[发明专利]半导体和由其产生的电子器件

说明书

关于联邦资助研究或开发的声明

该电子器件及其某些组件由National Institute of Standards and Technology(NIST)签订的United States Government Cooperative Agreement No.70NANBOH3033赞助。美国政府就在以下举例说明的 器件和某些半导体组件具有某些权利。

技术领域

本公开内容总体上涉及在此举例说明的通式的并例如从下述单 体产生的半导体，该单体包含主要为稳定性的两个叔胺和两个噻吩 并基团，制备方法和其用途。更具体地，本公开内容在实施方案中 涉及在此举例说明的通式的并例如从下述单体产生的新聚合物，该 单体包含主要为稳定性的两个叔胺和在单体每个端点的两个噻吩并 基团，它允许例如在聚合之后延长聚合物共轭，并且其可以选择为 有机电子器件，如薄膜晶体管中可溶液加工和基本稳定的信道半导 体。    

背景技术

存在采用在此举例说明的通式的半导体制造的所需电子器件，如 薄膜晶体管、TFT，并且该半导体具有优异的溶剂溶解度，且可以是 可溶液加工的；并且该器件具有机械耐用性和结构柔性，这是在塑 料基材上制造柔性TFT所需的特性。柔性TFT能够实现具有结构柔 性和机械耐用性特性的电子器件的设计。塑料基材与在此举例说明 的通式的并例如从下述单体产生的半导体的一起使用可将传统刚性 硅TFT转变成机械上更耐用和结构柔性的TFT设计，所述单体包 含主要为稳定性的两个叔胺和例如两个噻吩并基团。这对大面积器 件如大面积图像传感器、电子纸和其它显示介质有特别的价值。同 样，选择在此举例说明的通式的并例如从下述单体产生的p-型半导 体用于低端微电子集成电路逻辑元件，如智能卡、射频识别(RFID) 标记和记忆/存储器件可增强它们的机械耐用性和因此它们的使用寿 命，所述单体包含主要为稳定性的在聚合物单体单元的中心部分的 两个叔胺，和用于延长共轭的在聚合物结构单体单元的两个噻吩并 末端或终止基团。

相信许多半导体材料当暴露于空气时是不稳定的，因为它们由环 境氧气氧化掺杂，导致增加的电导率。结果是对于由这些材料制造 的器件的大切断电流和因此低的电流开/关比。因此，采用许多这种 材料通常在材料加工和器件制造期间采取严格的预防措施以排除环 境氧以避免或最小化氧化掺杂。这些预防措施增加制造成本，因此 抵消某些半导体TFT作为无定形硅技术的经济替代的吸引力，特别 是对于大面积器件。在本公开内容的实施方案中避免或最小化这些 和其它缺点。

由在此举例说明的通式的p-型半导体聚合物制造的TFT在功能 和结构上可以比常规硅更为需要，在于它们可提供机械耐用性、结 构柔性和能够直接引入到器件的有源介质上的可能性，因此提高对 于运输性的器件致密度。同样，许多已知的基于小分子或低聚物的 TFT器件依赖于困难的真空沉积技术而制造。选择真空沉积主要是 由于选择的材料是不溶性的或它们借助旋涂、溶液流延或压印的溶 液加工通常不提供均匀的薄膜。

此外，真空沉积也可能涉及对于大面积格式难以获得一致的薄膜 质量。聚合物TFT，如由立体规则组分，例如立体规则聚(3-烷基噻 吩-2，5-二基)由溶液工艺制造的那些尽管提供了一定的迁移率，但受 限于它们在空气中氧化掺杂的倾向。对于实用的低成本TFT设计， 因此有价值的是具有既稳定又可溶液加工的半导体材料，并且其中 其性能不受环境氧的消极影响，例如采用聚(3-烷基噻吩-2，5-二基)产 生的TFT对空气非常敏感。从这些材料制造的TFT在环境条件下通 常显示大的切断电流、非常低的电流开/关比，并且它们的性能特性 快速劣化。

发明内容

在此公开如下实施方案。

方案1.一种包括半导体的电子器件，该半导体选自通式(I)、通 式(II)或其混合物的至少一种，

其中每个R₁到R₁₀独立地是氢、烷基、芳基、烷氧基、卤素、芳基 烷基、氰基或硝基，条件是R₁和R₂不包括卤素、硝基和氰基；a和 b表示环的数目；和n表示重复基团或部分的数目。

方案2.根据方案1的器件，其中n表示约2-约5000或2-约2000 的数字。