有机半导体组合物、有机薄膜晶体管的制造方法及有机薄膜晶体管技术

本发明专利技术提供一种含有下述(a)～(c)的有机半导体组合物、使用了该组合物的有机薄膜晶体管的制造方法以及在有机半导体层具有上述(a)及(b)的有机薄膜晶体管：(a)特定分子量且特定结构的有机半导体聚合物；(b)特定分子量的绝缘性聚合物；(c)溶剂，上述有机半导体聚合物的重均分子量Mw1和上述绝缘性聚合物的重均分子量Mw2满足下述关系式：0.1≤Mw1/Mw2≤10，上述有机半导体组合物中的上述有机半导体聚合物的含量C1质量％和上述绝缘性聚合物的含量C2质量％满足下述关系式：0.1≤C1/C2≤10。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机半导体组合物、有机薄膜晶体管的制造方法及有机薄膜晶体管
本专利技术涉及一种有机半导体组合物、有机薄膜晶体管的制造方法及有机薄膜晶体管。
技术介绍
在液晶显示器、有机电致发光显示器等显示器、RFID(卫生营的物资管理系统通常采用射频：radiofrequencyidentifier：RF标签)、存储器等的逻辑电路中集成有小型晶体管来作为开关元件。在半导体层中使用了有机半导体化合物的有机薄膜晶体管(场效应晶体管)能够实现轻量化，并且由于在其制造中能够应用印刷工艺，因此还能够实现低成本化，而且柔软性也优异。因此，作为代替具有硅系半导体层的晶体管的下一代晶体管而备受瞩目，正在推进开发。在有机薄膜晶体管的高性能化中载流子迁移率的提高成为重要的要件。通过提高载流子迁移率，能够以微小的电场高速地进行切换模式，能够实现处理速度的提高和低耗电化。为了实现该迁移率的提高，研究了有机半导体层中所使用的有机半导体的化学结构。例如在专利文献1中记载有：通过将包含特定的稠合多环结构的芳香族环且具有至少2种重复单元的高分子化合物用于半导体有源层中，可获得具有高载流子迁移率的有机薄膜晶体管。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-181071号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题然而，近年来，伴随着显示器的高分辨率化、逻辑电路的高速化，要求载流子迁移率的进一步的提高。本专利技术的课题在于提供一种通过用于有机薄膜晶体管的有机半导体层(半导体有源层)的形成中，能够将所获得的有机薄膜晶体管的载流子迁移率提高到所希望的水平的有机半导体组合物。并且，本专利技术的课题在于提供一种载流子迁移率优异的有机薄膜晶体管及其制造方法。用于解决技术课题的手段鉴于上述问题，本专利技术人等重复进行深入研究的结果，发现了由特定结构的有机半导体聚合物形成有机薄膜晶体管的有机半导体层时，使分子量与该有机半导体聚合物的分子量处于特定的关系的绝缘性聚合物，相对于该有机半导体聚合物的量，以特定比共存，由此能够有效地提高所获得的有机薄膜晶体管的载流子迁移率，并且能够实现晶体管的高性能化。基于这些见解而进一步重复进行研究，从而完成了本专利技术。本专利技术的上述问题已通过下述方法得到解决。〔1〕一种有机半导体组合物，其含有下述(a)～(c)：(a)重均分子量为2000以上的有机半导体聚合物；(b)重均分子量为2000以上的绝缘性聚合物；(c)溶剂，上述有机半导体聚合物的重均分子量Mw1和上述绝缘性聚合物的重均分子量Mw2满足下述关系式，0.1≤Mw1/Mw2≤10上述有机半导体组合物中的上述有机半导体聚合物的含量C1质量％和上述绝缘性聚合物的含量C2质量％满足下述关系式，0.1≤C1/C2≤10上述有机半导体聚合物具有由下述式(1)表示的结构单元。[化学式1]式(1)中，D表示具有单环结构芳香族杂环或者稠合多环结构芳香族杂环的基团、或具有稠合多环芳香族烃环的基团，所述单环结构芳香族杂环或者稠合多环结构芳香族杂环具有至少1个选自氮原子、氧原子、硫原子及硒原子中的原子作为环构成原子。A表示具有由下述式(A-1)～(A-12)中的任一者表示的结构的基团。[化学式2]式(A-1)～(A-12)中，XA表示氧原子、硫原子、硒原子或NRX。RN及RX表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NRA3-中的至少1者的烷基或由下述式(1-1)表示的基团。YA表示氧原子或硫原子。ZA表示CRA2或氮原子。WA表示C(RA2)2、NRA1、氮原子、CRA2、氧原子、硫原子或硒原子。RA1表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NRA3-中的至少1者的烷基、由下述式(1-1)表示的基团或单键。RA2表示氢原子、卤原子、可以在碳链中包含-O-、-S-及-NRA3-中的至少1者的烷基或单键。RA3表示氢原子或取代基。*表示用于嵌入于上述式(1)的A中的键合部位。[化学式3]式(1-1)中，La表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NR1S-中的至少1者的碳原子数1～20的亚烷基。Ar表示芳香族杂环基或碳原子数6～18的芳香族烃基。Lb表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NR2S-中的至少1者的碳原子数1～100的烷基。R1S及R2S表示氢原子或取代基。l为1～5的整数。*表示键合部位。〔2〕根据〔1〕所述的有机半导体组合物，其中，上述式(1)中的D为由下述式(D-1)表示的基团。[化学式4]式(D-1)中，Xd表示氧原子、硫原子、硒原子或NRD1。RD1表示有机基团。Zd表示氮原子或CRD2。RD2表示氢原子或有机基团。M为单键、或者表示芳香族杂环基、芳香族烃基、亚烯基、亚炔基或将这些基团2个以上组合而成的2价基团。p及q表示0～4的整数。*表示用于嵌入于由(1)表示的结构单元中的键合部位。〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的有机半导体组合物，其中，由上述式(1)表示的结构单元为由下述式(2)～(5)中的任一者表示的结构单元。[化学式5]式(2)～(5)中，RN、XA、YA及ZA的含义分别与在上述式(A-1)～(A-12)中说明的RN、XA、YA及ZA的含义相同。Xd、Zd、M、p及q的含义分别与在上述式(D-1)中说明的Xd、Zd、M、p及q的含义相同。〔4〕根据〔1〕～〔3〕中任一项所述的有机半导体组合物，其中，上述绝缘性聚合物具有由下述式(I-1)表示的结构单元。[化学式6]式(I-1)中，R1～R3表示氢原子或取代基。X1表示CRA4或氮原子。RA4表示氢原子或取代基。〔5〕根据〔4〕所述的有机半导体组合物，其中，上述绝缘性聚合物中所包含的由上述式(I-1)表示的结构单元的一部分或全部为由下述式(I-2)表示的结构单元。[化学式7]式(I-2)中，R11～R13表示氢原子或烷基。R21～R25表示氢原子、羟基、烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、芳烷基或氟原子。〔6〕根据〔4〕或〔5〕所述的有机半导体组合物，其中，由上述式(1)表示的结构单元的溶解度参数与由上述式(I-1)表示的结构单元的溶解度参数之差的绝对值为5.0MPa1/2以下。〔7〕根据〔1〕～〔6〕中任一项所述的有机半导体组合物，其中，上述有机半导体组合物中的溶剂的溶解度参数为15.0～30.0MPa1/2。〔8〕根据〔1〕～〔7〕中任一项所述的有机半导体组合物，其中，在将上述有机半导体组合物的粘度设为p1，且将从该有机半导体组合物中去除了上述绝缘性聚合物的组成的组合物的粘度设为p2的情况下，满足p1/p2＜5。〔9〕一种有机薄膜晶体管的制造方法，其包含使用〔1〕～〔8〕中任一项所述的有机半导体组合物形成有机半导体层的工序。〔10〕根据〔9〕所述的有机薄膜晶体管的制造方法，其中，将上述有机半导体层形成于表面能为50mN/m以上且75mN/m以下的栅极绝缘层上。〔11〕根据〔9〕或〔10〕所述的有机薄膜晶体管的制造方法，其包含将使用〔1〕～〔8〕中任一项所述的有机半导体组合物形成的膜暴露于高于该组合物中的上述绝缘性聚合物的玻璃化转变温度的温度而形成上述有机半导体层的工序。〔12〕一种底栅极型有机薄膜晶体管，其中，该有机薄膜晶体管的有机半导体层含有下述(a)及(b)，(a)重均分子量为2000以上的有机半导体聚合物；(b)重均分子量为2000以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机半导体组合物，其含有下述(a)～(c)：(a)重均分子量为2000以上的有机半导体聚合物；(b)重均分子量为2000以上的绝缘性聚合物；(c)溶剂，所述有机半导体聚合物的重均分子量Mw1和所述绝缘性聚合物的重均分子量Mw2满足下述关系式，0.1≤Mw1/Mw2≤10所述有机半导体组合物中的所述有机半导体聚合物的含量C1质量％和所述绝缘性聚合物的含量C2质量％满足下述关系式，0.1≤C1/C2≤10所述有机半导体聚合物具有由下述式(1)表示的结构单元，[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.16 JP 2016-0520661.一种有机半导体组合物，其含有下述(a)～(c)：(a)重均分子量为2000以上的有机半导体聚合物；(b)重均分子量为2000以上的绝缘性聚合物；(c)溶剂，所述有机半导体聚合物的重均分子量Mw1和所述绝缘性聚合物的重均分子量Mw2满足下述关系式，0.1≤Mw1/Mw2≤10所述有机半导体组合物中的所述有机半导体聚合物的含量C1质量％和所述绝缘性聚合物的含量C2质量％满足下述关系式，0.1≤C1/C2≤10所述有机半导体聚合物具有由下述式(1)表示的结构单元，[化学式1]式(1)中，D表示具有单环结构芳香族杂环或者稠合多环结构芳香族杂环的基团、或具有稠合多环芳香族烃环的基团，所述单环结构芳香族杂环或者稠合多环结构芳香族杂环具有至少1个选自氮原子、氧原子、硫原子及硒原子中的原子作为环构成原子，A表示具有由下述式(A-1)～(A-12)中的任一者表示的结构的基团，[化学式2]式(A-1)～(A-12)中，XA表示氧原子、硫原子、硒原子或NRX，RN及RX表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NRA3-中的至少1者的烷基或由下述式(1-1)表示的基团，YA表示氧原子或硫原子，ZA表示CRA2或氮原子，WA表示C(RA2)2、NRA1、氮原子、CRA2、氧原子、硫原子或硒原子，RA1表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NRA3-中的至少1者的烷基、由下述式(1-1)表示的基团或单键，RA2表示氢原子、卤原子、可以在碳链中包含-O-、-S-及-NRA3-中的至少1者的烷基或单键，RA3表示氢原子或取代基，*表示用于嵌入于所述式(1)的A中的键合部位，[化学式3]式(1-1)中，La表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NR1S-中的至少1者的碳原子数1～20的亚烷基，Ar表示芳香族杂环基或碳原子数6～18的芳香族烃基，Lb表示可以在碳链中包含-O-、-S-及-NR2S-中的至少1者的碳原子数1～100的烷基，R1S及R2S表示氢原子或取代基，l为1～5的整数，*表示键合部位。2.根据权利要求1所述的有机半导体组合物，其中，所述式(1)中的D为由下述式(D-1)表示的基团，[化学式4]式(D-1)中，Xd表示氧原子、硫原子、硒原子或NRD1，RD1表示有机基团，Zd表示氮原子或CRD2，RD2表示氢原子或有机基团，M为单键、或者表示芳香族杂环基、芳香族烃基、亚烯基、亚炔基或将这些基团2个以上组合而成的2价基团，p及q表示0～4的整数，*表示用于嵌入于由(1)表示的结构单元中的键合部位。3.根据权利要求1或2所述的有机半导体组合物，其中，由所述式(1)表示的结构单元为由下述式(2)～(5)中的任一者表示的结构单元，[化学式5]式(2)～(5)中，RN、XA、YA及ZA的含义分别与在上述式(A-1)～(A-12)中说明的RN、XA、YA及ZA的含义相同，Xd、Zd、M、p及q的含义分别与在上述式(D-1)中说明的Xd、Zd、M、p及q的含义相同。4.根据权利要求1至3中任一项所述的有机半导体组合物，其中，所述绝缘性聚合物具有由下述式(I-1)表示的结构单元，[化学式6]式(I-1)中，R1～R3表示氢原子或取代基，X1表示CRA4或氮原子，RA4表示氢原子或取代基。5.根据权利要求4所述的有机半导体组合物，其中，在所述绝缘性聚合物中所包含的由所述式(I-1)表示的结构单元的一部分或全部为由下述式(I-2)表示的结构单元，[化学式7]式(I-2)中，R11～R13表示氢原子或烷基，R21～R25表示氢原子、羟基、烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、芳烷基或氟原子。6.根据权利要求4或5所述的有机半导体组合物，其中，由所述式(1)表示的结构单元的溶解度参数与由所述式(I-1)表示的结构单元的溶解度参数之差的绝对值为5.0MPa1/2以下。7.根据权利要求1至6中任一项所述的有机半导体组合物，其中，所述有机半导体组合物中的溶剂的溶解度参数为15.0～30.0MPa1/2。8.根据权利要求1至7中任一项所述的有机半导体组合物，其中，在将所述有机半导体组合物的粘度设为p1，且将从该有机半导体组合物中去除所述绝缘性聚合物后的组成的组合物的粘度设为p2的情况下，满足p1/p2＜5。9.一种有机薄膜晶体管的制造方法，其包含使用权利要求1～8中任一项所述的有机半导体组合物形成有机半导体层的工序。10.根据权利要求9所述的有机薄膜晶体管的制造方法，其中，将所述有机半导体层形成于表面能为50mN/m以上且75mN/m以下的栅极绝缘层上。11.根据权利要求9或10所述的有机薄膜晶体管的制造方法，其包含将使用权利要求1～8中任一项所述的有机半导体组合物形成的膜暴露于高于该组合物中的所述绝缘性聚合物的玻璃化...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤崇，山本阳介，渡边哲也，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP