稠环噻吩分子、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噻吩分子。一种稠环噻吩分子，在1分子中具有包含3个噻吩环的7个芳香环，且上述7个芳香环具有1个或2个萘结构部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稠环噻吩分子、p型半导体膜和电子器件
本申请涉及稠环噻吩分子、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(ThinFilmTransistor、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噻吩分子、包含该稠环噻吩分子的p型半导体膜、以及使用了该p型半导体膜的电子器件。本公开提供一种稠环噻吩分子、包含该稠环噻吩分子的p型半导体膜、以及使用了该p型半导体膜的电子器件，上述稠环噻吩分子在1分子中具有包含3个噻吩环的7个芳香环，且上述7个芳香环具有1个或2个萘结构部。本公开的稠环噻吩分子显示出更充分高的空穴迁移率，因此包含该稠环噻吩分子的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噻吩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噻吩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[稠环噻吩分子]本公开的稠环噻吩分子具有在1分子中稠合了包含3个噻吩环的7个芳香环的结构。噻吩环属于芳香环。本公开的稠环噻吩分子所包含的除噻吩环以外的芳香环通常为苯环。因此，本公开的稠环噻吩分子所具有的7个芳香环通常以稠合形态包含3个噻吩环和4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。稠环噻吩分子包含2个以下或4个噻吩环的情况下，得不到充分高的空穴迁移率。即便假设稠环噻吩分子包含3个噻吩环，但构成该稠环噻吩分子的芳香环(包括噻吩环)的数量不为7个的情况下，也得不到充分高的空穴迁移率。本公开中，由7个芳香环构成的芳香环部(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7个芳香环稠合的部分。本公开的稠环噻吩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7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7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，或者也可以为噻吩环。末端的芳香环为噻吩环的情况下，该噻吩环与相邻的仅有的1个芳香环以共有以下碳原子的方式稠合：该噻吩环中的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，通常噻吩环中的1位为硫原子的位置。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，或者也可以为噻吩环。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，就为噻吩环的全部芳香环各自而言，该噻吩环与相邻的一个芳香环以共有该噻吩环中的2位和3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：该噻吩环中的4位和5位的碳原子。本公开的稠环噻吩分子在1分子中具有1个或2个萘结构部。本公开的稠环噻吩分子在1分子中具有1个或2个萘结构部是指，本公开的稠环噻吩分子的芳香环部在其化学结构式中具有1个或2个的、2个苯环连续稠合的部分。萘结构部的数量的计算以不产生属于2个以上萘结构部的苯环的方式进行。即便假设稠环噻吩分子包含3个噻吩环和4个苯环，但在该稠环噻吩分子1个萘结构部都不具有的情况下，也得不到充分高的空穴迁移率。通过萘结构部中的分子堆积，可得到更高的空穴迁移率，因此在不具有萘结构部的分子中，得不到充分高的空穴迁移率。从更进一步高的空穴迁移率的观点出发，本公开的稠环噻吩分子优选在1分子中具有2个萘结构部。从更进一步高的空穴迁移率的观点出发，本公开的稠环噻吩分子的芳香环部中，优选2个末端的芳香环中的至少一个芳香环为噻吩环，更优选两个芳香环为噻吩环为佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稠环噻吩分子，在1分子中具有包含3个噻吩环的7个芳香环，且所述7个芳香环具有1个或2个萘结构部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180829 JP 2018-1606721.一种稠环噻吩分子，在1分子中具有包含3个噻吩环的7个芳香环，且所述7个芳香环具有1个或2个萘结构部。


2.根据权利要求1所述的稠环噻吩分子，其中，所述稠环噻吩分子由通式(I)、(II)、(III)或(IV)表示：



通式(I)中，Ra1～Ra12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；



通式(II)中，Rb1～Rb12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；



通式(III)中，Rc1～Rc12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；



通式(IV)中，Rd1～Rd12各自独立地为氢原子、碳原子数1～20的烷基...

【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