稠环杂5元环分子、p型半导体膜和电子器件制造技术

本发明专利技术提供空穴迁移率更充分高的稠环杂5元环分子。一种稠环杂5元环分子，其在1分子中具有包含3个或5个杂5元环的8个芳香环，且上述8个芳香环具有1个或2个萘结构部，上述3个或5个杂5元环各自独立地选自噻吩环、硒吩环和呋喃环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稠环杂5元环分子、p型半导体膜和电子器件
本公开涉及稠环杂5元环分子、p型半导体膜和电子器件。
技术介绍
近年来，提出了许多使用有机材料作为半导体层(半导体膜)的形成材料的电子器件、特别是薄膜晶体管(TFT)，其研究开发变得盛行。将有机材料用于半导体层有各种优点。例如，以无机非晶硅等作为基体的以往的无机薄膜晶体管需要350～400℃左右的加热工序，与此相比，有机TFT能够以50～200℃左右的低温加热工序来制造。因此，能够在塑料膜等耐热性更弱的基底上制作元件。此外，作为有机材料的优点，还可举出：能够用旋涂法、喷墨法、印刷等之类的容易的形成方法来形成半导体层，以低成本制造大面积的器件。作为用于判断TFT的性能而使用的指标之一，有半导体层的载流子迁移率，为了提高有机TFT中的有机半导体层(有机半导体膜)的迁移率，进行了许多研究。这些研究中，作为主要着眼于形成有机半导体层(有机半导体膜)的有机材料的分子的研究，有例如使用了具有在1分子中稠合了包含2个噻吩环的4个～9个芳香环的结构的稠环噻吩分子的研究(专利文献1～3)、以及使用了具有在1分子中稠合了包含4个噻吩环的8个～13个芳香环的结构的稠环噻吩分子的研究(专利文献4)等。这样，得到具有良好特性的有机半导体及其膜关系着电子器件的性能提高。因此，用于进一步提高有机半导体及其膜的特性的研究成为必要。另外，作为稠环噻吩分子的p型有机半导体材料，特别是苯并噻吩并苯并噻吩(BTBT)及其衍生物(C8-BTBT)作为载流子迁移率高的材料广为人知。现有技术文献<br>专利文献专利文献1：国际公开第2017/150474号专利文献2：国际公开第2016/152889号专利文献3：日本专利第6318452号专利文献4：欧洲专利公开第3050887号公报
技术实现思路
本公开的专利技术人等发现，就以往的p型有机半导体材料而言，产生了如以下所示的新问题。以往已知的稠环噻吩分子的空穴迁移率称不上充分高，因此无法得到工作速度充分高的电子器件。具体而言，BTBT及其衍生物等分子系材料的空穴迁移率至多为5～10cm2/Vs左右。该情况下，就栅极长为10μm的元件而言，只能得到1MHz左右的工作速度。用涂敷法能够形成的几乎是下限的栅极长为1μm，即使是这样的元件，也只能得到10MHz左右的工作速度。因此，为了实现RF-ID(射频识别，RadioFrequencyIdentifications)中需要的100MHz左右的工作速度，要求具有更高的空穴迁移率的有机半导体材料。本公开的目的在于提供空穴迁移率更充分高的稠环杂5元环分子、包含该稠环杂5元环分子的p型半导体膜、以及使用了该p型半导体膜的电子器件。本公开为一种稠环杂5元环分子，其在1分子中具有包含3个或5个杂5元环的8个芳香环，且上述8个芳香环具有1个或2个萘结构部。本公开为一种稠环杂5元环分子，其中，3个或5个杂5元环各自独立地选自噻吩环、硒吩环和呋喃环。本公开提供包含该稠环杂5元环分子的p型半导体膜、以及使用了该p型半导体膜的电子器件。本公开的稠环杂5元环分子显示出更充分高的空穴迁移率，因此包含该稠环杂5元环分子的p型半导体膜可以使电子器件的频率特性提高。附图说明图1为示出使用了本公开的稠环杂5元环分子的晶体管的基本结构的一例的结构示意图。图2为示出使用了本公开的稠环杂5元环分子的晶体管的基本结构的另一例的结构示意图。具体实施方式[稠环杂5元环分子]本公开的稠环杂5元环分子具有在1分子中稠合了包含3个或5个杂5元环的8个芳香环的结构。杂5元环为选自噻吩环、硒吩环和呋喃环中的杂5元环，这些杂5元环均属于芳香环。本公开的稠环杂5元环分子具有的3个或5个杂5元环各自独立地选自上述即可，但从空穴迁移率的进一步提高的观点出发，优选稠环杂5元环分子在1分子中具有的全部杂5元环为具有相同杂原子的杂5元环。本公开的稠环杂5元环分子所含的除杂5元环以外的芳香环通常为苯环。因此，本公开的稠环杂5元环分子所具有的8个芳香环通常以稠合形态包含3个杂5元环和5个苯环，或以稠合形态包含5个杂5元环和3个苯环。稠合是指相邻的2个芳香环具有2个碳原子及它们之间形成的键(即共用键)，或为该状态。例如，本公开的稠环杂5元环分子具有的全部杂5元环为噻吩环的情况下，该稠环杂5元环分子也可称为稠环噻吩分子。另外，例如，本公开的稠环杂5元环分子具有的全部杂5元环为硒吩环的情况下，该稠环杂5元环分子也可称为稠环硒吩分子。另外，例如，本公开的稠环杂5元环分子具有的全部杂5元环为呋喃环的情况下，该稠环杂5元环分子也可称为稠环呋喃分子。稠环杂5元环分子包含2个以下、4个或6个以上杂5元环的情况下，得不到充分高的空穴迁移率。即便假定稠环杂5元环分子包含3个或5个杂5元环，但构成该稠环杂5元环分子的芳香环(包括杂5元环)的数量不为8个的情况下，也得不到充分高的空穴迁移率。本公开中，由8个芳香环所构成的芳香环部(即芳香环稠合部)具有线性结构。芳香环部具体而言是指在化学结构式中8个芳香环稠合的部分。本公开的稠环杂5元环分子具有这样的芳香环部，可以根据期望进一步具有取代基。这样的芳香环部具有线性结构是指，该芳香环部在其化学结构式中不具有分支结构，而作为整体具有呈1根线形的结构。即，构成该芳香环部的全部芳香环各自仅与相邻的1个或2个芳香环稠合，作为整体具有线性结构。构成具有线性结构的芳香环部的8个芳香环中，与相邻的3个以上芳香环稠合的芳香环1个都不包含。需要说明的是，构成该芳香环部的8个芳香环中，只要包含1个与相邻的3个以上芳香环稠合的芳香环时，就视为该芳香环部具有分支结构。具有线性结构的芳香环部中，2个末端的芳香环各自为仅与相邻的1个芳香环稠合的芳香环。2个末端的芳香环各自独立地可以为苯环，或者也可以为杂5元环。末端的芳香环为杂5元环的情况下，该杂5元环与相邻的仅有的1个芳香环以共有以下碳原子的方式稠合：该杂5元环中的2位和3位的碳原子、3位和4位的碳原子、或者4位和5位的碳原子。需要说明的是，通常杂5元环中的1位为杂原子的位置。从更进一步高的空穴迁移率的观点出发，优选2个末端的芳香环均为苯环、或者均为杂5元环。另一方面，除该2个末端的芳香环以外的芳香环各自为仅与相邻的2个芳香环稠合的芳香环。除2个末端的芳香环以外的芳香环各自独立地可以为苯环，或者也可以为杂5元环。具有线性结构的芳香环部中除2个末端的芳香环以外的芳香环中，就为苯环的全部芳香环各自而言，该苯环与相邻的一个芳香环以共有该苯环中的1位和2位的碳原子的方式稠合的情况下，与相邻的另一个芳香环以共有以下碳原子的方式稠合：该苯环中的3位和4位的碳原子、4位和5位的碳原子、或者5位和6位的碳原子(优选为4位和5位的碳原子)。具有线性结构的芳香环部中除2个末端的芳香环以外的芳香环中，就为杂5元环的全部芳香环各自而言，该杂5元环与相邻的一个芳香环以共有该杂5元环中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稠环杂5元环分子，其在1分子中具有8个芳香环，所述8个芳香环包含3个或5个杂5元环，且所述8个芳香环具有1个或2个萘结构部，/n所述3个或5个杂5元环各自独立地选自噻吩环、硒吩环和呋喃环。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180829 JP 2018-1606741.一种稠环杂5元环分子，其在1分子中具有8个芳香环，所述8个芳香环包含3个或5个杂5元环，且所述8个芳香环具有1个或2个萘结构部，
所述3个或5个杂5元环各自独立地选自噻吩环、硒吩环和呋喃环。


2.根据权利要求1所述的稠环杂5元环分子，其中，所述3个或5个杂5元环全部具有相同的杂原子。


3.根据权利要求1或2所述的稠环杂5元环分子，其中，所述稠环杂5元环分子由通式(I)、(II)、(III)或(IV)表示：



通式(I)中，Ra1～Ra14各自独立地为氢原子、碳原子数1～20的烷基或碳原子数6～18的芳基；M1～M3各自独立地为硫原子、硒原子或氧原子；



通式(II)中，Rb1～Rb14各自独立地为氢原子、碳原子数1～20的烷基或碳原子数6～18的芳基；M1～M3各自独立地为硫原子、硒原子或氧原子；



通式(III)中，Rc1～Rc14各自独立地为氢原子、碳原子数1～20的烷基或碳原子数6～18的芳基；M1～M3各自独立地为硫原子、硒原子或氧原子；



通式(IV)中，Rd1～Rd10各自独立地为氢原子、碳原子数1～20的烷基或...

【专利技术属性】
技术研发人员：松泽伸行，新井秀幸，笹子胜，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP