本发明专利技术为有机半导体微粒材料、有机半导体薄膜及有机晶体管，有机半导体微粒材料的特征在于，所述有机半导体微粒材料是能够作为有机半导体材料使用的微粒状的材料，该微粒是在被加热至50℃～350℃的温度时向液晶状态发生相变的热致液晶。根据上述本发明专利技术，能够提供有机半导体微粒材料、有机半导体薄膜及有机晶体管，所述有机半导体微粒材料容易大面积且均一地制作通过印刷制膜法形成的有机半导体薄膜，具有高的电子迁移率及高的开/关值，并且能够通过使用了微粒的分散液涂布法来形成有机半导体薄膜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够作为有机半导体材料使用的微粒状、且在被加热至50°C 350°C的温度时向液晶状态相变的热致液晶材料。进一步涉及使用该微粒状材料形成的有机半导体薄膜、将用于形成有机半导体膜的上述微粒状材料分散而成的分散液、使用该分散液的有机半导体薄膜的制造方法、利用上述有机半导体薄膜的有机薄膜晶体管。
技术介绍
近年的高度信息化社会的进展异常显著，数字技术的发展使计算机、计算机/网络等通信技术渗透到日常生活中。与此同时，薄型电视和笔记本电脑的普及不断发展，对液晶显示器、有机EL显示器、电子纸等显示器的要求也不断提高。特别是近年来，显示器的大型化的同时，精细化也不断进步，与以前相比像素数也进一步增大，与该像素数对应的多个场效应晶体管的装入成为必要。在液晶显示器中，通过将场效应晶体管作为有源元件配置在各像素中，并进行信号的开/关控制来驱动液晶。作为在有源元件中使用的场效应晶体管，可以使用薄膜晶体管。该薄膜晶体管的性能取决于所使用的半导体材料和结构。其中，其性能中，通过得到特别大的载流子迁移率及高的开/关比，从而不仅能够得到大的电流，使有机EL等的驱动成为可能，而且能够实现薄膜晶体管的微细化及对比度的 提高。在有源元件中使用的薄膜晶体管中，作为无机半导体材料，可以使用无定形硅或多晶硅等硅系半导体。此时的薄膜晶体管通过将硅系半导体多层化，在基板上形成源电极、漏电极及栅电极来制造。在上述的使用硅系半导体的薄膜晶体管的制造中，存在以下实用上的课题:需要大规模且高价的制造设备，此外，由于使用光刻法，所以必须经过很多工序，制造成本变高。此外，还存在以下课题:由于其制造温度必须设定为300°C到500°C以上的高温，所以不仅制造成本变高，而且很难在塑料基板或柔性的塑料薄膜上形成无机半导体层。另一方面，使用由有机半导体材料形成的有机半导体薄膜的有机薄膜晶体管由于通过蒸镀法(真空制膜法)或溶液涂布法(印刷制膜法)来制作，所以有低成本化、大面积化、轻量化的可能性。此外，由于有机半导体薄膜与无机半导体层相比可以在低温下制作，所以从这点来看也可谋求低成本化。进而，除此以外，由于能够在塑料基板、或柔性的塑料薄膜上形成有机半导体薄膜，所以能够实现轻量化，还能够适用于柔性的电子设备等。从上述的优点出发，迄今为止，研究了许多有机半导体材料，已知有利用低分子化合物或共轭高分子化合物作为有机半导体薄膜的材料。但是，共轭高分子化合物虽然在溶剂中的溶解性优异，且能够利用简便的溶液涂布法来形成有机半导体薄膜，但是很难说制成有机薄膜晶体管时的性能能够令人十分满意。另一方面，低分子化合物作为有机薄膜晶体管显示较高的性能，但存在在溶剂中的溶解性不足、难以薄膜化的课题。其中，作为制造有机半导体薄膜的方法，可列举出利用蒸镀法的半导体薄膜的形成、或通过使用稀薄溶液的溶液涂布法来形成有机半导体薄膜。其中，特别是若能通过简便的溶液涂布法来形成有机半导体薄膜，则非常有用。但是，在溶液涂布法中，由于使用将上述那样的化合物溶解于溶剂中而得到的稀薄溶液来形成薄膜，所以存在很难稳定地得到对于得到作为有机晶体管稳定的性能而言充分的膜厚的课题。并且，优选溶解性高的有机半导体材料，但高的溶解性和高的性能互为消长的关系，尚未开发出兼顾高的溶解性和高的性能的半导体薄膜材料。进而，有机半导体材料中，存在用于得到η型半导体的η型半导体材料和用于得到P型半导体的P型半导体材料，但由于下面叙述的理由，特别期望开发作为η型半导体材料能够发挥高性能的材料。η型半导体材料通过电子作为主要的载流子进行移动来产生电流，P型半导体材料中通过空穴作为主要的载流子进行移动来产生电流。作为显示高性能的有机半导体材料而已知的并五苯系材料或噻吩系材料是显示P型特性的半导体材料，关于高性能的η型有机半导体材料的报道有限。与此相对，有机电子学为了进一步发展，低耗电、更简单的电路等是必须的，需要η型及P型这两种有机半导体材料的互补型金属氧化物半导体(CMOS)那样的有机互补型MOS电路成为必要。因此，比以前更加期望高性能的η型有机半导体材料。以前，作为η型有机半导体材料，已知有萘酰亚胺、萘二酰亚胺及它们的衍生物。但是，在这些η型有机半导体材料中，没有作为薄膜晶体管的高性能的报道。另一方面，在非专利文献I中，记载了电子迁移率为0.6cm2/Vs的具有茈骨架的低分子化合物，记载了关于通过将其用于有机薄膜晶体管而能够体现出高性能的可能性(非专利文献I)。并且，关于使用了茈四羧酸衍生物的有机薄膜晶体管，有下述列举的例子。在专利文献I中记载了由包含具有被含氟基取代的碳环式或杂环式芳香环系的茈四甲酰二亚胺衍生物的有机半导体材料形成的薄膜晶体管的迁移率为0.05 0.2cm2/Vs,开/关比为IO4 105，显示空气中的稳定性及优异的再现性。此外，在专利文献2中记载了由包含具有取代型或非取代型苯基烷基的茈四羧酸二酰亚胺衍生物(茈四甲酰二亚胺衍生物)的有机半导体材料层形成的薄膜晶体管的迁移率为0.04 0.7cm2/Vs,开/关比为IO4 105，显示空气中的稳定性及优异的再现性。其中，上述的通过真空制膜法或印刷制膜法(溶液涂布法)等方法而形成的有机半导体薄膜一般为微晶集合而成的多晶结构，存在较多的晶界和缺陷，这些晶界和缺陷成为阻碍电荷的输送的主要因素。因此，通过真空制膜法或印刷制膜法而形成的有机半导体薄膜难以大面积地均一化，通过这些方法来制作具有稳定的器件性能的有机半导体器件事实上很难。为了解决这样的课题，本专利技术者们迄今为止提出了下述的方案。即，提出了利用将在分解温度以下具有热致液晶相的有机半导体材料即N，N’ -双十三烷基-3，4，9，10-茈二羧酸酰亚胺通过真空制膜法而制作的有机半导体薄膜，在呈现近晶型液晶相的温度范围内进行热处理而得到的有机薄膜晶体管(非专利文献2:电子迁移率为2.lcm2/Vs)。并且，进一步研究了将茈化合物制成可溶性，从而通过溶液涂布法来形成有机半导体薄膜，适用于有机薄膜晶体管。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2008-524846号公报专利文献2:日本特表2008-524869号公报非专利文献非专利文献I:Reid J Chesterfield 等，J.Phys.Chem.B，108 (50)19281, (2004)非专利文献2:1chikawa 等，Appl, Phys, Lett, 89 (11) , 112108 (2006)
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，上述的有机半导体材料在溶剂中的溶解度低，有时在利用溶液涂布法的有机半导体薄膜的形成中，在涂布工序、干燥工序中膜变得不均一。因此，难以得到均一的大面积膜，为了得到大面积膜，有必要通过真空蒸镀法来形成有机半导体薄膜。这样，现状是，尚未发现能够利用印刷制膜法来制膜的有机半导体材料、并且能够容易地大面积且均一地制作利用印刷制膜法而形成的有机半导体薄膜的有机半导体材料。此外，使用上述的茈四甲酰二亚胺及其衍生物作为有机半导体材料而制作的有机薄膜晶体管为了得到高的晶体管性能，必须在衍生物的结构中导入氟等卤素基团，材料的制造工序的复杂化或多段化成为必要。因此，具有有机半导体材料变得高价、从材料方面来看廉价的器件的制作变得困难这样的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.29 JP 2010-1916041.一种有机半导体微粒材料，其特征在于，其是能够作为有机半导体材料使用的微粒状的材料，该微粒是在被加热至50°c 350°C的温度时向液晶状态发生相变的热致液晶。2.根据权利要求1所述的有机半导体微粒材料，其中，所述微粒包含下述通式(I)所示的茈四甲酰二亚胺衍生物， 通式(I)3.根据权利要求1或2所述的有机半导体微粒材料，其中，所述通式(I)所示的衍生物为下述结构式(I)所示的N，N’ -双十三烷基茈四甲酰二亚胺、或下述结构式(2)所示的N，N’ -双(3-(正十二烷氧基)-正丙基)_3，4，9，10-茈四甲酰二亚胺，4.根据权利要求1 3中任一项所述的有机半导体微粒材料，其中，所述向液晶状态发生相变的温度为100°C 250°C。5.根据权利要求1 4中任一项所述的有机半导体微粒材料，其中，所述微粒的平均粒径为IOnm至10 μ m...
【专利技术属性】
技术研发人员：市川结，全现九，小熊尚实，平田直毅，河野寿夫，
申请(专利权)人：国立大学法人信州大学，大日精化工业株式会社，
类型：
国别省市：
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