有机半导体结构物、其制造方法和有机半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供以大的面积形成均匀并且具有高的电荷移动特性的有机半导体层的有机半导体结构物、其制造方法以及有机半导体装置。本发明专利技术的有机半导体结构物，是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含Ｌ个６π电子系环、Ｍ个８π电子系环、Ｎ个１０π电子系环、Ｏ个１２π电子系环、Ｐ个１４π电子系环、Ｑ个１６π电子系环、Ｒ个１８π电子系环、Ｓ个２０π电子系环、Ｔ个２２π电子系环、Ｕ个２４π电子系环、Ｖ个２６π电子系环（其中，Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ分别表示０－６的整数，Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＋Ｓ＋Ｔ＋Ｕ＋Ｖ＝１－６）的芯，在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用液晶性的有机半导体材料形成有机半导体层而构成的有机半导体结构物、其制造方法、以及有机半导体装置。
技术介绍
作为有机半导体装置构成元件的代表性元件，可以列举出活性层(以下称为有机半导体层)中利用了有机半导体的薄膜晶体管(也称为有机TFT)。在该薄膜晶体管中，有机半导体层是将并五苯所代表的分子性晶体真空成膜而形成。对于采用真空成膜形成有机半导体层的方法，据报道通过成膜条件最佳化，可以得到超过1cm2/V·s的高的电荷移动度的有机半导体层(Y.-Y.Lin，D.J.Gundlach，S.Nelson，andT.N.Jackson，“Stacked Pentacene Layer Organic Thin-FilmTransistors with Improved Characteristics，”IEEE ElectronDevice Lett.18，606(1997).)。可是，通过上述的真空成膜而形成的有机半导体层，一般为微晶集合的多晶状态，容易存在很多的晶粒间界，而且容易发生缺陷，那样的晶粒间界和缺陷阻碍电荷的传送。因此，在通过真空成膜形成有机半导体层的场合，在足够宽的面积范围以均匀的性能连续地制作出作为有机半导体装置构成元件的有机半导体层在事实上是困难的。另一方面，作为显示高的电荷移动度的材料，已知盘状(discotic)液晶(D.Adam，F.Closss，T.Frey，D.Funhoff，D.Haarer，H.Ringsdorf，P.Schunaher，and K.Siemensmyer，Phys.Rev.Let t.，70，457(1993))。可是，该盘状液晶基于沿柱状分子取向的一维电荷传送机理进行电荷的传送，因此要求严密的分子取向的控制，存在工业上难以利用的问题。将此盘状液晶用于有机半导体层的构成材料的薄膜晶体管的成功例尚未有报告。另外，已经报告了苯基苯并噻唑衍生物等的棒状(rodlike)的液晶性材料也在液晶状态下显示高的电荷移动度(M.Funahashi andJ.Hanna，Jpn.J.Appl.Phys.，35，L703-L705(1996).)。可是，在有机半导体层利用棒状的液晶性材料的薄膜晶体管的成功例尚未有报告。此外，棒状的液晶性材料具有几个液晶状态，有随着该液晶性材料的结构规则性变高，电荷的移动度上升的倾向。可是，当该液晶性材料转移成为结构规则性更高的晶体状态时，电荷的移动度反倒降低乃至观测不到，当然就不会显现薄膜晶体管的性能。另外，使用分子分散系的高分子材料作为有机半导体材料的情况下，通过涂布该有机半导体材料，可形成在大面积范围内具有均匀的电荷移动特性的有机半导体层。可是，存在下述问题，即所形成的有机半导体层的电荷移动度低，为10-5至10-6cm2/V·s，而且具有温度依赖性和电场依赖性。本专利技术是解决上述问题的专利技术，提供以往被认为困难的、在比较大的面积形成具有均匀并且高的电荷移动特性的有机半导体层而成的有机半导体结构物、其制造方法以及有机半导体装置。
技术实现思路
为了解决上述课题，本专利技术的有机半导体结构物是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯(core)，在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态。另外，作为本专利技术其他方案的有机半导体结构物，是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯(core)，在热分解温度以下的温度至少显现近晶型液晶相状态。而且，作为本专利技术其他方案的有机半导体结构物，是在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层的有机半导体结构物，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯(core)，在两末端具有显现液晶性的端基。作为本专利技术的方案，上述有机半导体层优选包括在变为液晶状态的温度保持后冷却，从而使得至少一部分取向晶化的上述液晶性有机半导体材料。另外，优选上述有机半导体层通过在与液晶取向层接触的状态下叠层，使得上述液晶性有机半导体材料在特定的朝向(orientation)或方向(direction)取向，特别优选的是下述的任一种在聚亚酰胺类材料构成的液晶取向层上叠层进行取向；在表面具有微小凹凸的固化性树脂构成的液晶取向层上叠层进行取向；或者，在表面具有微小凹凸的固化性树脂构成的衬底上形成。作为本专利技术的其他方案，有机半导体结构物是包含有机半导体层和液晶取向层的有机半导体结构物，上述有机半导体层包括在热分解温度以下的规定温度具有至少一种液晶状态的液晶性有机半导体材料，通过与上述液晶取向层接触，上述液晶性有机半导体材料的至少一部分进行取向结晶化。根据上述本专利技术的有机半导体结构物，有机半导体层用在端部(两侧端部或单侧端部)具有显现液晶性的末端结构(也叫端基)的液晶性有机半导体材料形成，因此，通过该液晶性有机半导体材料的自身组织化，自发地实现分子性取向，具有如晶体那样的取向性。结果，能够显现如分子晶体那样的优异的电荷传送特性。另外，使用具有高次近晶型液晶相的液晶性有机半导体材料的场合，可形成具有极高的结晶性的有机半导体层。而且，具有液晶状态的有机半导体材料由于在维持液晶状态的温度下有流动性，因此在该液晶状态下涂布，其后可成为上述的液晶状态。结果，可形成电荷移动特性均匀并且大面积的有机半导体层。而且，采用液晶性有机半导体材料形成的有机半导体层根据分子取向顺序而具有高的结晶性，分子间距离极小，因此能够显示由跳跃传导得到的优异的电荷移动特性。另外，通过适宜选择将液晶性有机半导体材料取向的手段，可形成液晶性分子，使之在特定的朝向或方向上取向，因此能够显现与取向的朝向或方向相应的特有的功能性和电特性。作为本专利技术的其他方案，有机半导体结构物的制造方法包含下述工序通过经由或保持液晶性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机半导体结构物，在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含Ｌ个６π电子系环、Ｍ个８π电子系环、Ｎ个１０π电子系环、Ｏ个１２π电子系环、Ｐ个 １４π电子系环、Ｑ个１６π电子系环、Ｒ个１８π电子系环、Ｓ个２０π电子系环、Ｔ个２２π电子系环、Ｕ个２４π电子系环、Ｖ个２６π电子系环（其中，Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ分别表示０－６的整数，Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＋Ｓ＋Ｔ＋Ｕ＋Ｖ＝１－６）的芯，在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-8 032722/20021.一种有机半导体结构物，在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯，在热分解温度以下的温度具有至少一种液晶状态。2.一种有机半导体结构物，在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯，在热分解温度以下的温度至少具有近晶型液晶相状态。3.一种有机半导体结构物，在至少一部分上具有包括取向了的液晶性有机半导体材料的有机半导体层，上述液晶性有机半导体材料包括下述有机化合物，该有机化合物具有包含L个6π电子系环、M个8π电子系环、N个10π电子系环、O个12π电子系环、P个14π电子系环、Q个16π电子系环、R个18π电子系环、S个20π电子系环、T个22π电子系环、U个24π电子系环、V个26π电子系环(其中，L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V分别表示0-6的整数，L+M+N+O+P+Q+R+S+T+U+V＝1-6)的芯，在两末端具有表现液晶性的端基。4.根据权利要求1-3的任1项所述的有机半导体结构物，上述有机半导体层包括在变为液晶状态的温度保持之后冷却，使得至少一部分取向结晶化了的上述液晶性有机半导体材料。5.根据权利要求1-4的任1项所述的有机半导体结构物，在与液晶取向层接触的状态下形成上述有机半导体层，通过该接触形成，上述液晶性有机半导体材料在特定方向各向异性地取向。6.根据权利要求5所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由聚亚酰胺类材料构成。7.根据权利要求5所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由表面具有微小凹凸的固化性树脂构成。8.根据权利要求5所述的有机半导体结构物，上述液晶取向层由基材和表面具有微小凹凸的固化性树脂构成。9.一种有机半导体结构物的制造方法，是制造权利要求1-3的任1项所述的有机半导体结构物的方法，包含下述工序通过经由或保持液晶性有机半导体材料的液晶表现温度，一旦...

【专利技术属性】
技术研发人员：半那纯一，前田博己，赤田正典，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]