開番号】ＷＯ２０１２／０１７１８４
【国際公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【出願人】（５９７０６３０４８）ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド (152)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／００１４８５
【国際公開番号】ＷＯ２０１２／０１７１８４
【国際公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【出願人】（５９７０６３０４８）ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド (152)
【Ｆターム（参考）】
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