苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、有机半导体材料、及有机晶体管制造技术

本发明专利技术涉及具有苯并噻吩并苯并噻吩骨架的有机半导体材料、含有它的有机半导体墨液、及使用了它的有机晶体管。本发明专利技术的课题在于，提供一种不经由复杂的过程也可以容易地提供高载流子迁移率的膜的有机半导体材料。发现具有特定结构的亚芳基乙炔结构的BTBT衍生物由于经由分子配置的秩序性高的高次的液晶相而结晶化，因此即使印刷成膜也不需要烦杂的热处理，容易形成高迁移率的膜，从而解决了本课题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、有机半导体材料、及有机晶体管
本专利技术涉及苯并噻吩并苯并噻吩衍生物、使用了它的有机半导体材料、含有它的有机半导体墨液、及使用了它的有机晶体管。
技术介绍
以往，使用无定形硅或多晶硅制成的薄膜晶体管(TFT)被作为液晶显示装置、有机EL显示装置等开关元件广泛地使用。然而，这些使用了硅的TFT的制作中所用CVD装置由于价格高，因此大型的TFT元件的制造会导致制造成本的增大。另外，由于硅材料是在高温下成膜，因此在作为今后柔性显示器的基板候选的塑料基板中由于耐热性的问题而无法开展应用。为了解决该问题，提出了取代硅半导体而将有机半导体用于沟道半导体层中的有机TFT。通过将有机半导体制成溶液，就可以在低温下印刷成膜，因此不需要大规模的制造设备，另外，还可以应用于缺乏耐热性的塑料上，有望拉动柔性显示器的发展。另一个面，有机半导体与硅半导体相比，载流子迁移率低，其结果是，TFT的响应速度变慢，虽然这是实用化的问题，然而近年来，开发出了与无定形硅同等的迁移率的有机半导体。例如，专利文献1中，记载有具有2，7-取代[1]苯并噻吩并[3，2-b][1]苯并噻吩骨架(以下将[1]苯并噻吩并[3，2-b][1]苯并噻吩简记为BTBT)的化合物，作为其取代基，记载有作为卤素、C1-C18烷基、具有卤素的C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷硫基、或芳基、或具有卤素、C1-C18烷基、具有卤素的C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷硫基的至少一个的芳基的基团。据称这些化合物的迁移率(cm2/Vs)为0.17～0.31cm2/Vs。另外，专利文献2中，记载有具有2，7-取代BTBT骨架的化合物，作为其取代基，记载有作为氢原子、卤代C1-C36脂肪族烃基的基团。记载了这些化合物的迁移率(cm2/Vs)为0.12～4.5cm2/Vs。另外，专利文献3中记载有具有chalcogenophene环的2，7-取代BTBT骨架的化合物。报告了通过导入chalcogenophene环，半导体薄膜与电极的密合性及大气下的薄膜稳定性提高，迁移率为0.08～0.22cm2/Vs。此外，专利文献4～6中记载有具有具备乙炔结构的苯并噻吩并噻吩骨架的化合物。据称作为有机半导体材料的前体、或有机半导体聚合物的前体有效。另外，专利文献7中，记载有具有表现出高次的液晶相的广泛的BTBT骨架的化合物，然而本专利技术的衍生物却不为人所知。专利文献8中，记载有属于作为骨架具有芳香族杂环的结构的有机薄膜晶体管用化合物，然而没有记载本专利技术的衍生物，记载了根据实施例，场效应迁移率的数量级为10-1～10-2(cm2/Vs)的程度。专利文献9中记载，在有机薄膜晶体管中，可以使用在中心具有芳香族烃基或芳香族杂环基和乙炔结构的特定的有机化合物。然而，对于该化合物是否表现出作为本专利技术的课题的高次的液晶相没有记载。另一个面，虽然如上所述，报告过很多提高了迁移率的有机半导体材料，然而在利用印刷成膜形成有机半导体薄膜的情况下，由于在印刷时有机半导体分子被无规地排列，因此无法形成载流子流过的流路，难以获得高迁移率的有机半导体膜。因而，在该用途中，需要有在印刷成膜时可以提供有机半导体分子容易沿一个方向取向、载流子容易流动的膜的有机半导体材料。现有技术文献专利文献专利文献1：WO2006-077888号公报专利文献2：WO2008-47896号公报专利文献3：日本特开2009-73780号公报专利文献4：日本特开2012-134482号公报专利文献5：日本特开2009-286781号公报专利文献6：日本特开2012-1442号公报专利文献7：WO2012-121393号公报专利文献8：WO2009-125704号公报专利文献9：WO2009-125721号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，就以往材料而言，仍然有很多迁移率小于1cm2/Vs的材料，不足以驱动液晶显示装置、有机EL。另外，虽然可以将报告过高迁移率的专利文献2的化合物旋涂成膜，然而为了表现出高迁移率必须进行热处理，由于处理温度、处理时间的波动，即使是在相同条件下制作的TFT，迁移率的波动也大。因而，对于有机半导体材料，除了要求分子自身的载流子迁移率的提高以外，还要求即使印刷成膜也不会使性能降低、容易形成高迁移率的膜。因此，本专利技术的课题是，提供不经过复杂的过程也可以容易地提供高载流子迁移率的膜、并且所得的半导体元件的迁移率的波动小的有机半导体材料、及可以用于其中的化合物。用于解决问题的方法本专利技术中，进行了深入研究，结果发现，具备特定结构的亚芳基乙炔结构的BTBT衍生物由于经由分子配置的秩序性高的、高次的液晶相进行结晶化，因此即使印刷成膜也不需要烦杂的热处理，容易形成高迁移率、且迁移率的波动小的膜，从而完成了本专利技术。专利技术效果根据本专利技术，可以提供高迁移率且TFT的性能稳定性优异的有机半导体。附图说明图1是底接触型晶体管的示意剖面图。图2是实施例1中得到的化合物a的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图3是实施例2中得到的化合物b的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图4是实施例3中得到的化合物c的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图5是实施例4中得到的化合物d的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图6是实施例5中得到的化合物e的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图7是实施例6中得到的化合物f的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图8是实施例7中得到的化合物g的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图9是实施例8中得到的化合物h的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图10是实施例9中得到的化合物i的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相)的例子、及(b)显示与晶相相邻的高温度区域的相的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片的例子(高次的液晶相)。图11是实施例10中得到的化合物j的(a)显示室温下的偏振光显微镜织构的偏振光显微镜照片(晶相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以通式(1)表示的苯并噻吩并苯并噻吩衍生物：式中，R1‑及R2‑是下述(I)或(II)的任意一个，然而至少一个是(I)；(I)作为通式(2)或(3)的基团Ar1是可以具有取代基的芳香族烃基或杂芳香族基，Ar2是可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取代基的杂芳香族基，R’是氢原子、具有碳数1～4的烷基的三烷基甲硅烷基、碳数1～20的烷基、可以具有取代基的芳香族烃基或杂芳香族基；(II)选自以下基团：碳数2～20的烷基、碳数2～20的烯基、具有卤素原子的碳数2～20的烷基、碳数3～20的烷氧基烷基、碳数3～20的烷硫基(alkylsulfanyl)烷基、碳数3～20的烷基氨基烷基、芳香族烃基或杂芳香族基、及作为取代基具有碳数1～20的烷基、碳数2～20的烯基、具有卤素原子的碳数1～20的烷基、碳数3～20的烷氧基烷基、碳数3～20的烷硫基烷基、或碳数3～20的烷基氨基烷基的芳香族烃基或杂芳香族基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.10 JP 2012-1984151.一种以通式(1)表示的苯并噻吩并苯并噻吩衍生物：式中，R1-或R2-中的一方是下述(I)所示的基团，另一方是下述(II)所示的基团；(I)通式(2)或(3)的基团Ar1是可以具有取代基的芳香族烃基或杂芳香族基，Ar2是可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取代基的杂芳香族基，R’是氢原子、碳数1～20的烷基、可以具有取代基的芳香族烃基或杂芳香族基；(II)选自以下基团：碳数2～20的烷基、碳数2～20的烯基、具有卤素原子的碳数2～20的烷基、碳数3～20的烷氧基烷基、碳数3～20的烷硫基(alkylsulfanyl)烷基、碳数3～20的烷基氨基烷基、芳香族烃基或杂芳香族基、及具有碳数1～20的烷基、碳数2～20的烯基、具有卤素原子的碳数1～20的烷基、碳数3～20的烷氧基烷基、碳数3～20的烷硫基烷基或碳数3～20的烷基氨基烷基作为取代基的芳香族烃基、或具有碳数1～20的烷基、碳数2～20的烯基、具有卤素原子的碳数1～20的烷基、碳数3～20的烷氧基烷基、碳数3～20的烷硫基烷基或碳数3～20的烷基氨基烷基作为取代基的杂芳香族基。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫胁敦久，楠本哲生，青木良夫，石塚亚弥，樱井美弥，渡边泰之，半那纯一，
申请(专利权)人：DIC株式会社，国立大学法人东京工业大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP