[發明專利]有機薄膜晶體管用化合物和使用其的有機薄膜晶體管

無效

• 申請號: 201410363780.6
• 申請日: 2009-08-20
• 公開（公告）號: CN104193581A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 齊藤雅俊;中野裕基;中村浩昭;近藤浩史
• 申請（專利權）人: 出光興產株式會社
• 主分類號: C07C15/20
• 分類號: C07C15/20;C07C5/41;H01L51/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

本申請是申請日為2009年8月20日、申請號為200980133842.1(PCT/JP2009/064580)、發明名稱為“有機薄膜晶體管用化合物和使用其的有機薄膜晶體管”的分案申請

技術領域

本發明涉及有機薄膜晶體管用化合物和在有機半導體層中利用其的有機薄膜晶體管。

背景技術

薄膜晶體管(TFT)作為液晶顯示裝置等的顯示用的開關元件而廣泛使用。代表性的TFT在基板上依次具有柵電極、絕緣體層、半導體層，并在半導體層上具有隔開規定的間隔形成的源電極和漏電極。有機半導體層形成溝道區域，通過施加于柵電極的電壓對在源電極和漏電極之間流動的電流進行控制，從而進行開/關動作。

以往，該TFT使用無定形硅或多晶硅制作，但是在這種使用硅的TFT的制作中應用的CVD裝置，價錢非常高昂，使用了TFT的顯示裝置等的大型化存在伴有制造成本的大幅增加的問題。另外，將無定形硅或多晶硅成膜的工藝在非常高的溫度下進行，因此可作為基板使用的材料的種類受限，所以存在不能使用輕質的樹脂基板等的問題。

為了解決上述問題，提出了代替無定形硅或多晶硅而使用有機物的TFT(以下，有時簡稱為有機TFT。)。作為利用有機物形成TFT時所使用的成膜方法，已知有真空蒸鍍法、涂布法等，根據這些成膜方法，既可以抑制制造成本的上升又可以實現元件的大型化，也可以使成膜時必要的工藝溫度降至較低的溫度。因此，對于有機TFT而言，具有基板中選擇使用的材料時限制少的優點，其實用化備受期待，有大量積極的研究報道。

作為有機TFT中使用的有機物半導體，作為p型FET(電場效應晶體管)的材料，可以單體或與其他化合物的混合物的狀態使用共軛系聚合物或噻吩等多聚體、金屬酞菁化合物、并五苯等稠合芳香族烴等。另外，作為n型FET的材料，例如已知有1，4，5，8-萘四甲酸二酐(NTCDA)、11，11，12，12-四氰基萘-2，6-醌二甲烷(TCNNQD)、1，4，5，8-萘四甲酸二酰亞胺(NTCDI)或氟化酞菁。

另一方面，同樣地，作為使用電傳導的裝置，有有機電致發光(EL)元件。在有機EL元件中，通常沿100nm以下的超薄膜的膜厚方向施加10⁵V/cm以上的強電場強制性地使電荷流動，相對于此，在有機TFT的情況下，需要在10⁵V/cm以下的電場中使電荷高速地流過數μm以上的距離，使用于有機TFT的有機物本身還必須具有導電性。但是，現有的有機TFT中的所述化合物的場效應遷移率小、響應速度慢，在作為晶體管的高速響應性方面存在問題。另外，開/關比也小。

另外，這里所述的開/關比，是指施加柵電壓(ON，開)時在源極-漏極間流動的電流除以沒有施加柵電壓(OFF，關)時在源極-漏極間流動的電流所得的值，所謂通態電流(ON電流)，通常指隨著柵電壓的增加，源極-漏極間流動電流達到飽和時的電流值(飽和電流)。

作為有機TFT的代表性的材料，可舉出并五苯。在專利文獻1和2中，制作了將并五苯用于有機半導體層的有機TFT。由于并五苯存在在大氣中的穩定性低的缺點，因此雖然元件剛制作后顯示非常高的遷移率，但隨時間的經過，遷移率會降低。非專利文獻1中，報道了使用了縮合芳香環的苉的有機TFT。文中記載了由于苉比并五苯的離子化電位低，因此化合物在大氣中的氧化穩定性優異。然而，使用苉時，雖然遷移率顯示為1.0cm²/Vs，但是存在元件的驅動電壓必須為-67V的高電壓的缺點。另外，非專利文獻2中，示出了并苯二噻吩(acene?dithiophene)化合物的光學特性，但是沒有顯示有機TFT的性能。

【專利文獻1】日本特開平5-55568號公報

【專利文獻2】日本特開2001-94107號公報

【非專利文獻1】Journal?ofthe?American?Chemical?Society，130，10470(2008)

【非專利文獻2】Organic?Letters，9，3571(2007)

發明內容

本發明的目的在于，具有高遷移率、驅動電壓低或能應用涂布工藝的有機薄膜晶體管，以及用于制作該有機薄膜晶體管的有機薄膜晶體管用化合物。

發明的概要

本發明人等，為了實現上述目的而不斷進行深入研究，結果發現，在蒽結構上進一步縮合芳香環而擴大了化合物的π共軛系的下式(1)所表示的有機化合物，作為具有高遷移率、驅動電壓低的有機薄膜晶體管的材料非常合適，從而完成本發明。