[发明专利]作为有机半导体的氮杂二萘嵌苯

说明书

本申请涉及包含氮杂二萘嵌苯作为有机半导体的半导体设备，涉及制备所述设备的方法，尤其涉及用于所述方法的新氮杂二萘嵌苯，以及涉及氮杂二萘嵌苯或其前体作为有机半导体用于制备电子设备的用途。

有机半导体设备例如有机场效应晶体管(OFET)，提供超过传统无机半导体的许多优势，例如制备的低成本或与柔性基材的相容性。除某些聚合之外，已经发现许多缩合的芳香化合物例如并五苯显示出有用的半导体性质，尤其以高电荷载体(场效应)迁移率、高开关电流率、低阈下电压为特征。但是这些有利的特征经常要与下列因素相妥协：对于薄膜设备制备必需使用蒸汽沉积法，或由于重结晶、相转变或环境影响缺乏稳定性。

理想地，有机半导体应当在有机溶剂中是可溶的，以适合通过便宜的方法例如冲压、丝网印刷术和旋涂应用于大面积上。

为了改善有机半导体的性质，将结构修饰引入到缩合的芳香烃中，主要是为了改善这些化合物的溶解度；实例为Diels-Alder加成，其可以被热力学再转化为并五苯(US-2003-0144526)、取代的并五苯(US-2003-0105365，US-6690029)、萘的四甲酸二酰亚胺(US-6252245)或二萘嵌苯(US-2002-0164835)。

对下述有机半导体存在需求：其可以提供稳定的、可重复电子特性并显示出好的电荷载体迁移率，同时可以低成本制备或提供溶剂加工的可能性。

某些四苯并-二氮杂二萘嵌苯已经被提议用于有机材料着色的颜料(参见US-5028643；JP-A-63-193960)。K.Kitahara，H.Nishi，J.Heterocycl.Chem.1988，25，1063，描述了将1，8-二氮杂-2，9-二乙氧基羰基-3，10-二苯基-2，9-二氢-并五苯转化为二氮杂二萘嵌苯。

WO 02/068431公开某些二氮杂二萘嵌苯的可溶硼复合物的制备，该报导被用于制备有机发光二极管(OLED)。用于相同目的1，7-二氮杂二萘嵌苯在JP-A-2000-231987中推荐。

现在已经发现某些取代的二氮杂二萘嵌苯具有好的半导体性质，因此可以在相应的设备中用为有机半导体，不仅仅只作为二极管或OLED，但是尤其是作为有机场效应晶体管(OFET)，其有利地制备为薄膜晶体管(OTFT)。

因此本发明主题一般涉及包含式I氮杂二萘嵌苯有机半导体的半导体设备：

其中

每个R1、R2、R3和R4都为氢、无取代的或取代的烷基、无取代的或取代的链烯基、无取代的或取代的炔基、无取代的或取代的芳基、卤素、Si(R11)₃、XR6；或R1和R2、R2和R3、R3和R4中的一种或多种与它们结合的碳原子一起形成饱和的或不饱和的、无取代的或取代的碳环或杂环；

R5为OR7、SR7、NR7R8、无取代的或取代的烷基、无取代的或取代的链烯基、无取代的或取代的炔基或无取代的或取代的芳基；

R6为Si(R11)₃、无取代的或取代的烷基、无取代的或取代的链烯基、无取代的或取代的炔基、无取代的或取代的芳基；

R7为H、无取代的或取代的烷基、无取代的或取代的链烯基、无取代的或取代的炔基、无取代的或取代的芳基；

X为O、S、NR8；

R8为H、无取代的或取代的烷基、无取代的或取代的链烯基、无取代的或取代的炔基、无取代的或取代的芳基。

烷基表示任何无环饱和单价烃基；链烯基表示这样的基团但是含有至少一个碳-碳双键(例如在烯丙基中)；类似地，炔基表示这样的基团但是含有至少一个碳-碳三键(例如在炔丙基中)。在链烯基或炔基中含有超过一个双键时，这些键通常不是累积的，但是可以以交替的次序排列，例如在-[CH＝CH-]_n或-[CH＝C(CH₃)-]_n中，其中n可以为例如从2-50范围。优选的烷基含有1-22个碳原子；优选的链烯基和炔基各自含有2-22个碳原子，尤其是3-22个碳原子。