有机薄膜晶体管制造技术

提供一种有机薄膜晶体管，其包括一对让电流流过由有机半导体材料制成的有机半导体层的电极，和第三电极，其中所述有机半导体材料主要由重均分子量（Ｍｗ）为２００００或更高的芳基胺聚合物构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用作各类显示器的开关器件，并具有包含三芳胺基聚合 物的有机半导体层的有机薄膜晶体管，所述各种显示器包括液晶显示器、电泳显示器和有机EL显示器。
技术介绍
近年来，具有有机半导体材料作为有源层的薄膜晶体管作为硅基薄膜晶 体管的廉价替代品已经受到广泛关注。使用有机材料构造器件可通过湿法例 如印刷、旋涂或浸渍，容易地形成薄膜或电路。具体地说，可以不涉及在制 造硅基薄膜晶体管方法中需要的昂贵步骤来制造器件，从而如所期望地显著 降低生产成本和提高器件面积。有机材料基器件的优点包括其机械柔性和重量轻。虽然无机材料与有机 材料相比在载流子迁移率方面具有更好的性能，但由于具有这些优点，有机 半导体器件已经受到广泛关注。披露的用于这类有机薄膜晶体管的半导体材料的实例包括作为低分子 材料的并五苯(见非专利文献l)、酞菁(见非专利文献2)、富勒烯(见专利文献 1和非专利文献3)、蒽二噻吩(anthradithi叩hene)(见专利文献2)、噻吩低聚物 (见专利文献3和非专利文献4)和双二噻吩并噻吩(bisdithienothiophene)(见非 专利文献5);和作为高分子材料的聚噻吩(见非专利文献6)和聚亚噻吩基亚 乙烯基(polythenylenevinylene)(见非专利文献7)。这些材料作为用于薄膜晶体管器件的有机半导体具有优异的载流子迁 移率。然而，在将其应用于使用有机半导体的商用薄膜晶体管前，还需要若干改进。例如，虽然已经报道并五苯具有高达lcmVVs的载流子迁移率，但 是其在溶剂中具有较低的溶解度，从而难以通过将其溶解在溶剂中并涂覆得到的溶液来得到并五苯有源层。此外，并五苯易于氧化一在氧气气氛下随着 时间流逝其趋于被氧化。类似地，酞菁和富勒烯具有例如在溶剂中的低溶解 度，从而半导体层通常需要通过气相沉积来形成。基于这些原因，这些材料 积等。此外，这些材料具有以下问题由于基底变形，薄膜会从基底上脱落，从而导致在薄膜上产生裂紋等。此外，聚烷基噻吩基材料作为能够通过将其溶解于溶剂中并涂覆得到的 溶液形成有源层，且具有较高的迁移率的材料已经受到关注(见非专利文献6)。然而，这些聚烷基噻吩基材料具有以下缺点其导致器件的开关比(on/off ratio)下降，并容易氧化，从而其特性随时间变化。虽然如上所述已经提出了几种材料作为用于薄膜晶体管的有机半导体材料，但是还未能提供满足全部所需特性的有机半导体材料。优选的有机半 导体材料需要表现出优异的晶体管特性，能够溶于溶剂中以可以通过湿法形成优异的薄膜，并具有稳定性，即耐氧化性。根据这种情况，本申请人提出了一种由芳基胺聚合物制成的新材料(见 专利文献4)。同时，专利文献5 ^C露了由于重均分子量(Mw)的差异，不同 烷基噻吩基高分子有机半导体材料表现出不同的特性。由于分子量增加而导 致其特性改进的一个原因可以为如下分子链在顶端彼此交叠的可能性增 加，由此使得电子易于从一个分子链跃迁至另一个分子链。然而，高分子量的有机半导体材料会存在例如溶解度下降的问题。为驱动液晶显示器、电泳显示器或有机EL显示器，根据显示器分辨率 和显示面积，在技术上要求有机薄膜晶体管具有lxlOVmVVs或更高的场效 应迁移率。[专利文献1]日本专利申请待审公开(JP-A)08-228034 [专利文献2]日本专利申请待审公开(JP-A)ll-I95790 [专利文献3]日本专利(JP-B)3145294 [专利文献4]日本专利申请待审公开(JP-A)2005-240001 [专利文献5]日本专利申请待审公开(JP-A)06-177380 [非专利文献1] Synth. Met 51， 419， 1992 [非专利文献2] Appl. Phys. Lett 69， 3066, 19% [非专利文献3] Appl. Phys. Lett 67, 121, 1995 [非专利文献4] Chem. Mater 4， 457, 1998 [非专利文献5] Appl. Phys. Lett 71, 3871， 1997 [非专利文献6] Appl. Phys. Lett,, 69, 4108, 1996 [非专利文献7] Appl. Phys. Lett., 63, 1372, 199
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于通过优化构成半导体材料的聚合物的分子量，来 提供一种具有高场效应迁移率的有机薄膜晶体管，该半导体材料能够通过将 其溶解于溶剂中并涂覆得到的溶液形成薄膜。使用这种有机薄膜晶体管，能 够通过便捷的方法例如印刷或喷墨(IJ),以低成本制造大面积器件。本专利技术人为获得上述目的进行了刻苦研究。从而，他们已经证实一种具 有特定结构的聚合物对于获得这些目的是有效的，并且该聚合物可通过优化 其分子量而被赋予高载流子迁移率。以下内容为解决上述问题的方法。(l)一种有机薄膜晶体管，其包括 一对让电流流过由有机半导体材料 制成的有机半导体层的电极和第三电极，其中所述有机半导体材料包括一种 具有由以下结构通式(I)表示的重复单元的聚合物，该聚合物具有20000或更 高的重均分子量(Mw),结构通式①其中，R1、 112和W各自独立地表示卣素原子或选自均可被取代的烷基、烷 氧基和烷硫基的基团，W表示卣素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基、 烷硫基和芳基的基团，z表示0-5的整数，x、 y和w各自独立地表示0-4的 整数，当各R1、 R2、 113和114存在两个或多个时，各个R，可以相同或不同。(2) 根据(1)的有机薄膜晶体管，其中所述聚合物具有25000或更高的重 均分子量。(3) 根据(1)或(2)中一项的有机薄膜晶体管，其中结构通式(I)中的W表示 烷基或烷氧基中的一种。(4) 根据(l)-(3)中任一项的有机薄膜晶体管，其中所述有机半导体材料包 含一种具有由以下结构通式(II)表示的重复单元的聚合物结构通式(II)<formula>formula see original document page 7</formula>其中，r1、 re和w各自独立地表示卣素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基和烷硫基的基团，113表示卣素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基、 烷硫基和芳基的基团，z表示0-5的整数，x、 y和w各自独立地表示0-4的 整数，当各R1、 R2、 113和114存在两个或多个时，各个R，可以相同或不同。(5)根据(l)-(4)中任一项的有机薄膜晶体管，其中所述有机半导体材料包 含一种具有由以下结构通式(III)表示的重复单元的聚合物结构通式(III)<formula>formula see original document page 7</formula>其中，W和R各自独立地表示卣素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基 和烷硫基的基团，rs表示卣素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基、烷硫 基和芳基的基团，115和116表示可被取代的直链或支链烷基，z表示0-5的整 数，x和y各自独立地表示0-4的整数，当各R1、 R2、 113和114存在两个或 多个时，各个R，可以相同或不同。(6)根据(l)-(5)中任一项的有机薄膜晶体管，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机薄膜晶体管，其包括：　　　　一对让电流流过由有机半导体材料制成的有机半导体层的电极，和　　　　第三电极，　　　　其中所述有机半导体材料包含具有由以下结构通式（Ⅰ）表示的重复单元的聚合物，该聚合物具有２００００或更高的重均分子量（Ｍｗ），　　　　结构通式（Ⅰ）　　　　＊＊＊　　　　其中，Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］和Ｒ↑［４］各自独立地表示卤素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基和烷硫基的基团，Ｒ↑［３］表示卤素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基、烷硫基和芳基的基团，ｚ表示０－５的整数，ｘ、ｙ和ｗ各自独立地表示０－４的整数，当各Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］、Ｒ↑［３］和Ｒ↑［４］存在两个或多个时，各个Ｒ’可以相同或不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-2-17 040352/20051.一种有机薄膜晶体管，其包括一对让电流流过由有机半导体材料制成的有机半导体层的电极，和第三电极，其中所述有机半导体材料包含具有由以下结构通式(I)表示的重复单元的聚合物，该聚合物具有20000或更高的重均分子量(Mw)，结构通式(I)其中，R1、R2和R4各自独立地表示卤素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基和烷硫基的基团，R3表示卤素原子或选自均可被取代的烷基、烷氧基、烷硫基和芳基的基团，z表示0-5的整数，x、y和w各自独立地表示0-4的整数，当各R1、R2、R3和R4存在两个或多个时，各个R’可以相同或不同。2. 根据权利要求1的有机薄膜晶体管，其中该聚合物具有25000或更 高的重均分子量。3. 根据权利要求1和2中一项的有机薄膜晶体管，其中结构通式(I)中 的W表示烷基和烷氧基中的一种。4. 根据权利要求1-3中任一项的有机薄膜晶体管，其中所述有机半导体 材料包含具有由以下结构通式(II)表示的重复单元的聚合物结构通式(II)<formula>formula see original document page 2</formula>其中，R1、 112和W各自独立地表示囟素原子或选自均可4皮取代的烷基、烷氧基和烷硫基...

【专利技术属性】
技术研发人员：山贺匠，匂坂俊也，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]