[发明专利]有机半导体组合物,有机半导体薄膜,有机电子装置

说明书

优先权声明

本非临时申请根据U.S.C.§119(a)要求2006年6月7日在韩国专利局提交的韩国专利申请第2006-50943号的优先权，在此引入它的全部内容，作为参考。

技术领域

本发明一般性地涉及包括至少一种堆积诱导化合物(stacking-inducingcompound)的有机半导体材料、包括这种材料的组合物、使用至少一种该组合物形成的有机半导体薄膜和结合至少一种所述薄膜的有机电子装置，例如有机薄膜晶体管(OTFT)。更具体地，本发明包括有机半导体材料，该材料包括低分子量芳环化合物(aromatic ring compound)的混合物，在该芳环化合物的分子中存在至少一个杂原子，例如氮或氧，并且该杂原子处于其能够与相邻分子的氢原子形成键的位置上，该氢键具有足够的强度，从而诱导分子间堆积(intermolecular stacking)，并且涉及该有机半导体材料的应用。

背景技术

在开发了聚乙炔，一种具有半导体性质的共轭有机聚合物之后，对有机半导体和它们用作电气或电子材料的潜力的兴趣增加。有机半导体材料相比于常规的无机半导体材料可提供一些优点，例如包括各种合成方法、容易形成纤维或膜、提高的挠性(flexibility)、提高的电导率和/或降低的制造成本。由于这些潜在的优点，在结合有这种材料的功能电子装置和光学装置领域中一直在努力进行探索和研究。

与常规的硅薄膜晶体管相比，OTFT可提供以下优点：可使用大气压湿式方法(wet process)形成半导体层，并由此避免需要常规等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法。此外，制造工艺可使用辊到辊(roll-to-roll)的方法进行，并且如果对于目标应用适合或必要的话，可使用塑料基板，由此降低制造半导体装置的成本。OTFT可适合用于许多应用，其包括例如有源显示器的显示驱动器、智能卡、用于存货控制(inventory control)的塑料芯片，例如RFID标签。

但是，在使用室温湿式方法形成薄膜的OTFT的常规制造方法中，所得薄膜相对于常规无机半导体材料往往不显示出高度有序的结构。就有机薄膜显示出减小的分子间排序而言，这种排序较低的结构往往导致不期望的效果，包括例如降低的电荷迁移率和/或增加的断路状态泄漏电流(off-state leakage current)，这可能使得这种膜不适合用于各种应用。

通常解决这些问题的尝试包括用可与半导体材料互换的表面处理剂处理绝缘体的各种方法。但是，这些方法往往引入另外的问题，包括例如增加的制造成本和/或更加复杂的制造过程，并且往往不使用额外的材料，还具有复杂的过程且没有实现期望的效果。

发明内容

本发明包括适合用于室温湿式方法中使用的有机半导体材料，以用于形成显示出增加的分子间堆积的有机半导体膜。本发明也包括含至少一种该有机半导体材料的组合物、由这种组合物形成的有机薄膜和包括这种膜的半导体装置。本发明也包括形成这种组合物的方法、形成这种薄膜的方法和形成这种半导体装置的方法。这种组合物的用途和在有机半导体装置中结合这种膜能够提供可显示出提高的分子间堆积密度的有机半导体薄膜，和可显示出提高的电荷迁移率的和/或减小的断路状态泄漏电流的有机电子装置，由此使这种装置适合于更广范围的应用。

本发明的有机半导体材料包括可由下述式I表示的芳环化合物和下述式II表示的芳环化合物的混合物：

(Ar₁)_a-(Ar₂)_b-(Ar₃)_c  式I

其中Ar₁、Ar₂和Ar₃各自独立地选自取代的或未取代的C6-C30芳基和取代的或未取代的C2-C30杂芳基，其中Ar₁、Ar₂和Ar₃中的至少一个被选自氮和氧的杂原子取代，而且其中a、b和c各自独立地选自0～20的整数，并且其中(a+b+c≠0)；和

(Ar₄)_d-(Ar₅)_e    式II