[发明专利]电子器件

说明书

本发明涉及一种电子器件，其包含具有有机半导体材料的半导体元件，所述有机半导体材料包含具有E¹-D¹-A¹-Z¹-A²-Z²-A³-D²-E²结构的一个或多个介晶单元(mesohenic units)，其中结构E¹、E²都是端基，D¹、D²都是间隔基(spacer group)，A¹、A²、A³都是任选取代的共轭单元，并且Z¹、Z²都是刚性间隔基。

本发明还涉及制造所述装置的方法以及一种反应性的介晶化合物。本发明还涉及包含薄膜晶体管的电子器件，所述薄膜晶体管具有由包含有机半导体材料的沟道相互分开的源极和漏极，所述有机半导体材料包含一个或多个反应性的介晶单元，所述晶体管还具有由栅介质(gate dielectric)与所述沟道隔开的栅极。

这种电子器件从WO-A 03/006468中是已知的。该专利申请在其第一个实施例中公开了具有稠合的噻吩体系(即二噻吩并噻吩基(dithienothiophenyl-group))的材料作为共轭基团A²。刚性间隔基是乙炔基团。共轭基团A¹、A³是苯基。线性间隔基是脂肪醇基团，即-O-C₃H₆-。端基是丙烯酸酯，即-OC(O)CH＝CH₂，它是可聚合的。该材料在其晶相、近晶相和向列相之间具有相转变。

这类材料作为反应性介晶(mesogene)是已知的并且其可以在沉积后排列。这将导致有机半导体材料的层状结构。在近晶相中提供取向后，可以发生聚合从而保持该分子体系的理想形式。已经发现如在同组发明人的论文J.Mater.Chem.13(2003)，2436-2444中所解释的，排列促进了在有机半导体材料中大面积的畴区(domain)的形成。这种在排列层(alignment layer)整个区域持续的大面积畴区也称作所谓的单畴。因为晶粒或相界一般在有机半导体中引起电荷俘获，所以单畴的形成在最优化载流子迁移率方面是有利的。

但是，缺点在于该专利申请中公开的材料的排列是困难的或者至少是不容易的。所述第一个实施例的材料在120℃下晶相-近晶相转变，在145℃下近晶相-向列相转变，并且在167℃下向列相-各向同性相转变。这种材料向高度有序的近晶相或晶相的转变一般伴随着从各向同性相缓慢冷却来实现。由于相对高的转变温度，该材料被认为快速进入高度有序的近晶相，并因此变得更加粘稠。这种粘弹性行为阻碍了排列。因此，在所述相转变间具有较大的温度差异的材料将是理想的。

因此，本发明的第一个目的是提供一种在开篇段中提到的那种具有可以适当排列的有机半导体材料的装置。

在本发明的第一个方面中，因为共轭基团A²包含寡聚噻吩基团(oligothiophenyl)而实现了所述目的。令人惊奇地是已经发现使用具有寡聚噻吩基团的介晶单元导致改善的可加工性、良好的温度稳定性以及单畴结构的形成。

在本发明的第二个方面中，通过权利要求7中所要求的方法实现了所述目的，所述方法包括排列步骤。

术语‘单畴结构’在本发明的上下文中应理解为基本上没有内部晶粒或相界的有序结构，其具有足够用于载流子连续传输的尺寸。具体地说，它与晶体管中沟道一样大，从第一电极向第二电极延伸。在本发明的上下文中，这特别适用于近晶相和晶相之一中的单畴。这些相是最有序的，它会在所得的有机半导体材料中导致最高的迁移率。

与现有技术相比，稠合噻吩环体系已经用寡聚噻吩单元代替。这已经导致惊人的性能改进。该结果的一种解释是寡聚噻吩是与稠合环体系相比刚性较弱的单元，尽管两者都是平面的。这对于取向结构中的应力似乎是一个重要方面：只有当内在应力在大面积上是有限的时，才可以形成单畴结构并保持稳定，并且在光聚合后也如此。