JP6465978B2 - 有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタの製造方法、有機薄膜トランジスタ用材料、有機薄膜トランジスタ用組成物、有機半導体膜、化合物 - Google Patents
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Description
このような有機半導体膜を形成するための組成物として、特許文献1には、チオン酸化されたN官能化縮合環(芳香族)イミドを主体とする有機半導体性化合物が開示されている。
このようななか、本発明者らが上記特許文献1に開示された化合物のうち、ナフタレンジイミド骨格を有する化合物(有機半導体材料)について検討を重ねたところ、その種類によっては、これを有機薄膜トランジスタの有機半導体膜に用いた際のキャリア移動度や大気安定性が不十分な場合があり、昨今要求されるレベルを満たしていなかった。
また、本発明は、新規な化合物、ならびに、これを含有する有機薄膜トランジスタ用材料、有機薄膜トランジスタ用組成物および有機半導体膜を提供することも目的とする。
また、本発明は、上記有機薄膜トランジスタ用組成物を用いた有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することも目的とする。
すなわち、本発明者は、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
後述する一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有する有機半導体膜を有する、有機薄膜トランジスタ。
[2]
後述する一般式(1)中、Ch11が硫黄原子またはセレン原子であり、
後述する一般式(2)中、Ch21が硫黄原子またはセレン原子である、上記[1]に記載の有機薄膜トランジスタ。
[3]
後述する一般式(1)中、X11、X12、X13およびX14がいずれも酸素原子であり、
後述する一般式(2)中、X21、X22、X23およびX24がいずれも酸素原子である、上記[1]または[2]に記載の有機薄膜トランジスタ。
[4]
後述する一般式(1)中、A11およびA12がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表し、
後述する一般式(2)中、A21およびA22がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表す、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の有機薄膜トランジスタ。
[5]
RNが、炭素数1〜20個の直鎖、分岐または環状のアルキル基、炭素数6〜20個のアリール基または炭素数3〜20個のヘテロアリール基である、上記[4]に記載の有機薄膜トランジスタ。
[6]
RNが、炭素数4〜6個の環状のアルキル基である、上記[5]に記載の有機薄膜トランジスタ。
[7]
後述する一般式(1)中、B11およびB12の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子であり、
後述する一般式(2)中、B21およびB22の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子である、上記[1]〜[6]のいずれか1つに記載の有機薄膜トランジスタ。
[8]
後述する一般式(2)中、R21およびR22がそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、ハロゲン原子またはシアノ基である、上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の有機薄膜トランジスタ。
[9]
後述する一般式(1)または一般式(2)で表される化合物。
[10]
後述する一般式(1)中、Ch11が硫黄原子またはセレン原子であり、
後述する一般式(2)中、Ch21が硫黄原子またはセレン原子である、上記[9]に記載の化合物。
[11]
後述する一般式(1)中、X11、X12、X13およびX14がいずれも酸素原子であり、
後述する一般式(2)中、X21、X22、X23およびX24がいずれも酸素原子である、上記[9]または[10]に記載の化合物。
[12]
後述する一般式(1)中、A11およびA12がそれぞれ独立に、−N(RN)−または−P(RN)−を表し、
後述する一般式(2)中、A21およびA22がそれぞれ独立に、−N(RN)−または−P(RN)−を表す、上記[9]〜[11]のいずれか1つに記載の化合物。
[13]
後述する一般式(1)中、A11およびA12がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表し、
後述する一般式(2)中、A21およびA22がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表す、上記[9]〜[12]のいずれか1つに記載の化合物。
[14]
RNが、炭素数1〜20個の直鎖、分岐または環状のアルキル基、炭素数6〜20個のアリール基または炭素数3〜20個のヘテロアリール基である、上記[12]または[13]に記載の化合物。
[15]
RNが、炭素数4〜6個の環状のアルキル基である、上記[14]に記載の化合物。
[16]
後述する一般式(1)中、B11およびB12の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子であり、
後述する一般式(2)中、B21およびB22の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子である、上記[9]〜[15]のいずれか1つに記載の化合物。
[17]
後述する一般式(2)中、R21およびR22がそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、ハロゲン原子またはシアノ基である、上記[9]〜[16]のいずれか1つに記載の化合物。
[18]
上記[9]〜[17]のいずれか1つに記載の化合物を含有する、有機薄膜トランジスタ用材料。
[19]
上記[9]〜[17]のいずれか1つに記載の化合物を含有する、有機薄膜トランジスタ用組成物。
[20]
さらに、バインダーポリマーを含有する、上記[19]に記載の有機薄膜トランジスタ用組成物。
[21]
上記[9]〜[17]のいずれか1つに記載の化合物を含有する、有機半導体膜。
[22]
上記[19]または[20]に記載の有機薄膜トランジスタ用組成物を基板上に塗布して、乾燥させることにより有機半導体膜を形成する工程を含む、有機薄膜トランジスタの製造方法。
また、本発明によれば、新規な化合物、ならびに、これを含有する有機薄膜トランジスタ用材料、有機薄膜トランジスタ用組成物および有機半導体膜を提供することができる。
また、本発明によれば、上記の有機薄膜トランジスタ用組成物を用いた有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。
本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書の基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
また、本明細書において好ましい態様同士の組み合わせは、より好ましい態様である。
本発明の有機薄膜トランジスタは、後述する一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有する有機半導体膜を有する。
発明者等は鋭意検討の結果、後述する一般式(1)および一般式(2)で表される化合物を用いることで、キャリア移動度および大気安定性に優れた有機薄膜トランジスタが得られることを見出した。この理由の詳細は明らかになっていないが、以下の理由によるものと推測される。
すなわち、一般式(1)および一般式(2)で表される化合物は、キノイド構造を有するため、通常のナフタレン類よりもLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)が低くなりやすい。さらに、一般式(1)および一般式(2)で表される化合物は、ナフタレンジイミド骨格の一部を、イソベンゾチオフェン(2−ベンゾチオフェン)などで置き換えた構造を有することで、置換前の構造をもつ化合物と比べて、LUMOが低くなる。
その結果、このような構造に起因する機能が相乗的に作用することで、LUMOが一層低くなり、キャリア移動度および大気安定性に優れた有機薄膜トランジスタが得られるものと推測される。
一般式(1)で表される化合物は、新規な化合物であり、有機薄膜トランジスタの有機半導体膜に好適に使用されることはもちろんのこと、後述する他の用途にも用いることができる。
RNは、水素原子または置換基を表す。複数のRNはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
A11およびA12は、キャリア移動度がより向上するという観点から、同一の基であることが好ましい。
ここで、本明細書における「アルキル基」には、特に断りの無い限り、直鎖、分岐および環状のいずれも含むものとする。なお、環状のアルキル基としては、例えば、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、および、トリシクロアルキル基などが挙げられる。
これらの中でも、RNは、キャリア移動度がより向上するという観点から、炭素数1〜20個の直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜20個のアリール基、または、炭素数3〜20個のヘテロアリール基であることが好ましく、炭素数1〜20の直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基であることがより好ましい。なお、各基は、さらに置換基により置換されていてもよい。
さらに、RNは、キャリア移動度がより一層向上するという観点から、炭素数3〜8個(好ましくは炭素数4〜7個、より好ましくは炭素数5〜6個)の環状のアルキル基(シクロアルキル基)であることがさらに好ましく、シクロヘキシル基であることが特に好ましい。
B11およびB12は、大気安定性がより向上するという観点から、両方が−C(RM)=であること、または、一方が−N=であって他方が−C(RM)=であることが好ましく、両方が−C(RM)=であることがより好ましい。
B11およびB12がいずれも−C(RM)=である場合には、B11に含まれるRMとB12に含まれるRMが環を形成していてもよい。環を形成する場合には、芳香族複素環または芳香族炭化水素環であることが好ましく、ベンゼン環であることがより好ましい。なお、B11に含まれるRMとB12に含まれるRMが環を形成する場合には、この環は、上述した置換基を有していてもよく、置換基同士が結合してさらに環を形成していてもよい。
RMは、水素原子または置換基を表す。なお、一般式(1)中、RMが複数存在する場合には、複数のRMはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。RMにおける置換基の具体例は、上記RNと同様である。
RMは、これらの中でも、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基、複素環基、または、アミノ基であることが好ましく、水素原子、ハロゲン原子、または、シアノ基であることがより好ましく、水素原子、または、シアノ基であることがさらに好ましい。
特に、一般式(1)中、B11およびB12の少なくとも一方が−C(RM)=である場合には、少なくとも1つのRMが、ハロゲン原子、または、シアノ基であることが好ましく、シアノ基であることがより好ましい。これにより、大気安定性がより向上するためである。
一般式(3)中、R33は、水素原子、ハロゲン原子またはシアノ基であり、大気安定性がより向上するという観点から、ハロゲン原子であることが好ましい。
一般式(3)中、Ch31は、硫黄原子またはセレン原子である。一般式(3)におけるCh31の好ましい態様は、上記一般式(1)のCh11の好ましい態様と同じである。
一般式(3)中、X11、X12、X13およびX14はそれぞれ、上記一般式(1)のX11、X12、X13およびX14と同義であり、好ましい態様についても同じである。
一般式(4)中、B41、B42、B43およびB44(すなわち、B41〜B44)は、それぞれ独立に、−N=または−C(RM)=を表す。
B41〜B44は、大気安定性がより向上するというという観点から、全てが−C(RM)=であること(すなわち、B41〜B44により形成されている環がベンゼン環であること)が好ましい。
一般式(4)中のRMの定義は、上記一般式(1)におけるRMと同義であり、好ましい態様についても同じである。なお、一般式(4)中、RMが複数存在する場合には、複数のRMはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
一般式(4)中、B41〜B44の少なくとも一つが−C(RM)=である場合には、少なくとも1つのRMが、ハロゲン原子であることが好ましい。これにより、大気安定性がより向上するためである。
一般式(4)中、Ch41は、硫黄原子またはセレン原子である。一般式(4)におけるCh41の好ましい態様は、上記一般式(1)のCh11の好ましい態様と同じである。
一般式(4)中、X11、X12、X13およびX14はそれぞれ、上記一般式(1)のX11、X12、X13およびX14と同義であり、好ましい態様についても同じである。
一般式(5)中、Ch51は、硫黄原子またはセレン原子である。一般式(5)におけるCh51の好ましい態様は、上記一般式(1)のCh11の好ましい態様と同じである。
一般式(5)中、X11、X12、X13およびX14はそれぞれ、上記一般式(1)のX11、X12、X13およびX14と同義であり、好ましい態様についても同じである。
一般式(5)中、R53およびR54は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子またはシアノ基である。R53およびR54の少なくとも一方は、大気安定性がより向上するという観点から、ハロゲン原子であることが好ましい。
なお、表中の表記における各原子の右側の数値は、その原子の数を表し、例えば「CH2C3F7」とは、「CH2C3F7」基を意味する。また、「*」は結合位置を示す。
一般式(1)で表される化合物の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を参照にして製造でき、具体的には、後述する実施例に準ずる方法により製造できる。
一般式(2)で表される化合物は、新規な化合物であり、有機薄膜トランジスタの有機半導体膜に好適に使用されることはもちろんのこと、後述する他の用途にも用いることができる。
また、一般式(2)におけるA21およびA22の好ましい態様についても、上記一般式(1)におけるA11およびA12の好ましい態様と同じである。
また、一般式(2)におけるB21およびB22の好ましい態様についても、上記一般式(1)におけるB11およびB12の好ましい態様と同じである。
B21およびB22がいずれも−C(RM)=である場合には、B21に含まれるRMとB22に含まれるRMが環を形成していてもよい。この場合の態様についても、上記一般式(1)と同様である。
また、一般式(2)におけるX21、X22、X23およびX24の好ましい態様についても、上記一般式(1)におけるX11、X12、X13およびX14の好ましい態様と同じである。
また、一般式(2)におけるCh21の好ましい態様についても、上記一般式(1)におけるCh11の好ましい態様と同じである。
これらの中でも、R21およびR22は、キャリア移動度がより向上するという観点から、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子、シリル基、または、炭素数1〜20個の直鎖、分岐または環状のアルキル基であることが好ましく、水素原子、メチル基、ハロゲン原子またはシアノ基であることがより好ましい。
一般式(2)で表される化合物の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を参照にして製造できる。
次に、上記一般式(1)および一般式(2)で表される化合物を有機薄膜トランジスタの有機半導体膜に用いた本発明の有機薄膜トランジスタの構造およびその製造方法について説明する。
本発明の有機薄膜トランジスタは、上述した一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含む有機半導体膜(有機半導体層)を有し、さらに、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、を有することができる。
本実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、その構造は特に限定されるものでなく、例えばボトムコンタクト型(ボトムコンタクト−ボトムゲート型およびボトムコンタクト−トップゲート型)およびトップコンタクト型(トップコンタクト−ボトムゲート型およびトップコンタクト−トップゲート型)など、いずれの構造であってもよい。
以下、本発明の有機薄膜トランジスタの一例について、図面を参照しながら説明する。
図1の例では、有機薄膜トランジスタ100は、基板(基材)10と、ゲート電極20と、ゲート絶縁膜30と、ソース電極40と、ドレイン電極42と、有機半導体膜(有機半導体層)50と、封止層60と、を有する。ここで、有機半導体膜50は、上述した一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を使用して作製されたものである。
以下、基板(基材)、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体膜(有機半導体層)および封止層ならびにそれぞれの作製方法について詳述する。
基板は、後述するゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極などを支持する役割を果たす。
基板の種類は特に制限されず、例えば、プラスチック基板、ガラス基板、および、セラミック基板などが挙げられる。なかでも、各デバイスへの適用性およびコストの観点から、ガラス基板またはプラスチック基板であることが好ましい。
ゲート電極の材料としては、例えば、金(Au)、銀、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、コバルト、チタン、白金、マグネシウム、カルシウム、バリウム、および、ナトリウム等の金属;InO2、SnO2、および、ITO(Indium Tin Oxide)等の導電性の酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、および、ポリジアセチレン等の導電性高分子;シリコン、ゲルマニウム、および、ガリウム砒素等の半導体;フラーレン、カーボンナノチューブ、および、グラファイト等の炭素材料;などが挙げられる。なかでも、金属であることが好ましく、銀、または、アルミニウムであることがより好ましい。
ゲート電極の厚みは特に制限されないが、20〜200nmであることが好ましい。
なお、ゲート電極は基板としても機能してもよく、その場合、上記基板はなくてもよい。
ゲート絶縁膜の材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルフォン、ポリベンゾキサゾール、ポリシルセスキオキサン、エポキシ樹脂、および、フェノール樹脂等のポリマー;二酸化珪素、酸化アルミニウム、および、酸化チタン等の酸化物;ならびに、窒化珪素等の窒化物などが挙げられる。これらの材料のうち、有機半導体膜との相性から、ポリマーであることが好ましい。
ゲート絶縁膜の膜厚は特に制限されないが、100〜1000nmであることが好ましい。
ソース電極およびドレイン電極の材料の具体例は、上述したゲート電極と同じである。なかでも、金属であることが好ましく、銀であることがより好ましい。
ソース電極およびドレイン電極を形成する方法は特に制限されないが、例えば、ゲート電極とゲート絶縁膜とが形成された基板上に、電極材料を真空蒸着またはスパッタする方法、および、電極形成用組成物を塗布または印刷する方法などが挙げられる。パターニング方法の具体例は、上述したゲート電極と同じである。
有機半導体膜の作製方法は、上述した一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含む有機半導体膜を作製できる限り、特に限定されるものではないが、例えば上述した一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含む有機薄膜トランジスタ用組成物(後述)を基板上に塗布して、乾燥させることにより有機半導体膜を作製することができる。
なお、有機薄膜トランジスタ用組成物を基板上に塗布するとは、有機薄膜トランジスタ用組成物を基板に直接付与する態様のみならず、基板上に設けられた別の層を介して基板の上方に有機薄膜トランジスタ用組成物を付与する態様も含むものとする。
有機薄膜トランジスタ用組成物の塗布方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、バーコート法、スピンコート法、ナイフコート法、ドクターブレード法、インクジェット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、および、スクリーン印刷法が挙げられる。さらに、有機薄膜トランジスタ用組成物の塗布方法としては、特開2013−207085号公報に記載の有機半導体膜の形成方法(いわゆるギャップキャスト法)、および、国際公開第2014/175351号公報に記載の有機半導体薄膜の製造方法(いわゆるエッジキャスト法および連続エッジキャスト法)などが好適に用いられる。
乾燥(乾燥処理)は、有機薄膜トランジスタ用組成物に含まれる各成分の種類により適宜最適な条件が選択され、自然乾燥であってもよいが、生産性を向上させる観点から加熱処理を行うことが好ましい。例えば、加熱温度としては30〜150℃が好ましく、40〜120℃がより好ましく、加熱時間としては10〜300分が好ましく、20〜180分がより好ましい。
作製される有機半導体膜の膜厚は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、10〜500nmが好ましく、30〜200nmがより好ましい。
本発明の有機薄膜トランジスタは、耐久性の観点から、最外層に封止層を備えるのが好ましい。封止層には公知の封止剤(封止層形成用組成物)を用いることができる。
封止層の厚みは特に制限されないが、0.2〜10μmであることが好ましい。
図2は、本発明の一実施形態に係るトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタ200を表す断面模式図である。
図2の例では、有機薄膜トランジスタ200は、基板10と、ゲート電極20と、ゲート絶縁膜30と、ソース電極40と、ドレイン電極42と、有機半導体膜(有機半導体層)50と、封止層60と、を有する。ここで、有機半導体膜50は、後述する本発明の有機薄膜トランジスタ用組成物を用いて形成されたものである。
基板、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体膜および封止層については上述の通りであるので、その説明を省略する。
上述した有機薄膜トランジスタは、例えば、電子ペーパーおよびディスプレイデバイスの画像を表示する表示部に適用することができる。電子ペーパーおよびディプレイデバイスは、公知の構造を有することができるので、その説明を省略する。
本発明の有機薄膜トランジスタ用組成物は、上述した有機薄膜トランジスタの有機半導体膜の作製に使用される。
なお、以下に説明する有機薄膜トランジスタ用組成物は、後述するその他の用途に使用してもよく、この場合には、「有機薄膜トランジスタ用組成物」を単に「有機半導体組成物」という。
有機薄膜トランジスタ用組成物は、上述した一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有するものであるが、通常、その塗布性を向上させる点から有機溶媒をさらに含有する。
有機薄膜トランジスタ用組成物が有機溶媒を含有する場合には、上記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の含有量は、有機薄膜トランジスタ用組成物の全質量に対して、0.01〜20質量%であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
有機溶媒としては、特に限定されるものではなく、ヘキサン、オクタン、デカンなどの炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、デカリン、1−メチルナフタレン、テトラリン、および、アニソールなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、および、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、および、クロロトルエンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、および、乳酸エチルなどのエステル系溶媒、メタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、および、エチレングリコールなどのアルコール系溶媒、ブトキシベンゼン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、および、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、および、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、1−メチル−2−ピロリドン、および、1−メチル−2−イミダゾリジノン等のイミド系溶媒、ジメチルスルフォキサイドなどのスルホキシド系溶媒、ならびに、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒などが挙げられる。
これらの中でも、一般式(1)および一般式(2)で表される化合物の溶解性がより優れるという観点から、芳香族炭化水素系溶媒を用いることが好ましい。
上記有機溶媒は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
有機溶媒を含有する場合の含有量は、有機薄膜トランジスタ用組成物の全質量に対して、90〜99.99質量%であることが好ましく、95〜99.99質量%であることがより好ましく、96〜99.95質量%であることがさらに好ましい。
有機薄膜トランジスタ用組成物は、さらに、バインダーポリマーを含有してもよい。
バインダーポリマーの種類は特に制限されず、公知のバインダーポリマーを用いることができ、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ゴム、および、熱可塑性エラストマー等の高分子化合物が挙げられる。
なかでも、バインダーポリマーとしては、ベンゼン環を有する高分子化合物(ベンゼン環基を有する単量体単位を有する高分子)が好ましい。ベンゼン環を有する単量体単位の含有量は特に制限されないが、全単量体単位中、50モル%以上が好ましく、70モル%以上がより好ましく、90モル%以上がさらに好ましい。上限は特に制限されず、例えば100モル%である。
上記バインダーポリマーの具体例としては、例えば、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリビニルシンナメート、ポリ(4−ビニルフェニル)、および、ポリ(4−メチルスチレン)などが挙げられる。
パインダーポリマーの重量平均分子量は、特に制限されないが、1000〜200万が好ましく、3000〜100万がより好ましく、5000〜60万がさらに好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めることができる。
バインダーポリマーを含有する場合の含有量は、有機薄膜トランジスタ用組成物に含まれる一般式(1)または一般式(2)で表される化合物100質量部に対して、1〜50質量部であることが好ましく、5〜30質量部であることがより好ましい。
有機薄膜トランジスタ用組成物は、上記以外のその他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、例えば、界面活性剤、および、フェノール性還元剤(いわゆるマイグレーション抑制剤)などが挙げられる。
なお、これらの成分以外にも、従来の有薄膜トランジスタ用組成物(有機半導体組成物)に含まれる成分を含有してもよい。
有機薄膜トランジスタ用組成物の調製方法は、特に制限されず、公知の方法を採用できる。例えば、有機溶媒中に所定量の一般式(1)または一般式(2)で表される化合物などを添加して、適宜攪拌処理を施すことにより、本発明の有機薄膜トランジスタ用組成物を得ることができる。
本発明の有機薄膜トランジスタ用材料は、上述した一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有する。有機薄膜トランジスタ用材料とは、有機薄膜トランジスタに使用され、半導体の特性を表す材料のことを指す。
上記一般式(1)および一般式(2)で表される化合物は、半導体としての性質を示す材料であり、電子をキャリアとして伝導するn型(電子輸送型)の有機半導体材料である。
なお、有機薄膜トランジスタ用材料は、後述するその他の用途に使用してもよく、この場合には、「有機薄膜トランジスタ用材料」を単に「有機半導体材料」という。
上記一般式(1)および一般式(2)で表される化合物は、上記のように優れた性質を有するため、有機薄膜トランジスタ以外のその他の用途にも好適に使用できる。
その他の用途としては、例えば、非発光性有機半導体デバイスが挙げられる。非発光性有機半導体デバイスとは、発光することを目的としないデバイスを意味する。
このような非発光性有機半導体デバイスとしては、上述した有機薄膜トランジスタの他に、有機光電変換素子(光センサ用途の個体撮像素子、および、エネルギー変換用途の太陽電池など)、ガスセンサ、有機整流素子、有機インバータ、および、情報記録素子などが挙げられる。
非発光性有機半導体デバイスは、有機半導体膜をエレクトロニクス要素として機能させることが好ましい。有機半導体膜は、上記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含む有機半導体膜を含む。
実施化合物1〜3は、以下の方法にしたがって合成した。
アルゴン雰囲気下−78℃中、1,3-ジヒドロベンゾ[c]チオフェン‐2‐オキシド(化合物「1」)(5.00g,32.8mmol)のTHF(テトラヒドロフラン)500mL溶液に、リチウムビス(トリメチルシリル)アミドの1.3mol/L THF溶液63.2mLを加えた後、室温に戻し30分間撹拌した。反応溶液の一部水でクエンチし、有機層を酢酸エチル、食塩水で抽出、洗浄し、減圧にて濃縮し、NMR(Nuclear Magnetic Resonance)にてベンゾ[c]チオフェン(化合物「2」)の生成を確認した。この反応溶液はそのまま次の反応に使用した。
反応溶液をアルゴン雰囲気下−78℃に冷却し、N,N,N',N'-テトラメチレンレンジアミン(19.6mL,131mmol)を加えた後、n-ブチルリチウムの1.6mol/L THF溶液(71.8mL,115mmol)を滴下し、30分間撹拌した。撹拌後、ジメチルカルバモイルクロリド(15.0mL,164mmol)を滴下し、さらに30分撹拌した。反応溶液を室温に戻した後、水を加えて反応を停止した。有機層を酢酸エチル、食塩水で抽出、洗浄し、減圧にて濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマト精製(CHCl3:acetone=10:1)することにより、淡黄色固体として化合物「3」(4.30g,15.6mmol,48% yield for 2 steps)を得た。
なお、化合物1(1,3-ジヒドロベンゾ[c]チオフェン‐2‐オキシド)は、Journal of Materials Chemistry, 2012, vol.22, #44 p.23514-23524の記載を参考にして合成した。
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.64-7.58(m, 2 H), 7.21-7.15 (m, 2 H), 3.16 (s, 12 H); 13H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 164.69 136.74, 128.55, 125.65, 121.55, 37.99.
1H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 7.40 (s, 2 H), 3.06 (s, 6 H), 2.78 (s, 6 H)
1H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 7.40 (s, 2 H), 3.06 (s, 6 H), 2.78 (s, 6 H); 13H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 161.45, 132.28, 131.26, 130.17, 115.20, 109.63, 39.44, 35.62.
1H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 11.84 (s, 2 H), 8.28 (brs, 6 H);
HR-APCI Mass: calcd for M 271.9892, found (m/z) 272.9961 [M+H]+.
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.30 (s, 2 H), 4.97 (tt, J = 12.4 and 3.6 Hz, 2H), 2.49 (qd, J = 12.4 and 3.6 Hz, 4H), 1.90 (br d, J = 13.2 HZ, 4H), 1.72 (br d, J = 12.4 HZ, 6H), 1.50-1.23 (m, 6H); 13H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 163.27, 159.96, 135.89, 130.76, 124.32, 54.70, 29.29, 26.68, 25.44.
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.37 (s, 2 H), 4.14 (t, J = 7.6 Hz, 4H), 1.70 (m, 4H), 1.44-1.20 (m, 28H), 0.87 (t, J = 6.8Hz, 6H); 13H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 162.7, 159.3, 136.0, 131.0, 130.9, 124.1, 41.3, 32.0, 29.6(9), 29.6(6), 29.5, 29.4, 28.4, 27.2, 22.8, 14.3.
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.37 (s, 2 H), 4.15 (t, J = 7.6 Hz, 4H), 1.70 (m, 4H), 1.49-1.28 (m, 12H), 0.90 (t, J = 6.8Hz, 6H); 13H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 162.7, 159.3, 136.0, 131.0, 130.9, 124.1, 41.3, 31.6, 28.4, 26.8, 22.7, 14.2.
実施化合物4は、以下の方法にしたがって合成した。
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.39 (s, 2 H), 7.45 (s, 4 H), 3.07 (s, 6 H), 2.98 (s, 6H);
8: 1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.09 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 7.49 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 6.97 (brs, 1H), 4.94 (t, J = 15.6 Hz, 2H), 4.16 (td, J = 14.6, 6.4 Hz, 2H), 3.16 (s, 3 H), 3.10 (s, 3 H); 19F-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: -80.37, -80.41, -80.48, -80.51;
Byproduct 9: 1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.64 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 8.40 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 4.96 (t, J = 15.6 Hz, 2H), 3.16 (brs, 3 H), 3.12 (s, 3 H), 3.01 (brs, 3 H), 2.93 (s, 3 H);
Byproduct 10: 1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.31 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 8.28 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 4.96 (t, J = 15.6 Hz, 2H), 3.56 (q, J = 7.2 Hz, 2 H), 3.29 (q, J = 7.2 Hz, 2 H), 3.16 (s, 3 H), 3.04 (s, 3 H), 1.32 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 1.16 (t, J = 7.2 Hz, 3H);19F-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: -80.34, -80.37;
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.50 (s, 2H), 4.98 (t, J = 15.4 Hz, 2H); 19F-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: -80.33, -80.36;
実施化合物5は、以下の方法にしたがって合成した。
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.68 (s, 2 H), 3.24 (s, 6 H), 3.00 (s, 6 H);
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 12.1 (s, 1 H), 12.0 (s, 1 H), 8.21 (s, 1 H);
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.30 (s, 1H), 4.97 (m, 2H), 2.49 (m, 4H), 1.90 (br d, J = 13.6 HZ, 4H), 1.72 (br d, J = 11.2 HZ, 6H), 1.51-1.22 (m, 6H);
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.78 (s, 2 H), 3.22 (s, 6 H), 2.98 (s, 6 H);
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 12.0(1) (s, 1 H), 11.9(5) (s, 1 H), 8.24 (s, 1 H);
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.37 (s, 1H), 4.96 (m, 2H), 2.48 (m, 4H), 1.89 (br d, J = 13.6 HZ, 4H), 1.71 (br d, J = 11.2 HZ, 6H), 1.52-1.19 (m, 6H);
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.04 (s, 1H), 4.93 (m, 2H), 2.49 (m, 4H), 1.85 (br d, J = 13.6 HZ, 4H), 1.69 (br d, J = 11.2 HZ, 6H), 1.52-1.20 (m, 6H);
1H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 7.81 (s, 2 H);
1H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ: 7.81 (s, 2 H);
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.28 (s, 2 H), 7.45-7.18 (m, 10H)
実施化合物9 1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.13 (d, J=7.5Hz, 1 H), 7.62 (d, J=7.5Hz, 1 H), 4.87 (tt, J = 12.5 and 3.5 Hz, 2H), 2.52 (qd, J = 12.5 and 3.5 Hz, 4H), 1.91 (br d, J = 13.5 HZ, 4H), 1.72 (br d, J = 12.5 HZ, 6H), 1.52-1.21 (m, 6H);
実施化合物10 δ: 7.58 (s, 2 H), 4.96 (tt, J = 12.4 and 3.5 Hz, 2H), 2.49 (qd, J = 12.4 and 3.5 Hz, 4H), 1.90 (br d, J = 13.2 HZ, 4H), 1.725 (br d, J = 12.4 HZ, 6H), 1.54-1.23 (m, 6H);
反応溶液をアルゴン雰囲気下−78℃に冷却し、N,N,N',N'−テトラメチレンレンジアミン(19.6mL,131mmol)を加えた後、n−ブチルリチウムの1.6mol/L THF溶液(71.8mL,115mmol)を滴下し、30分間撹拌した。撹拌後、ジメチルカルバモイルクロリド(15.0mL,164mmol)を滴下し、反応溶液を室温に戻した後、10時間撹拌した。反応溶液に水を加えて反応を停止し、機層を酢酸エチル、食塩水で抽出、洗浄し、減圧にて濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマト精製(CHCl3:acetone=4:1)することにより、淡黄色固体として化合物「21」(2.28g,9.87mmol,13%yield)を得た。
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.78 (m, 2 H), 7.53 (m, 2 H)
1H-NMR (DMSO- d6, 400 MHz) δ: 8.20 (m, 2H), 7.84 (brs, 4H), 7.22 (m, 2H)
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.38 (m, 2 H), 7.05 (m, 2 H), 3.13 (s, 12H)
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.12 (s, 2 H), 3.16 (s, 6 H), 2.86 (s, 6H)
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.53 (s, 2 H), 3.23 (s, 6 H), 2.99 (s, 6H)
1H-NMR (DMSO- d6, 400 MHz) δ: 12.00 (s, 2 H), 8.30 (s, 2 H)
1H-NMR (CDCl3 400 MHz) δ: 8.28 (s, 2 H), 4.96 (tt, J = 12.0 and 3.7 Hz, 2H), 2.49 (qd, J = 12.6 and 3.3 Hz, 4H), 1.90 (br d, J = 13.2 Hz, 4H), 1.72 (br d, J = 12.0 HZ, 6H), 1.50-1.23 (m, 6H);
上記の実施化合物1〜11、比較化合物1〜3のいずれかをアニソールを溶媒として0.1質量%溶液を調製し、50℃に加熱したものを、実施例および比較例の各有機薄膜トランジスタ用組成物とした。
なお、比較化合物1および3は、国際公開第2011/82234号を参考にして合成した。また、比較化合物2については、Journal of the American Chemical Society, 2013, vol.135, #31 p.11445-11448を参考にして合成した。
実施例および比較例では、図3、図4A、図4Bおよび図5(すなわち、図3〜図5)に記載の方法により有機半導体薄膜の形成を実施した。図3〜図5は、実施例および比較例の有機半導体膜の製造方法を示す模式図である。有機半導体膜の形成方法の詳細を以下に示す。
n型シリコン基板(0.4mm厚さ)の表面に、SiO2の熱酸化膜200nmを形成した10mm×10mm基板を基板212として使用した。基板212の熱酸化膜の表面は、UV(紫外線)−オゾン洗浄した後、β−フェニチルトリメトキシシラン処理を行った。
基板212のβ−フェニチルトリメトキシシラン処理面の上に、図3に示すように基板212の中央部に、基板212と部材214を接触させた状態となるように置いた。部材214はガラス製で、縦7mm×横2mm×高さ3mmのものを用い、図3の左右方向(X軸方向)が部材214の横方向であり、図3の上下方向(Z軸方向)が部材214の高さ方向であり、図4Bの上下方向(Y軸方向)が部材214の縦方向である。
基板212を95℃に加熱し、ここに上記の方法で調製した各有機薄膜トランジスタ用組成物(図3〜図5の有機薄膜トランジスタ用組成物210)の1滴(約0.05mL)を、ピペット216を用いて、図3に示すとおり基板212と部材214の両方に接するように部材214の側部からたらしたところ、図4Aおよび図4Bに示すとおり基板212の表面内の一部に有機薄膜トランジスタ用組成物210が滴下された。部材214との界面においては凹状のメニスカスを形成していた。
図5に示すとおり、基板212と部材214を接触させた状態を維持しながら、また、基板212と部材214との位置関係を静止させた状態で、滴下した有機薄膜トランジスタ用組成物を自然乾燥させた。その後90℃で8時間、10−3MPaの圧力下で減圧乾燥させることで上記の各実施化合物および比較化合物いずれかの結晶を析出させて、有機半導体膜を形成した。結晶が析出したか否かは、偏光顕微鏡による観察によって確認した。なお、得られた有機半導体膜の膜厚は、40nmであった。
得られた有機半導体膜にマスクをつけて金電極40nmを蒸着することによりキャリア移動度および大気安定性の測定用の実施例および比較例の有機薄膜トランジスタを得た。
(a)キャリア移動度
各有機薄膜トランジスタ(有機TFT素子)のソース電極−ドレイン電極間に−80Vの電圧を印加し、ゲート電圧を20V〜−100Vの範囲で変化させ、ドレイン電流Idを表す式Id=(w/2L)μCi(Vg−Vth)2(式中、Lはゲート長、wはゲート幅、Ciは絶縁層の単位面積当たりの容量、Vgはゲート電圧、Vthは閾値電圧)を用いてキャリア移動度μを算出し、10-1cm2/Vs以上をA、10-3cm2/Vs以上10-1cm2/Vs未満をB、10-3cm2/Vs未満をC、素子として駆動しなかった(電流が観測されなかった)ものをDと評価した。キャリア移動度の評価結果を第1表に示す。
(b)大気安定性
大気安定性の評価試験は、次のようにして行った。まず、各有機薄膜トランジスタを作製後、1週間、常圧・大気下にて放置した。放置後の各有機薄膜トランジスタについて、上記「(a)キャリア移動度」と同様の方法でキャリア移動度の測定を行い、上記「(a)キャリア移動度」と同様の評価基準にて評価を行った。大気安定性の評価結果を第1表に示す。
上記第1表の評価結果より、上記一般式(1)で表される化合物(実施化合物1〜11)を用いて作製された有機薄膜トランジスタは、キャリア移動度および大気安定性に優れていることがわかった。
また、実施例1−1と実施例1−2との対比により、一般式(1)の「A11」および「A12」の少なくとも一方の置換基が環状のアルキル基であることで、有機薄膜トランジスタのキャリア移動度がより優れたものになることが示された。
また、実施例1−1と、実施例1−5、1−6および1−7と、の対比により、一般式(1)の「B11」および「B12」の少なくとも一方の置換基がハロゲン原子またはシアノ基であることで、有機薄膜トランジスタの大気安定性がより優れたものになることが示された。
一方、比較例1−1および1−3の有機薄膜トランジスタは、イソベンゾチオフェン(2−ベンゾチオフェン)構造を有していない比較化合物1を用いて作製されたため、実施例の有機薄膜トランジスタと比較して、キャリア移動度および大気安定性が低下することが示された。
また、比較例1−2の有機薄膜トランジスタは、1−ベンゾチオフェン構造を有しているが、イソベンゾチオフェン(2−ベンゾチオフェン)構造を有していないため、実施例の有機薄膜トランジスタと比較して、大気安定性が低下することが示された。
実施例2−1〜2−11、比較例2−1〜2−3では、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製した。詳細を下記に示す。
実施化合物1の0.1質量%アニソール溶液を100℃に加熱したものを、窒素雰囲気下、90℃に加熱した基板上にキャストすることで非発光性の有機薄膜トランジスタを得た。基板としては、ソースおよびドレイン電極としてくし型に配置されたクロム/金(ゲート幅W=100mm、ゲート長L=100μm)、絶縁膜としてSiO2(膜厚200nm)を備えたボトムゲート・ボトムコンタクト構造のシリコン基板)を用いた。得られた有機薄膜トランジスタを実施例2−1の有機薄膜トランジスタとした。
実施化合物1の代わりに、実施化合物2〜11および比較化合物1〜3のいずれかを用いた以外は、実施例2−1の有機薄膜トランジスタと同様にして、実施例2−2〜2−11および比較例2−1〜2−3の有機薄膜トランジスタを作製した。
ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製した場合であっても、実施例2−1〜2−11および比較例2−1〜2−3の評価結果から、上述した実施例1−1〜1−11および比較例1−1〜1−3と同様の傾向にあることが示された。
実施例で実施化合物1の代わりに、実施化合物1とポリ(α−メチルスチレン)とを質量比1:1で含有した材料(材料1’)を用いた以外は、実施例2−1と同様にボトムゲート・ボトムコンタクト型素子を作製した。得られた素子を、実施例3−1の有機薄膜トランジスタとした。
また、実施化合物1の代わりに、実施化合物2〜11、比較化合物1〜3のいずれかを用いた以外は、実施例3−1と同様にして、実施例3−2〜3−11および比較例3−1〜3−3の有機薄膜トランジスタを作製した。
実施例3−1〜3−11、比較例3−1〜3−3の各有機薄膜トランジスタについて、上述した実施例1−1と同様の方法で、キャリア移動度および大気安定性について評価した。その結果を下記第3表に示す。
実施例3−1〜3−11および比較例3−1〜3−3のボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタは、実施化合物および比較化合物のそれぞれにバインダーポリマーを加えた各有機薄膜トランジスタ用組成物を用いて作製されたものである。
実施例3−1〜3−11の有機薄膜トランジスタは、いずれも、比較例3−1〜3−3の有機薄膜トランジスタと比べて、キャリア移動度および大気安定性に優れていることが示された。
一方、比較例3−1〜3−3の有機薄膜トランジスタは、イソベンゾチオフェン(2−ベンゾチオフェン)構造を有していないため、実施例3−1〜3−11の有機薄膜トランジスタと比較して、キャリア移動度および大気安定性が低下することが示された。
Claims (22)
- 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有する有機半導体膜を有する、有機薄膜トランジスタ。
前記一般式(1)中、A11およびA12はそれぞれ独立に、−N(RN)−または−P(RN)−を表す。RNは、水素原子または置換基を表す。複数のRNはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(1)中、B11およびB12はそれぞれ独立に、−N=または−C(RM)=を表す。RMは、水素原子または置換基を表す。B11およびB12がいずれも−C(RM)=である場合には、B11に含まれるRMとB12に含まれるRMが環を形成していてもよい。
前記一般式(1)中、Ch11は、硫黄原子、スルフィニル基、スルホニル基、セレン原子、セレニニル基またはセレノニル基を表す。
前記一般式(1)中、X11、X12、X13およびX14はそれぞれ独立に、酸素原子または硫黄原子を表す。
前記一般式(2)中、A21およびA22はそれぞれ独立に、−N(RN)−または−P(RN)−を表す。RNは、水素原子または置換基を表す。複数のRNはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(2)中、B21およびB22はそれぞれ独立に、−N=または−C(RM)=を表す。RMは、水素原子または置換基を表す。B21およびB22がいずれも−C(RM)=である場合には、B21に含まれるRMとB22に含まれるRMが環を形成していてもよい。
前記一般式(2)中、Ch21は、硫黄原子、スルフィニル基、スルホニル基、セレン原子、セレニニル基またはセレノニル基を表す。
前記一般式(2)中、X21、X22、X23およびX24はそれぞれ独立に、酸素原子または硫黄原子を表す。
前記一般式(2)中、R21およびR22はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。 - 前記一般式(1)中、Ch11が硫黄原子またはセレン原子であり、
前記一般式(2)中、Ch21が硫黄原子またはセレン原子である、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ。 - 前記一般式(1)中、X11、X12、X13およびX14がいずれも酸素原子であり、
前記一般式(2)中、X21、X22、X23およびX24がいずれも酸素原子である、請求項1または2に記載の有機薄膜トランジスタ。 - 前記一般式(1)中、A11およびA12がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表し、
前記一般式(2)中、A21およびA22がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表す、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタ。 - RNが、炭素数1〜20個の直鎖、分岐または環状のアルキル基、炭素数6〜20個のアリール基または炭素数3〜20個のヘテロアリール基である、請求項4に記載の有機薄膜トランジスタ。
- RNが、炭素数4〜6個の環状のアルキル基である、請求項5に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 一般式(1)中、B11およびB12の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子であり、
一般式(2)中、B21およびB22の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタ。 - 一般式(2)中、R21およびR22がそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、ハロゲン原子またはシアノ基である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物。
前記一般式(1)中、A11およびA12はそれぞれ独立に、−N(RN)−、−P(RN)−または−O−を表す。RNは、水素原子または置換基を表す。複数のRNはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(1)中、B11およびB12はそれぞれ独立に、−N=または−C(RM)=を表す。RMは、水素原子または置換基を表す。B11およびB12がいずれも−C(RM)=である場合には、B11に含まれるRMとB12に含まれるRMが環を形成していてもよい。
前記一般式(1)中、X11、X12、X13およびX14はそれぞれ独立に、酸素原子または硫黄原子を表す。
前記一般式(1)中、Ch11は、硫黄原子、スルフィニル基、スルホニル基、セレン原子、セレニニル基またはセレノニル基を表す。
前記一般式(2)中、A21およびA22はそれぞれ独立に、−N(RN)−、−P(RN)−または−O−を表す。RNは、水素原子または置換基を表す。複数のRNはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(2)中、B21およびB22はそれぞれ独立に、−N=または−C(RM)=を表す。RMは、水素原子または置換基を表す。B21およびB22がいずれも−C(RM)=である場合には、B21に含まれるRMとB22に含まれるRMが環を形成していてもよい。
前記一般式(2)中、Ch21は、硫黄原子、スルフィニル基、スルホニル基、セレン原子、セレニニル基またはセレノニル基を表す。
前記一般式(2)中、X21、X22、X23およびX24はそれぞれ独立に、酸素原子または硫黄原子を表す。
前記一般式(2)中、R21およびR22はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。 - 前記一般式(1)中、Ch11が硫黄原子またはセレン原子であり、
前記一般式(2)中、Ch21が硫黄原子またはセレン原子である、請求項9に記載の化合物。 - 前記一般式(1)中、X11、X12、X13およびX14がいずれも酸素原子であり、
前記一般式(2)中、X21、X22、X23およびX24がいずれも酸素原子である、請求項9または10に記載の化合物。 - 前記一般式(1)中、A11およびA12がそれぞれ独立に、−N(RN)−または−P(RN)−を表し、
前記一般式(2)中、A21およびA22がそれぞれ独立に、−N(RN)−または−P(RN)−を表す、請求項9〜11のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記一般式(1)中、A11およびA12がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表し、
前記一般式(2)中、A21およびA22がそれぞれ独立に、−N(RN)−を表す、請求項9〜12のいずれか1項に記載の化合物。 - RNが、炭素数1〜20個の直鎖、分岐または環状のアルキル基、炭素数6〜20個のアリール基または炭素数3〜20個のヘテロアリール基である、請求項12または13に記載の化合物。
- RNが、炭素数4〜6個の環状のアルキル基である、請求項14に記載の化合物。
- 一般式(1)中、B11およびB12の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子であり、
一般式(2)中、B21およびB22の少なくとも一方が−C(RM)=である場合に、少なくとも1つのRMがハロゲン原子である、請求項9〜15のいずれか1項に記載の化合物。 - 一般式(2)中、R21およびR22がそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、ハロゲン原子またはシアノ基である、請求項9〜16のいずれか1項に記載の化合物。
- 請求項9〜17のいずれか1項に記載の化合物を含有する、有機薄膜トランジスタ用材料。
- 請求項9〜17のいずれか1項に記載の化合物を含有する、有機薄膜トランジスタ用組成物。
- さらに、バインダーポリマーを含有する、請求項19に記載の有機薄膜トランジスタ用組成物。
- 請求項9〜17のいずれか1項に記載の化合物を含有する、有機半導体膜。
- 請求項19または20に記載の有機薄膜トランジスタ用組成物を基板上に塗布して、乾燥させることにより有機半導体膜を形成する工程を含む、有機薄膜トランジスタの製造方法。
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